Soğuk Oda ve Soğutulmuş Depolar İçin LEED V4 Enerji Simülasyonunda Farklı Yaklaşım Gerekliliği Üzerine...

Dr. Duygu ERTEN,

P.E., LEED Faculty, BREEAM Fellow, DGNB Auditor

Dünya genelinde gıda sektörü tüketimlerini incelediÄŸimizde, bu sektörün elektrik enerjisinin yüzde 16’sını kullanan bir sektör olduÄŸunu görüyoruz (Fillipini et al., 2011). Tarımda en çok kullanılan yapılar arasında soÄŸuk hava depoları var ve bu depoların tasarımında yapılacak iyileÅŸtirmeler, doÄŸru ekipman seçimi, enerji tüketiminde ciddi karlılık getirebilir. “SoÄŸuk Oda”, özel anlamı ile gıda maddelerinin normal ÅŸartlarda saklanabilir sürelerinden daha uzun süre saklanabilmesi için ihtiyaca uygun ÅŸartlarda soÄŸutulan ve nem durumu kontrol edilen, dış atmosferden ısı ve nem kazancına karşı yalıtılmış mahaller olarak tanımlanabilir.

ElektriÄŸin pahalı olduÄŸu gündüz saatlerinde en fazla enerjiyi kullanan bu depolarda operasyonel enerjiyi düÅŸürecek stratejiler geliÅŸtirmek ise tasarımcının görevidir. Enerji depolama yöntemleriyle, elektrik tüketimini elektriÄŸin ucuz olduÄŸu akÅŸam saatlerine kaydırmak, elektrik tüketimini aÅŸağı çekecektir. Enerji deposu ve batarya odalı farklı sistem yaklaşımlarını karşılaÅŸtıran bir araÅŸtırma, soÄŸuk oda sistemlerinin enerji tüketimini azalttığını ve bataryalı sistemlerin elektrik talebini artırdığını ortaya koymaktadır (Xueqiang et al, 2017). Ancak batarya sistemleri güç tüketimini kaydırabildiklerinden, özellikle yaz aylarında enerji depolama sistemi olmayan referans depodan (%10 ve %53.7 arası bir aralıkta) daha fazla maliyet tasarrufu yaptırabilir.

SoÄŸuk hava deposunda amaç, mümkün olduÄŸu kadar deÄŸiÅŸmez sıcaklık ve bağıl nem saÄŸlamak olmalıdır. Çok kısa süreli de olsa her sıcaklık artışı mikroorganizmaların geliÅŸiminde hızlanmaya neden olur. Bu yüzden soÄŸutma mikropsuz bir ürüne uygulanmalı ve ürünün hasatından tüketimine kadar aralıksız sürdürülmelidir. Bununla birlikte saklama süresi sınırlıdır ve üründen ürüne deÄŸiÅŸir (MEGEP, 2013).

SoÄŸuk odalarda kimyasal enzim tepkimelerini yavaÅŸlatıp, mikroorganizma geliÅŸimini geciktirerek besin maddeleri ilk hallerine çok yakın halde saklanabilir. Ancak soÄŸutma, mikroorganizma popülasyonunun çoÄŸalmasını geciktirmekle birlikte, sınırlı sayıda bozulma yapıcı mikroorganizmanın ölmesini saÄŸlar. Bu nedenle ürünlerin baÅŸlangıçta mikroorganizma enfeksiyonundan korunması önem kazanmaktadır.

SoÄŸuk hava deposunda sıcaklık ve bağıl nemdeki denge durumu aÅŸağıdaki etkenlere baÄŸlı olarak deÄŸiÅŸim gösterir (MEGEP, 2013).
1. SoÄŸuk Depoya Konulacak Ürünün ve Ambalajın Özellikleri
2. SoÄŸuk Hava Deposunun Doldurulma Åžekli
3. Evaporatörlerin Yüzey Alanları ve Yapıları
4. Evaporatör Yüzey Sıcaklığı ile Oda Sıcaklığı Arasındaki Fark
5. SoÄŸuk Hava Deposunun Ä°zolasyonu
6. Soğuk Hava Deposundaki Hava Dağılım Ortamı
7. SoÄŸuk Oda Cihazlarının Çalışma Süresi
8. Soğuk Muhafaza Sıcaklık Aralıkları ve Muhafaza Şekilleri
9. SoÄŸutma Yükünün Hesabı

Gerek Türkiye’deki binaların tasarım özelliklerinin birçoÄŸunu standardize olmuÅŸ verilerle belirlemek gerekse LEED ve BREEAM gibi gönüllü bina sertifikasyon sistemlerinde tasarlanan/önerilen binanın enerji performansını hesap etmek için uluslararası standartlardan faydalanmaktayız. Bu standartlardan biri de bir Amerikan standardı olan ASHRAE 90.1’dir. Özellikle son yıllarda LEED ve BREEAM gibi önde gelen gönüllü bina enerji sertifikasyon sistemleri ile bir hayli öne çıkan bina enerji performansı kavramı, aynı zamanda referans bina tanımının da altını çizmiÅŸtir. Bu sertifikasyon sistemlerinden binanın enerji performansını iyileÅŸtirmek yoluyla kredi alabilmek için öncelikle “proposed building” yani önerilen/tasarlanan bina ile ASHRAE 90.1 – Appendix G’de tanımlanmış olan “Baseline Building” yani referans bina, detaylı dinamik enerji simülasyonu yapan modelleme programları (EnergyPlus, DesignBuilder, TRNSYS, IES, eQuest…) kullanılarak mimari, mekanik ve bina kontrol sistemleri ile modellenir (Akgüç, 2018)

