Çift kabuk cephe kuruluşlarının ısıtma-soğutma yükleri bağlamında incelenmesi

Abstract

İklim değişikliğinin tetiklediği enerji krizi, bina sektöründe enerji verimliliğini öncelikli bir konu haline getirmiştir. Binalar, küresel enerji talebinin %34’ünü oluşturmakta ve enerji tüketimine bağlı CO₂ emisyonlarının %37’sinden sorumlu tutulmaktadır. Bu tüketimin büyük bir kısmı, binaların işletim sürecinde gerçekleşmektedir. Artan enerji talebi ve karbon salımları, sürdürülebilirlik hedeflerini zorunlu kılarken, Avrupa Birliği'nin net sıfır karbon stratejileri doğrultusunda enerji etkin cephe tasarımları bina sektöründe önemli bir çözüm sunmaktadır. Özellikle ofis binalarında yaygınlaşan çift kabuk cephe (ÇKC) sistemleri, doğru tasarım kararları ile ısıtma ve soğutma yüklerini azaltarak iç mekân konforunu artırmaktadır. Bu çalışmada, ısıtma/soğutma yüklerinin azalmasına katkı sağlayacak çift kabuk cephe tasarımının belirlenmesi amaçlanmıştır. Balıkesir Üniversitesi Çağış Kampüsü'nde yer alan mevcut bir ofis binası alan çalışması olarak seçilmiş; mevcut tek kabuk cephe sistemi ile farklı ÇKC kuruluşları Design Builder programı ile modellenmiştir. Modellemelerde dört farklı parametre (cam türü, boşluk genişliği, havalandırma türü ve yönlenme) dikkate alınmıştır. Elde edilen sonuçlar mevcut durum ile karşılaştırılarak irdelenmiş; tasarım parametrelerinin enerji tüketimi üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Sonuç olarak, 80 cm boşluk genişliğine sahip, low-e cam, mevcut yönlenme ve doğal havalandırma parametrelerinden oluşan ÇKC kuruluşu, mevcut duruma kıyasla ısıtma enerjisi gereksiniminde %50,7 oranında azalma hesaplanmıştır. Soğutma yüklerinde ise 80 cm boşluk genişliği, elektrokromik cam, kuzey-güney yönlenme ve doğal havalandırma ile %33,64’lük bir düşüş kaydedilmiştir. 80-EC-KG-DH ÇKC kuruluşu, yıllık toplam enerji tüketiminde mevcut duruma kıyasla %43,89 oranında azalma sağlayarak en etkin çift kabuk cephe kuruluşu olarak tespit edilmiştir. Bu çalışma, ÇKC sistemlerinde boşluk genişliği, cam türü, yönlenme ve havalandırma türü parametrelerinin enerji performansı üzerinde belirleyici rol oynadığını ortaya koymuştur.

Climate change-induced energy crises have prioritized energy efficiency in the building sector, which accounts for 34% of global energy demand and 37% of energy-related CO₂ emissions. A significant portion of this consumption occurs during building operation. The escalating energy demand and carbon emissions necessitate the pursuit of sustainable solutions, with energy-efficient facade systems emerging as critical under the EU’s net-zero carbon strategies. Double-skin facades (DSFs), increasingly adopted in office buildings, reduce heating/cooling loads and enhance indoor comfort through optimized design strategies. This study aims to determine the optimal DSF design that contributes to reducing heating/cooling loads. An existing office building at Balıkesir University Çağış Campus was selected as a case study. Both the current single-skin façade system and various DSF configurations were modeled using the DesignBuilder program. Four design parameters— glazing type, cavity width, ventilation strategy, and orientation—were considered in the simulations. The findings were compared with the current situation, and the effects of the design parameters on energy consumption were analyzed. The results indicate that the DSF configuration, which integrates an 80 cm cavity width, low e glass, northwest-southeast orientation, and natural ventilation, reduced heating energy demand by 50.7% relative to the baseline condition. Regarding cooling loads, an 80 cm cavity with electrochromic glass, a north-south orientation, and natural ventilation achieved a 33.64% reduction. Overall, the most effective DSF system 80-EC-KG-DH DSF decreased annual total energy consumption by 43.89%. This study underscores the decisive role of cavity width, glazing type, orientation, and ventilation strategies in DSF energy performance.