355
EYLÜL-EKİM 2010
 
MİMARLIK'tan

MİMARLIK DÜNYASINDAN

YAYINLAR

  • İki Kitap
    Gürhan Tümer, Prof. Dr., DEÜ Mimarlık Bölümü



KÜNYE
ÇEVRE DUYARLI MİMARLIK

Bilgisayar Destekli Enerji Etkin Bina Tasarımı

Nilgün Sultan Yüceer, Öğr. Gör. Dr., Çukurova Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü

Yapı bileşenlerinin “edilgen sistemler” olarak iklimlendirmenin çözümünde kullanılması, enerji etkin bina tasarımının ana prensibidir. Bugün iklimlendirme ve enerji verimliliği ile ilgili mimar ve tasarımcılara yardımcı olabilecek bir dizi teknik ve bilgisayar programı bulunuyor. İç mekân konforu ve enerji verimliliği sağlamada faydalı bir tasarım aracı olan bu programların çalışma sistemleri daha çok sayısal bağlantılara ve standartlara dayalı, fakat yazılımlarına temel olan bu hesaplamaları bilme zorunluluğunu gerektirmiyor. Yazar, alandaki çeşitli bilgisayar programlarını karşılaştırmalı olarak inceliyor. Bu programlara hangi verilerin yükleneceği ve nasıl çalıştırılacağını belirlemek üzere hazırladığı çizelge ve getirdiği öneriler, bilgisayar destekli enerji etkin bina tasarımının yaygın ve verimli bir şekilde kullanımı için önemli görünüyor.

Dünyada yaşanan enerji sıkıntısı, çevre kirliliği ve küresel ısınma sorunları ile birlikte “enerji etkin bina tasarımı” mimarlık alanının en güncel konularından biri olmuştur. Enerji etkin bina tasarımı, binadaki yapı bileşenlerinin “edilgen sistemler” olarak iklimlendirmenin çözümünde kullanılmasıdır.1 Edilgen sistemlerde, pencere, duvar ve döşeme gibi yapı bileşenleri iklimin ve güneş ışınımının etkisinden korunmak veya yararlanmak üzere birer araç olarak kullanılır. Böylece doğal olarak sağlanan iç konfor ortamı ile mekanik iklimlendirme yükü en aza indirilerek enerji verimliliği elde edilir. Enerji etkin bina tasarımında yapı bileşenlerindeki ısı geçişleri, malzeme, iklim ve enerji temini gibi birçok konu ve bunlarla ilgili standartlar birarada değerlendirilir.2 Bu açıdan enerji etkin bina tasarımı yapı ve malzemeleri ile ilgili özel bilgi ve karmaşık hesaplamaların kullanılmasını gerektiren zaman alan bir çalışmadır. Bu durum tasarımcının konuya yeterince eğilememesine neden olmakta ve bilgi boşluğuna yola açmaktadır.

Bina tasarımına uzun süreden beri bir ekip çalışması olarak bakılmaktadır.3 Bu çerçevede, önce binanın dış kabuğu ve biçimi mimar tarafından tasarlanmakta ve daha sonra binanın iklimlendirme, aydınlatma ve diğer ilgili hesaplamaları mühendisler tarafından yapılmaktadır. Oysa enerji etkin bina tasarımda iş sırası böyle işlememektedir. Çünkü tasarımın en başında alınan biçimsel kararlar ve yönlenme binanın ısıtma, soğutma havalandırma ve aydınlatma yükünü belirler.4 Bu açıdan edilgen sistemlerin, mimari tasarımın eskiz aşamasında değerlendirilmesi ve binanın bu doğrultuda biçim alması gereklidir. Mimarların tasarımlarını sadece çizmek değil, yapım sektöründe varolan uzmanlık alanlarının bakış açıları ile değerlendirmeyi de destekleyen bir bütünleşik tasarım sistemi yaratmak için son 30 yıldır yapılan çalışmalar sonuçsuz kalmıştır.5 Bu çerçevede mimarın enerji etkin bina tasarımında nerede durduğu günümüzde henüz açıklık kazanmamıştır.

