Giriş
Bu makale, binalarda enerji verimliliği konusunda son yıllardaki gelişmeleri ve gelecekteki olası yönelimleri özetlemek amacıyla hazırlanmıştır. Burada enerji verimliliğinin gerçek anlamı, gelecekteki bina tasarımının gelişmesine etkileri bağlamında incelenmiştir. Geçmişte binalar için tasarım süreçlerinde enerji akışının dikkate alınmasının bir sonucu olarak, yeni bina biçimlerinin geliştirilmesi ile ilgili kavramlar, şimdilerde kentsel tasarım üzerinde enerjinin etkisini de kapsamaktadır.  Ancak gelecekte durumun bugünkünden çok daha farklı olacağı açıktır.

Binalarda Enerji Verimliliği
Bina sektöründe enerji verimliliği ile ilgili ve düzeltilmemesi halinde gelecekteki sürdürülebilir gelişmeyi ciddi biçimde engelleyebilecek iki önemli yanlış-anlayış bulunmaktadır (1).
Birincisi, bina tasarımında bütünsel bir anlayış eksikliğidir. Ülkemizdeki geleneksel yaklaşım, sistemi bir bütün olarak ele almak yerine (bütünü oluşturan alt sistemler arasındaki ilişkiler ve bağımlılıklar dikkate alınmaksızın) alt sistemler (mimari, mekanik tesisat, elektrik) üzerinde odaklanmaktadır. Bu süreçte entropinin etkileri dikkate alınmadan sadece enerji ihtiyacının hesaplanması ile bir takım sonuçlara varılmaktadır. Örneğin, bina tasarımı ısıtmada sadece enerji tasarrufu sağlamak gibi bir önyargıya dayanmaktadır. Bu husus geçmişte doğru kabul edilebilirdi; çünkü en azından yılın bir bölümünde havaların soğuk olduğu dönemlerde insanların iklimsel olarak yenmesi gereken güçlük, makul bir sıcaklıktaki iç mahallerin oluşturulmasıydı. Ancak bugün artık modern binaların çok daha incelikli ve ayrıntılı düşünmeyi gerektirmesi gerçeğine rağmen (örneğin artan konfor ihtiyaçları nedeniyle artık binalarda standart olarak havalandırma ve soğutma sistemleri istenmekte, buna karşın maksimum düzeyde enerji verimliliği arzu edilmektedir), geleneksel durum bugün de bina tasarımında ısıtma enerjisi ağırlıklı düşünmeye neden olabilmektedir. Yinelemek gerekirse modern binalar ısıtılmayı gerektirmelerinin yanı sıra, havalandırmayı, yapay aydınlatmayı ve giderek artan biçimde soğutmayı da gerektirmektedir. Bu durumda modern bir ofis binasındaki ısıtma gereksinimi, binanın toplam enerji talebi içerisinde sadece belirli bir yüzdeyi kapsamaktadır. Bütüncül yaklaşım eksikliğine diğer bir örnek de işletim sırasında enerji tasarrufu için kullanılan önlemlerin üretiminde gerekli gömülü ısıl depolamayı dikkate almaksızın enerji talebine vurgu yapılmasıdır.
İkincisi, “enerji verimliliği” teriminin “enerji talebi” ve “ enerji tüketimi” ile karıştırılması veya bu terimlerin yerine kullanılabilmesidir. Yani düşük enerji tüketimi, çoğu zaman ve yanlış olarak, enerji verimliliğinin yüksekliği ile eşdeğerde tutulmaktadır. Bunun sonucu olarak, uygulamada enerji talebinin minimize edilmesi için çaba harcanırken, gerçek enerji verimliliğinin yüksek kılınmasına daha az çaba harcanmaktadır. Gerçekte enerji verimliliğinin maksimize edilmesi sadece enerji tüketiminin minimize edilmesinden daha fazla bir şeydir. Yani verim, performans demek olup, çıktılar (yarar) ile girdiler (kaynak) arasındaki ilişkiyi ifade eder.
Buradaki önemli hususlardan birisi de “tüketilen” enerjinin sonucunda elde edilen yararın kalitesidir. Binaların ısıl performansları bağlamında enerji verimliliği iç mahal çevresinin kalitesi ile enerji talebi arasındaki ilişki olarak anlaşılmalıdır. 1.1.2011 tarihinden itibaren yeni binalara “Enerji Kimlik Belgesi” verilmesini öngören “Binalarda Enerji Performansı  Yönetmeliği” de dahil olmak üzere, binaların enerji verimliliğini düzenleyici araçlar ne yazıkki enerji-ekserji verimi ile değil, fakat sadece enerji talebinin azaltılması ile ilgilidir. (Bu bilgisayar programı hazırlanma sürecinde; Meteoroloji Genel Müdürlüğü ve/veya üniversitelerin Meteoroloji bölümleri gibi yetkili ve yetkin kurumlar tarafından hazırlanarak resmen onaylanmamış dış hava verilerinin kullanılması, programın çok kısa sürede hazırlanması -yeterli testlere tabi tutulamadan uygulamaya sokulması- ve bina tasarımında yeterli deneyime sahip olmayan kişilerin eğitici olarak yetkilendirilmesi enerji verimliliği yaklaşımının resmi durumunu göstermektedir).
Enerji verimliliği, iç çevrenin kalitesi ile bu çevreyi korumak için gerekli enerji miktarı arasındaki ilişki olarak değerlendirilmelidir. Çünkü yapılan araştırmalar, düşük enerji tüketiminin yüksek enerji verimi ile eşdeğerde olmadığını göstermiştir (1). Aşağıdaki şekilde konfor ile enerji tüketimi arasındaki ilişki verilmektedir. Burada en ideal durumun sol alt bölge olduğu görülür.
Enerji verimliliğini, toplam birincil enerji girdisiyle mahallin ısıtma veya soğutma talebi arasındaki ilişki olarak tanımlayan yöntemler, bir mahalde aynı iç çevresel koşulları yaratmak için gerekli olan enerji talebini karşılamak için sadece HVAC ve enerji besleme sistemlerinin verimliliğini ölçer. Bu yöntemler, bu koşulların bütün bina tasarım seçeneklerinde elde edilmesinin olanaklı olduğunu varsaymaktadır ki bu değerlendirme yanlıştır. Burada bina gövdesinin, yapısının ve mekanik sistemlerin gerektirdiği fiziksel sınırlamalar da dikkate alınmalıdır.

