2 Temmuz 2013 | PROJE 18. Sayı (Mart-Nisan 2013)

Prof. Dr. A. Zerrin YILMAZ / İTÜ-EKOMİM Mimar Bülent AYDIN / Steelife Genel Müdürü
1. GİRİŞ:
Enerji Verimli Binalar, Ekonomiye Katkı ve İnşaat Maliyetleri
Bilindiği gibi, binalarda kullanıcı konforunu temin etmek için ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma amacıyla harcanan enerji dünyadaki toplam enerjinin hemen hemen yarısı kadardır ve toplam karbon salımının 1/3’ü ve hatta daha fazlasından binalar sorumludur. Bu nedenledir ki, tüm dünya ülkelerinde binaların kullanım sırasındaki sera gazı salımlarını azaltmaya yönelik önlemler alınmakta ve uyulması zorunlu yönetmelikler çıkartılmaktadır. Bu bağlamda da, EU Binalarda Enerji Performansı Direktifi (EPBD-The Directive on the Energy Performance of Buildings) kapsamında Türkiye’de Aralık 2008’de Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği çıkartılmış ve binaların CO2 salımının azaltılmasına yönelik önlemler bu yönetmelikle tanımlanmıştır.
Ülkemizde inşaat sektöründeki genel eğilim öncelikle binaların ilk yatırım maliyetinin düşük olması yönündedir ve bu nedenle çoğu kez enerji maliyetlerinin çok yükselmesi ve bunun sonucu olarak binanın yaşam dönemi maliyetinin artması gözden kaçar. Öncelikle belirtmek gerekir ki, enerji performansı yüksek binanın mutlaka ilk yatırım maliyeti yüksek bina olduğu algısı yanlıştır. Maliyet dahil, konfor ve enerji verimliliği analizleri uzmanları tarafından bilinçli olarak doğru zamanda yapılıp tasarımcılar doğru yönlendirilirse, performansı yüksek binanın standart binadan daha pahalı olma olasılığı neredeyse sıfırdır.
2. İSTANBUL’DA ARTI ENERJİLİ BİR KONUT BİNASI
Kullanımı sırasında sıfır karbon hedefini yakalamış, kullandığından fazla enerjiyi kendisi üretebilen ve içerisinde halen yaşanan Steelife-EkoEv bu alanda Türkiye’de bir ilke imza atmış bir örnek oluşturmaktadır. Bu projenin tüm enerji verimliliği çalışmaları İTÜ-EKOMİM Teknokent firması tarafından yapılmış, EKOMİM bu proje ve benzer uygulamalarıyla kuruluş faaliyetlerinin başında gelen “Türkiye için Enerji Verimli Prototip Geliştirme Hedefi”ne de ulaşmıştır. Türkiye’deki binaların gelişmiş ülkeler ortalamasının çok üzerinde enerji tükettiği düşünülürse, EkoEv prototiplerinin uygulanarak yaygınlaştırılmasının Türkiye’nin cari açığına en fazla olumlu katkı sağlayabilecek faaliyetlerin başında geldiği açıkça görülebilir.
2.1. Mimari Tasarım
Düşük enerji tüketimi ve dolayısıyla düşük karbon salımı olacak bir ev prototipinin üretilmesi hedefiyle yola çıkılan Steelife-EkoEv için tüm tasarım kararları detaylı simülasyonlarla yönlendirilmiştir. Bu tasarım sürecinin sonucu olarak, Steelife EkoEv şu an başlangıç hedefini fazlasıyla aşmış ve enerji ihtiyacından fazlasını yenilenebilir kaynaklardan sağlayan artı enerjili sıfır karbon ev olarak konforlu ve sağlıklı yaşam koşulları sunmaktadır. Enerjide dışa bağımlı ülkemizde, yükselen enerji fiyatları ve fosil enerji kaynaklarındaki azalma da gözönüne alındığında, bu tür binaların yaygınlaştırılması hem sağlığımız ve çevremiz, hem de ülke ekonomimiz açısından çok önem taşımaktadır. Bu bağlamda Steelife, mimari formları da farklı olacak şekilde İstanbul Çekmeköy’de 10 evlik Eko-site çalışmalarına da başlamıştır.
EkoEv’in tasarım ve üretimine ışık tutan enerji verimliliği kavramı aşağıdaki üç ana başlık altında değerlendirilmiş ve uygulanmıştır:
- Isıtma, soğutma ve aydınlatmada enerji ihtiyaçlarını azaltmak
- Enerjiyi verimli kullanmak
- Enerjiyi verimli ve temiz kaynaklar ile üretmek.
Demo amaçlı sıradışı bir forma da sahip olması istenen Steelife EkoEv’in güney tarafından görünüşü Şekil 1’deki fotoğrafta yer almaktadır.

