Böylece hedef ülke kalkınması olması gerekirken, zaman zaman ülkenin kalkınmasına engel olmak pahasına enerji tüketimi kısıtlanmaktadır. Bu çalışmada enerji verimliliği binalar açısından ele alınmış ve bu anlamda yeni TS 825'den beklentilerle birlikte, bu standardaki eksikler ve bu standardın ilerisinde yapılması gerekenler uluslararası uygulamalarla karşılaştırılarak ifade edilmiştir.

1. Giriş:

Enerji tasarrufu deyince genel olarak ilk akla gelen enerjinin kullanılmaması olmaktadır. Halbuki ülkenin kalkınabilmesi ve gelişmiş teknolojilerden faydalanılması ancak enerji tüketimi ile mümkündür. Dar bir açıdan bakıldığında enerji tasarrufu ifadesi, ülkenin kalkınmasına ve toplumun refah düzeyinin iyileştirilmesine konan bir engel halini almaktadır. Böylece bir yaklaşım ancak, enerji sorunun ilk ortaya çıktığı sınırlı bir zaman diliminde kısa vadeli bir çözüm olabilir.

Birincil enerji kaynaklarının, tükenme senaryolarının ifade edildiği, çevre kirliliğinin uluslararası zirvelerde tartışıldığı günümüzde enerjinin çok duyarlı bir şekilde kullanılması gerektiği açıktır. Ülkelerin kalkınmasına ve toplumun refah düzeyinin iyileştirilmesine engel oluşturmayacak şekilde enerjinin duyarlı kullanılması "enerji verimliliği" kavramı ile ifade edilmektedir. Enerji verimlililği kavramında, hedeften vazgeçilmez, ancak hedefe daha az enerji tüketerek, çevreye daha az zarar vererek ve daha düşük maliyetle ulaşılmaktadır. Enerji verimliliği, enerjinin kullanılırken tasarruf edilmesidir, bir diğer ifade ile de, hedefe ulaşmak için enerjinin akılcı ve duyarlı kullanılmasıdır. Kullanıcıların sağlığı ve verimliliği açısından gerekli olmasına rağmen, üç lambadan birini söndürmek enerji tasarrufu olabilir ama enerji verimliliği değildir. Üç lambanın sağladığı aydınlatma düzeyini, üç lambanın tükettiğinden daha az enerji tüketerek sağlayan bir lamba üretmek ve kullanmak enerji verimliliğidir.

2. Binalarda Enerji Verimliliği:

Binalarda enerji verimliliği denildiği zaman, binalarda ısıtma-soğutma-hava-landırma-aydınlatma amaçlı enerji tüketimlerinin toplamının, kullanıcıların-sağlıklı ve üretken olabilmeleri için gerekli fiziksel şartları sağlayarak minimum olması kastedilmektedir. Bunun sağlanabilmesi için, tasarımın ilk aşamalarından itibaren yapı fiziği projelerinin de hazırlanması gerekir. Mimari projenin, statik projenin ve yapı fiziği projelerinin disiplinler arası bir çalışma anlayışı ile ve bir bütün olarak değerlendirilmesi gerekir. Mimari proje bittikten sonra, statik ve yapı fiziği problemlerinin çözülmeye çalışılması, tamiri imkansız sorunlara sebep olabilmektedir.

Binalarda enerji verimliliğinin artırılması için:

a.         Binanın enerji gereksiniminin azaltılması.

b.         Enerji ihtiyacının doğal

kaynaklardan sağlanması esastır.

Binanın enerji gereksiniminin azaltılması ancak, binalarda yüksek ısı yalıtım düzeyinin sağlanması ile; enerji ihtiyacının doğal kaynaklardan sağlanması ise, pasif güneş enerjisi teknik ve malzemelerinin kullanılması ile mümkün olmaktadır.