Bina Sistemlerinin Bütün Olarak Ele Alınması
Sürdürülebilir gelecek, sistem düşüncesinde yatar, yatmalıdır. Diğer bir ifade ile sistemsel bir sınırın çizildiği ve potansiyel çözümlerin bu sistemi oluşturan diğer parçalar üzerindeki etkilerini ihmal eden yaklaşımlar gelecekte başarılı olamayacaktır. Bu nedenle bina tasarımlarına bütüncül bir yaklaşımla bakılarak, disiplinler arası sıkı işbirliği ve bilgi alışverişi projenin başından işletmeye alınmasına kadar etkin biçimde sürdürülmelidir. Ayrıca doğrusal bir neden-sonuç ilişkisine değil, çevrimsel bir neden-sonuç ilişkisine odaklanılarak, parçaların bütün ile ilişkisi kurulmalıdır. Bu çerçevede, bina sistemini oluşturan elemanlar arasındaki etkileşimleri ve bağımlılıkları incelenerek sistemin bütünü ile ilgili uygun çözümler geliştirilebilir. Buna karşın günümüzde işletmedeki enerji verimleri dikkate alınmaktadır. Gerçekte ise üretim, konstrüksiyon ve atıkları da içeren toplam enerji verimliliği düşünülmelidir. Burada ayrıca birincil enerji kullanımı veya CO2 yayınımı (emisyon) kavramlarını kullanmak daha uygundur.
Bir sistemdeki enerji akışlarının, ekonomik, çevresel ve sosyal bakımdan gerçek etkilerinin değerlendirilebileceği bir biçimde ele alınması gerekir. Bu çerçevede değişik seçenekler için tüketilen enerji miktarlarının, değişik enerji akışlarındaki kalite dikkate alınmaksızın karşılaştırılması yetersizdir. Belirli bir proseste sadece tüketilen enerji miktarının değil, fakat enerji kalitesinin de dikkate alınması gerekir. Örneğin elektrik yüksek kalitede bir enerji iken, sadece ısıtmaya uygun sıcaklıktaki bir enerji düşük kaliteli enerjidir. Değişik çözümlerin etkilerini daha iyi anlamak ve verimlerini değerlendirmek için entropi ve/veya ekserji analizi yararlı olmaktadır. Örneğin son yıllarda yaygın olarak kullanıldığı biçimiyle, ofis binalarında enerji tasarrufu amacıyla kullanılan ısı geri kazanımlı mekanik havalandırma sistemlerinin enerji verimliliği bakımından çok iyi incelenmesi gerekir. Çünkü bu sistemlerde enerjinin kalitesinin düşünülmesi durumunda, havalandırma sistemini çalıştırmak için kullanılan elektrik enerjisinin ısı geri kazanım ile elde edilen tasarrufun önemli bir kısmını götürebilmektedir. Yani bu sistemleri tahrik etmek için kullanılan enerjinin yüksek ekserjili elektrik enerjisi olması ve mekanik havalandırmada ısı geri kazanımın tasarımdan tamamen kaldırılması halinde içerilen enerjinin (sistem, şaftlar, mekanik odalar vb.) azaltılması etüt edilmelidir.