Bu prototipin yapımında öncelikle tasarım aşamasında ısıl, görsel ve işitsel konfor koşullarını maksimum düzeyde sağlamak kaydıyla ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma enerjisi ihtiyacını en aza indirecek detaylı simülasyonlar yapılmış ve tasarımın tüm detayları, yalıtım kalınlıkları, ısı köprüsü yalıtımları bu dinamik simülasyon sonuçlarına göre belirlenmiştir. Pencerelerin üç cam katmanlı olması öngörülmüştür. Konumlandırılış durumu için ise çevre binaların gölge analizleri yine tasarım aşamasında yapılmıştır.

Tablo 1 ve 2’de ise yalıtım, pencere türü, gün ışığı ve doğal havalandırma stratejileri dahil farklı tasarım senaryolarının dinamik simülasyonları sonucuna göre tasarlanan binanın enerji ihtiyaçları görülmektedir. Bu tablolardan görülmektedir ki, tasarlanan binanın enerji ihtiyacı Türkiye’nin standart referans binasına göre soğutmada yüzde 70’e yakın oranda, ısıtmada ise yüzde 50’ye yakın oranda azaltılmıştır. Isıtma ve soğutma enerjisi azaltımı için uygulanan tün stratejilerde günışığından da maksimum yararlanmak ve dolayısıyla aydınlatma enerjisi ihtiyacını olabildiğince düşürmek için de tüm kontroller ve hesaplamalar yapılmıştır. PVC pencere doğramaları 3 camlı Pasif Ev sertifikalı tipte seçilmiştir ve pencere U-Değeri 0,9 W/m²K’dir.
Mimari konsept olarak tek eğimde olması planlanan EkoEv’in çatı eğimi ise güneş enerjisi sistemlerinin yerleştirilmesine uygun olarak ayarlanmıştır. Şekil 1’deki fotoğrafta görüldüğü gibi çatıya elektrik enerjisi üreten PV paneller ve kullanım sıcak suyu için termal güneş kolektörleri yerleştirilmiştir. Yeterli günışığının sağlanması ve aynı zamanda ısıtma/soğutma ihtiyaçlarının da minimize edilmesi açısından çatı saçağı gibi yapı elemanlarının boyutları gölge analizleri yapılarak belirlenmiştir. Bu detaylı hesaplamalarla enerji ihtiyacının en aza indirilmesi ve aynı zamanda konforlu iç mekanlar yaratılması sağlanmıştır.
2.2. Teknik Donanım
Bu çalışmalarla enerji ihtiyacı minimize edilerek inşa edilen EkoEv’in ısıtma ve soğutma ihtiyacını karşılamak amacıyla hava kaynaklı (havadan suya) bir ısı pompası kullanılmıştır. Isı pompası cihazı sadece elektrik enerjisi kullanmakta ve bir birim elektrik enerjisine karşılık toplamda 3,5-4 birim kadar ısıtma/soğutma enerjisi üretebilmektedir. Cihazın kullandığı elektrik enerjisi ise fosil yakıtlardan bağımsız olarak çatıya yerleştirilen PV panellerden sağlanmaktadır. Yapı, doğalgaz ya da başka herhangi bir enerjiye ihtiyaç duymadan kendi kendine yetebilmektedir. EkoEv’de ısıtma için yerden ısıtma sistemi kullanılmaktadır. Bu sistem geniş bir yüzeyde uygulandığı için düşük su sıcaklıklarıyla çalıştırılabilen ve bu sayede ısı pompası gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan sistemlerin daha verimli çalışmasını sağlayan bir sistemdir. Ayrıca ısı transferi düşük sıcaklıktaki döşemeden gerçekleştiğinden kullanıcılara daha yüksek bir konfor sunar.
