20 Ekim 2014 | TEKNİK MAKALE 27. Sayı (Eylül-Ekim 2014)

İstanbul’da Yeşil Sertifikalı ve Çift Cidar Cepheli Bir Bina Örneği

Prof. Dr. A. Zerrin YILMAZ
Dünyadaki enerjinin yüzde 40’ının binalar tarafından tüketilmesi nedeniyle küresel ısınmanın baş aktörü konumunda olan bina sektöründe enerji verimliliği zorunlu hale gelmiştir. Bu konudaki zorunluluklar direktifler, yönetmelikler ve standartlarda tanımlanmıştır. Aday ülke olan Türkiye, diğer konularda olduğu gibi bina enerji verimliliği konusunda da tüm AB direktiflerine uymakla yükümlüdür. Bina enerji verimliliğiyle ilgili en önemli AB direktifi olan Binalarda Enerji Performansı Direktifi (EPBD) kapsamında, binaların enerji performans sınıfını gösteren Enerji Kimlik Belgesi almak Türkiye’de de mevcut ve yeni yapılacak tüm binalar için zorunludur. Ayrıca enerjide fosil kökenli dış kaynaklara bağımlı olan ülkemizde, küresel ısınmanın yavaşlatılmasına katkının yanı sıra ekonomik anlamda özgürleşmenin sağlanabilmesi de bu kaynakların daha az kullanımıyla mümkün olabilecektir. Yenilenen EPBD-Recast ise enerji verimliliğinin maliyet ile birlikte düşünülmesini şart koşmakta ve bu bağlamda her ülkede binaların “Maliyet Optimum Enerji Verimliliği Düzeyi”nde yapılmasını öngörmektedir. 


Binalardan en fazla karbon salımı, bina işletme aşamasında ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma amacıyla kullanılan enerji tüketiminden kaynaklanmaktadır ve o nedenle “Yeşil Bina” tanımının temel taşını da bina enerji verimliliği oluşturmaktadır. Enerji verimli binalar uygun pasif sistemler kullanılarak enerji ihtiyaçları azaltılmış, uygulanabilir yüksek verimli enerji sistemlerine sahip, maliyet optimum olduğu ölçüde yenilenebilir enerji sistemlerini kullanan, kullanıcı konforundan ödün vermeyen, iklime ve çevreye uyumlu binalardır. Enerji verimli bina tasarımında bina fiziği, bina enerji sistemleri ve bina otomasyon sistemleri ile ilgili birçok tasarım parametresi birarada düşünülmeli, bir parametrenin seçimi, diğer parametrelerden bağımsız olarak yapılmamalıdır. Bu nedenle bina tasarım sürecinde mimarlar, makine mühendisleri, inşaat mühendisleri, elektrik mühendisleri ve danışmanlar, bir tasarım ekibi olarak birarada çalışarak tasarıma yön vermelidirler. Gerçek anlamda enerji verimli bina için her tasarım/karar grubunun aldığı tüm tasarım kararlarının enerji tüketimine olan etkisi, enerji danışmanı tarafından, binanın anlık iklim değişiklikleri karşısındaki dinamik davranışı hesaplanarak test edilmelidir. Bu tasarım süreci “bütünleşik tasarım” olarak adlandırılmaktadır ve bu tür tasarım süreci enerji verimli Yeşil Bina tasarımı için aslında bir zorunluluktur. Aksi durumda tasarım sonucunda ortaya çıkan bina, bu yazıdaki örnekte olduğu gibi, yeteri kadar enerji verimli olmayabilir ve maliyeti de gereksiz yere artırılmış olabilir. 