Bütün uygulamalarda, ısıtma-soğut-ma-havalandırma-aydınlatma amaçlı enerji gereksiniminin minimuma indirilmesi hedeftir. Bir binanın kütlesel görünüşü, binanın ısı kaybı ve güneş enerjisi kazancının etkilediği gibi, doğal aydınlatma ve havalandırma imkanlarını da direkt olarak etkileyecektir. Kompakt bir binanın ısı kaybı az olacaktır (Şekil 1a), ancak iç bölgelere güneş enerjisinin ulaşmasının zorlaşmasının yanında, doğal aydınlatma ve havalandırma da giderek imkansız hale gelecektir. Şekillerdeki oklar, etki mesafesini ifade etmektedir. Bu sebeple dört durumu da birlikte ele aldığımızda uygun olan, kare bir planda iç avlu oluşturulması veya dikdörtgen planın tercih edilmesidir (Şekil 1b.). İç hacimlerin ve planın şekillenidrilme-si binanın ısı kayıplarını etkilerken, saydam alanların ve açılabilir elemanların yerleştirilip ölçülendirilmesi de, bina içine girecek güneş enerjisi miktarını, gün ışığı miktarını (doğal aydınlatmayı) ve doğal havalandırmayı direkt olarak etkileyecektir.

Yapı elemanlarını oluşturan malzemelerin ve malzeme sırasında belirlenmesi ise, binanın ısıtma ve soğutma yüklerinin belirlenmesinde ve iç ortamdaki ısıl konforun sürekliliği üzerinde büyük ölçüde etkilidir. Yurtdışında yapı fiziği projelerinin oluşturulması sırasında kullanılan gelişmiş bilgisayar programları ile, binanın tasarım aşamasında ısıtma-soğutma-hava-landırma-aydınlatma performansları incelenmekte ve yıllık toplam enerji gereksinimini minimum olan binalar inşa edilmektedir [2-3]. Araştırma kurumlarında incelenen konular ise sıfır enerjili binalardır ki,bu binalarda hedef, güneş pilleri ve hidrojen enerjisinden faydalanarak, pişirme, suni aydınlatma vb binanın tüm enerji ihtiyacının, inter-konnekte sistemine girmeden kendi içinde elde edilebilmesidir [4-5], Bu konulardaki uluslararası yayınların listesinin tamamı, kaynaklar bölümüne sığmayacak kadar çoktu. Bu noktada uluslararası literatürde; enerji etkin binalar (energy efficient building) ifadesi kullanılmaktadır. Enerji etkin binalardan amaç, kabul edilebilir maliyetler ve kolay uygulanabilir tek-noljilerle sağlanmış enerji verimliliği yüksek binalardır. Yüksek teknolojilerle ve bu teknolojilerin kullanıldığı malzemelerle (güneş ışınım geçirgenliği değişken saydam elemanlar gibi) ve kabul edilemez yüksek maliyetlerle inşa edilen demonstrasyon projeleri kapsamındaki binalar bu ifadenin dışında tutulmaktadır.

Diğer ülkelerin 3-5 katı fazla ısınma amaçlı enerji tüketmemizin sebepleri:

a.         Yapı elemanlarında ısı yalıtımının yeterli düzeyde sağlanamaması.

b.         Binada ısı köprüleri dediğimiz, ısı geçirgenlikleri ortalamanın çok üstünde lokal bölgelerin bulunması.

c.         Hava kaçaklarının dikkate alınmaması.

d.         Yapı elemanlarında yalıtım kullanılsa bile, yoğuşma tahkikleri yapılmadığı için meydana gelebilecek yoğuşma             sonucunda yalıtımın etkinliğini yitirmesi ve elemanın ısı iletkenliğinin beklenenin üstünde gerçekleşmesi.

