ÇEVRE DUYARLI MİMARLIK
MİMARİ TASARIMDA İKLİM ÇÖZÜMLEME:
İstanbul Üzerine Bir Deneme
Nilgün Sultan Yüceer
Öğr. Gör. Dr., Çukurova Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
Nilgün Sultan Yüceer, Öğr. Gör. Dr., Çukurova Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
Mimari tasarım sürecinde iklim etkilerinin değerlendirilmesi günümüzde önem ve öncelik verilen konuların başında geliyor. Yazarın, Ecotect programını kullanarak İstanbul’un iklimsel koşullarında örneklediği çalışma, Enerji Performansı Yönetmeliği’nin tasarımda doğru uygulanması ve Enerji Kimlik Belgesi’nin hazırlanmasına ışık tutuyor. Mimarın iklim ve enerji çözümlemesi yapan programları kullanması, alınan çıktıları okuyabilmesi için temel bilgiyi edinmesi ve izlenecek yolları bilmesi gerektiğine vurgu yapıyor.
Mimari tasarımda iklim unsuru, günışığı, ısı, nem ve rüzgâr etkeni gibi çok yönlü çözümleri içinde barındıran bir ana başlıktır. Güneş ışınımı, sıcaklık, nem ve rüzgar gibi iklimsel etmenler iç ve dış mekân arasında sıcaklık farkı yaratarak, pencere, duvar ve çatı gibi yapı bileşenleri ile malzemelerde ısı geçişlerine ve birikimine neden olur. (1) Bu durum bina yüzeylerinde ve malzemelerinde nemlenme, istenmeyen sıcaklık artışı veya ısı kaybına yol açarak iç konforu olumsuz yönde etkiler. (2) Bu ise iç konforu sağlamak üzere dönüştürülen herhangi bir enerji kaynağının tükenmesi anlamına gelir. (3) Yapı kabuğunun malzemesi, biçimi, yönlenme, saydam ve sağır yüzeylerin oranı doğrudan iklimsel etkenlere bağlıdır. Bu doğrultuda, binadaki konfor ortamı iklim etkileri aracılığı ile olabildiğince doğal yollardan sağlanmalıdır. Bu ise enerji etkin bina tasarım olarak ele alınan “edilgen sistemlerin” binaya uygulanması ile olanaklıdır. Bu açıdan tasarıma başlamadan önce yapı alanının iklim çözümlemeleri yapılmalı ve bu etkilere karşı binada biçimsel önlemler alınmalıdır.
Burada mimardan beklenen iklimlendirme düzeneklerinin tasarımı değil, binada enerjinin korunmasına yönelik biçimsel altyapıyı kurgulayabilmesidir. (4) Mimari tasarımda enerjinin korunmasına yönelik biçimsel tedbirler; 2008/27075 sayılı Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’nin (BEP), 3. bölümünde yer almaktadır. Bina tasarımında iklimsel etkilere karşı alınacak önlemleri kapsayan bu bölüm aşağıdaki gibidir:
MADDE 7 – (1) Binaların mimari tasarımında, imar ve ada/parsel durumu dikkate alınarak ısıtma, soğutma, doğal havalandırma, aydınlatma ihtiyacı asgari seviyede tutulur, güneş, nem ve rüzgar etkisi de dikkate alınarak, doğal ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma imkanlarından azami derecede yararlanılır.
(2) Mimari tasarımda dikkat edilmesi gereken hususlar aşağıda belirtilmiştir.
a) Binaların ve iç mekânların yönlendirilmesinde, o iklim bölgesindeki güneş, rüzgar, nem, yağmur, kar ve benzeri meteorolojik veriler dikkate alınarak oluşturulan mimari çözümler aracılığı ile istenmeyen ısı
kazanç ve kayıpları engellenmelidir.
b) Bina içerisinde sürekli kullanılacak yaşam alanları, güneş ısı ve ışığı ile doğal havalandırmadan
optimum derecede faydalanacak şekilde yerleştirilmelidir.
c) Mimari uygulama projesi ve sistem detayları, ısı yalıtım projesindeki malzemeler ve nokta detayları ile bütünlük sağlamalı, ısı yalıtımında sürekliliği sağlayacak şekilde, çatı-duvar, duvar-pencere, duvar-taban ve taban-döşeme-duvar bileşim detaylarını ihtiva etmelidir.
ç) Binanın yapılacağı yerin yenilenebilir enerji kaynak kullanım imkânlarının araştırılması ile oluşturulacak raporlar doğrultusunda alternatif mimari çözümler değerlendirilmelidir.