Enerji verimliliği sağlayan mimari tasarım kararlarının binaya uygulanması noktasında enerji verimliliği yasa ve yönetmeliklerinde de boşluklar bulunmaktadır. Gerçekte Enerji Verimliliği Yasası’nı “İmar Mevzuatı” kapsamındaki diğer yasa ve yönetmeliklerle birlikte değerlendirmek gereklidir. İmar yönetmeliklerindea yer alan, yapının arsaya yerleşme biçimi, TAKS ve KAKS hesaplamaları gibi binanın dış kabuğunu belirleyen maddeler, kentleşme biçimi, altyapı ve nüfus artışı gibi konular çerçevesinde belirlenir ve enerji verimliği ile bir ilgisi yoktur. Yerel yönetimler veya diğer ilgili kuruluşlarca yürütülen ve denetlenen bu yönetmeliklerdeki yapı düzeni ile ilgili hükümler kesin ve bağlayıcı niteliktedir. Oysa Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’ninb mimari projelerle ilgili kısmında iklim, yönlenme ve güneşlenme gibi binanın dış kabuk tasarımı ile bağlantılı hükümler göreceli ve yüzeysel olarak ele alınmıştır. İmar Mevzuatı’nda binanın biçimlenmesi ile ilgili yönetmelikler arasındaki içerik zıtlığı, enerji etkin bina tasarımı alanındaki bilgi boşluğunu açıklamaktadır. Diğer bir deyişle, imar yönetmeliklerine göre biçim almış bir binada malzeme seçimi ve pencerelerin biçimi dışında geriye enerji verimliği açısından yapacak pek bir şey kalmaz. Öte yandan, ısı yalıtımı ile ilgili yönetmeliklerdec malzeme seçimlerinin nasıl yapılması gerektiği konusunda nispeten bağlayıcı hükümler zaten yer almaktadır.

Burada iki temel sorun ortaya çıkmaktadır. Birisi mimarların enerji verimliliği sağlayan plan karlarını binaya uygulamada yetersiz kalışıdır ki; bu aldıkları eğitimin bu yönde olmamasından kaynaklanır. Diğeri ise konu ile ilgili yasal düzenlemelerin birbiri ile çelişki içinde olmasıdır. Sonuç olarak “enerjinin korunması”, “enerji etkin bina tasarımı”, “yeşil mimarlık”, “ekolojik veya sürdürülebilir mimarlık” gibi aşağı yukarı aynı anlama gelen kavramlar, hem güncel hem de uygulama alanı çok fazla olmayan konular olarak ele alınabilir.

Bugün iklimlendirme ve enerji verimliliği ile ilgili, mimar ve tasarımcılara yardımcı olabilecek bir dizi teknik ve bilgisayar programı bulunmaktadır. Ancak yukarıda değinilen yetersizliklerden dolayı, bu programları iç mekân konforu ve enerji verimliliği sağlamada faydalı bir tasarım aracı olarak kullanan çok az sayıda mimar vardır.6

Bu çalışmada mimar ve tasarımcıların bu programlara hangi verileri yükleyeceğini ve nasıl çalıştıracağını belirlemek üzere bir çizelge çıkarılmıştır. Bu çizelge üzerinden getirilen öneriler ile bilgisayar destekli enerji etkin bina tasarımının, yaygın ve verimli biçimde kullanımı amaçlanmıştır.

BİLGİSAYAR DESTEKLİ ENERJİ ETKİN BİNA TASARIMI

Bilgisayar yardımıyla tasarımda bir sistem oluşturan tasarımcı ve bilgisayar arasında iki yönlü etkileşim bulunur.7 Bir taraftan yazılımların yapılması ve mevcut donanıma (hardware) uygulanması, diğer taraftan yazılımların (software) kullanılması. Çalışma sistemleri daha çok sayısal bağlantılara ve standartlara dayalı olan bu bilgisayar programlarının kullanımı, yazılımlarına temel olan bu hesaplamaları bilme zorunluluğunu gerektirmez. Bu durum bilgisayar destekli tasarımda kolaylık getiren önemli bir noktadır. Yukarıda sözü edilen geleneksel hesaplamaların bilgisayar destekli olarak yapılması, simülasyon (benzeşim) yapma, çok sayıda sayısal ve grafiksel seçeneği bir arada sunma açısından tasarımcıya katkı sağlayarak tasarım sürecini kısaltarak kolaylaştırmaktadır.8 Bilgisayar destekli bina tasarımında, yukarıda sözü edilen iç mekânın ısısal konforunu belirleme, bina ve yapı bileşenlerinin biçim ve boyutunu saptama gibi özel amaçlara yönelik olarak hazırlanmış program paketleri bulunmaktadır.9 Enerji etkin bina tasarımında yaygın olarak kullanılan bazı programlar Çizelge 1’de abece sırasına göre açıklanmıştır (Programın adı anahtar kelime olarak girildiğinde web sitelerine ulaşılabilir). Bu programların çözümleme ve modelleme (örnekleme) yöntemleri aşağıda belirtildiği gibi üç grupta ele alınabilir.

