EkoYapı Dergisi - Ekolojik Yapılar ve Yerleşim Dergisi

Binalarda Enerji Verimliliği ve Yeşil Bina Sertifikasyonu için Bina Enerji Modellemesi

Prof. Dr. A. Zerrin Yılmaz, İTÜ İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi

Binalarda enerji verimliliği, bina kullanıcılarının konforu için gerekli olan ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatmanın en az enerji harcamasıyla gerçekleştirilmesi, diğer bir deyişle, konfordan ödün vermeden binalarda enerji tasarrufu yapılması anlamına gelmektedir. Binalar her ülkede olduğu gibi ülkemizde de toplam enerjinin %40’ ı kadar bir payı harcamakta ve bu nedenle de dünyadaki sera gazı salımının 1/3 ünden binalar sorumlu tutulmaktadır. Dolayısı ile binalarda enerji verimliliğinin sağlanması yeşil bina kavramının zorunlu öğesidir. Ayrıca ülkemiz için binalarda enerji verimliliğinin artırılması ile, enerji arzındaki % 75’ in üzerindeki dış kaynaklara bağımlı enerji harcamalarında azalma ve Kyoto Protokolü sonrasındaki süreçte çok yönlü teknik, çevresel, ekonomik ve sosyal yararlar sağlanabilir. Enerji verimliliği olanaklarının değerlendirilebilmesi için tüm ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de önlemler alınmaktadır. Bu bağlamda Türkiye’ de, binalarda enerji verimliliği konusunda AB ülkelerini kapsayan EPBD (Energy Performance Building Directive) ile uyumlu adımlar atılmış ve Bayındırlık ve İskan Bakanlığı “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’ ni yayınlamıştır. Bu yönetmelik, binalarda kullanıcı konforunu en az enerji harcaması ile karşılamayı öngören maddeleri içermekte ve bunların arasında en önemli yeri de, yeni ve mevcut binalar için “Enerji Kimlik Belgesi” ne sahip olma zorunluluğunun getirilmiş olması tutmaktadır. Binanın enerji performansını ifade eden, diğer bir deyişle konfor şartlarını sağlamak kaydıyla enerji tüketimini gösteren, “Bina Enerji Performansı Kimlik Belgesi” nin hazırlanmasında, bakanlığın sayfasında yer alacak olan ve BEP-tr hesap yöntemini kapsayan BEP-tr yazılımı kullanılacaktır. Yönetmelikte belirtilmiş olan dini yapılar vb. binalar haricindeki tüm binalar bu hesap yöntemini kullanarak kimlik belgesi almak zorundadır. Yeni binalar için hemen başlayacak olan bu uygulama mevcut binalar için 2017 yılı sonrasında geçerli olacaktır.

Bilindiği gibi binaların enerji performansını etkileyen parametreler, iklim, ışık..vb çevresel parametreler, mimari tasarımla belirlenen pasif sistem parametreleri, kullanıcılara bağlı parametreler ve pasif sistemin enerji ihtiyacını karşılamak üzere tasarlanmış mekanik ve elektrik sistemine ait parametrelerdir. Bu sayılan her bir grup parametre, içerisinde çok sayıda değişkeni barındırmaktadır. Bu kadar fazla sayıda değişkenin birbirleriyle oluşturacağı kombinasyonlar düşünüldüğünde bir binanın enerji performansının el ile hesaplanarak belirlenmesi hemen hemen imkânsızdır. O nedenledir ki; binaların tasarım aşamasından başlayarak işletme dönemi boyunca, yani tüm yaşam dönemi boyunca enerji, çevresel ve ekonomik açılardan etkinliğinin belirlenmesinde artık bilgisayar tabanlı simülasyon programlarından yararlanılmaktadır. Bütün dünyada, daha binanın tasarım aşaması sırasında yaşam dönemi enerji maliyetlerini doğruya yakın tahmin edebilmek ve dolayısı ile farklı tasarım senaryoları deneyerek enerji etkin çözüme ulaşabilmek için çok kapsamlı ve hem içeriği hem de kullanımı oldukça karmaşık simülasyon araçları geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam etmektedir. Gittikçe popülerlik kazanan bu programlar, binaların enerji davranışları hakkında detaylı bilgi verebilmekte ve optimum çözümler elde edebilmek adına tasarıma müdahale edebilmeyi sağlamaktadır [1]. Buna rağmen parametrelerin çokluğu ve problemin karmaşıklığı nedeniyle tasarım aşamasındaki binanın gerçek enerji performansını hatasız gösterebilecek mükemmel bir