Binanın iklimlendirilmesi için kullanılan ve içeride yaşayanların kullanacağı tüm ekipmanların elektrik enerjisi ihtiyacı çatıya yerleştirilmiş olan 27 adet 1.114 x 1.414 mm boyutundaki fotovoltaik panel ile karşılanmaktadır. Panellerin anlık toplam elektrik üretim kapasitesi 2,7 kWp’dır. Tasarım aşamasında yıllık 3.400 kWh elektrik enerjisi üretmesi planlanan yapı, işletmeye alındığı Ocak 2012 itibaren geçen bir yıllık sürede toplam 3.800 kWh elektrik enerjisi üretmiştir. EkoEv bu üretimin bir yılda yüzde 40’ını kullanmıştır.
Dört adet 1.215 x 1908 mm boyutlarında termal panelden oluşan kapalı devre güneş enerjisi sistemi ile üretilen sıcak su, 200 litre hacminde bir depoda toplanmaktadır. Toplanan sıcak su ile hem kullanım sıcak suyu üretimi yapılmakta, hem de ısıtma sistemine destek sağlanmaktadır. Sistem depodaki suyun sıcaklığına ve güneş kolektörlerinin sıcaklığına göre çalışan bir otomasyon ünitesi üzerinden kontrol edilmektedir.
Binanın ısıtılması ve soğutulması için ihtiyaç duyulan sıcak ve soğuk su hava kaynaklı bir ısı pompası cihazı ile karşılanmaktadır. Bu cihaz, kışın havanın ısısını kullanarak binanın ısıtılması için gerekli olan sıcaklıkta suyu üretmektedir. Yaz şartlarında ise binanın soğutulmasını sağlayan soğuk suyu üreterek, binadan soğurulan fazla ısının havaya atılmasını sağlamaktadır. Cihazın ısıtma kapasitesi 14 kW, soğutma kapasitesi ise 11 kW’dır.
Binanın ısıtılması ve serinletilmesi döşeme şapının içine uygulanmış borulardan sıcak/serin su dolaştırılması ile sağlanmaktadır. Geniş yüzeyde uygulanmış bu sistem, ışıma yaparak mahali ısıtır/ serinletir. Sistem, sahip olduğu geniş uygulama alanı sayesinde kışın 33 °C su sıcaklığı ile ısıtmaya, yazın ise 16 °C su sıcaklığı ile serinletmeye imkan tanımaktadır. Bu özelliğiyle de ısı pompasının daha verimli çalışmasına katkıda bulunmaktadır.
Kontrollü havalandırma sistemi ve ısı geri kazanım cihazı doğal havalandırma için dış hava sıcaklığı ve nem oranı uygun olmadığı zamanlarda kontrollü havalandırma için kullanılmaktadır. Dış şartlar uygun olduğunda ise taze hava ihtiyacı çatı ve cephe pencereleri aracılığıyla doğal olarak sağlanmaktadır.


Kontrollü havalandırma sistemi, hem nemin giderilerek konforun sağlanması, hem de yerden serinletme sistemi ile karşılanamayan uç soğutma yüklerinin karşılanabilmesi amacıyla ve gereğinde kullanılmak üzere kurulmuştur. Bu sistemle taze hava ihtiyaca göre mahallere aktarılmaktadır. Kullanılmış ve egzost olarak değerlendirilebilecek hava ise mahallerde emilerek binadan dışarı atılmaktadır. Bu işlev ısı geri kazanımlı ve 100-2.000 m³/h debi aralığında çalışabilen bir havalandırma cihazı ile yerine getirilmektedir.


