Sürdürülebilir Yapılar Kapsamında Tasarım, Analiz ve Simülasyon için Autodesk Çözümleri

Bilgi teknolojisinin gelişimi, mimar ve mühendislere yapı tasarımında kullanabilecekleri çeşitli araçlar sunuyor. Bu araçların en gelişkin olanları geleneksel tasarım araçlarına kıyasla çok daha fazla özellik hakkında sürekli ve hemen geri bildirim veriyor. Bu tür araçların kolayca sağladığı bilgi tipleri arasında malzeme miktarları ve özellikleri, enerji performansı, ışıklandırma kalitesi, çevreye etkisi, yeni yapı ve renovasyon arasındaki "eğer... olursa... ne olur?" karşılaştırmaları sayılabilir. Yapı tasarımına olan bu yaklaşım, geleneksel CAD yazılımının kullanımından çok farklı, ve bu nedenle yapı endüstrisi ona yeni bir isim vermiş: BIM (Building Information Modeling-Yapı Bilgi Sistemi).

Yapılaşmadaki artış, çevreye ilişkin endişeler ve enerji maliyetlerindeki artışla kesiştikçe, yapı tasarımı dâhilinde yeni bir alan ortaya çıktı. "Sürdürülebilir Tasarım" adı verilen bu alana göre tasarım, inşaat ve kullanım faaliyetleri yapının çevreye olan etkilerini asgaride tutacak şekilde yürütülmeli.

Yeşil Mimari

Yapıların çevreye olan etkisi, insanların çoğu için endişe verici boyutlara geldi. ABD'de, ticari binalar ve konutlar toplam enerjinin yüzde 40'ını, elektriğin yüzde 70'ini, hammaddelerin yüzde 40'ını ve tatlı su miktarının yüzde 12'sini tüketiyor. Sera gazı emisyonunun yüzde 30'una neden oluyor ve 136 milyon ton inşaat ve yıkım atığı üretiyor (yaklaşık olarak kişi başına günde 1,3 kg). Sürdürülebilir tasarım anlayışı, çevreye duyarlı tasarım ve inşaat uygulamaları yapmak suretiyle söz konusu olumsuz etkiyi hafifletmeye çalışıyor. Sürdürülebilir tasarım "çevreye karşı sorumlu, kârlı, çalışması ve yaşaması sağlıklı" Yeşil Binaların yapılmasını hedefliyor.

Sürdürülebilir Tasarımın Standartları

Koruma çabaları ve sürdürülebilir tasarım anlayışı, güneş enerjisiyle ısınma gibi nokta stratejilerden uzaklaşılarak Yeşil Tasarım gibi bütüncül yaklaşıma odaklanılmasıyla, 1980'lerde ve 1990'larda hız kazandı. U.S. Green Building Council, Kuzey Amerika inşaat sanayinden bir grup lider tarafından 1993 yılında kuruldu. Günümüzde bu kuruluş sürdürülebilir tasarım için ulusal standart olarak yaygın şekilde kabul görmüş olan gönüllü bazda çalışan LEED (Enerji ve Çevresel Tasarımda Liderlik) Yeşil Bina Derecelendirme Sistemi'nin arkasındaki kılavuz güç olarak çalışmalarını sürdürüyor. Benzer standartlar uluslararası olarak da ortaya çıkıyor. Ülkemizde de 2009 yılı sonunda yürürlüğe giren "Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği", bu konuda önemli bir adım. Ancak sürdürülebilir tasarımın maliyeti nedir? Yapı projesine ve seçilen "Yeşil" önlemlere bağlı olarak, inşaat ve işletme maliyetlerindeki net değişim, giderlerde tasarruf ile kabul edilemeyecek kadar pahalı arasında bir yerde oluyor. Uzun menzilli yaşam döngüsü değerlendirmeleri daha güzel bir resim çizebilir, ancak günümüzün sıkı ekonomik koşulları altında inşaat yüklenicileri ve mal sahipleri tasarım ve inşaat için harcadıkları para karşılığında elde edecekleri değer karşısında özellikle hassas. Uygun teknolojiyle desteklenen BIM, sürdürülebilir tasarım, analiz ve sertifikasyon için gerek duyulan bilgileri standart tasarım sürecinin bir yan ürünü şeklinde rutin olarak sağlamak suretiyle, sürdürülebilir tasarım maliyetlerini azaltma potansiyeline sahip.