simülasyon aracı yoktur. Ayrıca bu simülasyon araçlarının kullanımı da çoğu kez uzmanlık gerektirmektedir. Aksi durum, hatalı sonuç alma ihtimalini artırmaktadır. Binanın tasarım aşamasında detaylı enerji analizleri yapmak ve yaşam dönemi enerji harcamalarını ve sera gazı salım miktarlarını tahmin etmek için kullanılan simülasyon araçları ile “Bina Enerji Performansı Kimlik Belgesi” nin hazırlanmasında kullanılabilecek modeller arasında işin kapsamı gereği yöntem farklılıkları vardır. Bu yazıda farklı amaçlara yönelik olarak kullanılabilecek bina enerji performansı simülasyon araçları, bunların kullanımda dikkat edilmesi gereken hususlar ve kullandıkları temel yöntem farklılıkları kısaca özetlenecektir.

Bina Enerji Performansı Simülasyon Araçları
Bilindiği gibi dış iklim koşullarının zamana bağlı değişimine ve bina malzemelerinin ısı depolama özelliklerine bağlı olarak bina enerji performansı belirlemede binanın bu dinamik davranışını ifade edebilecek dinamik hesaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden en yaygın olarak kullanılanlar arasında “transfer fonksiyon yöntemi”, “sonlu elemanlar”... vb yöntemler sayılabilir. Detaylı bina enerji performansı belirlemede kullanılan simülasyon araçları genellikle bu yöntemleri kullanan ve eşzamanlı-çok zonlu hesaplama yapabilen araçlardır. Yani ısıl koşulları birbirinden farklı zonlar ve bu zonların birbirleriyle ısıl ilişkileri eşzamanlı olarak hesaba katılabilmektedir. Bu tür simülasyon araçlarından en bilinen ve dünyada yaygın olarak kullanılanlar arasında BLAST, DOE-2, TRNSYS, ECOTECT, ENERGYPLUS ve ESP-r sayılabilir [2]. Bunlardan ENERGYPLUS bu alandaki en yeni teknolojilerden birisidir ve BLAST ile DOE-2’ nun en belirleyici özelliklerini ve kapasitelerini kullanarak geliştirilmiştir. Ülkemizde de bugün detaylı bina enerji performansı belirlemede en yaygın olarak kullanılan simülasyon aracı ENERGYPLUS’ tır. EnergyPlus A.B.D Enerji Bakanlığı tarafından desteklenerek geliştirilmiştir ve oldukça yüksek bir hesaplama kapasitesine sahiptir. Bir saatten kısa zaman adımlarıyla eşzamanlı-çok zonlu hassas hesaplamalar yapabilir. Ancak gerçek anlamda geliştirilmiş bir kullanıcı ara yüzüne sahip değildir. Bu nedenle de, programın girdi ve çıktılarının yönetimi ve hedefe uygun olarak kullanımı diğer programlardan daha fazla uzman yaklaşımı gerektirmektedir. Simülasyon araçları kullanılırken unutulmaması gereken, enerji analizi yapılan modelin girilen verilere göre çalıştığıdır. Bu nedenle girdilerin tam ve doğru olması ve de gerçek durumu yansıtması, güvenilir sonuçlar elde edebilmek açısından çok önemlidir.

Bir binanın enerji simülasyonları için hazırlanması, binaya dair geometrik, çevresel ve enerji parametrelerinin araştırılması, ölçülmesi ve kayıt edilmesi gibi adımları içerir. Pek çok simülasyon aracı kullanıcısı, girdilerin toplanmasının ve simülasyon için hazırlanmasının, analizlerin üçten birinden fazla olmak üzere oldukça uzun zaman aldığını söylemektedir. Bu işlemin bu denli uzun sürmesinin sebebi, binanın kendisinin ve çevresiyle olan dinamik etkileşiminin karmaşık yapısından da kaynaklanmaktadır.

