Binalara Fotovoltaik Entegrasyonu Ve Performans Değerlendirmesinin İrdelenmesi

Abstract

Bu tez, hem fotovoltaik teknolojisini ve binalara entegrasyonunu hem de binalara fotovoltaik uygulamasının örnek çalışma binası ile simülasyonunun yapılmasını ve incelenmesini hedeflemektedir. Bu hedefi gerçekleştirmek için, öncelikle pasif ve aktif güneş enerjisi sistemleri ve bu sistemlerin mimarlar için bina tasarımındaki önemi açıklanmış ve fotovoltaik modüller aktif bir güneş enerjisi sistemi olarak tarihçesinden yeni teknolojilere kadar bileşim, bağlantı ve ilgili ekipmanların teknik detayları ile tanıtılmıştır. Ardından fotovoltaiklerin binalarda çatı, cephe, atriyum ve gölgeleme elemanı olarak kullanılması dünyadan göze çarpan örneklerle açıklanmıştır. Daha sonra, ticari bir bina olan ve İtalya’nın Torino kentinde yer alan örnek çalışma binası çizelgeleri ve fotovoltaik sistemin özellikleri ile tarif edilmiştir. Bu bina, fotovoltaik panellerin de uygulandığı enerji yüklerini düşürmeye odaklanan sürdürülebilir bir yenileme projesinin bir parçasıdır. Örnek çalışma binası PVSYST, DesignBuilder ve EnergyPlus programları kullanılarak simule edilmiştir. Ayrıca, fotovoltaik sisteminin ürettiği elektrik miktarının binanın toplam elektrik tüketimine oranını tarif eden “fotovoltaik sistemin yararlılık oranı” simülasyon sonuçlarına göre hesaplanmıştır. Son olarak, aynı örnek çalışma binası, elektrik üretimini ve yararlılık oranını iki farklı iklimde karşılaştırabilmek için Türkiye’nin İstanbul ili koşulları için de simüle edilmiştir. Tezin sonunda bu iki şehir koşullarında fotovoltaik panellerin yararlılık oranının kıyaslaması yer almaktadır.

This thesis aims both at studying the photovoltaic technology and its integration into buildings and at simulating and examining building integrated photovoltaics with a case-study building. In order to achieve this aim, firstly passive and active solar energy systems and their importance in building design for architects are explained, and photovoltaic modules are described from their history to new technologies as an active solar energy system with technical details of composition, connection and related equipments. Then the application of photovoltaics in buildings as roofing, façade, atrium and shading devices is clarified with significant photovoltaic integration samples throughout the world. Afterwards, a case-study which is a commercial building located in Turin, Italy is described with schedules and photovoltaic system’s properties. This building is a part of a sustainable renovation project focused on decreasing energy demands; thereby the installation of photovoltaic panels. The case study is simulated by using PVSYST, DesignBuilder and EnergyPlus simulation tools. Besides, the actual utility ratio of photovoltaic system, which is the ratio of electricity produced by the photovoltaic system to the building total electricity consumption, is calculated according to simulation results. Finally, same case study is simulated for Istanbul, Turkey weather conditions in order to compare the electrical output and the utility ratio in the two different climates. The comparison of photovoltaic panels’ utility ratio for the two cities is located at the end of the thesis.