Giriş
Birincil enerji kaynakları bakımından yeterli kapasitesi olmayan ülkemizde, tükettiğimiz enerjinin büyük bir bölümü ithal edilmekte ve enerji bakımından diğer ülkelere daha da bağımlı hale gelinmektedir. Binaların ısıtılmasında kullanılan enerji miktarı ise, toplam tüketilen enerjinin oldukça büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Binalara ait işletme maliyetlerinin büyük bir bölümünü ise, ısıtma sisteminin enerji maliyetleri oluşturmaktadır. Isıtma sistemine ait enerji maliyetlerini minimuma indirgemek, ısıtma sisteminin işletme biçiminin, iklimsel konfor şartlarını minimum ısı kaybı ile sağlayabilen bina kabuğu ile birlikte kontrol altına alınması ile mümkündür. Ancak tasarım aşamasında olan bir proje için, bina kabuğuna ait ilk yatırım maliyetlerinin de kontrol edilmesi binanın ömrü boyunca aynı kabuk yolu ile sağlanabilecek ısı kayıp-larının ve kazançlarının getireceği maliyetlerle birlikte bir karşılaştırma yapabilmeyi olanaklı kılar. Bu tür bir maliyet kontrolü ile iklimsel konfor koşullarını minimum ısı kaybı ile sağla-yan bina kabuğu-ısıtma sisteminin işletme biçimi seçenekleri arasından, bina kabuğunun ilk yatırım maliyeti en düşük olanını seçmek mümkün olabilecektir. Bu şekilde hem yüklenicinin hem de kullanıcının ülke kaynaklarını en ekonomik bir biçimde kullanmaları sağlanabilecektir.
İç iklim elemanlarının dış iklim elemanlarının değerlerine bağlı olarak alacağı değerler, yapma çevre değişkenleri olarak nitelenen tasarım parametrelerinin performanslarına bağlıdır (Zeren v. diğ., 1987). Isıtma enerjisi ekonomisinde etkili olan yapma çevre değişkenleri aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.


» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Binanın yeri
Binanın yeri arazi parçasının eğimi, konumu, bitki örtüsü ve baktığı yönün ifade edildiği, iklim kontrolünde ve hava kirliliğini önlemede etkili olan bir tasarım parametresidir. Aynı zamanda yapma ısıtma ve iklimlendirme ihtiyacının ve buna bağlı olarak enerji harcamalarının minimize edilmesini ve dolayısıyla hava kirliliğinin önlenmesini olanaklı kılar (Berköz v. diğ., 1995).

Binanın diğer binalara göre konumu
Binayı etkileyen dış iklim elemanlarından güneş ışınımı ve hava hareketi hızı çevre binaların veya diğer engellerin ele alınan binadan uzak-lığına, yüksekliğine ve bu binaya göre konum-landırılış durumuna bağlı olarak değişkenlik gösterir. Güneş ışınımından maksimum yararlanılmak istendiğinde, bina aralıkları komşu binaların ve diğer engellerin en uzun gölge boyuna eşit ya da bundan büyük olmalıdır (Bayazıt v. diğ., 1992).
Binanın boyutları ve biçim faktörü
Hacmin yatay ve düşey doğrultudaki boyutları, hacmi çevreleyen elemanların ve dolayısıyla kabuk elemanının yüzey alanını belirleyen değiş-kenlerdir. Kabuk iç yüzey sıcaklığı diğer yüzeylerin sıcaklığından farklı olduğu için, kabuk alanının değişimi, ortalama ışınımsal sıcaklığın, kabuk elemanından geçen ısı miktarının ve dolayısıyla iç hava sıcaklığının değişimine yol açar.

Binanın yönlendiriliş durumu
Binayı çevreleyen kabuk elemanlarından güneş ışınımı aracılığı ile kazanılan ısı miktarı, iklimsel konforu etkileyen iç hava sıcaklığı ve ortalama ışınımsal sıcaklık gibi çevresel değişkenlerin değerlerinin değişiminde rol oynayan önemli etkenlerden biridir. Buna göre, farklı yönlere bakan yüzeyleri etkileyen güneş ışınımı şiddeti de fark-lı olacaktır (Yılmaz, 1988). Bu nedenle, bina içi hacimlerin güneş ışınımından kazandığı ısı miktarı bina dış kabuğunun baktığı yönün bir fonksiyonudur.

Bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri
Bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri ısıtma sisteminin de etkisiyle kabuğun opak ve saydam bileşenlerinden geçen ısı miktarının ve hacimde gerçekleşen iç hava sıcaklığı ve iç yüzey sıcaklıklarının belirlenmesinde etkili olurlar.

İç çevre iklimsel koşulları ve yapma ısıtma ve iklimlendirme yükleri bina kabuğundan yitirilen ve kazanılan toplam ısı miktarlarına bağlı olarak değişim gösterir. Opak ve saydam bileşenlerden oluşan kabuk elemanlarının ısı geçişini etkileyen optik ve termofiziksel özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
- Opak ve saydam bileşenlerin toplam ısı geçirme katsayısı
- Opak bileşenlerin zaman geciktirmesi ve genlik küçültme faktörü
- Opak ve saydam bileşenlerin güneş ışınımına karşı yutuculuk geçirgenlik ve yansıtıcılık katsayıları
- Saydamlık oranı

» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Isıtma sisteminin işletme biçimi
Pasif sistemlerle tasarlanmış bir bina iç çevresi istenen iç iklimsel koşulları sağlayamıyorsa, kullanıcının iklimsel konfor durumunda bulun-durulabilmesi için yapma ısıtmaya ihtiyaç duyulur. Yapma ısıtma sistemleri hizmet ettikleri binanın fonksiyonuna ve gün içindeki kullanım süresine bağlı olarak zaman zaman durdurulabilirler veya sürekli çalıştırılıp belirli saatlerde yavaşlatılabilirler. Sistemin farklı saatlerde çalış-tırılması, farklı fonksiyonlara sahip binalarda bina kabuğunun ısı depolama özelliğine de bağlı olarak farklı ek enerji ihtiyaçlarına yol açmak-tadır. Buna göre, ek bir yapma ısıtma sistemine gereksinim duyulduğunda, sistemin işletme şekli, iklimsel konfor ve enerji harcamaları üzerindeki etkisi diğer yapma çevre değişkenlerine ve özellikle de bina kabuğunun termofiziksel özelliklerine bağlı olarak belirlenmelidir. Ancak bu şekilde, ısıtma sisteminin işletme maliyetini minimuma indirgeyecek bina kabuğu-ısıtma sistemi işletme şekli seçenekleri belirlenebilir. Toplam maliyeti düşürmek için ise bu seçenekler arasın-dan ilk yatırım maliyeti en düşük olan kabuğu belirlemek üzere maliyet analizi yapmak gerekir.
Maliyet faktörünün hesaba katılmasıyla birlikte son yıllarda ısıtmada enerji ekonomisini hedefleyen çalışmalar artmıştır.
Bekar (1990) iklimsel konfor ve ekonomik ve-rimliliği esas alarak farklı özelliklerdeki binalar için optimum duvar seçimini sağlayan bir bilgisayar programı hazırlamıştır. Programda hesaplamalarda kullanılmak üzere malzemelerin termofiziksel özellikleri, ve m² birim fiyatları, tüm şehirlere ait iç ve dış iklimsel veriler, standart işletme biçimleri yakıt fiyatları veri tabanı olarak hazırlanmış, yapılan hesaplamalar sonucu ısıl ve ekonomik verimlilik için dış duvar seçimi yapılmıştır. Baysal (1996) bir binanın ısısal performansına bağlı olarak, ilk yatırım ve işlet-me giderlerini dikkate almış ve ekonomik analiz yapmıştır. Yöntemin amacı çeşitli tasarlanmış bina tiplerinin ilk yatırım ve kullanım maliyetlerini hesaplayıp, içlerinden en düşük “yaşam dönemi maliyeti” sağlayan seçeneği kriter olarak alıp, diğer seçeneklerin bu kritere göre düzeltilmesini sağlayacak yapı bileşeni ölçeğinde öneriler getirmektir. Bakos ve diğerleri (1999) çalışmasında, konut veya başka bir binaya ait merkezi ısıtma sisteminde yakıt tasarrufu yapmak amacıyla, işletme biçiminin günlük döngüsünü dış hava sıcaklığına bağlı olarak farklı periyotlara bölmüştür. Büyükyıldız (1997) çalış-masında, konutlarda yıllık enerji ihtiyacının mo-dellenebilmesi için hazırlanmış bir bilgisayar programı yardımıyla örnek iki bina üzerinde yapılan hesaplamalar sonucu iç hava sıcaklığını ve yakıt sarfiyatını kontrol etmeyi amaçlamıştır. Çalışma sonucunda, kesintili çalışma durumunda farklı kontrol sistemlerine göre %10 ile %20 civarında yakıt sarfiyatı farkı görülmüştür. Manioğlu (1995) çalışmasında, günün belirli saatlerinde kullanılan hacimler için, iklimsel konfor ve enerji ekonomisini sağlamak amacıyla, hacme ait kabuk elemanının ısıl performansının ısıtma sisteminin işletme şekline bağlı olarak değerlendirilmesinde kullanılabilecek bir yakla-şım geliştirmiş ve işletme şeklinin çalışma süresini gözönünde bulundurularak, en ekonomik olan işletme şeklinin seçilmesi, kabuk bileşeni iç yüzey sıcaklığının konfor değerlerine ulaşma sürelerinin hacmin kullanılış süresine göre değerlendirilmesi ve uygun kabuk alternatiflerinin seçilmesi sonucunu elde etmiştir.
İncelenen çalışmalardan Bakos, Büyükyıldız ve Manioğlu yöntemi dışında tüm yöntemler, binalardaki ısı kayıplarının hesaplanmasından sonra, enerji ekonomisi açısından alınacak önlemler arasında ısıtma sistemlerinin işletme biçimi ile ilgili bir öneri getirmemişlerdir. Ancak, bu yöntemlerin tümünde maliyetlerle ilgili ekonomik değerlendirmeler yapılmıştır. Bu nedenle, bu çalışmada ele alınan tüm bina kabuğu ve ısıtma sistemi işletme biçimi seçenekleri, iklimsel ve ekonomik (ilk yatırım maliyetleri, işletme maliyetleri) açıdan değerlendirilmiş ve işletme biçiminin minimum ısı kaybı sağlayan bina kabuğu ile birlikte kontrol edilebilmesi için, yaşam dönemi maliyeti de gözönünde bulundurulmuştur.

» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Isıtma enerjisi ekonomisi ve yaşam dönemi maliyetleri açısından uygun bina kabuğu ve işletme biçimlerinin belirlenmesi
Bu makalenin dayandırıldığı çalışma Türkiye nin beş iklim bölgesini temsil eden Ankara, İstanbul, Antalya, Diyarbakır ve Erzurum’da farklı ısı geçirme katsayıları için uygulanmış, ancak bu makalede örnek olarak Ankara için ısı geçirme katsayısı 0.45 kcal/m²h°C (0.52 W/m²°C) olduğunda elde edilen değerlendirmeler kullanılmıştır. Çalışmada, ısıtma enerjisi ekonomisi ve yaşam dönemi maliyetleri açısından en uygun bina kabuğu ve işletme biçimlerinin belirlenmesi amacıyla önerilen yöntemin uygulaması için, ısıtmanın istenmediği dönemde enerji harcaması gerektirmeyen ve sadece ısıtmanın istendiği dönemde kullanılan ve genellikle ısıtma sistemi kesintili çalıştırılan bina seçeneklerinden ilk-öğretim okulu örneği seçilmiştir. Önerilen yöntemin ve buna paralel olarak uygulama çalış-masının adımları aşağıda özetlenmiştir.

İç ve dış iklimsel koşulların belirlenmesi
Uygulamada ısıtmanın istendiği dönemi meteorolojik açıdan karakterize eden 21 Ocak günü tasarım günü olarak seçilmiştir ve iç hava sıcak-lığı konfor değeri 19oC olarak alınmıştır (TSE 825, 1998).

