Enerjinin Korunumu

çevresel etkileri, kaynakların çıkarılması ve üretimi sırasında başlamakta, yapının yapım ve kullanım süreçlerinde de devam etmektedir. Yapıların kullanım sürecinde ısıtma havalandırma, aydınlatma ve donanım amacıyla tüketilen enerji ekosisteme zarar vermektedir. Kısacası yapıların üretim ve işletimleri sırasında kullanılan yenilenemeyen enerji kaynaklarının miktarını azaltmak ve enerjinin tutumlu kullanımının sağlanması yapıda enerji korunumu ilkesinin özünü oluşturmaktadır (Baysan, 2003). Başka bir ifadeyle, sürdürülebilir tasarımın en önemli hedef ve kriterlerinden biri olan enerjinin verimli kullanımı, en az düzeyde enerji harcayarak, harcanan enerjiden en üst düzeyde kazanç sağlama hedefini kapsamaktadır. Bu ilke ile çevre sistemlerinin korunmasına yönelik olarak, günümüzde yaygın kullanılan ve çevreye atık gaz, ısı bırakan ve sınırlı kaynağa sahip bir enerji türü olan fosil yakıtların yerine, doğal enerji kaynaklarının kullanımının sağlanması önerilmekte ve belirtilen nedenlerden dolayı günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım yöntemlerinin araştırılması çalışmaları gün geçtikçe ivme kazanmaktadır.

Sürdürülebilir mimari çerçevesinde yapıda enerji kullanımı kararları ile ilgili dikkate alınması gereken iki önemli nokta enerjinin yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi ve enerjinin etkin kullanımının sağlanmasıdır. Yapı inşa edilmeden önce hammaddelerinin kaynağından çıkarılması, işlenmesi ve yapım alanına ulaştırılması ile enerji tüketimine başlamakta ve bu tüketim yapının faydalı ömrünü tamamlayana kadar devam etmektedir. Bu nedenle yapının yaşam döngüsü boyunca tükettiği enerji formları üretim enerjisi, ulaştırma enerjisi, yapım faaliyetleri sırasında harcanan enerji ve yapının kullanım evresindeki enerji olarak sınıflandırılabilir. Tüm bu enerji formları dışında yapının, bakım, onarım ve yıkım evrelerinde de enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Enerji etkin yapıların tüm yaşam dönemi evrelerinde enerji tüketiminin en aza indirgenmesi hedeflenmektedir (Karslı, 2008).

Şekil 3.4 Yapının tüm yaşam döngüsü boyunca enerji tüketimi (Karslı, 2008, s. 29).

Şekil 3.4‟ teki verilere göre, yapının ortalama yaşam süresi olarak kabul edilen 60 yıllık dönem içindeki enerji tüketim miktarlarına bakılacak olunursa, en önemli enerji tüketimi miktarının kullanım evresindeki enerji tüketimi olduğu gözlemlenmektedir. Bu nedenle yapıya enerji sağlayan kaynakların güneş enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklar arasından seçimi ve ısıtma, soğutma, havalandırma, iklimlendirme ve aydınlatma sistemlerinin pasif sistemler ile desteklenmesi enerji korunumu açısından çok önemli adımlardır (Karslı, 2008).

Enerjinin korunumu ilkesinin belirlenen kapsamı ve yapıda uygulanmasına yönelik geliştirilen strateji ve yöntemler kentsel tasarım ölçeğinden, yapı malzemesi ölçeğine kadar, yapıyla ilgili tasarım ilkeleri Şekil 3.3‟ te Yöntemler başlığı altında maddeler halinde verilmekte olup bu maddelerin içeriğinin kısaca açıklanması gerekli görülmektedir.