Simülasyon araçlarının genel olarak gereksinim duyduğu genel veriler;

• iklim verileri,
• binaya dair genel bilgiler,
• binanın geometrik özellikleri,
• binanın çevresi, yapı malzemelerinin ayrıntıları,
• bina yüzeylerinin katmanları,
• bina zonları,
• ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemleri,
• aydınlatma sistemleri,
• gölgeleme sistemleri,
• cihazlar,
• ekonomik veriler

gibi ana başlıklar altında toplanabilir. Bu ana başlıkların her biri de altında çok sayıda değişkeni barındırmaktadır. Bu verilerin hataya meydan vermeyecek şekilde toplanması ve simülasyon aracına doğru olarak tanımlatılması simülasyon araçlarından doğru sonuç almanın ön şartıdır. Ana başlıkları verilen bu veri listeleri genel olarak simülasyon araçlarının ihtiyaç duyduğu verileri içermekle birlikte, enerji simülasyonunun hangi amaca yönelik olarak yapıldığına göre detayda farklılıklar gösterebilir. Dolayısıyla yapılan uygulamaya bağlı olarak hangi çeşit verilerin toplanması gerektiğinin tespit edilmesi bile, özellikle uzman olmayan kişiler

tarafından çoğunlukla yanlış yorumlanabilmekte ve buna bağlı olarak da sonuçlar yanıltıcı olmaktadır. Hangi verinin ne şekilde ve ne için toplanmasının gerektiğinin önceden bilinmesi ve bunun belirli bir sistematikle gerçekleştirilmesi oldukça önemli zaman tasarrufu sağlayacak ve hata yapma şansını en aza indirecektir. Bu nedenle öncelikle simülasyonun kullanım hedefinin ve oluşturulacak modelin detayının belirlenmesi, bu hedefe uygun olarak veri toplama ve sonuç değerlendirme işlemlerinin yapılması gerekmektedir[3].

Tasarım Aşamasındaki Binaların Enerji Performansının Belirlenmesi
Tasarım aşamasından itibaren yerleşme, yön, form, kabuk, malzeme gibi çok sayıda parametrenin doğru tasarım kararlarıyla elde edilmiş kombinasyonları sayesinde, ilk yatırım maliyetine ek bir yük getirmeden, binanın işletme maliyeti içerisinde çok önemli bir yer tutan enerji maliyetlerini %50 ye varan oranlarda düşürebilme olasılığı vardır. Dolayısı ile tasarım aşamasında doğru kararlar alınmış yeni binalarda enerji verimliliği için önemli bir finansman desteğine gerek yoktur. O nedenle, bu tür simülasyon araçları ile tasarım aşamasında yapılacak çalışmalar hem bina enerji verimliğinde, hem de ilk yatırımı maliyetini artırmadan yaşam dönemi maliyetini düşürmede en etkili ve en ekonomik çözümdür.

Tasarım aşamasında binaların yaşam dönemi boyunca enerji performansının tahmin edilmesi ve bu tahmine dayanarak tasarımın farklı senaryolarla iyileştirilmesi, enerji konusunda dünyanın ve özellikle ülkemizin içerisinde bulunduğu durum nedeniyle bina tasarımının vazgeçilemez evrelerinden biri olmak zorundadır. Bütün dünyadaki gerçek anlamdaki enerji etkin tasarım süreci bu evre olmadan gerçekleştirilmemektedir [4].

Simülasyon araçlarının bu amaca yönelik olarak kullanılması durumunda veri yönetiminin de tüm verileri detaylı bir şekilde girmeye olanak verecek şekilde yapılması zorunludur [5,6]. Sonuçlar da bu hedefe uygun olarak değerlendirilmelidir. Enerji performansını etkileyecek bütün verilerin detaylı girilmemesi durumunda sonuçlar yanıltıcı olur. Bu tür hataların çoğu genellikle, programların kullanımına uzmanlık düzeyinde hakim olamayan ve basit kullanıcı ara yüzleriyle çözüme ulaşmaya çalışan kullanıcılar tarafından yapılmaktadır. Bunun dışında, tasarım aşamasındaki binalar için yapılan simülasyonlarda binanın kullanımı, hava değişim sayısı, iç mekanlarda kullanılacak ekipmanlar ve cihazlar için yapılan ön kabullerden kaynaklanan doğal hatalar da söz konusu olabilir. Bu tür hatalar, deneyimsiz kullanıcı hatalarından farklı olarak işin doğası gereği tasarım aşamasındaki binalar için kabul edilebilir hatalardır. Ancak bu tür hatalar da, simülasyonun konunun uzmanları tarafından yapılmasıyla en aza indirilebilecek hatalardır.

