Yeşil Bina Dergisi 37. Sayı (Mayıs-Haziran 2016)

43 YEŞİL BİNA / HAZİRAN 2016 GİRİŞ Binaların ısıtma ve soğutma sistemlerinin sebep olduğu emisyon değerleri gözönüne alındığında, emisyonsuz bina tasar- lamanın önemi ortaya çıkar. Binaların büyük çoğunluğunun hala fosil yakıtlar ile ısıtıldığı düşünülürse, enerji tasarruflu tasarımların CO 2 salımını sadece bir noktaya kadar azaltabildiği görülür. Kontrolsüz havalandırma ve cephelerden kaybedilen ısı miktarını azaltarak ve ısıtma sisteminin verimi artırılarak binaların ısı ihtiyacı bir noktaya kadar azaltılabilir. Fakat böyle bir enerji tasarruflu sistemde bile binada CO 2 üretilir. Fosil yakıtlar kulla- nıldığı sürece enerji tasarrufuna yönelik bu tür düzenlemeler ile binalarda sıfır emisyon hedefine ulaşılamaz. Bununla birlikte, elektrik ihtiyacı emisyonsuz bir şekilde (örneğin PV sisteminden) sağlanan bir ısı pompası, binanın ısıtma-soğutma-havalan- dırma sisteminin sıfır emisyonlu olarak çalışmasını garanti eder (Burada elektrik enerjisinin stabil ve kesintisiz olması da diğer bir önemli konudur). Enerji tasarruflu tasarımlar, binaların “konumu”, “şekli”, “dış cephe kaplaması” gibi pek çok konuda kısıtlamalar ve gerekli- likler getirir. Isı pompası ve düşük ekserjili sistemlerle yaklaşık sıfır emisyonlu bina tasarımı yaparken, binanın konumu ve şeklinin yaptığı etki, ısı pompasının yerleştirildiği yerin etkisine oranla daha az önemlidir. Ancak bina kabuğunun özelliklerinin ısıl yükler üzerinde büyük etkisi vardır. Isı pompası kullanılan binalarda tipik tasarım kısıtlamaları çok önemli etki yapmamaktadır. Bu nedenlerle ısı pompala- rının binalarda kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Tek bir cihaz ile hem ısıtma hem de soğutma enerjisinin hava gibi doğal bir kaynaktan sağlanabiliyor olması büyük bir avantaj- dır. Isı pompaları, örneğin kazanlarda kömür vb. yakılarak ısıl enerji üreten cihazlar değildir. Binalar için iç ortam ile dış ortam arasında verimli biçimde ısı transferi yapan cihazlardır. Verimlilikleri doğalgaz ile rekabet edebilir duruma gelmesine paralel olarak giderek yaygınlaşmaktadır. Verim artışında yeni soğutucu gazların bulunması, kompresör teknolojisinin gelişimi ve otomasyon sistemlerinin gelişimi etkili olmaktadır. Burada yaygınlaşma potansiyeli en fazla olan ısı pompaları hava kaynaklı ısı pompalarıdır. Isı pompası kaynak sıcaklıklarını ayarlayarak ve ısı pompası- nın tahrikinde yenilenebilir enerji kaynaklı elektrik enerjisi (örne- ğin PV, rüzgar enerjisi) kullanarak tasarımda fazla bir kısıtlamaya gitmeden sıfır emisyon hedefine ulaşılabileceği söylenebilir. DÜŞÜK EMİSYON İÇİN TASARIM Burada anahtar soru, hangi sıcaklık derecesindeki ısı kay- nağının, mimari tasarımdaki değişikliklerin sebep olduğu ısı talebini dengeleyebileceği ve bu sıcaklık derecelerinin uygula- nabilir (verimli) olup olmadığıdır. Bu çalışmada üç farklı tasarım kısıtlaması dikkate alınmıştır: a) Cephe kaplamasının ısı yalıtımı b) Binanın konumu c) Binanın şekli. Bu parametreler binanın ısıl performansında ve mimarisinde çok önemli yer tutarlar. Bu etkenlerin incelenmesine örnek olarak Şekil 1, 2 ve 3 verilmiştir. Burada öncelikle cam kaplama, malzemenin özellikleri ile değerlendirilir. Genel olarak yüksek bina standartları cam için en fazla 1.3 W/(m 2 ·K) U değeri, opak malzemeler için ise 0.25 W/(m 2 ·K) değerlerine yakın değerleri gerektirir. Öte yandan bazı LEED ve Pasif Bina projelerinde farklı malzemelerin kullanıl- masıyla cam cepheler için bileşke değer 1.0 W/(m 2 K) ve opak yüzeyler için 0.15 W/(m 2 ·K) çok yüksek performans değerlerine ulaşılabilmiştir. Cam cephelerin enerji performansı, iki malze- menin (camlar ve doğramalar) kullanım miktarı ile ilgilidir. Eğer tüm alanı A th olan bir cephede, U değeri sıra ile U duvar & U pencere olan opak ve transparan malzemeler kullanılmışsa cam cephe oranını gr faktörü kadar yükseltmek ve opak malzemeyi aynı faktör kadar azaltmak gerekir. Bu değişiklikler cam oranını ve ısı kaybını orantılı olarak değiştirir. Bu ise eşitlik 1’deki ısı kaybı hesabı ile orantılıdır. Şekil 1. Cephe kaplaması, bina cephesi ile olan ısı transferini belirler Şekil 2. Konum, güneş enerjisinden yararlanma oranını belirler Şekil 3. Binanın kompaktlığı, genel olarak binanın ısı ihtiyacını belirler (1)