Bu durum ülkemizdeki binaların enerji gereksinimlerini çok artırmaktadır. Ilıman iklim kuşağında olan ülkemizde güneş enerjisinden faydalanma potansiyeli çok yüksek olduğu halde, güneş mimarisinin prensiplerinin uygulanmaması, enerji gereksiniminin doğal kaynaklarla karşılanmasını da imkansız kılmaktadır. Direkt güneş enerjisi kazancı için temel olarak dikkat edilmesi gereken husus pencerelerin yerleştirilmesi ve boyutlandırılmasıdır. Dolaylı güneş enerjisi kazançları için, alışılmışın dışında bileşik elemanların kullanılması gerekir. Pasif güneş enerjisi kazançları için çok sayıda uygulama yurtdışında başarı ile gerçekleştirilmekte ise de, ülkemizde araştırma amaçlı inşa edilmiş ve sonra terk edilmiş binaların haricinde bu sayıyı fazla artırmak mümkün değildir. Bu binaların önemli bir yüzdesinde, soğutma periyodu birlikte düşünülmediği için, kışın binanın ısınma amaçlı enerji gereksinimi az olsa bile; yazın ya büyük miktarda konforsuzluk yaşanmakta veya soğutma amaçlı enerji tüketimi büyük değerlere varmaktadır. Özellikle ticari amaçlı binalarda, ülkemizde pasif sistemlerle ilgili hiç uygulama yapılmıyor denilebilir.

3. TS 825'in Katkısı:

Uluslararası yönetmelik ve standardla-ra göre yeni revize edilen "TS 825 Binalarda Yalıtım Kuralları" standardı [6], enerji verimliliği kavramı içinde sadece ısınma amaçlı enerji gereksiniminin azaltılmasına yönelik bir standard-dır. Bir binanın soğutma, havalandırma ve aydınlatma amaçlı enerji gereksinimini hesaplamaya ve sınırlandırmaya yönelik Standard ve yönetmelikler ülkemizde mevcut değildir. TS 825, uluslararası eğilimlere paralel olarak ve hesap kolaylığı sağladığı için sabit rejim esaslarını kabul etmektedir. Ancak tüm olarak daha gerçekçi değerlere yaklaşabilmek için, formüldeki iklimle ilgili değişkenler (dış hava sıcaklığı, güneş enerjisi kazancı ve kazanç kullanım faktörü) aylık ortalamalar halinde girilmekte ve aylık enerji gereksinimlerinin toplamından yıllık enerji ge-riksinimine geçilmektedir. Sabit rejime dayalı hesaplar, binadaki ısıl konfor şartlarının kalitesini ve sürekliliğini incelemeye imkan tanımamaktadır. Yakın gelecekte hesaplarının periyodik rejimi esas alacak şekilde geliştirilmesi gerekmektedir.

Bu standardın amacının öncelikle net bir şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Bu standardın hedefi, binaların enerji verimliliği yüksek olacak şekilde tasarlanması, detaylandırılması ve buna uygun malzeme seçiminin belirlenmesidir. Bu Standard "kalorifer tesisatı hesap standardı" değildir. Mamafih, kalorifer tesisatı hesapları için ilk yapılması gereken binanın ısıtma yükünün he-saplanmasıdır ki, TS 825'in esası bu rakamın belirlenmesi ve sınırlandırılması-dır. Dolayısıyla da, kalorifer tesisatını hesaplayacak makine mühendislerini de yakından ilgilendirmektedir. Ancak standardın hedef kitlesi mimarlar, hedefi ise enerji etkin binaların tasarımının gerçeklenmesidir. Tasarım aşamasında hesapların sürekli tekrarlanması ve en düşük enerji gereksinimine sahip tasarımın araştırılması gerekir. Bu sebeple standardda belirtilen hesap kurallarının kolay olmasına rağmen elle değil, bilgisayar aracılığı ile hızlı bir şekilde yapılması gerekir. TS 825'de kullanılan ana eşitlik:

Qay=[H(TrTd,ay)-nay(Oi+<Dg,ay)]*t   (3)

Qay      Binanın aylık ısıtma enerjisi ihtiyacı.      (Joule)

Binanın aylık yakıt ihtiyacını bulmak için bu sistemin ısıl verimine ve yakıtın ısıl değerine bölünmesi gerekir.