 A. Benzeşim (Simülasyon): Bu yöntemde, yaz ve kış dönemlerinde iç mekân konforu için gerekli olan ısı, nem, gün ışığı ve havalanma gibi iklimsel değerler örnekler (modeller) üzerinde uygulanarak, deneylerle çözüm seçenekleri üretilir. Örneğin yılın belli bir döneminde dış kabuk, pencere, duvar veya herhangi bir yapı bileşenin ve malzemelerinin iklim etkileri karşısında davranışları modellenir. Böylece tasarımın gerçek durumu taklit edilir veya benzeştirilir. (Şekil 3 ve 12)

B. Yeniden Önerme (Genarasyon): Bu yöntemde enerji etkin bina tasarımı için çözüm seçenekleri üretilir. İç mekân konforunun sağlanmasına ve binanın biçimlenmesine etken olabilecek temel tasarım öğelerini veriler doğrultusunda önceden belirler. Örneğin, iklimlendirme düzeneklerinin tükettiği elektrik, gaz gibi her bir yakıt kullanımı için bina yeniden modellenerek seçenekler karşılaştırılır. (Şekil 6)

C. En Uygunu Seçme (Optimizasyon): Bu yöntem bina ve yapı bileşenlerinin iklim, güneş gibi doğal çevre ile ilgili veriler doğrultusunda en uygun boyutlarını ve biçimlerini belirler. Böylece yapıda iç mekân konforunun sağlanması için gerekli tüm yapı elemanlarının biçim ve boyutları tasarım için belirlenmiş olur. Örneğin, programa girilen enlem, boylam ve iklim verileri doğrultusunda seçilmiş olan yerleşim için en uygun yönlenme çıkarılır. (Şekil 13)

Yukarıda açıklanan bu yöntemlerin tasarıma uygulanması seçilmiş olan programa bağlı olabildiği gibi her üç yöntemin de kullanılabildiği programlar da vardır. İklimlendirme, malzeme seçimi veya yapı elemanlarının ölçülendirilmesi gibi bina bileşenleri her üç yöntem ile de modellenebilir. Diğer taraftan binanın dış kabuğu örneklenecekse simülasyon yapmak uygun olabilir. Programın veya modelleme yöntemlerinin seçilmesi, daha çok tasarımcının ne yapmak istediği ile ilişkilidir.

Çizelge 1’de açıklandığı gibi bu programlar yapı malzemeleri ve ısısal konfor ile ilgili örnekleme ve hesaplamaları ISO veya ASHREA ya da her iki standarda göre çıkarır. Eğer bir programa yeni malzeme seçenekleri yüklenecekse bu malzemelerin ısı iletim katsayısı olan U-değer (U-value) ve R-değerlerinin (R-value) de girilmesi gereklidir. Çünkü yapı malzemelerinin ısı iletimi iç ortam konforu ile doğrudan ilgilidir. Bu çerçevede malzemenin U-değeri, belli kalınlıktaki bir yapı malzemesinden geçen ısının hızıdır ve birimi W/ m2.Co olarak ele alınır (ISO). R- değer ise “1/U-değer” şeklinde tanımlanır. Bu değerler TSE 825 EK-E’de bulunmaktadır.


Program

 

İŞLEV

 

YÜKLENEN GİRDİLER

 

ALINAN ÇIKTILAR

Bilgisayar ortamı

Apache

Enerji korunmasına yönelik tasarımlar yapan EIS isimli bir dizi programın bir parçasıdır. Enerji çözümlemesi, iklimlendirme sistemlerinin tasarımı ve örneklenmesi.

İklim verileri, enlem, boylam, CAD ve DXF biçiminde binanın çizimleri, malzeme seçenekleri ve standartları.

 

Binanın ısı verimliliği (Termal performansı), İklimlendirme düzeneklerinin hacmi, gölge elemanı örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler.

95, 98 ve Windows üzeri, NT

Awnshade

Pencere ve gölge elemanı tasarımı.

Enlem, boylam, pencere ölçüleri, gölge elemanı ölçüleri.

Yatay, düşey ve her türlü gölge elemanının yıllık gölgeleme verimi.

Dos-IBM, Windows

Clımate 1

Menüsünde 1200’den fazla yerleşim yerinin iklim verisi bulunur (Ankara, İstanbul dahil). İklim verileri başka bir programa aktırılabilir.

Menüsünde ASCII formatında yüklü 1200’ün üstünde yerleşimin iklim verileri üzerinden seçim yapılır.

Yıllık, aylık ve saatlik olmak üzere; sıcaklık, güneş ışınımı, nem, yağış, rüzgâr değerleri ve çizelgeleri. Topografik ve iklim haritaları.

Windows

Daylight

İç mekândaki gün ışığı faktörünü (DF) ve aydınlama düzeyini hesaplar.

Menüde çizili duvar ve pencere üstünde istenen boyutlar girilir.

Girilen pencere ve duvar ölçüleri doğrultusunda iç mekândaki gün ışığı faktörünü (DF) ve aydınlama düzeyini hesaplar.

Win., MAC

Doe -2

Binada enerji çözümlemesi ve enerji verimliği sağlanması.

İklim verileri, enlem ve boylam. Malzeme seçenekleri ve standartları menüde bulunmaktadır.

Binanın ısı verimliliği, duvar, pencere ve gölge elemanı örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler, uygun yönlenme seçenekleri.

Dos-IBM, Win.