Mevcut Binaların Enerji Performansının Belirlenmesi ve Performansın İyileştirilmesi
Mevcut binalardaki duruma bakıldığında ise; sayılarının çok fazla olması nedeniyle konut binalarının, işlevleri ve boyutları nedeniyle de ticari binalar ve sanayi binalarının enerji harcamaları, binaların toplam enerji tüketimi içerisinde %40 gibi payı işgal etmesinin en önemli sorumlularıdır. Bu binaların enerji performansının iyileştirilmesi ise yerleşim, yön, form gibi parametreler değiştirilemeyeceği için bina kabuğunda yapılacak iyileştirmelerle sınırlıdır ve gerçek anlamda enerji verimliliği yerine ancak belirli oranda enerji tasarrufu ile sonuçlanacaktır. Ayrıca bu sınırlı önlemler, bina sahibine binanın işlevine ve önlemin boyutuna bağlı olarak ölçüsü değişebilecek bir ek maliyet yükü getirecektir.

Mevcut binaların enerji etkin iyileştirilmesinde de, tasarım aşamasındaki binalar için olduğu gibi, tüm verilerin detaylı bir şekilde yönetilip simülasyona doğru tanımlatıldığı bir yol izlemek zorunludur. Burada tasarım aşamasındaki binalar için yapılan analiz ile aradaki yegâne fark, eğer doğru ölçülmüş detaylı enerji giderlerini gösteren belgeler var ise simülasyonun kesin sonuç almak üzere sağlamasının yapılıp hatalarının düzeltilmesi olanağının olmasıdır. Dolayısıyla mevcut binalarda enerji etkin iyileştirme senaryolarının test edilmesi için doğrulaması yapılmış simülasyonun elde edilebilme olanağı bulunmaktadır. Bunun için yapılacak çalışmalarda da uzman yaklaşımı olmadan doğru sonuçlar almak mümkün değildir.

Yeşil Bina Sertifikasyonu İçin Enerji Modellemesi
Günümüzde zorunlu olmamakla birlikte enerji etkin ekolojik bina tasarımını özendirici gönüllü sertifika sitemi olan yeşil bina sertifikasyonunda da, yukarıda 2.1 başlığı altında açıklandığı gibi, detaylı simülasyona dayalı enerji analizlerin yapılması gerekir. Aksi takdirde enerji tüketimi göstergeleri de, sera gazı salım göstergeleri de yanıltıcı olacaktır. Türkiye’de de giderek yaygınlaşan bu sistemde basit kabullerle yapılan simülasyonlarda bu yanılgıya rastlanmakta ve simülasyon araçlarının bu amaç için kullanılmasındaki hedef saptırılmaktadır. Ayrıca yeşil bina sertifikalandırmada kullanılacak enerji modellemesi, yeşil binaların vazgeçilmez ön şartları olan ısıl ve görsel konfor analizlerini, doğal aydınlatma, doğal havalandırma oranlarını da saptamayı şart koşmaktadır. Bunlar gereği gibi analiz edilmeden yeşil bina enerji modellemesi yapılmıştır denilemez ve bu konuların her biri bütün dünyada ayrı ve detaylı bilimsel çalışmaları gerekli kılan derin uzmanlık alanlarıdır. Yeşil bina konusunu gereği gibi ele alan uygulamalarda enerji modellemelerinde mutlaka bu konunun uzmanları da yer almaktadır. Bu kapsamda yapılacak yeşil bina enerji analizleri, simülasyon araçlarını bir tekniker veya bilgisayar operatörü gibi kullanmanın ötesinde yukarıda sözü geçen konularda uzmanlıkları da gerektirir. Buna rağmen özellikle ülkemizde yapılan uygulamalarda bu konuların göz ardı edildiğine veya kabaca geçiştirildiğine ve dolayısı ile yeşil bina için enerji modellemesinin gereği gibi yapılmadığına sıklıkla rastlanmaktadır.