Binanın yönü, bina geometrisi, bina içerisindeki mahallerin yerleşimi gibi enerji verimliliğini önemli ölçüde etkileyen tasarım kararları, tasarımın ilk evresinde alınması gereken kararlardır. Ana mimari konsepti de belirleyen bu kararlardan sonra, bina enerji verimliliği üzerine en etkin parametre olan cephe tasarımı ile ilgili olarak bina kabuğunu oluşturan yapı bileşenlerinin detaylarına ve malzemelerine, doğru karar vermek gerekir. Enerji verimli cephe tasarımı için bu kararlar, binanın bulunduğu iklim şartları altında ısıtma, soğutma ve aydınlatma enerjisinin toplamda minimum olmasını sağlayacak hesaplamalar ve testler aracılığıyla verilmelidir. Aksi halde sonucun istenilen verimlilik düzeyini sağlaması çok zordur. Aynı iklim şartları altında fonksiyonu, kullanım şekli ve senaryosu farklı olan binalar için enerji etkin cephe tasarımı stratejileri de tamamen farklı olacaktır. Binanın kullanım amacı, aktivite düzeyleri, içeride yer alan aydınlatma sistemi ve ekipmanlardan olan ısı kazançları, mahallerde istenilen ayar sıcaklık değerleri, aynı iklim bölgesinde olan binalarda bile farklı cephe tasarımı ve malzeme seçimleri yapılmasını gerektirir. Diğer bir deyişle, koşulları aynı olan bir ilkim bölgesi için bile genel geçerli enerji verimli tasarım çözümü yoktur. Her bina kendine özgü şartlar altında analiz edilerek tasarım kararları verilmelidir. 


Enerji verimli binanın temeli olan ve mimari tasarımla belirlenen pasif sistem kararları, yukarıda değinildiği gibi, toplamda bina enerji ihtiyacını minimuma indirecek şekilde detaylı hesaplamalar yapılarak alınmalıdır. Enerji ihtiyacı gerektiği kadar azaltılmamış bir binanın mekanik sistemlerle verimli hale getirilmeye çalışılması, enerji verimliliği açısından doğru olmadığı gibi, maliyet açısından da uygun bir yöntem değildir. Pasif sistem olarak yeteri kadar verimlilik ve maliyet açısından uygunluk sağlayabilecek mimari kararlardan sonra, binanın dinamik şartlar altındaki ısıtma ve soğutma yüklerini karşılamaya yetecek kapasitede doğru ve verimli mekanik sistemlerin seçimi de yine detaylı dinamik hesaplamalar aracılığıyla yapılmalıdır. 
Mekanik sistemlerin, aydınlatma sistemlerinin ve otomasyon sistemlerinin seçimindeki kararlar da tıpkı mimari kararlarda olduğu gibi, binanın enerji verimliliği düzeyini, ilk yatırım ve enerji maliyetlerinin etken olduğu bina işletme maliyetlerini de doğrudan etkiler. Bu nedenle tüm tasarım kararları için geçerli olan yöntem, AB direktifinin de öngördüğü gibi, yaşam dönemi toplam maliyete göre tasarım/sistem kararlarının verilmesidir. Enerji etkin ve aynı zamanda maliyet optimum bina tasarımı ancak tüm tasarım parametrelerin birarada değerlendirilip, her bir tasarım ve kullanım senaryosunun bina enerji performansı simülasyon araçlarıyla test edilmesi neticesinde elde edilebilir. Aksi durumda bazı örneklerde görüldüğü gibi bina ilk yatırım maliyeti artırılırken aynı zamanda enerji maliyetleri, dolayısıyla yaşam dönemi toplam maliyeti de artabilir. Halbuki maliyet optimum bina, ilk yatırım maliyeti artırılırken enerji maliyetleri de gerekli düzeyde azaltılarak yaşam dönemi toplam maliyeti düşük olan binadır. Tüm binalar AB direktifinin de tanımladığı bu kurala uygun tasarlanmak zorundadır.


İstanbul’da yer alan ve son derece başarılı bir tasarım ekibiyle tasarlanan ve BREEAM Yeşil Bina sertifikası alan bir bina, çift cidar cephe olarak tasarlanırken cephe danışmanlığı sürecinde enerji verimliliği kavramına ısıtmada, soğutmada ve aydınlatmada toplam enerji verimliliği olarak bütüncül bakılmadığından ve bu konuda gerekli hesaplar yapılmadığından maliyet optimum enerji verimli bina olma şansını kaçırmıştır. Enerji verimli maliyet optimum binaların tasarlanması ancak tüm tasarım ekipleri ve enerji/cephe danışmanının birarada yapacağı ortak çalışmalarla ve tasarımın her aşaması için yapılacak bina enerji performans testleri sonucunda binanın gerçekten enerji verimli olması için alacakları ortak kararlar neticesinde mümkün olabilir. İstanbul’da çift cidar olarak çok iyi ekipler tarafından tasarlanan, ancak danışmalık sürecinde gerekli hesaplamalar yapılmamış olan bu bina burada sadece bir örnek olarak verilmiştir. Benzer hatalar birçok binada tekrarlanmaktadır. 