H         Binanın özgül ısı kaybı   (W/K)

T|        Aylık ortalama iç ortam sıcaklığı (sabit alınır) ("Cveya K)

Td ay    Aylık ortalama dış ortam sıcaklığı        (°C veya K)

r|ay      Kazançlar için aylık ortalama kullanım faktörü   (-)

O,       Aylık ortalama iç kazançlar (sabit alınır)            (W)

Og ay   Aylık ortalama güneş enerjisi kazancı   (W)

t           Zaman (saniye olarak bir ay=86400x30)          (s)

Formülde sol taraftaki ilk terim binadan gerçekleşen kayıpları "W" biriminde (binanın tümünde 1 saniyede iletilen ısı enerjisi miktarını Joule olarak) vermekte, sağ tarafındaki terim ise binada ısıtma sisteminin dışında gerçekleşen kazançları "W" biriminde ifade etmektedir. Kazançlar içinde güneş enerjisi kazançları ayrı bir şekilde hesaplanır ifade edilmektedir. Kazançların % 100 oranında değerlendirilmesi her zaman mümkün değildir. Bunun sebebi, özellikle bahar aylarında kazançların bir bölümünün açılan pencerelerle tekrar kaybedilmesi, diğeri ise iç yüzeye yakın malzemelerde depolanan ısı enerjisidir. Bu sebeple kazançlar T| ile gösterilen bir veya birden küçük olan bir katsayısı ile çarpılmaktaır. r| için verilen formül, yine uluslararası standardlarda verilen amprik bir formüldür. Yani çok sayıda binada gerçekleştirilen ölçüm sonuçlarının bir grafiğe işlenmesi ile elde edilmiş noktalara en uygun şekilde geçirilen eğrinin matematiksel ifadesidir. Kayıpların hesaplanmasında havalandırma ve hava kaçaklarından oluşan ısı kayıplarının dikkate alınması standardın olumlu özelliklerinden birisidir. Isı köprülerinin de dikkate alınması ise, mimarı doğru malzeme seçimine ve detay çözümüne teşvik etmeyi amaçlamaktadır. Eğer bina ölçeğinde ısı köprüleri giderilmez ise, binanın enerji gereksinimini daha fazla çıkacak ve standardın istediği değerlere ulaşabilmek için kullanılması gereken yalıtım masrafı da artacaktır. Yoğuşma tahkikinin istenmesi de standardın olumlu özelliklerinden biri olmakla beraber, yoğuşma halinde elemanın ısı iletkenliğinde (U-değerinde) nasıl bir artış meydana geleceğinin belirtilmemesi bu olumlu özelliği yok etmektedir. Güneş enerjisi kazançlarının hesabında saydam alanlardan içeri girebilen direkt güneş ışınımı dikkate alınmaktadır. Pencerelerin yönlendirilmesi ve bo-yutlandırılması güneş enerjisi kazancı önemli miktarda değiştirebilecektir. Tasarımın güneş enerjisi kazancını artıracak şekilde gerçekleştirilmesi halinde, aynı enerji gereksinimi içni gerekli olan binanın yalıtım maliyeti düşecektir. Mimarın tasarladığı binanın enerji gereksinimini tasarım aşamasında düşürmesi ve böylece yalıtım masrafları ile ısıtma tesisatı masraflarını ve/veya işletme masraflarını minimize edebilmesi için değiştirebileceği parametreler aşağıda belirtilmiştir

?          Binanın hacim/ısı kaybeden alan oranı.

?          Pencere alanı ve yönü.

?          Bina kabuğunu (opak ve saydam kısımlar) oluşturan elemanların yalıtım değeri. Yalıtım tekniği (ısı köprüleri ve yoğuşma açısından).