Binaların Enerji Sınıfının Karşılaştırılması
Bilindiği gibi tasarım aşamasındaki ve mevcut tüm binalara enerji kimlik belgesi verilmesi, dünyanın birçok ülkesinde olduğu gibi Türkiye’de de zorunlu hale gelmiştir. Bu zorunlu sertifikasyon sitemi de simülasyon araçlarının kullanımını gerektirmektedir. Ancak burada simülasyon araçlarının kullanılmasındaki amaç ile yukarıda açıklanan kullanım amaçları arasında önemli bir fark vardır. Enerji sınıfının sağlıklı olarak karşılaştırılabilmesi için karşılaştırmanın standart koşullarda yapılması gerekir. Örneğin aynı işleve sahip kategorideki binaların eşit kullanım saati, eşit konfor şartları, eşit ekipman ve insan kaynaklı iç kazanç kabulü yapılarak karşılaştırılması gerekir. Ayrıca ülkedeki binlerce binayı kapsayacak bu uygulamanın, hem hatalı kullanmayı önleyecek kullanım kolaylığının olması, hem de kısa sürede yapılarak işlem maliyetinin düşük olması gerekmektedir. O nedenle detaylı enerji simülasyon araçlarının bu amaçla kullanımları pratik ve ekonomik değildir. Bu nedenle AB ülkeleri başta olmak üzere çoğu ülke binalara kimlik belgesi vermek için kullanılacak uygun yöntemler ve simülasyon araçları geliştirmiştir.

Bilindiği gibi Türkiye, AB yasaları uyum sürecinde birçok konuda olduğu gibi, binaların enerji performansı direktifi kapsamında da gerekli adımları atmış ve TC. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından 05.12.2008 tarihinde “BİNALARDA ENERJİ PERFORMANSI YÖNETMELİĞİ’ yayınlanmıştır. Bu yönetmeliğin öngördüğü, “binalara enerji kimlik verilmesinde kullanılacak ulusal hesaplama yöntemi” için de çalışmalar yapılmış ve “Türkiye için bina enerji performansı ulusal hesaplama yöntemi (BEP-TR)”, binanın enerji tüketimine etki eden tüm parametrelerin, binaların enerji verimliliğine etkisini değerlendirmek ve enerji performans sınıfını belirlemek için geliştirilmiştir. Hesaplama yöntemi konutlar, ofisler, eğitim binaları, sağlık binaları, oteller ile alışveriş ve ticaret merkezleri gibi bina kategorilerdeki mevcut ve yeni binaların enerji performansını değerlendirmek için kullanılacaktır. Bu hesaplama yöntemi, bina enerji performansını değerlendirirken;

- binaların ısıtılması ve soğutulması için binanın ihtiyacı olan net enerji miktarının hesaplanmasını,

- net enerjiyi karşılayacak kurulu sistemlerden olan kayıpları ve sistem verimlerini de göz önüne alarak binanın toplam ısıtma soğutma enerji tüketiminin belirlenmesini,

- havalandırma enerjisi tüketiminin belirlenmesini,

- binalarda günışığı etkileri göz önüne alınarak, günışığından yararlanılmayan süre ve günışığının etkili olmadığı alanlar için aydınlatma enerji ihtiyacının ve tüketiminin hesaplanmasını,

- sıhhi sıcak su için gerekli enerji tüketiminin hesaplanmasını kapsamaktadır. Bilindiği gibi Türkiye aday ülke olarak bu hesap modelinde ilgili AB şemsiye dokümanlarıyla uyumlu bir yol izlemek durumundadır. O nedenle BEP-TR, öncelikle ilgili AB standartları ve ulusal değerler için yeterli ise Türk standartları ve ikisinin de yetersiz olması durumunda ASHRAE standartları esas alınarak geliştirilmiştir. TS EN ISO 13790 binaların ısıtılması ve soğutulması için net enerji miktarının hesaplanmasında üç yöntem önermektedir [7];