Ecotect

Binada enerji verimliliği, aydınlatma, akustik gibi fiziksel çevre tasarımı ve örneklemesi. İklim çözümleme. Menüsünde ASCII formatında yüklü 20 yerleşim yerinin iklim verileri bulunur.

İklim verileri, enlem, boylam, CAD ve DXF biçiminde binanın çizimleri, malzeme seçenekleri ve standartları menüde var. Kütüphaneye yeni malzemeler yüklenebilir.

İklim çözümleme ile ilgili değerler ve çizelgeler. Binanın ısı verimliliği, akustik, aydınlatma, duvar, pencere ve gölge elemanı örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler, uygun yönlenme seçenekleri

Windows, MAC

Eco-Lumen

Binanın aydınlatma yükü, elektrik sarfiyatı ve enerji verimliğini hesaplanır.

İç mekanın en, boy ve yükseklik ölçüleri. ISI standartları kapsamında aydınlatma değerleri, elektrik fiyatları

Binanın aydınlatma yükü, elektrik sarfiyatı ve enerji verimliliği ile ilgili çıktılar.

Win.

ESP -R

Binada enerji verimliliği, aydınlatma ve İklimlendirme sistemlerinin tasarımı ve örneklenmesi.

İklim verileri, enlem, boylam, CAD ve DXF biçiminde binanın çizimleri, malzeme seçenekleri ve standartları menüde var. Kütüphaneye yeni malzemeler yüklenebilir.

İklim çözümleme ile ilgili değerler ve çizelgeler. Binanın ısı verimliliği, aydınlatma, örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler, uygun yönlenme seçenekleri.

Windows, MAC, Sun

Free-Runner

Bu program Binanın biçimine ve konumuna bağlı olarak iç mekân konforunun belirlenmesinde kullanılır.

Binanın ölçüleri, camlama tipleri, malzemeler ve saydam ve sağır yüzeyinin yönlere göre oranları

İstenen tarih ve sıcaklığa bağlı olarak iç mekândaki konfor düzeyini gösteren çizelge

Windows

Heat 2

Binadaki ısı geçişleri, köprüleri ve iletiminin hesaplanması ve örneklenmesi

İklim verileri, enlem, boylam, CAD biçiminde binanın çizimleri, malzeme seçenekleri ve standartları.

İklim çözümleme ile ilgili değerler ve çizelgeler. Binadaki ısı verimliliği ve ısı geçişlerinin örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler,

 

Heed

Binada enerji verimliliği, ve İklimlendirme sistemlerinin yakıt sarfiyatı ve enerji verimliliği hesaplanır (ASHREA standardına göre).

Menüde 3 farklı yerleşimin iklim verileri yüklü, başka iklim verileri girilebilir. Binanın 3 boyutlu çizimi. Yakıt fiyatları (elektrik, gaz, doğalgaz ve kömür.

İklim çözümleme ile ilgili değerler ve çizelgeler. Çizilen binaya göre her bir yakıt için karşılaştırılmalı yıllık maliyet.

Windows

Ipse

Enerji verimliliği ve edilgen güneş kullanımı (pasif sistemler) konusunda eğitim programı.

PP sunu şeklinde enerji etkin bina tasarımı anlatılıyor. Herhangi bir girdi gerektirmiyor.

PP sunuda bina ve yapı bileşenlerinin çizimleri üzerinden konu açıklamaları.

Win.

Opaque

Çatı ve duvar malzemelerinin ısı iletkenliklerini hesaplar.

İklim verileri. Duvar ve malzeme katmanları ve malzemelerin ısı iletim katsayıları.

Duvar ve malzeme katmanlarının kesitleri, ısı kaybı ve ısı kazancı çizelgeleri. Güneş ışınımı çizelgeleri.

Win.

Parasol

Günışığı ile camlama, doğrama, iç. dış ve yüzey gölge elmanı ile tasarımı

İklim verileri, enlem, boylam, pencere ölçüleri, gölge elemanı ölçüleri ve cam cinsleri

Pencerenin ve gölge elemanlarının aydınlama düzeyini ve yıllık güneş ışınımı geçirgenliğini gösteren çizelgeler

Win.

Solar Tool

Pencere ve her çeşit gölge elemanı tasarımı.

Enlem, boylam, pencere ölçüleri, gölge elemanı ölçüleri.

Yatay, düşey ve her türlü gölge elemanının yıllık gölgeleme verimi

Windows, MAC

Trnsys

Enerji simülasyonu, çözümlemesi, iklimlendirme sistemlerinin tasarımı ve örneklenmesi.

İklim verileri, enlem, boylam, CAD ve DXF biçiminde binanın çizimleri, malzeme seçenekleri ve standartları.

Binanın ısı verimliliği (Termal performansı), İklimlendirme düzeneklerinin hacmi, gölge elemanı örneklemesi ile ilgili çizim ve çizelgeler.

