|
Yeşil Binalarda Yaprak Alan Analizi (LAI) ile Bina Enerji Tüketimi Arasındaki İlişkinin Belirlenmesi
Ar. Gör. Mehmet Furkan ÖZBEY
Doç. Dr. Cihan TURHAN
1. GİRİŞ
Yeşil Binaların Önemi Birleşmiş Milletler, sürdürülebilir kalkınma hedefleri kapsamında, şehirleri ve insan yerleşimlerini kapsayıcı, güvenli, dayanıklı ve sürdürülebilir hale getirmeyi amaçlamaktadır. Yeşil binalar, bu hedeflere ulaşmak için önemli bir araçtır. Dünya genelinde birçok ülke, yeşil bina standartlarını ve sertifikasyonlarını teşvik eden politikalar geliştirmiştir. Örneğin, LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) [9] ve BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) [10] gibi sertifikasyon sistemleri, yeşil bina uygulamalarını teşvik eden önemli araçlardır. Aynı zamanda Avrupa Birliği, kentsel çevre sorunlarının yanı sıra sosyal sorunlar için de Doğa Tabanlı Çözümler (NbSs) sunmaktadır [11]. Türkiye'de, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından yayınlanan "Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği" ile binaların enerji verimliliği artırılmaya çalışılmaktadır. Ayrıca, Türkiye'de yeşil bina sertifikasyon sistemleri (örneğin, ÇEDBİK BEST Yeşil Bina Sertifikası [12]) kullanılmakta ve bu sistemler, binaların çevresel etkilerini azaltmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda, yeşil binalar hem enerji tasarrufu sağlayarak ekonomik faydalar sunmakta hem de çevresel sürdürülebilirliği desteklemektedir.
Yeşil Bina Tasarımı ve Sürdürülebilirlik Yeşil duvar ve çatı uygulamaları enerji tüketimini azaltarak, binaların özellikle soğutma ihtiyaçlarını düşürürken, bitkilerin fotosentez yoluyla oksijen üretmesi, hava kalitesini iyileştirmeye katkı sağlar. Ayrıca, yeşil duvarlar ve çatılar, yağmur suyunu emerek su taşkınlarını önleyebilir ve yerel su döngüsünü destekleyebilir. Estetik olarak da çekici olan bu uygulamalar, binaların değerini artırır ve şehirlerdeki yeşil alan eksikliğini giderir. Makro ve kentsel açıdan, yeşil duvar ve çatı kentsel sıcaklıkları düşürür ve dış mekân ısıl konforunu iyileştirir [13-15]. Öte yandan, kapalı yapı çevrelerinin mikro iklimi, yeşil duvar ve çatı uygulamalarıyla düzenlenebilir [16-20]. Örneğin, Charoenkit ve Yiemwattana [16], yeşil ve canlı duvarların (koyu yeşil ve sarı yeşil duvarlar) referans binaya kıyasla Akdeniz ikliminde soğutma enerji talebini %37,3 oranında azaltabileceğini belirtmiştir. Yeşil duvar uygulamaları, aynı zamanda kullanıcıların ısıl konforunu da iyileştirebilir. Örneğin, Li ve arkadaşları [17], Chenzhou Şehri/Çin'de ısıl konforu iyileştirmek için yeşil duvar kullanmış ve yazarlar, bu modüler sistemin ısıl konforu %26,6 oranında iyileştirdiğini sonucuna varmıştır. Birleşmiş Milletler Genel Kurulu'nun şehirleri ve binaları daha dirençli ve sürdürülebilir hale getirme ana hedeflerinden biri düşünüldüğünde [18], uygun iyileştirme stratejilerinden biri, binalara yeşil duvar ve çatı uygulamaktır. Bu amaçla, Assimakopoulos ve arkadaşları [18], Atina/Yunanistan'da bir vaka çalışmasını yeşil duvar uygulayarak analiz etmişlerdir. Yazarlar, bina zarfında Sedum, Çim ve Çimen kullanmış ve yeşil duvar uygulamasıyla binanın soğutma yükünün %3,1 oranında azaldığını sonucuna varmıştır. Benzer şekilde, Razzaghmanesh ve Razzaghmanesh [19], binalarda yeşil duvarlar uygulayarak ortam hava sıcaklığının 1,8°C'ye kadar düşebileceğini göstermiştir. Bir diğer çalışmada Olivieri ve arkadaşları [20], Madrid/İspanya'daki duvarların yüzey sıcaklığının, mevcut duvarlara ekstra bir bitki katmanı ekleyerek 6,4°C düştüğünü belirtmiştir. Jamei ve arkadaşları [21], yeşil çatının tasarım unsurlarının enerji tasarrufu potansiyelini önemli ölçüde etkilediğini ve bu etkinliğin, ılıman iklim bölgelerindeki hâkim iklim koşullarından güçlü bir şekilde etkilendiğini belirtmektedir. JunJun ve arkadaşları [22], farklı yeşil çatı bitkilerinin soğutma etkilerini araştırmak için bir çalışma yapmışlardır. Ancak, bu çalışma yalnızca 4 bitki türünü içermektedir.