Sürdürülebilir mimari yaklaşımının en önemli ilkelerinden biri olan “Kaynakların Korunumu” ilkesi kapsamında belirlenen “Enerjinin Korunumu” stratejisine yönelik bir dizi yöntem geliştirilerek bu doğrultuda çözüm önerileri sunulmaktadır. Enerji

etkin kentsel tasarım, araçlı ulaşım yerine toplu taşıma ve yaya ulaşımını

53

önlenerek, tarım arazilerinin korunmasını hedefleyen bir dizi öneriler içermektedir (Tablo 3.1).

Enerji etkin mimari tasarım, mevcut arazi verileri ve iklime dayalı basit tasarım

ilkelerini içeren çözüm önerileri sunmaktadır (Tablo 3.1).

Alternatif enerji kaynaklarının kullanımı yönteminde, yapılarda kullanılan

enerjinin büyük kısmı petrol, kömür, doğalgaz gibi fosil yakıt enerji kaynaklarına bağlı olması ve bu tür kaynaklardan enerji elde etmek için her zaman bir yanma olayı gerektiği ve yanma sonucunda havaya yayılan çeşitli gazların sera etkisi yaratarak çevre kirliliğine neden olmasından ve fosil kaynaklı enerji rezervlerinin azalmasından dolayı, fosil yakıt enerji kaynaklarına alternatif oluşturacak güneş, rüzgar, su, biyoyakıt ve jeotermal vb. günümüzde elde edilebilen yenilenebilir enerjilerin mimarlıkta kullanımının yaygınlaşmasını sağlamaya yönelik önerileri içermektedir (Tablo 3.1). Yapı kabuğunda (çatı veya cephe elemanı) güneş enerjisinin kullanımı güneş kolektörleri, fotovoltaikler (güneş pilleri), güneş duvarları gibi teknik donatım elemanları ile gerçekleşmektedir. Güneş kolektörleri ile yapıda sıcak su elde edilebilmekte, fotovoltaik (güneş pilleri) sistemlerle güneş enerjisi doğru akım olarak elektrik enerjisine dönüştürülerek, çevreye zararlı atık vermeyecek biçimde bu düzeneklerle yapı için enerji üretilebilmektedir (Şekil 3.5).

Şekil 3.5 Solar Office Doxford International binasında fotovoltaik pil kullanımı (solda) - Nottingham Üniversitesi Jubilee Kampüs binasında fotovoltaik pil kullanımı (sağda)

Gömülü enerjisi düşük malzeme kullanımı yönteminde, malzeme seçiminde

hammaddesinin elde edinimi, üretimi ve taşınması evrelerinde gerekli toplam enerjisinin düşük olduğu, yerel kaynaklardan elde edilebilen, bakım ve onarımında az enerji gerektiren malzemelerin seçimi ve kullanımına yönelik önerileri içermektedir (Tablo 3.1).

Geliştirilen bir diğer yöntem Doğal aydınlatma ise, yapı tasarımında doğal ışığın kullanımı ve kullanımının artırılması ile yapının aydınlatma yüklerini ve soğutma sistemlerinin enerji tüketim miktarının azaltılmasına yöneliktir (Tablo 3.1). Doğal aydınlatma sistemlerinin genel işleyiş prensibi kullanım mekanının aydınlatma gereksinimine cevap vermek üzere yapı kabuğu ve iç mekana yerleştirilen çeşitli gereçler aracılığıyla gün ışığının optik özelliklerinden yararlanılmasıdır. Söz konusu optik özellikler sistemde yer alan elemanlar aracılığıyla ışık ışınlarının yansıması, kırılması, yutulması veya kırılıp yansıyarak geçmesidir. Gün ışığını yapıya alan bu sistemler ışık rafları, prizmatik paneller, ışık yönlendirici camlar, holografik optik elemanlar, anidolik sistemler, ışın taşıyıcı sistemler şeklinde sıralanabilir (Karslı, 2008).

