An investigation of transient thermal behaviors of building external walls

Abstract

Heat transfer problem of the building opaque wall surfaces are highly important for providing thermal comfort for different climatic conditions and orientations. In this study, the insulation models with external, internal and center positioned insulation materials are parametrically analyzed regarding their time dependent thermal behaviors. One-dimensional time-dependent heat conduction equation is investigated by solving via implicit finite difference method for summer and winter climatic conditions; and north, south, east and west orientations. Meteorological data for Ankara, Erzurum, İstanbul and İzmir, which are cities with different climatic conditions, are used in these calculations. The results indicate that, sandwich wall insulated type gives more convenient results regarding the heating loads for winter and cooling loads for summer, for each investigated city and directions.

Binaların opak duvar yüzeylerindeki ısı transferi problemi, yıl boyunca değişik iklim koşulları ve yönlenmelere bağlı olarak, sağlanmak istenen ısıl konfor şartlarının elde edilmesi bağlamında oldukça önemlidir. Bu çalışmada, opak duvar yüzeylerinde kullanılan yalıtım malzemesinin dışta, ortada ve içte konumlandırıldığı yalıtım modelleri, zamana bağlı ısıl davranışları açısından parametrik olarak analiz edilmiştir. Yaz ve kış mevsim koşulları ile kuzey, güney, doğu ve batı yönlenme durumlarında, bir boyutlu zamana bağlı ısı iletim denklemi, sonlu farklar yöntemi kullanılarak, ısı kazanç ve kayıpları açısından irdelenmiştir. Bu analizler, farklı iklim koşullarına sahip olan Ankara, Erzurum, İstanbul ve İzmir illerinin meteorolojik değerleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki çift duvar arası ısı yalıtım modeli, tüm incelenen iller ve yönlenmeler için yaz ve kış iklim şartları göz önüne alındığında ısıtma ve soğutma yükleri açısından en uygun sonucu vermektedir.