Mekanik Sistemlerde Enerji Tüketimi

Binalarda enerji tüketiminin büyük bir çoğunluğu mekanik sistemlerin kullanımından kaynaklanmaktadır. Mekanik sistemlere örnek olarak ısıtma - soğutma sistemleri, havalandırma sistemleri, aydınlatma sistemleri ve sıcak su sistemleri gösterilebilmektedir. Yapıda enerji tasarrufunun sağlanabilmesi için enerji tüketiminin en aza indirilmesi gerekmektedir. Enerji tasarrufu yapının tasarım aşamasından başlayan bir süreçtir. Tasarımda binanın yönelimi, açıklıkların büyüklükleri ve yönleri, bölgesel iklim koşulları dikkate alınmalıdır (Mutdoğan, 2011).

Kullanım aşamasında karşılaşılmakta olan en önemli sorunlardan biri ise ozon tabakasına zarar veren gazların ısıtma, soğutma ve havalandırma (HVAC) sistemlerinde kullanılmasıdır. Bu konuyla ilgili birçok yasa ve yönetmelik çıkarttırılarak geliştirilmektedir.

sistemlerine olan ihtiyacın ortadan kaldırılması veya minimum seviyeye indirilmesidir (Mutdoğan, 2011).

4.2.1.1. Isıtma, Soğutma ve Havalandırma Sistemleri (HVAC Sistemleri)

Enerji tasarrufu sağlamakta olan HVAC sistemleri ile diğer sürdürülebilir yapı çözümleri birlikte kullanılarak mekanik sistemlerin ve yapının daha az enerji harcaması sağlanmalıdır. Bu sistemler, genellikle birden fazla çözümün bir arada kullanılması ile yapıların daha az enerji harcamasına yönelik olarak tasarlanmaktadır (Onaran, 2012).

Soğuk iklimlerde, iyi yalıtımlı duvarlar ve camlar yapı çevresindeki ısı kaybını azaltarak, enerji ve yapı imalat maliyetlerinin düşmesine olanak tanımaktadır. Aynı zamanda düşük nem oranına sahip ılıman iklimlerde, doğal havalandırma tercih edilmekte olan bir yöntemdir. Sürdürebilir HVAC çözümleri; yapının daha düşük maliyetle çalışmasını sağlamakla birlikte çalışanların iç mekân hava kalitesini de (IAQ) arttırmaktadır (Onaran, 2012).

Yapılardaki ısıtma sistemleri, mekânları ısıtmak için havayı, suyu veya su buharını kullanmaktadır Sıcak su kullanılan ısıtma sistemlerinde, su kazan dairesinde ısıtıldıktan sonra borular yardımıyla bütün yapıda dolaşması sağlanmaktadır. Kaloriferler aracılığıyla ısısını yayan su, soğuyarak tekrar kazana dönüş yapmaktadır. Yapılarda ısıtma için kullanılan borular duvarlarda, döşemelerde veya tavanlarda yer almaktadır. Buharla ısıtma da ise, su buhar kazanında ısıtılarak buhar haline dönüştürülmekte ve borular ve kaloriferler aracılığıyla yapıyı dolaşan buhar yoğunlaşarak su haline gelerek kazana geri dönmektedir (Yıldırım, 1991).

Soğutma sistemleri yapılarda, doğal havalandırmaya kıyasla daha fazla enerji tüketimine neden olmaktadır. Soğutma sistemi kullanımının gerekli olması durumunda ise, en düşük seviyede ve en az zaman aralığında kullanılması için yapının iyi tasarlanmış olması gerekmektedir (Mutdoğan, 2011).

Havalandırma sistemlerinin görevi iç mekânda bulunan kirli havayı tahliye etmek ve kullanıcı farketmeden iç mekân konfor koşullarını sağlamaktır.

Havalandırma sistemleri havada bulunan fazla ısıyı ve nemi azaltmaktadır. Havadaki fazla ısıyı doğrudan, nemi ise kurutucu maddelerin yardımıyla dışarı atmaktadır. Bununla birlikte havalandırma kullanımının temel gerekçesi kullanıcıya

yeterli miktarda oksijen sağlamak ve havada bulunan karbondioksit ve kokuları yok etmektir (Mutdoğan,2011).

Yapılarda kullanılan mekanik enerji sistemleri genellikle gerekli olan ölçülerden daha büyük tasarlanmaktadır. Ancak, yapının araziye yerleşiminin plânlı olarak düşünülmesi, yapı kabuğunun güneş ışığından fazla ısı almasını engelleyecek şekilde tasarlanması, iyi yalıtım sağlanmış dış duvarları olması ve yüksek performanslı gün ışığı sağlaması daha küçük HVAC sistemleri kullanılmasında etkili rol oynamaktadır (Onaran, 2012).