Yukarıdaki yönetmelik hükümlerinin tasarımda nasıl değerlendirileceği veya binaya biçimsel olarak nasıl yansıyacağı konusunda geleneksel çözümler oldukça yetersiz kalmaktadır. Örneğin geleneksel tasarım çalışmalarında nem etkisi çoğunlukla malzeme seçimi ile çözülür ve binanın dış kabuğu üzerinden alınacak biçimsel önlemler pek fazla dikkate alınmaz. Genel olarak mimari tasarımdagözden kaçırılan nokta, iklimsel etmenlerin hesaplamaları yapılmadan sezgisel olarak binaya uygulanmasıdır. (5) Bu çerçevede yönetmeliğin 7. maddesi de hesaplamalardan sözetmemekte ve konuyu yüzeysel olarak ele almaktadır. Oysa yönetmelikte sözü edilen “istenmeyen ısı kaybı ve kazançları” bu hesaplar sonucu belirlenir. Bu çerçevede yönlenme, güneşlenme, havalanma, sıcaklık ve nem etkenlerinin her biri, ilgili hesaplamalar ve çizelgelerin çıkarılması ile saptanır. (6) Diğer bir değişle yönetmeliğin 7. maddesindeki “azami ve asgari derece” iklim çözümleme ile elde edilen sayısal değerlerle belirlenir. Aynı şekilde yasanın b bendinde ifade edilen “optimum” fayda, yerleşim yerlerinin iklim kuşaklarına göre değişkenlik gösterir. Örneğin İstanbul ile Erzurum’da enerjinin korunmasına yönelik önlemler ve sistemler aynı değildir. (7) Bu doğrultudameteorolojik etmenlere bağlı olarak elde edilen enerji verimliliği de iklim kuşaklarına göre farklılık gösterir.
Bu yazıda İstanbul’un bulunduğu ılıman iklim kuşağında iklim etkilerine karşı binada uygulanabilecek sistemler Ecotect programı ile bilgisayar destekli olarak araştırılmıştır. (8) Bu çalışmanın İstanbul’da bulunan mevcut binaların iyileştirilmesine ve yeni binaların iklime uyumlu tasarlanmasına katkı sağlayacağı beklenmektedir. Bunun yanı sıra Enerji Performansı Yönetmeliği’nin tasarımda doğru uygulanmasına ve Enerji Kimlik Belgeleri’nin hazırlanması ile ilgili konulara da ışık tutacağı umulmaktadır.
Mimari Tasarımda İklim Çözümleme:
İSTANBUL ÜZERİNE BİR DENEME
Mimari tasarımda iklim çözümleme, sıcaklık, nem, rüzgar ve güneş ışınımı gibi iklimsel etmenleri saptama çalışmalarını kapsar. İklim çözümlemede elde edilen veriler ışığında, iç mekândaki ısı ve nem değerleri mekanik veya edilgen sistemler aracılığıyla konfor ortamına getirilir. İklim çözümleme, yerleşim yerlerinin yıllık ortalama sıcaklık ve nem değerleri temel alınarak çıkarılmış olan biyoklimatik veya psikometrik çizelgeler üzerinden yapılır. (9)
Şekil 1’de İstanbul’un yıllık ortalama sıcaklık çizelgesi görülmektedir. Bu çizelge İstanbul’un enlemi, boylamı ve iklim değerleri doğrultusunda Ecotect programında hazırlanmıştır. (10)
Şekil 1’de kırmızı eğrisel şerit ortalama sıcaklığı, yeşil düz şerit konfor ortamını ve sarı çizgi ise güneş ışınımı değerlerini anlatmaktadır. Çizelge üzerine işlenmiş olan dış sıcaklık değerlerinin düz yeşil bant ile tanımlanan iç konfor sıcaklığı düzeyine getirilmesi, bu yerleşimdeki iklimlendirme çalışmalarının temel mantığını oluşturur.
Şekil 1’deki sıcaklık değerlerinden izlendiği gibi, İstanbul’da kış aylarında ısıtma, yaz aylarında ise soğutma gerekmektedir. Buna ek olarak Şekil 1’de W/m2 cinsinden verilmiş güneş ışınımı değerleri ise, yapı elemanlarında ısı birikimine neden olması yönüyle edilgen sistemlerin binaya uygulanmasında en önemli öğelerinden birisidir. (11) Şekil 1’deki iklimsel değerlerin mimari tasarımda ne şekilde değerlendirileceği psikometrik çizelge eşliğinde belirlenir. Şekil 2’de İstanbul iklim verileri temel alınarak Ecotect programından çıkarılmış psikometrik çizelge görülmektedir.
Ecotect gibi iklim çözümlemesi yapan bilgisayar programlarına seçilen yerleşimin iklim verileri, enlem ve boylamı yüklendiğinde, o yerleşim için uygulanabilecek edilgen sistemler psikometri üzerinde işlenmiş olarak çıkar. (12) Diğer bir deyişle Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği, Madde 7’de belirilen iklimsel etkilere karşı İstanbul’da uygulanabilecek teknikler ve sistemler Şekil 2’dekipsikometri çizelge üzerinde görülmektedir.