LEED V4 halen ASHRAE 90.1 2010 ve ASHRAE 62.1-2010 standartlarına referans vermektedir. Bu yazının amacı, LEED V4 SoÄŸuk Depolama ve SoÄŸutulmuÅŸ Depo Binaları için 2013’de International Association for Cold Storage Construction (IACC) ve International Association of Refrigerated Warehouse (IARW)’nin yayınladığı yol gösterici bir yöntemden bahsetmektir. LEED/BREEAM gibi sertifika sistemlerinin ön koÅŸulu olarak, ANSI/ASHRAE/IES standardı 90.1-2010 Appendix G Normative performans deÄŸerlendirme metodu ile enerji simülasyonu yapıyoruz. SoÄŸuk depo ve soÄŸutulmuÅŸ depo yapılarını 3 gurupta tanımlayabiliyoruz. (1) Ürünlerin, 0 derecenin üzerinde saklandığı depoların soÄŸutucuları (2) Ürünlerin 0 derecenin altında saklandığı soÄŸutucuları veya düÅŸük-sıcaklık odaları. (3) 1 ve 2’nin herhangi bir kombinasyonu. Bunlar aynı zamanda küçük, orta ve büyük soÄŸuk odalar/soÄŸutucular olarak da tanımlanabiliyor.

LEED V4 yeni inÅŸaat kategorisinde kullandığımız ANSI/ASHRAE/IES standardı 90.1-2010 Appendix G’yi az katlı rezidanslar haricindeki binaların enerji simülasyonunu yapmak için kullanıyorduk. Ancak bu standart soÄŸuk oda veya soÄŸutulmuÅŸ yapılar için gereken cephe gerekliliklerini ve soÄŸutma ekipmanlarını göz ardı eden bir standart. Bu nedenle, IACC ve IARW, tasarımcılara ve soÄŸutulmuÅŸ depo binaları veya binanın herhangi bir yerinde kontrollü depolama mekanı yaratanlara, termal yalıtım ve soÄŸutma ekipmanları standartlarının seçimi konusunda yardımcı olmak için 2013’te bir ilkeler çalışması hazırladı.

Kullanılan enerji simülasyonu programları bahsettiÄŸimiz depoları ve sistemleri modelleyemiyorsa, olaÄŸan dışı (exceptional) hesaplama yönteminin kullanılması gerekiyor. Modellemesi yapılacak soÄŸuk deponun tasarım planlarıyla tutarlı olması, cephe tiplerinin hesaplarının düzgün yapılması, iç aydınlatma güç yoÄŸunluÄŸu ve kontrolleri, soÄŸutma sistemi tipleri, büyüklük ve kontrolleri, servis suyu ısıtma sistemleri ve kontrollerini kapsamalıdır. SoÄŸuk depolar için yaratılan referans binanın soÄŸutulmamış kısımları ve servis suyu ısıtması, güç, aydınlatma ve baÅŸka güçler ANSI/ASHRAE/IES standardı 90.1-2010 Normative Appendix G Performans DeÄŸerleme Yöntemini (without exception) izlemelidir.

Referans binada, soÄŸutulmuÅŸ depoların yalıtımı, iç mekan ayırıcı kapı seçimleri, proses yükleri, termal bloklar, referans bina soÄŸutma sistemleri, önerilen soÄŸutucu sistemler ve gereklilikleri, referans bina sistemlerinin seçimi, ekipman verimlilikleri ve kapasiteleri, “Unmet Load Hours”, yani zonlar için belirlenmiÅŸ set sıcaklıkların karşılanamadığı saatler, fan sistemi operasyonu, havalandırma (ASHRAE 62.1 Addenda L) ve sistem fan gücü referans bina modellerken bu kılavuzda altı çizilen parametrelerdir.

Referanslar
1. Filippini, Massimo, and Lester C. Hunt. (2011) "Energy demand and energy efficiency in the OECD countries: a stochastic demand frontier approach." Energy Journal 32.2 (2011): 59-80.
2. Xueqiang Li,Pietro Elia Campana,Hailong Li,Jinyue Yan,Kai Zhu (2017), “Energy storage systems for refrigirated warehouses” Energy Procedia, Elsevier
3. MEGEP, (2013), T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, Tesisat Teknolojisi ve İklimlendirme
4. International Association for Cold Storage Construction
5. International Association of Refrigerated Warehouse
6. Akgüç A. (2018), ASHRAE 90.1 2010 - Appendix G'ye göre Referans Bina Tanımı ve Mekanik Sistem Seçimi, TTDM Dergisi Ek (Ocak-Åžubat)
7. Yılmaz Z., Akgüç A., Gali G., Ganiç N., Ashrafian T., Binalarda Maliyet Optimum Enerji VerimliliÄŸi Seviyesi için Türkiye KoÅŸullarına Uygun Yöntemin ve Referans Binaların Belirlenmesi, TÜBÄ°TAK 1001 Projesi, 2013 – 2015
8. ANSI / ASHRAE / IES Standard 90.1 – 2010, Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta-USA (2010)
9. ASHRAE Design Essentials for Refrigerated Storage Facilities-2005