Doğal Havalandırma
Enerji verimliliğini artırmada en büyük potansiyel, hava dağıtımı (mekanik havalandırma) ve yapay aydınlatma sistemlerinde yatmaktadır. Ancak elbette binaların çoğu, amaçlanan kullanım biçimini yerine getirmesi yönünde bir havalandırmayı gerektirir; ve bunun mekanik, doğal veya hibrid olup olmadığına bakılmaksızın bir sistem olarak tasarlanması gerekir. Örneğin havalandırmada verimliliği artırmak amacıyla Frankfurt’taki Avrupa Merkez Bankası Yönetim Binası ve Commerzbank Yönetim Binasında ve daha birçok binada mekanik sistemleri tamamen veya büyük ölçüde tasarım dışı tutma olanağını veren doğal havalandırma sistemleri geliştirilmiştir (1). Bu çözümlerde, aşağıdaki şekillerde görüldüğü üzere yüksek binalarda çift kabuk cephe sistemleri ve/veya açılabilir havalandırma elemanları, açılabilir pencereler vasıtasıyla doğal yollardan kontrollü bir mahal havalandırması yapılabilmekte ve binanın enerji verimliliği artırılabilmektedir.

Doğal Aydınlatma
Günümüzde müzeler, galeriler, sergi salonları, tiyatrolar, perakende birimleri ve daha birçoğu gibi tamamıyla kapalı ve yapay aydınlatma sistemlerine bağımlı olan bina türlerinin çoğunda enerji verimliliğinde, iyi tasarlanmış gün ışığından yararlanma sistemlerinin uygulanmasıyla çok kapsamlı iyileşmeler gerçekleştirebilir. Gün ışığından yararlanma, bina cephesinde saydam alanlar yaratmaktan öte birşeydir ve gerçekte bu tür sistemlerin tasarlanmasındaki güçlükler doğal çevreye kapatılmış ve enerji-yoğun yapay aydınlatmayı kullanan binaların artmasına yol açmıştır. Gerçekte doğal aydınlatmadan optimum düzeyde yararlanılmalıdır. Bunun anlamı, doğal aydınlatmadan elde edilecek enerji verimliliği ile bunun soğutmaya getireceği yükün analiz edilip dengelenmesidir. Örneğin bir müzede bu denge, sergileme mahallerinde gün ışığının, otomatik kontrollü bir panjur sistemini içeren çok tabakalı bir cephe-gömleği (skin) yoluyla uygun biçimde ve kontrollü kullanımı ile sağlanabilir. Öte yandan doğal aydınlatma ve manzara gibi düşüncelerle ve çift kabuk, doğal havalandırma sistemleri, gölgeleme gibi önlemler alınmadan en olumsuz iklimsel koşullarda bile cam cepheler yapılması, binaları enerji verimli olmaktan çıkarabilmektedir.