4.2.1.2. Yapay Aydınlatma Sistemleri

Aydınlatma tasarımı, iç mekân tasarımında oldukça önemli bir yere sahiptir. Aydınlatma, iç mekânda yapılan plânlamaya göre değişkenlik göstereceği için ayrı ayrı incelenmeli ve çalışma ortamına gelen doğal ışıktan yararlanmak adına ışığın geliş yönü doğrultusunda tasarlanmalıdır. Aydınlatma tasarımın düzenli ve plânlı olarak gerçekleştirilmediği ortamlarda, gözlerde yorulma, kas ağrıları, yorgunluk, baş ağrısı gibi rahatsızlıklar ile karşılaşılması söz konusu olabilmektedir (Apaydın, 2012).

Bir ışık üreticisinden çıkmakta olan ışık enerjisini ışınlarıyla istenilen yere yönlendirerek, istenilen yerlerin ya da cisimlerin gösterilmesinin, ayırt edilmesinin ve renklendirilmesinin sağlanması adına gerçekleştirilmekte olan tüm işlemler “aydınlatma” olarak ifade edilmektedir. “Aydınlatma” belirli nesne ve yüzeyler üzerine, görsel algılamaya en elverişli biçimde ışık uygulamaktır (Esen, 2000).

Işığın dağılımı ve niteliği, ışık kaynağına, ışık kaynağının şekline, aydınlatma elemanlarının malzemesine ve ışığın dağılımını engelleyen yüzeylere bağlıdır. İç mekânlarda gerekli olan aydınlatma düzeyinin üstüne çıkılmaması adına ışık kaynaklarının yeri önceden hesaplanmalı ve kullanıcıların mekânları değerlendirme şekillerine göre konumlandırılmalıdır. Kullanılmakta olan aydınlatma elemanlarının farklı şekillerde çalışarak kontrol edilebilmeleri ile yaklaşık % 45 oranında bir enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Aynı zamanda bu yaklaşım iç mekânda aydınlatma tasarımının esnek olmasına (Şekil 3.13) olanak sağlamaktadır (Winchip, 2007).

Şekil 3.13. İç mekânda aydınlatma tasarımının esnek olması (Winchip, 2007).

Bir ışık kaynağından çıkan ve görünür ışınım üreten yapay kaynak “Lamba” olarak adlandırılmaktadır. Diğer bir ifadeyle lamba yapay bir üreticinin devamlı olarak (uzun bir süre) ışınım yayımlamasını sağlayan en küçük parçaların tümüne verilen addır (Apaydın, 2012).

Aydınlatma amacıyla üretilmekte olan bir lamba genel olarak şu özelliklere sahip olmalıdır;

• Enerji kullanım gideri düşük,

• Bağıl ışık verimi (görsel etkinlik) yüksek,

• Renksel geri verim sınıfı ve indisi (Ra) yüksek,

• Sürekli ve düzgün tayf,

• Işıklılık düşük,

• Ömrü uzun, yardımcı parça gerektirmeyen, basit çalışma sistemi,

• Sarsıntıya dayanıklı,

• Güç, biçim, ampul türü, dip türü, v.b bakımından çeşit çokluğu olmalıdır (Apaydın, 2012).

Yapay ışık kaynakları aşağıdaki gibi tanımlanabilmektedir (Apaydın, 2012);

Akkor telli lambalar: “Akkor telli lambalar, ışık üretimi elektrik akımı geçmesi ile

akkorlaşan bir cismin aracılığıyla elde edilen lamba türüdür” (Şirel, 1997).

Elektriksel boşalmalı lambalar: Elektriksel boşalma olayı, belli özellikleri olan

ışıma yapması, yani, ışınım elde edilmesidir. Metal buharı ya da gazlar genel olarak yalıtkan (dirençleri yüksek) olup, elektrik akımını iletmezler, fakat enerji verilip

serbest elektron ürettiklerinde iletken duruma dönüşürek ışıma

gerçekleştirmektedirler (Ünver, 2000).

Flüoresan lambalar: Işılaşma yöntemi ile ışık üretmektedirler. Tüm flürosan

lambaların müşterek özellikleri yüksek randıman sağlamaları, düşük elektrik tüketimi ile çok uzun ömürlü olmalarıdır. Çubuk şeklindeki akkor lambalara oranla yaklaşık 8 ile 15 kat daha uzun ömürlü olup çeşitlerine ve aydınlatma güçlerine göre % 85’e kadar daha az elektrik harcamaktadırlar.

Metalik holojenurlü lambalar: Temel özellikleri akkor lamba gibi küçük boyutlu,

renksel geri verimi yüksek ve uzun ömürlü olmalarıdır. Metalik holejonürlü lambada kullanılan metal yuzları 3 ana özellik altında toplanmakta olup, 3bat (threeband), çok çizgili (multiline) ve moleküler ışıyıcı olarak ifade edilmektedir.

Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar: Renksel geri verimin çok önemli

olmadığı ve sarımtrak sıcak ışığın kabul edilebilir olduğu durumlarda tercih edilebilecek, uzun ömürlü ve bağıl verimi yüksek lambalardır.