• Aylık/mevsimsel statik hesaplama yöntemi,

• Basit saatlik dinamik hesaplama yöntemi,

• Detaylı dinamik hesaplama yöntemi. BEP-TR için esas alınan yöntem basit saatlik hesaplama yöntemidir. Bu yöntemin BEP-TR de esas alınmak üzere seçilmesinin nedeni, 2. numaralı başlık altında sözü edilen detaylı dinamik yöntemlerin bu amaca yönelik olarak kullanılacak kadar pratik olmaması ve aylık/mevsimlik yöntemlerde karşılaşılan ısıtma ve soğutma mevsimlerinin ayrıca belirlenmesini gerektirmemesi ve geçiş mevsimlerinde de net enerji miktarının hesaplanmasını olanaklı kılmasıdır. AB ülkelerinde de Türkiye’den çok önce başlanmış olmakla birlikte bina enerji performansı hesaplama yöntemi ile ilgili çalışmalar hala sürmektedir. AB ülkelerinin kullanılmakta olduğu yöntemlerin çoğu sadece konutlar veya kısıtlı bina tipolojilerini kapsamakta ve genelde de aylık yöntemi kullanarak sadece ısıtma ihtiyacını hesaplamaktadır. Bu ülkelerde de yeni yeni diğer bina tipolojilerini de kapsayabilecek ve soğutma ihtiyacını da hesaplayabilecek öneriler geliştirilmektedir. Şemsiye dokuman ISO 13790’da BEP-TR de kullanılan saatlik yöntem için yöntemin ana hatları verilmekte, hesaplamalar için çeşitli katsayıların belirlenmesinde farklı AB standartlarına yönlendirme yapılmakta, ancak üzerinde fazla deneyim olmaması nedeniyle çok net olmayan noktalar bulunmaktadır . Ayrıca, özellikle soğutma ihtiyacına geçilmemesi veya bir çok ülkede henüz önemsenmemesi gibi nedenlerle, güneş kazançları ve gölgelenme etkilerinde eksik bırakılmış noktalar da bulunmaktadır. Ülkemizdeki güneş kazançlarının bina soğutma ihtiyacı üzerindeki çok önemli etkisi göz önünde bulundurularak, BEP-TR’de güneş kazançları ve farklı gölgelenme etkileri opak ve saydam bileşenler için mümkün olduğunca detaylı hesaba katılmıştır. BEP-TR bina enerji yüklerine etki eden güneş kazançlarını; güneşin yıl, gün ve saat içindeki pozisyonunu ve buna maruz kalan bina yüzeylerin yön ve eğimini dikkate alarak, ayrıca karşı bina engellerinin yanı sıra farklı güneş kontrol elemanlarının performansını da hesaba katarak belirlemektedir. Uzun dalga ışınımla atmosfere kaçan ısı da dikkate alınmaktadır. Ülkemizde soğutma yükleri üzerindeki etkisinin çok önemli olması nedeniyle, benzer örneklerinden farklı olarak, BEP-TR her yön ve her eğim için bina yüzeyi üzerindeki saatlik dataya dayalı güneş ışınımı miktarlarını hesaplayarak güneş kazançlarını gerektiği detayda ve duyarlılıkta ele almaktadır. Ayrıca yukarıda da değinildiği gibi AB ülkelerindeki örneklerde soğutma yükleri ve güneş kazançları konusunda detaylı çalışmalar henüz tamamlanmamış olduğu için, EN 13790 ve ilgili standartlarda eksik bırakılmış gölgeleme etkileri de BEPTR’de geliştirilerek hesaba katılmıştır. BEP-TR’nin ele aldığı gölgeleme etkileri; karşı engeller, binanın kendi üzerindeki yatay ve düşey çıkıntılar, pencerelerdeki yatay ve düşey gölgeleme elemanları ve pencere üzerindeki dış storlar gibi elemanlardan kaynaklanan gölgelenmelerdir.

BEP-TR’de Türkiye’ye özgü ısı geçişlerinde şartlandırılmamış zon ile ilişkiler gibi, ISO 13790’da ve yönlendirdiği standartlarda belirsiz bırakılmış veya iç kazançlar gibi ulusal kararlara bırakılmış bir çok durum için farklı AB standartlarına başvurularak standarda dayalı çözümler üretilmiştir. Havalandırma ile ısı geçiş hesaplarında ise yine ISO 13790 ve bağlantılı standartlarda yer alan temel bağlantılardan yararlanılmış, hava sızıntısı değerleri için ise ilgili Türk standartlarına da başvurulmuştur. BEP-TR’de hava akısı meydana getirdiği kabul edilen kaynaklar; pencere ve kapılar aracılığıyla doğal havalandırma, yapı kabuğundaki aralık ve çatlaklar aracılığıyla gelen sızıntılar (infiltrasyon), iklimlendirilmeyen bitişik zondan (kış bahçesi…vb) hava akısı ve mekanik havalandırma sistemlerinden hava akısıdır. BEP-TR’de havalandırma ile ısı geçişi hesaplarında hava akısı kaynağına göre sıcaklık düzeltme faktörleri kullanılmaktadır.