Pasif Sürdürülebilirlik Stratejileri Yeşil duvarlar ve çatılar, doğal bir ısıl yalıtım sağlar. Bitkilerin ve toprak tabakasının oluşturduğu ek yalıtım katmanı, bina yüzeyine gelen ısıyı emer ve dış ortamdan gelen sıcaklık dalgalanmalarını azaltır. Bu, kışın ısı kaybını ve yazın ısı kazancını azaltarak, enerji tüketimini düşürür ve iç mekân sıcaklıklarını daha dengeli hale getirir. Isıl yalıtımın artırılması, binaların enerji performansını iyileştirir ve ısıtma-soğutma maliyetlerini azaltır. Bir diğer yandan bitkilerin transpirasyon adı verilen bir süreçle su buharı salınımı yapması, çevredeki havanın sıcaklığını düşürerek doğal bir soğutma etkisi yaratır. Bu olaya buharlaşmalı soğutma ismi verilmektedir. Buharlaşmalı soğutma, özellikle sıcak iklimlerde binaların soğutma ihtiyacını azaltır ve enerji tasarrufu sağlar. Yeşil duvar ve çatı uygulamaları, buharlaşmalı soğutma yoluyla iç mekân sıcaklıklarını düşürerek ısıl konforu artırır ve enerji tüketimini optimize eder. Yeşil duvarlar ve çatılar, güneş ışınlarını engelleyerek bir gölgeleme etkisi oluşturur ve bina yüzeylerinin doğrudan güneş ışığına maruz kalmasını önler. Bitkiler, gölgeleme sağlayarak binaların ısınmasını engeller ve iç mekân sıcaklıklarını düşürür. Bu, yaz aylarında soğutma ihtiyacını azaltır ve enerji tasarrufu sağlar. Gölgeleme etkisi, aynı zamanda binaların dış cephelerinin korunmasını sağlar ve yapı malzemelerinin ömrünü uzatır. Yeşil duvar ve çatı uygulamaları, rüzgâr hızını azaltarak bina çevresindeki soğuk hava akımlarını engeller. Bu, özellikle kış aylarında enerji tasarrufu sağlar. Rüzgârın etkisini azaltarak bina yüzeyindeki ısı kaybını minimize eder ve iç mekân sıcaklıklarını daha stabil hale getirir. Rüzgâr engellemesi, aynı zamanda binaların dış cephelerinin korunmasını sağlar ve yapı malzemelerinin ömrünü uzatır.
Yaprak Alan İndeksi (YAİ) Çoğu çalışma, şimdiye kadar yeşil duvar ve çatıların bina zarfının yüzey sıcaklığı üzerindeki etkisine odaklanmış olduğundan, bu sistemlerin bina enerji tüketimi üzerindeki etkisi hakkındaki bilgi eksikliği halen devam etmektedir. Bazı çalışmalar, bu duvar ve çatılarının soğutma etkisinin kesin olduğunu belirtse bile, yeşil duvar ve çatı uygulamalarının enerji tasarrufu potansiyeli detaylı bir şekilde incelenmelidir. Bu nedenle, bu yazının temel amacı, Csb-tipi iklim bölgesinde bulunan bir seçilmiş binada, çeşitli bitki türlerinin yeşil çatı ve duvar uygulamalarında enerji tüketimi ve ısıl konfor üzerindeki etkilerini değerlendirmektir.