Yağmur suyu depolama sistemi ile çatı alanlarından gelen yağmur suyu borularla toplanarak binanın arka bahçesine gömülü olan 1.800 litrelik yağmur suyu tankında toplanmaktadır. Toplanan bu su, ihtiyaç halinde bahçe sulama amacıyla kullanılmakta veya otomatik olarak çalışan bir hidrofor ünitesi tarafından binaya basılmaktadır ve sonrasında tuvaletlerdeki rezervuarlarda veya çamaşır yıkamada kullanılabilmektedir. Sistemin borulaması ve işletimi için kullanılan otomasyon sistemi ile şebeke suyu ile yağmur suyunun hiçbir zaman birbirlerine karışmaması sağlanmaktadır. Uzun süre yağışsız geçen dönemlerde sistem 11 litrelik ek haznesinde depoladığı şebeke suyu üzerinden binaya hizmet vermektedir.


Gri su arıtma sistemi sayesinde lavabolardan toplanan gri su arıtılmakta ve bahçe sulama amaçlı kullanılabilmektedir. Klozet ve rezervuar sistemleri özel hazne yapıları ve su kullanımının azaltan gömme rezervuar iç takımları sayesinde gereksiz su tüketimini engelleyecek şekilde seçilmiştir. İnce gömme rezervuar, çift kademeli fonksiyonu ile 2,5-4 litre veya 3-6 litre kapasitesi sayesinde yüzde 70’e varan su tasarrufu sağlamaktadır.


Binanın atık su tesisatında sessiz atık su boruları kullanılmış ve daha konforlu bir yaşam alanı sağlanması mümkün olmuştur. Bağlantı noktalarında yüzde 100 sızdırmazlık garantisi olan bir borulama sistemi kullanılmış ve böylece evin ömrü boyunca herhangi bir yenileme, tamirat işine girilmesi tehlikesi de ortadan kaldırılmıştır. Lavabo ve duşta tasarruflu armatürler kullanılarak su tüketimi azaltılmıştır. Standart bir lavabo armatürü dakikada 12-14 litre su tüketirken bu armatürler, özel tasarruflu perlatörleri ile bu sarfiyatı dakikada 8 litreye düşürmektedir.


Tüm aydınlatmalarda minimum enerji tüketimi sağlayan LED aydınlatma armatürleri kullanılarak enerji tasarrufu sağlanmaktadır. 100 bin saate kadar çalışabilen uzun ömürlü armatürler 75 W lamba yerine 10 W ledlerden oluşmaktadır. Bu ledler standart ampüllere göre 25 kat daha az ısı üreterek enerjinin ısı olarak kaybını da önlemektedir.


2.3. Ölçüm Sonuçları
Tüm sistemlerin kontrolü, yaşama alanında mutfak girişinde yer alan kontrol panolarından sağlanmakta, PV panellerin üretimi de sürekli izlenmektedir.


Yıllık ölçüm sonuçları göstermiştir ki, EkoEv için oluşturulmuş bütün bu sistemlerin ihtiyacı dahil tüm elektrik enerjisi ihtiyacı çatıya yerleştirilmiş 28 adet PV panelden sağlanabilmekte ve fazla olan enerji komşu binaları besleyebilmektedir. Dolayısıyla Steelife EkoEv, sıfır karbon salımı ile kullanıcılarına faturasız bir hayat ve ısıl, görsel ve işitsel konfor koşullarını rahatlıkla sunabilmektedir.


Kaynaklar
1. Yilmaz A.Z. ve Aydın, “B. Toplam Maliyeti Düşük Sıfır Karbon Binalar Mümkün Müdür? İstanbul’da Bir Konut Örneği”, EKOYAPI Dergisi, Sayı 13, Şubat 2013.
2. Anon, “Enerji Verimliliği Bir Kültürdür”, GreenPower Gazetesi, 25.02.2013.
3. http://www.steelife-tr.com
4. http://www.ekomim.com

 

---

R E K L A M