BIM Nedir?

Yapı Bilgi Sistemi (BIM), 2002 yılında Autodesk tarafından sunulan ve yapı tasarımı, inşaatı ve yönetimine uygulanan yenilikçi bir yaklaşım. Proje dokümantasyonunu, metraj ve maliyeti, yüksek kaliteli, tutarlı ve güvenilir bir şekilde sürekli ve anında sağlamasıyla tanınıyor. BIM için pek çok teknoloji kullanılabilir; ancak Revit yazılımları BIM'in amacına uygun olarak geliştirilmiş ve en büyük faydayı sağlıyor; çünkü yapı bilgisini almak ve sunmak için ilişkisel veritabanı ve davranış modelini bir arada kullanan parametrik yapı modellemesi teknolojisine dayanıyor. Nasıl ki elektronik tablolama (spreadsheet) rakamlar için uygundur, parametrik modelleme teknolojisi üzerine kurulu bir yazılım da yapılar için uygundur. Ve nasıl ki elektronik tablonun herhangi bir hücresinde yapılan değişiklik kullanıcı müdahalesi olmadan ilgili tüm hücrelerde otomatik olarak değişime neden oluyorsa, parametrik yapı modelleyici içinde yapılan bir değişiklik de derhal her yere yansıtılıyor.

BIM ve Sürdürülebilir Tasarım

Mevcut uygulamada, pek çok sayısal yapı modeli, sürdürülebilir yapı tasarımının temel yapıtaşları olan performans analizi ve değerlendirmesi için yeterli derecede bilgi içermiyor. Geleneksel fiziki modeller ve çizimlerde olduğu gibi, CAD veya nesne-CAD çözümlerinin temsillerine dayanarak bina performansının ölçülmesi için çok fazla uzman müdahalesi ve yorumu gerekiyor. Bu durumda analizler fazla maliyetli oluyor ve/veya çok zaman alıyor. Revit parametrik yapı modelleyicisi, yapıyı koordine edilmiş bilgilerin oluşturduğu bir tümleşik veritabanı olarak temsil ediyor. Tasarımın grafik olarak gösterilmesinin ötesinde, sürdürülebilir tasarımı desteklemesi için gereken verilerin çoğu, proje tasarımı devam ederken doğal olarak elde ediliyor. Ayrıca, Revit yazılımının, piyasadaki analiz araçlarıyla entegre edilmesi, normalde sıkıcı ve zor olan analizleri son derece kolaylaştırıyor. Revit, yapı modelini doğrudan analiz yazılımına bağlayarak tasarım alternatifleri hakkında sürecin daha başında geri bildirim yapan araçların mimar ve mühendisler tarafından kullanılabilmesini sağlıyor.

LEED ve benzeri sertifikasyon almak isteyen projeler, bunu destekleyen çizimler ibraz etmek zorunda. Bu çizimlerin çoğunun geleneksel CAD yazılımı kullanılarak hazırlanması mümkün olmakla beraber, Revit yazılımı bu çizimleri yapı bilgi sisteminin bir parçası olarak daha etkin şekilde hazırlıyor ve her zaman değişiklikleri koordine eden ve tutarlılığı sağlayan parametrik değişim teknolojisinin verdiği ilave avantaja sahip. Kullanıcı çizimleri veya bağlantıları güncellemek için müdahale etmek zorunda kalmıyor. Revit yapı bilgi sisteminde dokümante edilmiş bir sertifikasyon şartının proje tasarımı esnasında senkronizasyonun dışına çıkma ve gözden kaçma olasılığı, geleneksel CAD veya nesne-CAD tabanlı yazılımla dokümante edilen şarta kıyasla çok daha düşük. Revit yapı bilgi sistemi, mimar ve mühendislerin birden çok sayıda tasarım alternatifini (yeşil veya değil) tek bir model içinde eş zamanlı olarak geliştirmelerine ve incelemelerine olanak sağlayarak tasarım optimizasyonunu destekliyor. Alternatif tasarımlar görselleştirme, ölçme ve analiz için gerektikçe açılabiliyor, kapatılabiliyor ve gereken süre boyunca muhafaza edilebiliyor (ki bazen tasarım sürecinin sonlarına kadar tutmak gerekebiliyor). Bu tasarımlar daha sonra temel kararlar alındıkça bütüne dâhil edilebiliyor, iptal edilebiliyor veya arşivlenebiliyor.