2. YÖNTEM
Seçilen Bina
Simülasyon Çalışması
Yeşil duvar ve çatı uygulamalarının etkisini değerlendirmek amacıyla, bina üzerinde Hedera Canariensis Gomera adlı bir sarmaşık türü iki senaryo ile uygulanmıştır: sadece duvarlara bitki uygulanması; duvarlara ve çatıya bitki uygulanması. Ayrıca, her iki senaryoda da duvarlara Hedera sarmaşığı uygulanırken, ikinci senaryo için çatıya yirmi bir farklı bitki türü ayrı ayrı kullanılmış ve simülasyonları yapılmıştır. Bu bitkiler, binanın tüm opak cephelerine uygulanmıştır.
Tablo 2, BES aracında kullanılan duvar için giriş verisi olarak kullanılan ve Şekil 3’de görünen Hedera sarmaşığının özelliklerini sunmaktadır. Türkiye'de bulunan tırmanıcı yeşil bir bitki olması ve duvarlar ve çatılara kolayca yayılabilir özelliği nedeniyle Hedera sarmaşığı bina duvarları için seçilmiştir. Ayrıca, bu sarmaşık, kuru yazlara sahip Csb tipi iklim bölgelerinin çevresel koşullarına da uyumludur. Yeşil duvar uygulandığında, duvarın U-değerinin 0,41 W/m²K'den 0,22 W/m²K'ye düştüğünü belirtmek önemlidir.
Şekil 4, baz model için yeşil duvar ve çatı uygulamaları eklenen katmanları göstermektedir. Toprak uygulandıktan sonra 200 mm bitki örtüsü katmanı eklenmiştir. İçten dışa doğru, 89 mm hava boşluğu, 10 mm PVC, 50 mm yün fiber toprak, 200 mm torf toprağı ve 200 mm bitki örtüsü mevcut duvar ve çatı katmanlarının üzerine uygulanmıştır. Yeşil çatı uygulamaları için toplamda 21 farklı YAİ değerine sahip bitkiler kullanılmıştır.
3. BULGULAR VE TARTIŞMA
Şekil 5, yeşil duvar ve çatı uygulamalarının enerji tüketimi üzerindeki etkisinin karşılaştırmasını sunmaktadır. Herhangi bir yeşil duvar veya yeşil çatı uygulanmamış temel modelin simülasyonuna göre, binanın enerji tüketimi 284,5 kWh/m² olarak hesaplanmıştır. Hem yeşil duvar hem de çatı uygulaması, Hedera sarmaşığının duvar ve çatı için kullanılması durumunda enerji tüketimini 284,5 kWh/m²'den 273,73 kWh/m²'ye düşürmektedir. Bu yenileme stratejisi, temel modele kıyasla toplam enerji tüketimini %3,79 oranında azaltmaktadır. En iyi enerji tasarrufu, duvar için Hedera sarmaşığı ve çatı için YAİ değeri 6,59 olan Şekil 6’de görülen Phyllanthus Bourgeoisii (Şelale Bitkisi) kombinasyonu ile elde edilmiştir (258,30 kWh/m2). Bu yenileme, enerji tüketimini %9,21 oranında azaltmıştır.
