Yıl 2017, Cilt 22, Sayı 3, Sayfalar 187 - 200 2017-12-28

Investigation of the Effect of the Roof Geometry on Building Thermal Behaviour
ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Erdal YILDIRIM [1] , Zeynel Abidin FIRATOĞLU [2] , Bülent YEŞİLATA [3]

41 36

Main objective of this study is to investigate effect of the roof geometry on indoor air conditions in terms of energy efficiency in summer. Harran’s conical roofed building has for this purpose been compared with flat roofed building of equivalent thermo-physical properties, base area and volume. Three dimensional CFD simulations using the low-Reynolds number modeling (LRNM) and standard  turbulence models are performed. The effect of roof geometry on natural ventilation is investigated. Cross ventilation flow rates and convection heat transfer coefficients for these two roof types are evaluated for this purpose. Cross ventilation flow rate for the house with conical roof is found to be 8% higher than that of the flat one. The result of the numerical analysis reveals as well that the conical roof transfers 30% less heat to interior side for a representative summer day, resulting in lower indoor air temperature in the house.  

Bu çalışmanın amacı yaz ayları için enerji verimliliği açısından, bina çatı geometrisinin iç ortam havasına etkisini araştırmaktır. Bu amaçla Harran konik çatılı yapıları aynı taban alanı, hacim ve termo-fiziksel özelliklere sahip düz çatılı bina ile karşılaştırılmıştır. k-ε türbülans modeli kullanılarak üç boyutlu CFD simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Çatı geometrisinin doğal havalandırmaya etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda çapraz havalandırma debisi ve taşınım ısı transfer katsayıları değerlendirilmiştir. Harran evi çapraz havalandırma açısından düz çatılı yapıya göre % 8 daha iyi performans göstermektedir.  Sayısal analizler sonucundan tipik bir yaz günü için Harran evinin kubbesinin düz çatıdan % 30 daha az ısı atağına maruz kaldığı ve bunun daha düşük iç ortam havası sıcaklığına neden olduğu ortaya çıkmıştır.

  • 1. Özdeniz, M. B.,Bekleyen, A., Gönül, I. A., Gönül, H.,Sarigul, H., Ilter, T.,Dalkiliç, N., Yildirim, M. (1998) Vernacular Domed Houses of Harran, Turkey. Habitat International, vol. 22 issue 4 December, 1998. p. 477-485.
  • 2. Başaran T. (2011) Thermal Analysis of the Domed Vernacular Houses of Harran, Turkey, Indoor and Built Environment, 20(5), 543-554.
  • 3. Cardinale, N. Rospi, G., Stefanizzi, P.(2013) Energy and microclimatic performance of Mediterranean vernacular buildings: The Sassi district of Matera and the Trulli district of Alberobello, Building and Environment, Volume 59, Pages 590-598.
  • 4. Geva, A., Saaroni, H. Jacob Morris, J. (2014) Measurements and simulations of thermal comfort: a synagogue in Tel Aviv, Israel, Journal of Building Performance Simulation, Vol. 7, Iss. 3.
  • 5. Faghih, A. K. and Bahadori, M. N. (2011) Thermal performance evaluation of domed roofs, Energy and Buildings, Volume 43, Issue 6, June 2011, Pages 1254-1263.
  • 6. Laborda, M. A. C., García, I. A., Escudero, J.F.,. Sendra,J.J. (2015) Towards finding the optimal location of a ventilation inlet in a roof monitor skylight, using visual and thermal performance criteria, for dwellings in a Mediterranean climate, Journal of Building Performance Simulation , Vol. 8, Iss. 4.
  • 7. Al-Jawadi, M. H., Al-Sudany J. A. (2010). Domes and their Impact on Thermal Environment inside Buildings, World Congress on Housing, October 26-29, Santander, Spain.
  • 8. Pearlmutter D. (1993) Roof Geometry as a Determinant of Thermal Behaviour: A Comparative Study of Vaulted and Flat Surfaces in a Hot-Arid Zone. Architectural Science Review, 36 (2) , Pages 75-86.
  • 9. Nguyen, A.T., Reiter, S. (2014) Passive designs and strategies for low-cost housing using simulation-based optimization and different thermal comfort criteria, Journal of Building Performance Simulation, Vol. 7, Iss. 1, 2014
  • 10. Duffie, J.A., Beckman, W.A. (1991). Solar Engineering Thermal Process. New York, Wiley Interscience
  • 11. Blocken, B.J.E., Defraeye, T.W.J., Derome, D. & Carmeliet, J.E. (2009). High-resolution CFD simulations of forced convective heat transfer coefficients at the facade of a low-rise building. Building and Environment, 44(12), 2396-2412.
  • 12. Defraeye, T.W.J., Blocken, B.J.E. & Carmeliet, J.E. (2009). CFD analysis of convective heat transfer coefficients on the exterior surfaces of a cubic building. Conference Paper: Proceedings of the 7th International Conference on Urban Climate, 29 June – 3 July, Yokohama, Japan, 1-4.
  • 13. Wallentén P. (2001). Convective heat transfer coefficients in a full-scale room with and without furniture. Building and Environment, 36: 743–751.
  • 14. Şanlıurfa İl Çevre Durum Raporu (2010), T.C. Şanlıurfa Valiliği İl Çevre ve Orman Müdürlüğü, page 13, Şanlıurfa.
  • 15. Nguyen, A.T., Reiter, S. (2011) The effect of ceiling configurations on indoor air motion and ventilation flow rates, Building and Environment, Volume 46, Issue 5, Pages 1211-1222
  • 16. Meroney R. N. (2009) CFD Prediction of Airflow in Buildings for Natural Ventilation. 11th Americas Conference on Wind Engineering, June 22-26, San Juan, Puerto Rico.
  • 17. Allocca, C., Chen, Q., Glicksman, L. R., (2003) Design analysis of single-sided natural ventilation, Energy and Buildings, Volume 35, Issue 8, Pages 785-795, ISSN 0378-7788
Konular Mühendislik ve Temel Bilimler
Dergi Bölümü Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Yazar: Erdal YILDIRIM
E-posta: erdaly@harran.edu.tr
Kurum: Harran Üniversitesi
Ülke: Turkey