Windows

Weather Data Vıewer

ASHRAE standardına uyumlu Psikometrik çizelge üzerinden iklim çözümleme ve iklimlendirme sistemlerinin tasarımı.

Menüsünde bulunan 1444 yerleşim iklim verileri üzerinden seçim yapılır.

Psikometrik çizelge üzerinden iklim çözümleme ve iklimlendirme sistemlerinin yük hesabı.

Windows


Çizelge 1’de açıklanan bu programların iklim verileri İngilizcede kullanılan Latin alfabesi üzerine kurulmuş bir karakter kodlaması olan ASCII biçiminde (format) girilmiştir. Dolayısıyla bu programlara yüklenmek istenen yeni iklim verilerinin de ASCII biçiminde girilmesi gereklidir. Enerji etkin bina tasarımında kullanılan paket programlardaki bina çizimleri genel olarak iki şekilde ele alınmıştır. Birisi Çizelge 1’de açıklandığı gibi CAD biçiminde yapılan çizimlerdir. Diğeri ise Autocad çizim programı ile kaydedilmiş ASCII tabanlı DFX uzantılı dosyadır. DFX dosyası içinde üç boyutlu bina ve yapı bileşenlerinin çizimleri bulunur. Menüde bulunan bu bina veya yapı bileşenlerine ait kalıp çizimlere ölçü ve boyut girilerek istenen çizimler elde edilir. Çizelge 1’de yer alan Awnshade, Daylight, Opaque, Parasol, Solar Tool, Solar gibi pencere, gölge elemanı ve duvar modellemesi yapan programlarlarda çizimler DXF biçiminde yer alır. Yani bu programlar ile CAD tabanlı çizimler yapılamaz. Burada Ecotect pencere ve gölge elemanlarını DXF biçiminde modellerken, tüm binanın enerji verimliliğini CAD tabanlı çizimler üzerinden örnekler. Çizelge 1’de yer alan Apache, Doe-2, Ecotect, Esp-r ve Trnsys tüm binanın enerji verimliliğini örnekler. Bu doğrultuda iklimlendirme sistemlerinin tasarımı, enerji çözümlemesi ve verimliliği ile ilgili simülasyon yapan bu programların çalışabilmesi için enlem, boylam, iklim verileri, malzeme katmanları ve tüm binanın çizimlerinin girdi olarak yüklenmesi gerekir. Bu programlara yüklenen veya programda yapılan CAD tabanlı çizimler pencere ve duvar olarak tek çizgi ile ifade edilir. Çizimlerde yapı bileşenlerini biçimi veya malzemesi gözükmemekle birlikte pencere veya herhangi bir duvar seçilerek menüye malzeme katmanları girilir ve simülasyonlar bu doğrultuda gerçekleşir. Daha sonra binanın ısı verimini gösteren CFD çıktıları alınır. CFD, bilgisayar ortamında yapılan bir simülasyon ve tasarım işlemidir. Binanın biçimine ve malzemesine bağlı olarak iç hacimdeki akışkanları (gazlar, sıvılar) ve ısı iletileri seçilen iklime göre CFD işlemi ile modellenir. (Şekil 13 ve 5) Çizimleri hazırlanmış ve malzemeleri belirlenmiş bir binanın enerji verimliliğini izlemek için ısısal verim ve iklimlendirme düzeneklerinin hacmini örnekleyen Apache, Doe-2, Ecotect, Esp-r, Heed ve Trnsys gibi programların menüsüne elektrik ve gaz gibi yakıtların tarife fiyatlarının da girilmesi gerekir. (Şekil 6) Bu bağlamda, tüm binanın enerji korunmasına yönelik olarak hazırlanmış programlara yüklenen girdiler ortak özellik gösterir. Sonuç olarak Çizelge 1’de açıklandığı gibi ilgili verilerin eksiksiz ve programın çalıştığı standarda uygun olarak girilmesi programı doğru kullanma açısından çok önemlidir.

Enerji Korunmasına Yönelik Programların Kullanımı

Enerji korunmasına yönelik Çizelge 1’de verilmiş olan programlar kullanım açısından üç şekilde ele alınabilir. Bunlardan birincisi tüm binayı kapsayacak şekilde enerji simülasyonu yapılması, ikincisi yapı elemanlarının ayrı ayrı örneklenmesi ve üçüncü olarak iklim çözümlemesi çıkaran programlar

Birinci kısma Apache (Şekil 1), Doe-2 (Şekil 2), Ecotect (Şekil 3), Esp-r (Şekil 4), Heat 2 (Şekil 5), Heed (Şekil 6) ve Trnsys (Şekil 7) girmektedir. Heed dışında bu programlardaki çizimler pencere ve duvar olarak tek çizgi ile ifade edilip, duvar veya pencere seçilerek uygulanan malzemeler menüye kayıt edilir. Bu programlar aynı görevi yapmakla birlikte bir takım farklılıklar gösterir.