Şehirlerin Enerji Verimliliği Yönünden Durumu
Her bina, kentsel çevrenin parçası olarak görülmesi gerekmesine karşılık, günümüzdeki binalar soyut objeler olarak algılanıp tasarlanmaktadır. Enerji verimliliğinin artırılması ve sürdürülebilir gelişmenin sağlanabilmesi için sadece yeni kentler için değil, fakat mevcut kentler için de enerji master planları geliştirilmesi artık gündeme girmelidir. Kentsel yoğunluğun optimum hale getirilmesi, enerji verimliliğinin artırılmasındaki anahtar bileşen olacaktır. Örneğin Türkiye’de elektrik yüzde 55 civarında doğalgaz çevrim santralları ile sağlanmaktadır. Mevcut santralların elektriksel verimliliği yüzde 30 civarındadır. Kalan enerji soğutma kulelerinden atmosfere atılmaktadır. Halbuki atılan bu atık ısı şehirlerde bölgesel ısıtma ve soğutmada rahatlıkla kullanılabilir; ki Avrupa’da böyledir. Burada yapılması gereken şey, bu santralların (veya termik santralların) şehirlerin yakınında kurulması, caddelere (doğalgaz boruları yerine) ısıtma ve soğutma suyunun sağlanacağı boru hatlarının döşenmesidir.
Şehirlerde enerji verimliliği bakımından ilginç olan bir diğer husus da, yüksek binaların (gökdelen) yapabileceği katkıdır. Yüksek binalara ilişkin gün ışığına ulaşım, geniş göbek alanlar nedeniyle düşük alan verimi, çevresel rüzgarlar vb. nedeniyle yaya düzeyindeki konforsuzluk gibi sorunlardan kaçınılırken, yüksek binalarla kentsel yoğunluğun geleneksel Avrupa kentlerine oranla yaklaşık iki kat artırılabileceği değerlendirilmektedir (1). Yüksek binaların yoğunluğu artırması ve böylece ulaşımdaki enerji talebini azaltması kanıtlandıktan sonraki soru, bunların toplam enerji verimini gerçekten artırıp artırmadığıdır. İlk bakışta yüksek binalar, doğaları gereği, düşük enerji verimliliğine sahip gibidir. Çünkü yüksekliğe bağlı olarak artan rüzgar basınçları, açılabilir pencerelerle havalandırmanın ve dıştan gölgelemenin güç olması nedeniyle günümüzde genelde yüksek binalarda mekanik havalandırma ve iklimlendirme kullanılmaktadır. Bu durum, doğal havalandırmaya olanak sağlayan HVAC stratejileri ile enerji verimliliğini artırmada önemli bir potansiyel ortaya koymaktadır (2). Doğal havalandırmanın yararları; işletmedeki enerji verimliliğinin yükselmesi, binanın gerektirdiği enerjinin düşük olması (havalandırma sistemleri, makine daireleri, şaftlar vb.), Hasta Bina Sendromu’na ilişkin daha düşük risk, işletme maliyetlerinin azalması ve sermaye maliyetlerindeki tasarruf (sistemler, makine daireleri, şaftlar) şeklindedir.  

Enerji Verimliliği ve Küresel Isınma
Küresel ısınmayı azaltmak için öncelikle enerji verimliliğini artırma konusu ile ilgilenilirken, kaçınılmaz biçimde ortaya çıkacak olan iklim değişikliği bakımından diğer bir soru şudur: Küresel ısınma, binaların tasarımını nasıl etkileyecektir? Burada beklenen sonuç; ısıtma enerjisinden soğutma enerjisine bir kayma olmasıdır. Burada binaların yaşam süreleri boyunca birkaç değişik kullanım biçimine uygun ve esnek bir yaklaşımla tasarlanması önemli olmaktadır. Gerçekten, yaşam süreleri boyunca değişik kullanım biçimime uyarlanabilme yeteneğine sahip binaların kullanımı için geliştirilen kavramlar ve mimari önlemlerle enerji verimliliğinin artırılmasında çok önemli bir potansiyel bulunmaktadır. Diğer bir husus da bina stokunun kullanım derecesidir. Örneğin son yıllarda İstanbul, Ankara gibi şehirlerde çok fazla bina yapılmaktadır. Acaba bu binalar tümüyle doldurulabilecek mi, kullanım süreleri ne kadar olacaktır? Binalar bu biçimde düşünmeye başlanırsa, tasarım parametreleri temelden değişebilir. Gelecekteki olası çözümlerdeki diğer bir husus, bir günlük süre (24 saat) içerisinde değişik amaçlı olarak kullanılabilecek bina mahalleri yapılmasıdır. Belki böylece konut ve ofis kavramları aşağıda belirtilen uzaktan çalışma (internet vb.) olanakları da kullanılarak geliştirilebilir.
Uzaktan çalışma ile toplumdaki toplam enerji verimi arasındaki ilişki doğru biçimde kurulabilir. Çünkü son yıllarda yeni çalışma biçimlerinin kullanımı hiçbir soruya meydan bırakmayacak biçimde enerji tüketimini artırmıştır. Temelden yeni bina ve ulaşım sistemleri biçimleri üretmek için yeni parametrelerin kullanımına ilişkin bir potansiyel bulunmaktadır. Burada daha çok bina ya da kentler için değil, fakat ticari-kuruluşlar için bir modelleme yapılabilir.  
Gelecekteki sürdürülebilir gelişmeye gerçekten bir katkı sağlayabilmek için toplumun fiziksel altyapısının da dikkate alınması gerekir. Örneğin Türkiye’de 16 milyon konut bulunduğu, yalıtımlı olanların oranının yüzde 5-10’u geçmediği, bunların tümünün yalıtılması halinde yıllık 5 milyar USD tasarruf sağlanabileceği gibi değerlendirmeler görülmektedir. Acaba durum gerçekten böyle midir? Çünkü çoğu bina, geleneksel veya modern gecekondu türündedir (depreme dayanıksız, sıvası bile olmayan, kaçak vb.), bu gibi binalarda oturan dar gelirli insanlar çoğunlukla bir odayı ısıtmaktadır. Ayrıca yalıtım malzemelerin üretiminde ithal petrol kullanılmaktadır. Bu koşullarda bu binaların yalıtılması enerji verimliliğinin artırılması anlamına gelir mi? Acaba şehirlerin, enerji verimliliğini de dikkate alarak kentsel dönüşüm projeleri ile ele alınmaları daha uygun olmaz mı? Bir başka ifadeyle, orta vadede sürdürülebilir bir gelişmeyi gerçekleştirebilmek için toplumsal sistemlerin, fiziksel altyapının, yapay çevrenin ve sanal altyapının organize edilmesi konusunda yeni düşünce biçimleri geliştirilmesi gerekecektir. Bu çerçevede şehirlerin enerji talebinin, enerji verimliliği dikkate alınarak hazırlanacak master planlarında, binalar ve ulaşım araçları dahil olmak üzere yenilenebilir kaynaklardan gelen enerji ile karşılanması da araştırmaya değer bir husustur.