Yazar: Zeynel Abidin FIRATOĞLU
E-posta: firatoglu@harran.edu.tr
Kurum: Harran Üniversitesi

Yazar: Bülent YEŞİLATA
E-posta: byesilata@harran.edu.tr

Bibtex @araştırma makalesi { uumfd330923, journal = {Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering}, issn = {2148-4147}, address = {Uludağ Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {22}, pages = {187 - 200}, doi = {10.17482/uumfd.330923}, title = {ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ}, key = {cite}, author = {FIRATOĞLU, Zeynel Abidin and YILDIRIM, Erdal and YEŞİLATA, Bülent} }
APA YILDIRIM, E , FIRATOĞLU, Z , YEŞİLATA, B . (2017). ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 22 (3), 187-200. DOI: 10.17482/uumfd.330923
MLA YILDIRIM, E , FIRATOĞLU, Z , YEŞİLATA, B . "ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 22 (2017): 187-200 <http://dergipark.gov.tr/uumfd/issue/31375/330923>
Chicago YILDIRIM, E , FIRATOĞLU, Z , YEŞİLATA, B . "ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 22 (2017): 187-200
RIS TY - JOUR T1 - ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ AU - Erdal YILDIRIM , Zeynel Abidin FIRATOĞLU , Bülent YEŞİLATA Y1 - 2017 PY - 2017 N1 - doi: 10.17482/uumfd.330923 DO - 10.17482/uumfd.330923 T2 - Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering JF - Journal JO - JOR SP - 187 EP - 200 VL - 22 IS - 3 SN - 2148-4147-2148-4155 M3 - doi: 10.17482/uumfd.330923 UR - http://dx.doi.org/10.17482/uumfd.330923 Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ %A Erdal YILDIRIM , Zeynel Abidin FIRATOĞLU , Bülent YEŞİLATA %T ÇATI GEOMETRİSİN BİNA ISIL DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ %D 2017 %J Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering %P 2148-4147-2148-4155 %V 22 %N 3 %R doi: 10.17482/uumfd.330923 %U 10.17482/uumfd.330923