?          Hava kaçaklarının kontrolü. Aşağıdaki Şekil 2-3 arasında U-değerinin, hava değişim sayısının değişmesi halinde binanın yıllık enerji gereksini-mindeki artış; Şekil 4'de ise güneş pencere alanının değişimi ile yıllık enerji gereksinimindeki düşüş tek bir-bina tipi için görülmektedir. İncelenen bina brüt kullanım alanı yaklaşık 165 m2, net kullanım alanı yaklaşık 139 m2 olan iki katlı müstakil bir villadır. Duvarın, pencerelerinin zeminin ve çatının U-değerleri sırası ile 2.38 W/m2K, 4.5 W/m2K, 2,86 W/m2K ve 2.15 W/m2K'dır. [7]. Bu örneklerin farklı bina tipleri için tekrarlanarak karşılaştırılması gerekir.

Sonuç:

Binalarımızın enerji gereksinimi ve yakıt tüketiminin diğer ülkelerle mukayese edilemeyecek kadar yüksek olduğu konu ile ilgili her kesimin tartışmasız kabul ettiği bir gerçektir. Bunun sebepleri arasında halkın bilinçlendirilmemiş olması gösterilmekte ise de, yazarın görüşü asıl eksikliğin uygulamalardaki hatalardan kaynaklandığıdır. Bu hataların ülkemizde yoğun olarak tekrarlanmasının sebebi ise, sektörde kalite kontrol sisteminin bulunmayışı ve standard/yönetmeliklerin de gerekli kuralları günümüzün şartlarına uygun şekilde belirtilmemiş olmasıdır. TS 825'in yeni hali ile tanımlanan hesap kuralları, binalardaki ısı kayıplarının hesaplanması sırasında hava kaçaklarını ve ısı köprülerini dikkate aldığından ve yapı elemanınında yoğuşma tahkiki istediğinden, mimarın tasarım aşamasında enerji gereksinimi daha düşük tasarımları araştırması ve malzeme seçiminde ve sıralanmasında daha dikkatli olması gerekecektir; aksi takdirde binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı standardda belirtilen sınırların dışına çıkacak veya yalıtım masrafları daha yüksek olacaktır. Ayrıca hesaplamalarda direkt güneş enerjisi kazançlarınında dikkate alınması, mimarların pencerelerini yönlendirirken ve boyutlandırırken pasif güneş enerjisi tekniklerini dikkate almalarını sağlayacaktır.

Bu olumlu özelliklerin yanında, zorunlu standard haline getirilmeden önce TS 825'de düzeltilmesi gereken önemli noktalar vardır; bunlar [7] ve [8] no-lu kaynaklarda belirtilmiştir. Gerekli düzeltmelerin de yapılması ile TS 825'in konu üzerinde uzman ve bilinçli kişilerin kontrolünde kesin bir uygulamaya konulması halinde, ülkemizdeki binalarda yaşanan enerji savurganlgı-nın önemli ölçüde azalması ve enerji etkin binaların yaygın şekilde inşaası mümkün olacaktır.

Kaynaklar:

1   LSchipper and S: Meyers, et al., "Energiy Efficiency and Human Activity", Past Trends Future Prospects, Cambridge, University Press (data is updated by Dr Schipper).

2. C.Den Ouden and T.C. Steemers, "Building 2000 Voli and 2", Kluver Academic Publishers, Dordrecht, 1992.

Facades-Steps from Research to Commercial Applications", Solar Energiy, Vol 49, No 5, 1992, 413-427 4. A. Gotzberger, K.Voss and VV.Stahl, "The Şelf Sufficient Solar House in Freiburg", Solar Energy, Vol 52, No 1, 19994, 111-125. 5. -, "Energiy Self-Supporting Solar House, Solarchis Solar Architecture Studio), Web sayfası.

6.   -, "TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları 1988", Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.

7   N.Keskin, "TS 825"m Revizyon Taslağında Önerilen Standard Hesap Metodunu Kullanarak Mimari Değişkenlerin Binaların Isınma Amaçlı Enerji Tüketimi Üzerine Etkilerinin Değerlendirilmesi", Yüksek Lisans Tezi, T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Ana Bilimdalı, 1999, Edirne.

8. Ş.Dilmaç, "Yeni TS 825'de Önerilen Hesap Metodunun Değerlendirilmesi", IV. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi Bildiriler Kitabı-Cilt 1, Kasım 1999, İzmir