Psikometri, kuru hava ile nem karışımının, sabit basınç altında ve çeşitli sıcaklıklardaki durumunu gösteren bir çizelgedir. (13) Konfor koşullarını sağlayan hava bileşenlerinin tespiti ve nemli havanın termodinamiği ile ilgili hesaplamalara ve standartlara dayanarak, hazırlanmış Şekil 2’de izlenen psikometride, yatay eksende kuru termometre sıcaklığı (DBT) Cº cinsinden, düşey eksende mutlak nem (% AH) yer almaktadır. Şekil 2’deki psikometrik çizelge üzerine, İstanbul iklimi için uygulanabilecek edilgen sistemler işlenmiştir. Psikometri üzerinde (Şekil 2) kalın sarı çizgi ile ifade edilmiş ve “konfor kuşağı” adı verilen bir bölge tanımlanmıştır. Binalarda iç konfor ortamını sağlamak üzere yapılan iklimlendirme çalışmalarında bu konfor kuşağı dışında kalan dış hava koşulları için alınması gereken önlemler belirlenir. (14) Dış ortamdaki ısı ve nem değerlerini, konfor kuşağı içindeki değerlere getirerek konfor kuşağını genişletmek için mekanik iklimlendirme düzenekleri veya edilgen sistemler binaya uygulanır. Psikometri üzerine çizilmiş edilgen sistemlerin uygulanabileceği sıcaklık ve nem değerleri, her bir sistem için ayrı renkte gösterilmiştir. Böylece her bir sistemin uygulanabileceği sıcaklık ve nem ortamı farklı çizgi rengi ile sınırlandırılmıştır.
Şekil 2’de konfor kuşağının çevresinde oluşturulmuş açık mavi tonlama, tasarımda edilgen sistemlerin uygulanması halinde konfor ortamının doğal olarak genişleyebileceği alanları göstermektedir. Psikometriye çizilmiş ısıtma, serinletme ve havalandırma ile ilgili edilgen sistemin bina tasarımına uygulanması, psikometri üzerinde, sarı çizgi ile ifade edilmiş olan konfor kuşağını, mavi tonlanmış alanlara kadar genişletebilmektedir. Diğer bir deyişle, Şekil 1’deki İstanbul iklim çizelgesindeki sıcaklık değerlerinin, konfor kuşağına yakın seyretmesi, psikometrideki konfor ortamının mavi taralı alanlara kadar genişletilebileceği anlamına gelmektedir. Örneğin Şekil 2’de mavi tonlama üzerinde bulunan 37 dereceye kadar olan dış sıcaklık değerlerinde binaya edilgen sistemler uygulanarak, iç sıcaklık ortamı 22 dereceye kadar düşürülebilir. Böylece mavi tonlama ile gösterilmiş dış hava koşullarında, mekanik iklimlendirme düzeneklerine gerek duyulmadan konfor ortamı sağlanarak enerji verimliliği elde edilir.
Yukarıda açıklandığı gibi edilgen güneş kullanımı tekniklerinin işlendiği Şekil 2’deki psikometri İstanbul gibi ılıman iklim kuşağında yer alan yerleşimler için geçerlidir. Bu açıdan yerleşimlerin iklim değerlerinin konfor kuşağının içindeki değerlere yakın seyretmesi, edilgen güneş kullanımı tekniklerinin tamamının binaya uygulanmasına olanak verir. Diğer taraftan Erzurum gibi soğuk iklim kuşağında bulunan yerleşimlerde yukarıda sözü edilen edilgen tekniklerin hepsinin binaya uygulanması olanaksızdır. Örneğin Erzurum’da “doğrudan su buharı serinliği” kullanılarak yazın serinlik elde etmek gereksizdir. Çünkü Erzurum yaz aylarında zaten serindir. Bu açıdan tasarıma başlamadan önce iklim çözümlemesi yapılarak iklim etkilerine karşı edilgen sistemlerden hangilerinin ideal koşullardaki bir binaya uygulanması gerektiği ve veriminin ne olacağı saptanmalıdır. Tasarlanan yapının çeşidi, konumu veya kat yüksekliği ne olursa olsun, tasarımcı yapı alanının iklim çözümlemesini yaparak uygulanabilecek azami çözümleri çıkarmalıdır. Çünkü binaya biçim veren tüm etkenleri karşılaştırma, eleme ve önceliklere göre sıralama işlemleri ancak ideal durumlardaki verime göre yapılabilir.