Yapma çevre değişkenlerinin belirlenmesi
Uygulama, Türkiye’nin ılımlı-kuru iklim bölgesini temsil eden Ankara’da normal bir bölgede ve eğimsiz bir arazide gerçekleştirilmiştir. İlk-öğretim okulu binasının diğer binalar tarafından gölgelenmediği varsayılmıştır. Binaya ait planlar, kesit, biçim faktörü ve yönlendirme Şekil 1’ de verilmiştir. İç hava sıcaklığının tüm mekanlarda eşit olduğu varsayılarak, binaya ait ara katların ve iç bölme duvarlarının tümü kaldı-rılmış, binanın tüm hacmi ısı kayıpları ve iç hava sıcaklığı hesaplamalarında esas alınmıştır. Cephe opak bileşeninin güneş ışınımına karşı yutuculuk katsayısı a0 = 0.70 olarak alınmıştır. Mevcut ilköğretim okulu projesindeki saydam-lık oranlarının değişimi aşağıdaki gibidir:
Kuzey : % 35
Doğu : % 37
Güney : % 42
Batı : % 37
Saydam bileşen olarak tüm hesaplarda ahşap, özel birleştirilmiş çift cam kullanılmış ve pencerenin toplam ısı geçirme katsayısı kc = 3.25 W/m²h°C (2.8 kcal/m²h°C) olarak alınmıştır. Opak bileşen için ısı geçirme katsayısı 0.45 kcal/m²h°C (0.52 W/m²°C) olarak alınmıştır. İlköğretim okuluna ait opak bileşen katmanlaşma seçenekleri Tablo 1’de derlenmiştir. Opak bileşen ana malzemeleri için yapım sektöründe yaygın olarak kullanılan gazbeton, düşey delikli ve dolu tuğla duvar, hafif ve normal agregalı beton duvar elemanları öngörülmüştür. Bu uygulama çalışmasında binanın yalnız düşey dış kabuk elemanları için farklı alternatifler üretil-miş, toprağa oturan döşeme ve tavan döşeme-sinin tüm hesaplarda aynı detaya sahip oldukları varsayılmıştır. Döşemelerin katmanlaşma detayları Tablo 1’de gösterilmiştir İlköğretim binası ısıtma sistemi için aşağıdaki işletme biçimleri öngörülmüştür:
Saat 05:00-15:00 arası
Saat 07:00-15:00 arası
Saat 07:00-17:00 arası
Yaklaşımın sonunda, farklı bina tipleri ve farklı kabuk seçenekleri için farklı işletme biçimlerinin önerilebilmesi amaçlanmıştır.


» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Binada ısıtma sisteminin çalışması durumunda iç yüzey sıcaklıklarının ve günlük ortalama saatlik ısı miktarlarının hesaplanması
İlköğretim okulu binasının dört ana yöne bakan dış kabuk elemanlarının iç yüzey sıcaklıklarının saatlik değerleri, her işletme biçiminde, toplam 25 adet kabuk alternatifi ve 3 işletme biçimi için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Hesaplama işlem-lerinin kısa sürede yapılması için ISINEM adlı bir bilgisayar programından yararlanılmıştır (Yılmaz, 1983). Bu program yardımıyla istenen



toplam ısı geçirme katsayısını gerçekleştiren opak kabuk bileşenlerinin ısı geçişini doğrudan etkileyen özelliklerine bağlı olarak bileşen içindeki sıcaklığın zamana bağlı değişimi ve bileşenin iç yüzey sıcaklığı ve zamana bağlı ısı geçişine göre kaybedilen veya kazanılan ısı miktarları hesaplanmaktadır.

» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Önerilen uygun kabuk - işletme biçimi seçeneklerinin, yaşam dönemi maliyetlerinin hesaplanması
Binanın proje ve üretim sürecini de içine alan, ilk yatırım maliyetleri ve ısıtma enerjisi maliyetleri gözönünde tutularak yapılan bir ekonomik değerlendirme, ekonomik açıdan en uygun bina kabuğu ve ısıtma sistemi işletme biçiminin belirlenmesini sağlayacaktır. Yaşam dönemi maliyeti yaklaşımının hesaplanmasında, uygulamada kullanılan kabuk alternatiflerinin ilk yatırım maliyetleri ve yakıt maliyetlerinin parasal

değerlerinde zaman bakımından oluşan farkları ortadan kaldırmak ve bu değerleri eşdeğer hale getirmek için, eşdeğerlik kavramına dayalı yöntemlerden, bugünkü değer yöntemi ve gelecekteki değer yöntemi kullanılacaktır (Okka, 2000).
Ekonomik değerlendirme yönteminin uygulanması için gerekli verilerin ve varsayımların hazırlanması
Yaşam dönem maliyeti hesaplamalarında kullanılacak olan ilk yatırım maliyeti, bu çalışmada esas alınan bina kabuklarına ait ilk yatırım maliyetleri ile sınırlı olup, binanın diğer elemanlarına ait ilk yatırım maliyetleri sabit kabul edilmiştir. Hesaplanan bina kabuğuna ait m² birim fiyatları, binanın toplam dış duvar, tavan ve zemine oturan döşeme alanlarıyla çarpılarak bina kabuğuna ait toplam ilk yatırım maliyetleri hesaplanmıştır. Hesaplamalarda Bayındırlık ve İskan Bakanlığının 2001 yılına ait rayiç listeleri kullanılmıştır. Rayiç listeler sözkonusu yılın Ocak ayı fiyatları-na göre hazırlandığı için, tüm hesaplamalarda da 2001 yılı Ocak ayı fiyatları kullanılmıştır. Tüm hesaplamalar aynı bina tipi üzerinde yapıldığı için, Yaşam dönemi maliyeti hesaplamalarında kullanılacak olan olası bakım onarım ve yenileme maliyetlerinin de aynı olabileceği kabulünden yola çıkarak, bu parametrelere ait değerler sabit kabul edilmiştir. Yaşam dönem maliyetinin hesaplanmasında kullanılacak olan işletme maliyetleri, bu çalışmada esas alınan ısıtma sisteminin enerji giderleri ile sınırlı olup, binanın diğer işletme giderleri sabit kabul edilmiştir. Isıtma sisteminin tükettiği yakıt miktarı, hesabın yapıldığı yöreye ait ısıtma süresinin hesaplan-masıyla belirlenmiştir. Bu hesaplamalar sonucu elde edilen değerler, Petrol Ofisi 2001 yılı Ocak ayı kalorifer yakıt fiyatları ile çarpılarak, Ankara iline göre yıllık yakıt maliyetlerinin değişimi hesaplanmıştır. İklimsel konfor şartlarına göre performansları değerlendirilen kabuk ve işletme biçimi seçeneklerinin ekonomik olarak değer-lendirilebilmeleri için kalorifer yakıtı fiyatları-nın dünyadaki değişimi ve bu değişimin tahmin edilebilen maksimum süresi esas alınmıştır. Bu çalışmada Amerikan Enerji Bakanlığının, gelecek 20 sene içinde, dünya petrol fiyatlarında meydana gelebilecek tahmini artış oranları esas alındığın-dan, ekonomik değerlendirmede hesap dönemi olarak 20 sene öngörülmüştür. Yaşam dönemi maliyetinin hesaplamalarında kullanılmak üzere, eskalasyon oranı olarak, Amerikan Enerji Bakan-lığının, gelecek 20 sene içinde, dünya petrol fiyatlarında meydana gelebilecek tahmini ortalama geometrik artış oranı olan % 1.12’lik değer, indirgeme oranı olarak ise ülke ve proje riskleri gözönünde bulundurularak, Uluslararası Finans Birliği’nin (IFC) Türkiye’deki projelere uygula-dığı indirgeme oranı olan %15 kabul edilmiştir.