Doe-2, Esp-r ve Trnsys mekanik iklimlendirme düzeneklerinin tasarımı konusunda uzmanlaşmıştır. Özellikle Trnsys çözümlemeleri sayısal bağlantılarla yapması yönü ile farlılık gösterir. Bu program malzeme ve ısı bilimi konusundaki deneysel çalışmaların sayısal bağlantılara çevrilmesinde kullanılabilir. Apache ve Ecotect ise binanın iklimlendirme düzenekleri konusunda bir fikir vermekle birlikte, bu programlar binanın biçimi, dış kabuğu, saydam ve sağır yüzeylerin oranı ile dış çevre etkilerini ilişkilendirmesi yönü ile mimari tasarıma daha yatkındır. Heat 2 ise mimaride çatı, temel veya duvar gibi yapı bileşenlerinin nokta detaylarının çözümü için uygundur.

Tüm binanın enerji verimliliğini örnekleyen Apache, Doe-2, Ecotect, Esp-r, Trnsys ve bu yazıda sözü edilmeyen diğer ilgili programlar bina tasarlanıp malzemeleri belli olduktan sonra simülasyon yapılabilir veya CFD çıktısı yaratabilir. Bu ise tasarımdaki sorunları görmekte gecikmeye ve düzeltilmek üzere tekrar başa dönüşlere yol açmaktadır. Bu durumda malzeme, boyutlandırma ve dış kabuğun biçimi enerji verimliliği sağlayacak şekilde tekrar düzenlenir. Bu ise tasarımda deneme-yanılma sürecinin yaşanmasına neden olur. Bu sorunu gidermek için tasarımın en başında iklim çözümle ile alınacak önlemler saptanıp, bu doğrultuda tasarıma veya eskizlere başlamak gerekir. Diğer bir görüş, binanın tamamını çizmeden önce, tasarıma pencere, duvar veya çatı gibi yapı bileşenleri ayrı ayrı modellenerek başlanabilir. Böylece verimliliği saptanan her bir yapı bileşeni tasarıma uygulanarak çizimler tamamlanır. Apache, Doe-2, Ecotect, Esp-r, Heed ve Trnsys gibi enerji simülasyonu yapan programlar yapı bileşenleri örneklenebilir. FreeRunner’da (Şekil 8) binanın enerji verimliliğini çizelgeler eşliğinde modeller. Bu programda çizim dosyaları bulunmaz.

İkinci kısma Awnshade (Şekil 9), Daylight (Şekil 10), Opaque (Şekil 11), parasol (Şekil 12) ve solar Tool (Şekil 13) girmektedir. Bu programlar yapı bileşenlerinin örneklemesinde kullanılır ve çizimler DXF biçimindedir. Awnshade, Parasol ve Solar Tool gölge elmanı modeller. Burada Parasol camlama, doğrama, iç ve dış gölge elemanı modellemesi yönü ile daha geniş kapsamlıdır. Ancak Solar Tool her türlü dış gölge elemanı, pergola ve binanın gölgeleme verimini çıkarması açısından esnek bir programdır. Awnshade ise pencere ve dış gölge elemanı ile ilgili ayrıntılı ölçülerin girilebilmesi yönüyle farklılık gösterir. Opaque sadece duvar kuruluşları üzerinde uzmanlaşmıştır. Daylight (günışığı) ise yalnızca DF değerinin belirlenmesinde kullanılır. Eco-Lumen (Şekil 14) de aydınlama örnekler.

Yapı bileşenlerini örnekleyen programlarda yapılan tasarımın uygunluğu, yine programdan çıkarılan verim çizelgeleri izlenerek belirlenir. Eğer tasarımcının pencere veya duvar ölçü ve malzemeleri konusunda bir ısrarı yok ise; deneme-yanılma yöntemi ile en uygun seçenek bulunabilir.

Yukarıda sözü edilen enerji simülasyonu yapan programlar ile de yapı bileşenleri örneklenebilir. Ancak bu programların çok geniş kapsamlı olan menüsünün bir kısım komutlarının kullanılması, tasarımcıyı bazı gereksiz işlemlere sürükleyebilir. Örneğin, tasarımcı menüde bulunan ısı geçişleri, fotovoltaik panellerin tasarımı vb. gibi konularla ilgilenmeyip, sadece duvar veya pencere konusunda nokta çalışması yapmak isteyebilir. Kaldı ki tasarımcı her zaman enerji verimliği konusunun tüm başlıklarını binanın tümü için uygulama olanağı bulamaz. Burada mimari tasarımın işlevsellik, estetik veya kullanıcı istekleri gibi diğer öğeleri öncelik kazanabilir. Bu bakımdan ikinci kısımda ele alınan yapı bileşenlerini modelleyen programları kullanmak yerinde olur. Bu durumda hem yeni hem de mevcut binaların iyileştirilmesi için yapı elemanlarını tek tek modelleyen programların seçilmesi önerilmektedir. Şekil 15’de görünen IPSE ise enerji etkin bina tasarımı konusunu en temel hali ile anlatmaktadır.