Revit tasarım ve dokümantasyon sistemi, tasarım ve yapı performansını geliştirmek için kullanılabilecek bu tür bilgileri sağlamak için ideal yapıda. Yeşil tasarımı desteklemek için gereken verilerin çoğu tasarım sürecinde doğal olarak elde ediliyor ve gerektikçe yapı bilgi sisteminden alınıyor. Revit, doğal aydınlatma ve güneş erişimi gibi sürdürülebilir tasarımın karmaşık süreçlerini kolaylaştırıyor ve malzeme listesi gibi faaliyetlerin angaryasını otomatik hale getiriyor. Bu arada da dokümantasyon setindeki bilgileri alıyor ve koordine ediyor. Green Building Studio ve e-SPECS gibi (ayrı ayrı kullanılabilir) kullandığı ek ürünler Revit?in doğal kapasitesini genişleterek yansıyan ışık hesaplamaları, enerji analizleri ve spesifikasyon yönetimi gibi ihtisaslaşmış fonksiyonları sağlıyor. Bu ürünler ile Revit arasında bağlantı kurulması sayesinde bu teknoloji geçmişe kıyasla çok daha erişilebilir oldu ve tasarımcıların Yeşil Tasarım alternatifleri hakkında hızlı geri bildirim veren araçlara kolayca erişmelerini sağladı.

Green Building Studio

Autodesk Green Building Studio, web tabanlı bir enerji analiz servisi. Mimarların ve diğer tasarımcıların, tasarımın erken aşamalarında enerji verimliliğini optimize etmelerine, tüm bina performans analizi ile karbon nötr binalar üretmelerine yardımcı oluyor. Tasarımcılar Revit'te ürettikleri BIM modellerini gbXML (green building XML) formatı ile dışarı çıkarıp tüm bina enerji, su ve karbon analizleri yapmak için Green Building Studio servisini kullanabiliyorlar. Green Building Studio aşağıda sıralanan işler için kullanılabiliyor.

Enerji ve Karbon Sonuçları: Autodesk Green Building Studio web tabanlı servisi mühendislik sonuçları sayfası bina performansı ile ilgili kapsamlı bilgilerin elde edilmesini sağlıyor. Ayrıca kavramsal tasarım aşamasındaki olası tüm bina tasarım senaryoları için göreli olarak enerji maliyetlerini karşılaştırmak için kaynakları sunuyor.

Tüm Bina Enerji Analizleri: Sanal bir binanın toplam enerji kullanımı ve karbon izlerini belirlemeye ve azaltmaya yardımcı oluyor. Aydınlatma, HVAC ve diğer donanımların tüm elektrik ve yakıt kullanımı, DOE-2.2 simülasyon motoru ile yıllık enerji kullanımını analiz ediyor. Analiz ve enerji kullanımını grafik formatta ve oransal olarak her bir kategori için birkaç tıklama ile görülüp karşılaştırılmasına olanak sağlıyor.

Karbon Emisyonu Raporlama: Web tabanlı bu servis binanın tüm yönleri ile ne kadar karbondioksit (CO₂) emisyonu ürettiğini raporluyor. Binanın kendi kullandığı yakıt ve elektrik sağlayacak güç santrallerinin kullandıklarını da hesaba katıyor. Aynı zamanda kullanılacak yakıt türüne göre sisteme geri kazandırılacak elektrik enerjisi miktarını da özetliyor.