Isıtma sisteminin işletme biçimi ve bina kabuğu seçeneklerinin ekonomik performanslarının değerlendirilmesi
İlköğretim okullarının gün içinde minimum 8 saat kullanıldığı esas alınarak, mekanda minimum 8 saat iç hava sıcaklığı konfor değerini (19°C) sağlayacak iç yüzey sıcaklıklarını (19°C – 3°C) gerçekleştirebilen işletme biçimi ve bina kabuğu seçenekleri belirlenmiştir. Bu seçeneklere ait hesaplanmış ısı kayıpları ve yaşam dönemi maliyetleri grafikleri Şekil 2’de ve Şekil 3’te gösterilmiştir.


» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

Sonuçlar ve tartışma
Binalarda ısıtma ekonomisi sadece kullanım aşamasında alınacak önlemlerle değil, tasarım aşamasında alınacak kararlar yardımıyla da sağ-lanabilir. Binanın ömrü boyunca ısıtma ekonomisi yapılabilmesi için, binanın ısı kaybı miktarının belirlenmesinde rol oynayan en önemli tasarım parametresi olan bina kabuğu, ısıl performansını etkileyen termofiziksel özellikleri ve ısıtma sisteminin işletme biçiminin yanı sıra, ilk yatırım ve işletme maliyetlerine de bağlı olarak değerlendirilmelidir. Bu değerlendirme sonucunda, binanın ömrü boyunca ısıtma ekonomisi sağlayacak bina kabuğu-işletme biçimi seçeneği belirlenebilecektir.
Örnek binada konfor sıcaklığını sağlayabilen bina kabuğu-ısıtma sisteminin işletme biçimi seçenekleri, minimum enerji harcaması kriteri esas alınarak belirlenmiş ve bu seçenekler ara-sından, minimum yaşam dönemi maliyetini sağla-yan seçenekler en uygun seçenekler olarak tespit edilmiştir. İşletme biçimlerinin tespiti doğrudan binanın fonksiyonu ile ilgilidir. Kabul edilmiş standart işletme biçimleri (10 saat, 14 saat, 24 saat) her bina türü ve her iklim bölgesi için çözüm getirmeyip, gereksiz enerji harcamalarına ve dolayısıyla maliyet artışlarına sebep olmakta-dır. İşletme biçiminin seçiminde, sistemin günün hangi zaman diliminde çalıştırılacağı da ısı kayıplarının kontrolü açısından önemlidir. Aynı sürede fakat gün içinde farklı saatlerde çalıştı-rılmış ısıtma sistemleri farklı ısı kaybı değerleri sağlamaktadır. Maliyetlerin ve enerji harcamalarının kontrolü, sadece işletme biçimlerinin bina fonksiyonuna göre seçimi ile değil, bina kabuğunun da işletme biçimi ile birlikte doğru bir şekilde seçimi ile olanaklıdır. Isıtma enerjisi ekonomisi için, iklimsel konfor şartlarını minimum ısı kay-bı ile sağlayan kabuk-işletme biçimi seçeneği her zaman en ekonomik seçenek olmayabilir.


Bu nedenle, ilk yatırım maliyetleriyle birlikte işletme maliyetlerinin de gözönünde tutularak bir yaşam dönemi maliyeti hesaplaması gerekmektedir. Minimum yaşam dönemi maliyeti ile konfor şartlarını sağlayabilen bina kabuğu-işletme biçimi en ekonomik seçenektir. Tasarımı ve uygulaması yükleniciler tarafından bitirilmiş bir binada, kullanıcılar ile yüklenicilerin aynı kişiler olmaması durumunda, binanın sadece kullanım maliyetleri gözönünde bulundurularak bir tercih yapılacaksa, mevcut bina kabuğu ile minimum ısı kaybını ve dolayısıyla minimum yakıt sarfiyatını sağlayan ısıtma sistemi işletme biçimi seçilmelidir.

» Nüve Forum » akademik » Mimarlık Fakültesi » Mimarlık Bölümü » Fiziksel Çevre Kontrolü » Mimari Isıtma »

kaynakpdf

Gecen kış evi bir türlü ısıtamadım. Bu kış nasıl evi nasıl ısıtacam diye düşünüyordum ki, imdata yetiştiniz.