Yeşil duvar ve çatı uygulamaları, doğrudan güneş radyasyonunu azaltarak yüzeylere izolasyon katmanı oluşturmaları sayesinde soğutma etkisi sağlamakta, enerji tüketimini azaltmaktadır [28]. Bu çalışmaya benzer olarak, ılıman iklim kuşağında yer alan Atina-Yunanistan’da soğutma enerji ihtiyacında %4'lük bir azalma elde edilmiştir [18]. Bu çalışmanın bazı sınırlamaları mevcuttur. Simülasyonlarda dış ortam sıcaklık değişimleri ve biyoçeşitlilik ile termo-higrometrik konfor gibi çevresel faktörler dikkate alınmamıştır. Yazarlar, mevcut katmanların üzerine bitki örtüsü olarak Hedera sarmaşığı kullanmayı tercih etmiştir. Ancak, bitki türlerinin yaprak yansıtıcılığı, YAİ ve nem içeriği sonuçları önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle, daha yüksek enerji tasarrufu ve iyileştirilmiş ısıl konfor elde etmek için YAİ değeri 4'ün üzerinde olan Sedum türleri, Boston sarmaşığı türleri ve Thymus gibi diğer bitki türleri (örneğin [18]’de olduğu gibi) uygulanabilir. Son olarak, bu çalışmadaki sonuçlar, tropikal (A tipi iklim kuşakları) ve karasal (D tipi iklim kuşakları) gibi diğer iklim kuşakları için farklılık gösterebilir. Yeşil duvar ve çatılar, son yıllarda sürdürülebilir kentsel gelişim stratejisi olarak önemli bir ilgi görmüştür. Ekonomik açıdan bakıldığında, yeşil duvar ve çatıların uygulanması hem ilk yatırım hem de bakım maliyetlerini içerdiğinden, bu konu karmaşık bir tartışma alanı sunmaktadır. Yeşil duvar ve çatılarla ilgili en temel ekonomik değerlendirmelerden biri, kurulum için gereken başlangıç yatırımıdır. Maliyetler tipik olarak malzemeler, işçilik, mühendislik ve yeşil duvar ve çatının ek ağırlığını desteklemek için binanın duvar ve çatısında yapılacak olası değişiklikleri içerir. Bu ilk harcamalar önemli olabilir ve çatı ve duvarın büyüklüğü, bitki türü ve erişilebilirlik gibi faktörlere bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
4. SONUÇLAR
Bulgularımız, ılıman iklimde bir yeşil tabakanın, yalnızca yıllık enerji tüketimini azaltmakla kalmayıp aynı zamanda toplam rahatsızlık saatlerini de azalttığını gösteren çevresel çözümler için iyi bir tercih olduğunu göstermektedir. Ayrıca, bu çalışma, hem yeşil çatılar hem de duvarların kullanımının, enerji tüketimini yalnızca yeşil duvar uygulamalarından daha etkili bir şekilde azalttığını ortaya koymuştur. İklim bölgesi farklılıklarının sonuçları değiştirebileceğini, ayrıca farklı YAİ değerlerine sahip bitkiler için özel enerji tasarrufu değerlerinin yerel iklim koşulları ve bina özelliklerine bağlı olarak büyük ölçüde değişebileceğini vurgulamak önemlidir. Farklı bitki kompozisyonlarıyla yeşil duvar ve çatıların potansiyel enerji tasarrufunu doğru bir şekilde değerlendirmek için yerel bazlı enerji modelleme ve analizlerinin yapılması gereklidir. Bu çalışmadaki sonuçlar, yeşil çözümlerin potansiyelinin ön tahmini olarak kabul edilebilir. Gelecekteki çalışmalar için bir öneri olarak, mevcut binalar için farklı YAİ değerlerine sahip çeşitli yeşil duvar uygulamalarının karşılaştırılması yapılabilir. İlginizi çekebilir... Karbon Ayak İzi Hesaplama: Şirketler için AvantajlarıGünümüzde çevresel sürdürülebilirlik uygulamaları her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. İklim değişikliği, doğal kaynakların azalması ve çevresel ... Çevresel Bilinçle İnşa Edilen Miras: YEŞİL BİNALARIN ÖNEMİYeşil bina kavramının sürdürülebilirlik ve çevre dostu mimari açısından önemi ele alınmaktadır. Geleneksel binaların çevreye olan etkileri ve yeşil bi... Sürdürülebilir Binalar için Kaçırılan Önemli Bir Fırsat; 'Termal Enerji Depolama'Bu makalede, bina cephelerinin yeniden düzenlenmesi, yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) binalara entegrasyonu ve termal enerji depolamanın (TED)... |
|||
©2024 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.