BEP-TR’de zonlara ayırma ilkeleri bina fonksiyonlarına (bina tipolojilerine) bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Ancak tüm tipolojilerde katlar arasında alanlar ve gölgelenme durumu değişiklik gösterebileceğinden, katlar arasında sistemler, iç kazançlar ve konfor sıcaklık değerleri aynı olsa bile her kat ayrı birer zon olarak ele alınmıştır. Bu yöntemde kullanılan çok zonlu hesaplama için (bağımsız çok zonlu hesaplama), zonlar arasında iletim/taşınım ile ve hava hareketi/sızıntısı ile ısı geçişi hesaba katılmaz. Ancak tüm bina tipolojilerinde, şartlandırılmış zon ile şartlandırılmamış zon arasında bu zonların temas düzeylerine ve şartlandırılmamış zonun dış ortam ile temas biçimine bağlı olarak sıcaklık düzeltme faktörleri kullanılmaktadır.

BEP-TR hesaplama yönteminde binanın fonksiyonuna ve kabul edilen yoğunluğuna bağlı olarak insan ve cihazlardan kaynaklanan iç kazanç değerleri ilgili standartlardan yararlanılarak belirlenmiştir. Ayrıca, aynı fonksiyona sahip binaların aynı zaman dilimlerinde kullanıldıkları varsayılmıştır. Bu şekilde aynı fonksiyona sahip binaların standart koşullarda karşılaştırmalı olarak değerlendirilebilmesi mümkün olmaktadır. Konutlar için iç yükler 24 saat boyunca var kabul edilir, ancak kazanç yoğunluğu saatlere göre farklılık göstermektedir. Saatlere göre konutlarda iç yük dağılımı değerleri EN ISO 13790’da verilmiş olan değerlerin Türkiye koşullarına uygun uyarlaması yapılarak oluşturulmuştur. BEP-TR hesaplama yöntemi olası tüm bina formlarına uygulanabilecek niteliktedir. Ancak hesap yönteminin en önemli girdilerinden olan ve binanın geometrisini ve buna bağlı olarak da zonlarını tanımlayan ölçülerin, BEP-TR kullanıcısı tarafından minimum hata ile girilmesini sağlayabilmek için BEP-TR yazılımına anahtar geometrilerin tanıtılması öngörülmüştür. Bu anahtar geometriler yaygın olarak kullanılan çatı geometrilerini de kapsamaktadır.

BEP-TR’de kullanılan saatlik yarı dinamik hesaplama yönteminde binanın ısıl kapasitesi belirli bir yaklaşıklıkla hesaba katılmakta ve ortalama bir kütle sıcaklığı hesaplanmaktadır. Bu sayede de, uluslararası standartlarda konforu tanımlamak için kullanılan operatif sıcaklık, direnç-kapasite modelinin saatlik yakınsama metoduyla çözümlenmesi sonucunda elde edilen hava sıcaklığı ve kütle sıcaklığının ağırlıklı ortalaması olarak hesaplanabilmektedir. Bu şekilde ısıtma ve soğutma ihtiyacı uluslar arası konfor standartlarına uygun olarak belirlenebilmektedir. Ele alınan zonda hesaplanan operatif sıcaklık, ısıtma için ayar sıcaklığı olarak atanan konfor sıcaklığından düşük ise ısıtmaya, hesaplanan operatif sıcaklık soğutma için ayar sıcaklığı olarak atanan sıcaklıktan yüksek ise soğutmaya ihtiyaç vardır. Operatif sıcaklığın ısıtma ve soğutma için belirlenmiş sıcaklıkların arasında kalması durumunda ise zonun ısıtma veya soğutma ihtiyacı yoktur.

Veri tabanları BEP-TR yönteminde iklim, malzeme..vb veritabanları Türkiye değerlerinden yararlanılarak elde edilmiştir. BEP-TR’nin kullandığı bir çok datayı kapsayan bu veri tabanının güncellenmesi ve geliştirilmesi için önümüzdeki yıllarda kapsamlı araştırmalar sonucunda elde edilmesi tavsiye edilen değerler önceliklerine bağlı olarak belirtilmiştir.