Üçüncü kısma Climate 1 (Şekil 16) ve Weather Data Viewer (Şekil 17) girmektedir. Bu programlar iklim çözümlemede kullanılır. Burada Weather Data Viewer psikometrik çizelgede kullanılan kuru termometre sıcaklığı / nemlenme noktası gibi ikili veya gibi dörtlü iklim verilerini aynı çizelgede çıkarabilir. Bu programların menüsünde kayıtlı iklim verileri enerji simülasyonu yapan programlara aktarılabilir. Bugün enerji çözümleme programları, mimari tasarımın sonunda “tasarım verimini doğrulamak” için kullanılmaktadır. Oysaki tasarım sürecinin başından itibaren, süreç boyunca enerji simülasyonu desteği ile yürütülen bir bina tasarımının sonuç veriminin çok daha yüksek olacağı açıktır.10 Burada mimardan beklenen çalışma enerji verimliliğini sağlayabilecek çözümleri yapabilmesi ve CFD çıktısını alabilmesidir. CFD çıktısında öngörülen enerji verimliliği sağlanmış ise, mimar bu noktadan sonra binayı modellemeyi bitirerek, mekanik iklimlendirme düzeneklerinin tasarımını makine mühendislerine bırakabilir. Sonuç olarak mimardan beklenen iklimlendirme düzeneklerinin tasarımı değil, binada enerjinin korunmasına yönelik altyapıyı kurgulayabilmesidir.

Bu çerçevede bilgisayar destekli enerji etkin bina tasarımı için yapılması gereken iş sırası iki temel aşamaya bölünebilir.11 Birincisi yerleşimin iklim verilerinin elde edilmesi ve iklim çözümleme; ikincisi yerleşimin iklim çözümlemesine uygun, yapı bileşenlerinin ve dış kabuğun örneklenmesi (modellenmesi) olarak ele alınabilir.

TARTIŞMALAR VE SONUÇ

Bu araştırmada bilgisayar desteğinin enerji etkin bina tasarımını kolaylaştırdığı vurgulanarak, mimari tasarımın da bu çerçevede yapılması önerilmiştir. Bu konu “enerji verimliliği” ile ilgili yasaların mimar tarafından doğru uygulanması açısından da önem taşımaktadır. Ancak bilgisayar destekli enerji etkin bina tasarımından beklenen verimi almak için aşağıda saptanmış olan konuların yeniden düzenlenmesi gerektiği öngörülmüştür.

  • Enerji etkin bina tasarımı, yeşil mimarlık, ekolojik veya sürdürülebilir mimarlık konularında bilim çevreleri ve devlet kurumlarınca yapılan teşvikler, mimari tasarım geleneğinin tekrar gözdengeçirilmesini gerektiriyor.12 Burada öncelikle mimarın tasarım ekibi içindeki görevinin, sadece kullanım ve görsel algı ağırlıklı plan kararlarını binaya uygulamak ve çizmek olmadığını kabul etmek önemlidir. Mimar, tasarımın biçimsel kararlarını görsel etki, algı veya kullanım gibi konulara ek olarak enerji verimliliği açısından da sorgulamalıdır. Geleneksel bakış açılarının vazgeçilmez öğelerinden “yatay-düşey etki, kitlelerin dengesi, saydam ve sağır yüzeylerin oranı” gibi görsel algı ve estetiğe yönelik plan kararları gerçekte binanın enerji verimliliği ile doğrudan ilgilidir. Binada ”yatay etkiyi” vurgulamak üzere konan bir kiriş çıkıntısı, kış boyunca güneş ışınımını keserek binanın ısısal verimini düşürebilir. Bu çerçevede mimar ve ekip içindeki diğer tasarımcılar enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji kullanımı ile ilgili tasarım bileşenlerini binaya yansıtabilmeli, yeni biçimsel bakış açıları geliştirebilmelidir. (Şekil 18) Burada anlatılmak istenen binanın enerji verimliğinin sınandığı tek katlı bir deney laboratuarı olmasından çok, enerji dahil tüm tasarım öğelerinin birbirini sağlayabildiği ve her türlü binaya uygulanabilen çözümlerdir. Bu plan kararlarının tasarımcının yeteneğinin yanı sıra, bilgisayar desteği ile daha kolay çözümlenebileceği yazıda açıklanmıştı. Bu çerçevede mimarlar CAD tabanlı programları sadece çizim için değil, aynı zamanda enerji çözümlemesi yapmak için de kullanabilmelidir. Bunun da ötesinde piyasaya sürülmüş mevcut yapı malzemeleri, iklim verileri ve ilgili yasalar gibi binayı etkileyen diğer tasarım öğeleri temel alınarak enerji çözümlemesi yapan ülke koşullarına uygun programların yazılımları yapılmalı ve kullanımları yaygınlaştırılmalıdır.
  • İmar Mevzuatı, mimari tasarıma yön veren yasal düzenlemeleri içermesi yönüyle binanın biçimlenmesinde önemli yer tutar. Bu açıdan, mevzuat kapsamındaki imar yönetmelikleria, Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliğib, ısı yalıtımı ile ilgili yönetmeliklerc birbirleriyle uyumlu hale getirilmelidir. İmar yönetmeliklerindeki arsa üretimi, yapının arsaya yerleşme biçimi, TAKS ve KAKS hesaplamaları gibi binanın dış kabuğunu belirleyen ilgili maddeler, enerji etkin bina tasarımını sağlayabilecek şekilde yeniden düzenlenmelidir. Özellikle, arsa üretimi ve binanın biçimlenmesi ile ilgili imar yönetmeliklerindeki maddeler tüm ülkeyi kapsayacak şekilde genellemeler getirmemeli; her iklim kuşağı için ayrı bir düzenleme konulmalıdır.