Su Kullanımı ve Maliyet Değerlendirme: Bina tipi ve kullanıcı sayısına göre bina içi ve dışında kullanılacak tahmini su miktarını hesaplıyor. Su kullanımı analizi birçok su tasarruf önlemini de hesaba katıyor.

Fotovoltaik Potansiyel: Binanın dış yüzeylerini analiz ederek ne kadar fotovoltaik panel üretilebileceği ve ne kadar elektrik enerjisi üretileceği konularında bilgi veriyor.

ENERGY STAR Skorları: Her bina tasarımı United States Environmental Protection Agency ENERGY STAR skoru alıyor. ENERGY STAR skoru Architecture 2030 karbon ve fosil yakıt indirimi amacına ve şartlarına göre veriliyor.

Günışığı: Her analiz ayrıntıları LEED dayligthing kredisi yeterliliğine göre alınıyor. Her mahal için glaze faktör hesaplaması hangi eylemin LEED daylight kredisini artıracağı yönünde tanımlanıyor.

Proje Konumlandırması: Bir Google Maps görüntüsü üzerinden hava istasyonları, mesafeleri, su ve kara özellikleri ile proje, hassas bir şekilde gerçek yeri üzerinde konumlandırılıyor.

Hava istasyonları saptanması: Tasarımcılar projelerine en yakın olan saatlik hava-iklim verilerinin tutulduğu (U.S ve Avrupa) dosyaları görebiliyor ve kullanabiliyorlar.

Detaylı Hava Analizleri: Proje yerine ait kolay anlaşılan ve kapsamlı hava raporları incelenebiliyor, bu veriler rüzgâr hızı ve yönünden sıcaklık ve bulutluluk durumuna kadar birçok bilgiyi içeriyor. Herhangi bir zaman dilimi için kullanılabiliyor.

Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli: Seçilen hava istasyonunun yerine göre her yıl için 4,5 m?lik rüzgâr türbini temel alınarak ne kadar elektrik üretilebileceği hesaplanabiliyor.

Doğal Havalandırma Potansiyeli: Mevcut tasarımın ne kadar mekanik havalandırma gerektirdiği anlaşılabiliyor. Buna göre dış havanın ne kadar saat binayı doğal yoldan havalandırabileceği kestirilebiliyor. Çabuk bir şekilde bina için gereken mekanik soğutma yükü hesaplanmış oluyor.

Tasarım Alternatiflerinin Analizi: Autodesk Green Building Studio web servisi Design Alternative (DA) özelliği farklı varyasyon ve senaryoların tanımlanması ile enerji performansı ve verimliliğinin artırılmasına yardımcı oluyor. Bu güçlü özellik ve "eğer... olursa... ne olur?"  şeklindeki soruların cevaplarının alınabilmesi, kayda değer şekilde tasarım kararları alınmasını kolaylaştırıyor.

Sürdürülebilir Tasarımı Destekleyen Autodesk Yazılımları

Revit Architecture: Arazi ve kütle çalışmasından detaylı uygulama çizimlerine ve metraja kadar, mimari tasarım ve proje sürecinin tüm aşamalarını destekliyor.

Revit Structure: İnşaat mühendisleri için yapısal modelleme, çizim ve detaylandırma araçları sunuyor ve çeşitli yapısal analiz yazılımları ile birlikte kullanılabiliyor.

Revit MEP: Mekanik ve elektrik tesisat tasarımı ve projelendirilmesinde kullanılıyor ve çeşitli hesaplama araçları içeriyor.

Ecotect Analysis: Güçlü analiz ve simülasyon araçları ile mimarlar ve diğer tasarımcıların enerji verimliliği yüksek ve sürdürülebilir tasarımlar yaratmalarını sağlar.

Green Building Studio: Web tabanlı tüm bina performans analizi yazılımıdır.