Sonuç
Enerji etkin bina tasarımında veya iyileştirilmesinde ve yeşil bina tasarımında tasarım ve değerlendirme süreçlerinin vazgeçilmez parçası olan bina enerji performansı simülasyon araçlarının kullanım hedefine göre doğru seçilmesi, data yönetiminin doğru yapılması ve sonuçlarının doğru yorumlanabilmesi amaca ulaşmada çok önemlidir. Bu araçların data girişinden, sonuç yorumlamaya kadar yanlış kullanılmasının sonucunda enerji etkin veya yeşil bina tasarımına yol göstermekten uzak yanlış ve yanıltıcı sonuçlar alınırsa, bu aşama için harcanan emek ve para boşa gitmiş olacaktır. İşin tehlikeli yanı da bu sonuçların yanlış olduğunun uzman sayısının azlığı nedeniyle fark edilememesi ve sonuçların yanıltıcı olduğunun ancak bina kullanılmaya başlanıp yıllar içerisinde simülasyon sonuçlarından çok uzak enerji tüketimleri ve CO2 salım miktarlarıyla karşılaşıldıktan sonra anlaşılabilecek olmasıdır. Yapılan emek ve yatırımların boşa gitmesi bir yana hataların geri dönülüp düzeltilmesi de artık mümkün olamayacaktır. O nedenle belirlenen amaca uygun enerji simülasyon aracının seçilmesi, bu simülasyon için gerekli verilerin doğru bir şekilde toplanması ve yönetimi, sonuçların uzman deneyimi ile irdelenip doğru olduğuna emin olunması bu simülasyon araçlarıyla yapılacak çalışmalar için zorunlu asgari şartlardır. Aksi durum emek, zaman ve para israfıdır. Bina Enerji Kimlik Belgesi üretmek amacıyla geliştirilen hesap yöntemi ve simülasyon araçları ise, yukarıda da açıklandığı gibi binaları birbirleriyle standart koşullarda karşılaştırmaya yönelik olup, ele alınan binaya özgü koşulların detaylı olarak analiz edilmesine olanak tanımayabilir. Ayrıca bu modeller, detaylı dinamik analiz yapmak yerine binanın dinamik etkilerini belirli kabuller ile hesaba kattıklarından, enerji tüketimi ve sera gazı salım miktarlarını hassas olarak belirlemek için yetersiz kalabilirler. Bu araçlar ancak tek zonlu basit binalar için yeşil bina sertifikasyonunda binanın enerji sınıfını göstermek için kullanılabilirler. Ancak yeşil bina hedefine uygun olarak, gerçek tüketim ve salım miktarlarını yaşam döngüsü boyunca doğru tahmin edebilmek ve doğru konfor, günışığı, doğal havalandırma analizleri yapabilmek için mutlaka uzman denetiminde kullanılan detaylı dinamik simülasyon araçlarına gereksinim vardır l

Kaynaklar

[1] AHMAD, H., “Role of Simulation in Energy Efficient Building Design”, Environmental Design Solutions
[2] HAVES, P., SALSBURY T., CLARIDGE, D., LIU, M., “Use Of Whole Building Simulation In On-Line Performance Assessment: Modeling And Implementation Issues” Seventh International IBPSA Conference, Brazil, 2001.
[3] BAYRAKTAR, M., SCHULZE, T., YILMAZ, Z., “Binalarda Enerji Simülasyonları için Veri Toplama Listeleri Aracığıyla Veri Yönetimi Modelinin Oluşturulması”, TESKON, Ulusal Tesisat Kongresi, İzmir, 2009.
[4] KOKOGIANNAKIS, G., “Assessment of Integrated Simulation in Energy Performance Directive” MSc thesis, Mechanical Engineering Department, University of Strathclyde, Glasgow, 2002
[5] Building Energy Software Tools Directory, U.S Department of Energy, http://apps1.eere.energy.gov/b...
[6] HENDERSON, H., “The Use of Building Simulation and Design Software in the Building Design Process”, ASHRAE Twin Tiers Annual Spring Symposium, 2005.
[7] EN 13790 Energy performance of buildings – Calculation of energy use for space heating and cooling.

Yorum yaz...

Teşekkür ederiz. Yorumunuz onaylandıktan sonra yayınlanacaktır.
Üzgünüm. Yorumunuz gönderilemedi. Lütfen tekrar deneyin.
  • (Yayınlanmayacak)