Sonuç
İnsanoğlu, dünyada insan eliyle yapılan sistemlerin enerji verimini, sadece küresel ısınma, enerji kaynaklarının hızla azalması, geometrik dizi biçiminde (üstel) nüfus artışı ve çevre kirliliği nedeniyle değil, fakat, gelecekteki enerji kaynaklarının güvensizliğinin dışında gelişen jeopolitik kararsızlıklar nedeniyle de önemli ölçüde artırmak zorundadır. Binalar, dünyadaki enerji tüketiminin yüzde 50’sinden doğrudan sorumludur. Ulaştırmanın payı ise yüzde 25 civarındadır. Mimaride ve kentsel tasarımdaki enerji probleminin çözümüne katkı sağlama potansiyeli çok yüksektir. Ancak bunun için disiplinler arası işbirliği gerekmektedir. Bu durumun bina tasarım profesyonellerine sunduğu güçlükler ve fırsatlar oldukça geniştir. Bina yapı tarzı ve kentsel tasarım biçimi üzerinde enerjiye ilişkin hususların etkisinin, toplumsal sorunların çözümü için gelecekte de artmaya devam edeceği görülmektedir. Binalardaki HVAC sistemlerinde gelecekte üzerinde çalışılacak konulara şunlar da dahil edilebilir: Bina kullanımı için kavramların geliştirilmesi, gün ışığından yararlanma kavramlarının iyileştirilmesi, gün içerisindeki kullanımı değişebilen binalar için HVAC kavramları, entegre bina tasarım ve ulaşım sorunları, yüksek binalarda doğal havalandırma, diğer kentsel sorunların çözümlenmesi (gürültü, hava kirliliği vb.) mekanik havalandırmayı gerektiren durumlar. Gelecekte sürdürülebilir gelişme sağlayabilme bağlamında, önceki bölümlerden aşağıdaki sonuçlar çıkartılabilir:

• Gelecekte sürdürülebilir gelişme sağlayabilmek için Bütüncül Sistem düşüncesi anahtar önemdedir.
• Enerji etkin bina ve kentsel tasarım konusunda uygun biçimde fonlandırılan önemli araştırma projeleri geliştirilmelidir.
• Eğitim, merkezde yer alan bir konudur; gençler arasında enerji mühendisliği çekici bir meslek olarak görülmeli ve enerji sistemleri düşüncesi mimarlıkeğitimiyle bütünleştirilmelidir.
• İnşaat tasarım pratiğinin başarısı yakın bir işbirliği ile çalışan disiplinler arası     tasarım ekibi ile elde edilebilir.
• Siyasal karar verme mekanizmalarına bilimsel ve doğru bilgiler aktarmak çok önemlidir.

Kaynaklar
[1] Cody, B., “Form Follow Energy”, 10.th Rehva World Clima Congress, 9-12 May, Antalya.
[2] Çakmanus İ., Özbalta T, 2009,  Binalarda Sürdürülebilirlik: Ömür Boyu Maliyete İlişkin Yaklaşımlar,         Doğa Yayıncılık, İstanbul.