Sürdürülebilir bina tasarımında enerjinin korunumu stratejisine yönelik geliştirilen bir diğer yöntem, Enerji tasarrufu sağlayacak detaylandırma ve malzeme seçimi dir. Yapılarda büyük ısı kazanç ve kayıplarının gerçekleştiği yapı kabuğunun etkin tasarımı ve detaylandırılması ile ısıtma ve soğutma yükünden büyük tasarruf sağlanması mümkündür. Örneğin çatı yüzeyinin yansıtıcı malzemelerle kaplanması gereksiz ısı kazancını önlemek için bir çözüm önerisidir. Ya da cephede büyük ısı kayıplarına yol açan pencereler için yüksek performanslı cam kullanımı, yapının bulunduğu bölgenin iklimine, güneş yönüne ve yapının kullanım amacına bağlı olarak istenen özelliklere en uygun ısı ve ışık geçirim katsayılarına sahip camın seçilmesi büyük oranda enerji tasarrufu sağlanması ve ısı kayıp ve kazançlarının istenen düzeyde kalmasını sağlayacaktır (Sev, 2009). Yalıtımlı doğramalar, low-E kaplamalı camlar, çift camlar, son yıllarda dünyada giderek yaygınlık kazanan tek kabuklu, çift kabuklu veya birden fazla kabuklu aktif cephe sistemleri, güneş kontrol elemanları bölgelere göre gereksiz ısı kayıp ve kazançlarını önleyerek yapılarda

55

enerjinin etkin kullanımına katkıda bulunmaktadırlar (Şekil 3.6). Sürdürülebilir bina tasarımında enerjinin korunumuna yönelik geliştirilen yöntemlerden enerji tasarrufu sağlayacak detaylandırma ve malzeme seçimine yönelik çözüm önerileri Tablo 3.1‟ de sıralanmaktadır.

Kim ve Rigdon (1998) tarafından belirlenen sürdürülebilir mimaride ilkeler kapsamında enerjinin korunumu stratejisine yönelik son yöntem yapılarda Enerji

etkin ekipman kullanımı dır. Yapılarda kullanım aşamasında büyük enerji

tüketimine yol açan ısıtma-soğutma-havalandırma ve aydınlatma sistemlerinin performansı enerji tasarrufu açısından önem kazanmaktadır. Yapılarda enerji etkin ekipmanların kullanımı uzun vadede ekonomik olmakta ve çevresel yararlar sağlamaktadır (Tablo 3.1).

Şekil 3.6 Çift kabuklu cephe sisteminin uygulandığı Victoria Ensemble binası (solda) (http://gaia.lbl.gov/hpbf/picture/thumbnail/t_victoria.jpg) ve RWE Binası (sağda)

Tablo 3.1 “Kaynakların Korunumu” İlkesi, “Enerjinin Korunumu” (Kim ve Ridgon, 1998; Gültekin, 2007; Sev, 2009)

"KAYNAKLARIN KORUNUMU" ĠLKESĠ Stratejiler Yöntemler Çözüm Önerileri

E n er jini n Korun u m u E n er ji Etk in Kentse l T asarım

Özel araç kullanımının azaltılması, toplu taşımacılığın ve yaya kullanımının yaygınlaştırılması

Karma kullanımlı gelişim modelinin benimsenmesi; konut, ticaret, çalışma alanları birbirine yakın çözümlenmeli

Kentsel yayılma engellenerek, tarım alanlarının yok olmasının önlenmesi

Mevcut kentlerin güncel ihtiyaçlara uygun yeniden geliştirilmesi ve eski yapıların yeniden kullanımı

En er ji Etk in M imar i T asarım -p asif ıs ıtm a ve soğu tm a

Isı transferlerinin azaltılması ve ısı kayıplarının önlenmesi ile yapının ısıtma ve soğutma yüklerinin indirgenmesi ve enerji korunumunun sağlanması

Yapının iklim verileri dikkate alınarak doğru yönlendirilmesi

Yapı kabuğu yüzeyinin azaltılması

Güneş enerjisinden yararlanılması ile ısıtmanın sağlanması

Arazide bulunan bitkilerden ısıtma ve soğutma amaçlı yararlanılması Alte rn at if En er ji Kayn ak ların ın Ku ll an ımı