* Tek cidar cephe hiçbir gölgeleme, farklı cam seçimi vb. önlem
alınmadan dahi çift cidar cepheye göre bina toplam alanı için 
yılda 452188 kWh daha az enerjiye ihtiyaç duymaktadır.


Söz konusu binada ikinci bir cidar, cephe yapım maliyetini neredeyse iki katlayarak artırırken, binanın toplam ihtiyacını da artırmıştır. Ayrıca bina enerji ihtiyacının artması, bu ihtiyacı karşılamak için daha yüksek kapasiteli ve aynı zamanda daha yüksek maliyetli sistemleri gerektirmiştir. 
Binada çift cidar cephe ile çift cidar cephenin sadece dıştaki cidarının kaldırılmasıyla oluşturulan tek cidar cephenin enerji ihtiyaçları yukarıdaki tabloda karşılaştırılmıştır. Bu tabloda görüldüğü gibi iç cidarın tek cidar olarak hiçbir önlem alınmadan kullanmasıyla dahi tek cidar cephenin toplam enerji ihtiyacı çift cidara göre çok daha düşüktür. Bu tek cidar cepheye doğru gölgeleme ve doğal havalandırma stratejileri de uygulanacak olsa toplam enerji ihtiyacı çok daha azalacaktır. Bu durumda da ikinci cephenin inşası için gerekli olan maliyet ortadan kalkacak ve aynı zamanda daha düşük kapasiteli ve maliyetli sistemlerle enerji ihtiyacı karşılanmış olacaktır. Bu da hem ilk yatırım maliyetinin ve hem de enerji maliyetlerine dayalı işletme maliyetlerinin azaltılması demektir. Oysaki binanın tasarlanmış hali ile hem ilk yatırım maliyeti ve hem de enerji tüketimlerine dayalı işletme maliyeti artmıştır. İlk yatırım maliyetindeki artış, ancak enerji maliyetlerinde düşüş varsa kabul edilebilir. Aksi durum sadece direktiflere değil, işin özüne de terstir. 


Bütünleşik bina projelendirme sisteminde mimari, mekanik, elektrik ve statik proje grupları birarada çalışmaktadır. Ayrıca binalarda enerji tüketiminin önemli artışı, enerji maliyetleri ve çevre kirliliğine ciddi oranda katkısı gibi nedenlerle bu ekibe bina enerji verimliliği danışmanları da dahil olmuştur. Ancak bu danışmanların bina enerji verimliliği alanında uzman olmaları gerekir ve maalesef bu uzmanlık alanı da bir iki kursa katılımla elde edilebilecek düzeyde basit bir alan değildir. Ayrıca bina enerji verimliliği çalışmaları, tasarım aşamasında tasarım kararları sonucunu ölçmek için değil, mimari, mekanik dahil tüm tasarımı yönlendirmek için kullanılırsa verimli bir tasarım süreci izlenmiş olur ve gerçek enerji verimli bina elde etme olanağı doğar. Aksi durumda bu yazıdaki örnekte olduğu gibi hem yeteri kadar enerji verimliliği sağlanamamış hem de maliyeti gereksiz yere artırılmış binalar ortaya çıkar. Bu da bütçe ve emek israfı demektir ve ayrıca direktiflere de ters düşmektedir. Oysa ki enerji danışmanı dahil tüm ekipler tasarım sürecinin ilk adımından başlanacak şekilde birlikte çalıştıklarında tasarlanan bina, standart binalara göre önemli ölçüde enerji verimliliği yüksek ve maliyeti de optimum bir bina olabilmektedir. 


Sonuç olarak denilebilir ki; binaların çevreye verdikleri zararlar göz önüne alınarak artık tüm binaların enerji verimli olacak şekilde tasarlanması gerekmektedir. Bu doğrultuda binalarda enerji ihtiyacının minimuma indirgenmesi ve buna bağlı olarak da daha küçük kapasitelerde yüksek verimli mekanik sistemlerin ve doğru fizibilite çalışması yapılmış yenilenebilir enerji sistemlerinin kullanılması gerekmektedir. Bu sayede hem kullanıcı ve bina sahipleri için enerji tüketim maliyeti ve ilk yatırım maliyeti gereksiz yere artırılmadan azaltılmış olacak, hem enerji tüketimlerinin azalmış olması ülke ekonomisine katkıda bulunacak, hem de atmosfere zararlı sera gazı salımı azaltılmış olacaktır.