  • Tasarımcı açısından iklim verileri ve malzeme standartlarının yeterliliği ve erişim kolaylığı, yasalar kadar önemlidir. Sonuç olarak yeterli iklim verileri ve standartların olmaması durumunda hem enerji etkin bina tasarımından hem de bilgisayar desteğinden sözedilemez.

 

NOTLAR

  • Szokolay, 1980
  • Mcmullan, 1990
  • Şenyapılı, 1969
  • Tavares ve Martins, 2007
  • İlal, 2007
  • Jennings, 2009
  • Sağlamer, 1985
  • Akipek, 2007
  • Capeluto ve Ark., 2003
  • Harputlugil, 2007
  • Yüceer, 2008
  • Doğaner ve Toker, 2010

KAYNAKLAR

Akipek, F.Ö. 2007, “Bilgisayar Destekli Tasarım ve Üretim Teknolojilerinin Mimarlıktaki Kullanımları”, Megaron, YTÜ Mimarlık Fakültesi E-Dergisi, cilt:2, sayı:4, ss.237-253.

Capeluto, G.I., A. Yezioro, ve E. Shaviv, 2003, Climatic Aspects in Urban Design: A Case Study , Building and Environment, cilt:38, sayı:6, ss.827-83.

Doğaner, S. ve S. Toker, 2010, “Güneş Dekaltonu: Türkiye için Aydınlatıcı Bir Model”, Mimarlık, ss.66-70.

Harputlugil, G.U. 2007, “Mimari Tasarım Sürecinde Bina Enerji Simülasyon Programı Uygulamalarının Yeri”, Teknoloji, cilt:10, sayı:4, ss.249-265.

İlal, M.E. 2007, “The Quest Integrated Design System: A Brief Survey of Past and Current Efforts”, METU JFA, cilt:24, sayı:2, ss.149-158.

Jennings, P. 2009, “New Directions in Rewable Energy Education”, Renewable Energy, sayı:34, ss.435-439.

Mcmullan, R. 1990, Environmental Science in Building, Macmillan, Hong Kong.

Sağlamer, G. 1985, “Mimarlıkta Bilgisayar Uygulamaları”, Mimarlık, ss.11-15.

Szokolay, S.V. 1980, World Solar Architecture, John Wiley and Sons Inc, New York.

Şenyapılı, Ö. 1969, “Sorumun Paylaşılması”, Mimarlık, ss.13-14.

Tavares, P.F.A.F. ve A.M.O.G. Martins, 2007, “Energy Efficient Building Design Using Sensitivity Analysis: A Case Study”, Energy and Buildings, sayı:39, ss.23-31.

Yüceer, N.S. 2008, “Enerji Etkin Bina Tasarım Teknikleri, Adana Örneği”, ÇÜ Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, ss.287-298.

Araştırmada Sözü Geçen Standartlar:

TSE: Türk Standartları Enstitüsü, ölçü birimi: metrik.

ASHREA: American Society of Heating, Refrigerating and-Airconditioning Enginneers, ölçü birimi: Btu.

ISO: Innternational Standards Organisation, ölçü birimi: metrik (SI).

Araştırmada Sözü Geçen Yasal Düzenlemeler:

a) İmar Yönetmelikleri: Tüm büyükşehir Belediyeleri İmar Yönetmelikleri, 1985/303018916 Belediyeler Tip İmar Yönetmeliği, 1985/18916 Plansız Alanlar İmar Yönetmeliği.

b) 2008/27075Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği, Üçüncü Bölüm.

c) Isı yalıtımı ile ilgili yönetmelikler: 2008/27019 Binalarda Isı Yalıtımı Yönetmeliği; 2008/27075 Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği, Dördüncü Bölüm; 2008/27035 Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Kullanımında Verimliğin Artırılmasına Dair Yönetmelik.


Bu icerik 5015 defa görüntülenmiştir.