Güneş, rüzgar, su, biyokütle, jeotermal enerjileri gibi alternatif enerji kaynaklarından yararlanma

Isınmada güneş enerjisinden yararlanılması

Yapı kabuğunda (çatı veya cephe elemanı) fotovoltaikler (güneş pilleri), güneş kolektörleri, güneş duvarı gibi aktif sistemlerle enerjinin etkin kullanımının sağlanması

Havalandırmada ve soğutmada rüzgar enerjisinden yararlanılması Gömül ü E n er jisi Dü Ģü k M alze m e Ku ll an ımı

Ağır işlem ve üretim gerektiren yapı malzemelerinden kaçınılması

Üretiminde yenilenebilir, temiz enerjilerin kullanıldığı yapı malzemesi seçimi

Geri dönüştürülebilir, yeniden kullanımı mümkün yapı malzemelerinin seçimi ve kullanımı

Yerel yapı malzemelerin kullanılması ile taşıma enerjisinin azaltılması

Doğal yapı malzemelerinin seçilmesi ve kullanımının yaygınlaştırılması

Doğal Aydı

n

latm

a Yapı tasarımında doğal ışığın kullanımı ile aydınlatma _{yüklerinin ve enerji tüketim miktarının azaltılması} Doğal aydınlatma ile mekanların aydınlatma niteliğinin yükseltilmesi ile psikolojik konfor sağlanması ve kullanıcıların üretkenliğinin artırılması

57

Tablo 3.1 “Kaynakların Korunumu” İlkesi, “Enerjinin Korunumu” (devam) "KAYNAKLARIN KORUNUMU" ĠLKESĠ Stratejiler Yöntemler Çözüm Önerileri

E n er jini n Korun u m u Doğal Aydı n latm

a _{Doğal aydınlatma sistemlerinin (ışık rafları, prizmatik} paneller, ışık yönlendirici camlar, holografik optik elemanlar, anidolik sistemler, ışın taşıyıcı sistemler vb.) kullanılması ile gün ışığının yapıya alınması

E n er ji Tas ar ru fu S ağlayacak De taylan d ırm a ve M alze m e S eç imi

Yapılarda en büyük ısı kazancı ve kayıplarının gerçekleştiği bina kabuğunun etkin tasarımı ve detaylandırılması (çatı yüzeyinin yansıtıcı malzemelerle kaplanması ile istenmeyen ısı kazancının azaltılması, bina çevresindeki döşemelerin yansıtıcılık katsayısı düşük malzemelerle kaplanması vb.) ile ısıtma ve soğutma yükünün azaltılmasının sağlanması

Cephede pencere yüzeylerinde yüksek performanslı, iklime, güneş yönüne ve yapının kullanım amacına bağlı olarak istenen özelliklere en uygun ısı ve ışık geçirim katsayısına sahip cam kullanımı ile ısı kazanç ve kayıplarının istenen düzeyde olması

Yalıtımlı doğramalar, low-E kaplamalı camlar, argon veya kripton dolgulu çift camlar ve hava geçirimsiz detaylandırma ve montaj ile enerjinin etkin kullanımının sağlanması

Çift kabuk cephe sistemleri kullanımının yaygınlaşması ile soğuk iklimlerde ısı kayıpları, sıcak iklimlerde ısı kazançlarının önlenmesi sağlanarak enerjinin etkin kullanımının gerçekleşmesi E n er ji Etk in E k ip m an ve U ygu lamaların Ku ll an ıl m ası

Yüksek performanslı ısıtma-soğutma-havalandırma ve aydınlatma sistemlerinin kullanılması ile enerji tasarrufunun sağlanması

Enerji etkin aydınlatma araçlarının (enerji etkin ampuller vb.) kullanılması ile enerji tasarrufunun sağlanması

Enerji etkin fırın, boyler vb. ekipmanların seçilmesi