İstanbul’un bulunduğu iklim kuşağında uygulanabilecek edilgen sistemler,Şekil 2’deki psikometrik çizelge üzerine işlenmiştir. Bu şekilde belirlenen edilgen sistemlerin her biri için verim çizelgeleri çıkarılarak, konfor ortamının yıllık genişleme olasılığı bu çizelgeler ile saptanmıştır. Bu verim çizelgeleri üzerinden tasarımda alınması gereken tedbirler küçük bir konut binası aracılıyla açıklanmıştır. Böylece edilgen sistemlerin tasarıma nasıl uygulanabileceği bu bina eşliğinde “açıklama ve örnek verme” şeklinde ele alınmıştır. Bu çerçevede aşağıda verilmiş olan verim çizelgelerinde sarı ile tanımlanan çubuk psikometride öngörülen teknikleri uygulamadan önceki konfor ortamının yıllık süresini % olarak tanımlamaktadır. Kırmızı çubuklar ise psikometride öngörülen tekniklerin binaya uygulandıktan sonra konfor ortamının yıllık genişleme olasılığını % olarak göstermektedir.
1. Isı Kütlesi Etkisi
Dış ortamdaki sıcaklık ve güneş ışınımından dolayı duvar, pencere, çatı vb. gibi yapı bileşenlerindeki ısı birikimi, ısı kütlesi etkisi yaparak iç ortamda sıcaklık artışına neden olur. (15) Şekil 1’de sarı çizgilerle tanımlanmış olan güneş ışınımı (radyasyon) değerlerinin oluşturduğu ısı kütlesi etkisi yazın önlenir, kışın kullanılır ise konfor kuşağı süresinin yıllık genişleme olasılığı
Şekil 3’te kırmızı çubukla gösterildiği gibi olacaktır.
Isı kütlesi etkenine karşı önlemler, doğru yönlenme ve malzeme seçimi ile dış kabuğun oluşturulması şeklinde olur. (16) Şekil 4’te İstanbul için en uygun yönlenme çizelgesi verilmiştir. Bu çizelgede en uygun yön güney, sarı çizgi ile tanımlanmıştır. Kırmızı çizgi ise binanın yönlenmemesi gerektiği yönünü göstermektedir. Şekil 2’deki verilere göre bina doğu-batı aksına yerleştirilerek, binanın geniş cephesi ve yaşama mekânları güneye yönelmelidir. Bu çerçevede yönetmelikte öngörülen yönlenmenin bu şekilde çıkarılması uygun olacaktır. Uygun yönlenmenin yanı sıra tasarlanan binanın dış kabuğunda oluşan güneş ışınımı değerleri Şekil 6’da verilmiş olan benzeşim çıktıları ile tespit edilir. Bu binanın dış kabuğunda oluşan doğrudan güneş ışınım değerleri Wh/m2 cinsinden verilmiştir. Bu ışınım değerleri temel alınarak bina 3 farklı ısı kuşağına bölünmüştür. Böylece her mekâna aldığı güneş ışınımı ve kullanımı açısından farklı malzeme katmanları uygulanarak ısı kayıpları en aza indirilir. (17) Bu çerçevede Kasım, Aralık, Ocak ve Şubat aylarında, yapı bileşenleri aracılıyla kazanılan ısı, iç ortamın ısıtılması için kullanılabilir. Özellikle Nisan ve Ekim ayları arasında oluşan ısı kütlesi, dış kabuğun biçimi, malzemesi ve uygun yönlenme ile önlenerek, mekanik iklimlendirme düzeneklerine gerek kalmadan, Şekil 3’teki konfor ortamı yıllık ortalama % 20 oranında genişleyebilecektir.
2. Edilgen Isıtma Sistemi
Doğrudan güneş ışınımından kazanılan ısı, duvar, çatı ve özellikle pencereler aracılığıyla binanın ısıtılması için kullanılır. (18) Binanın sağır ve saydam yüzeylerine ulaşan güneş ışınımı yazın önlenir, kışın kullanılır ise, konfor kuşağı süresinin yıllık genişleme olasılığı
Şekil 9’da kırmızı çubukla ifade edildiği gibi olacaktır. Bu konfor ortamının sağlanabilmesi, binanın Şekil 4’te görüldüğü gibi güneye yönlenmesi ile olanaklıdır. Bunun yanı sıra
Şekil 5’te verilmiş olan güneşin bir yıllık deviniminde, binaya ulaşan güneş ışınımının tespit edilmesi gerekir. (19) Şekil 5’te İstanbul’da 1 Temmuz saat 12.00’de güney yüzeylere güneş ışınımının 5.00-19.00 saatleri arasında olduğu görülmektedir. Şekil 5’teki çıktıya benzer yaz ve kış aylarına ait birçok benzeşim çıktısı eşliğinde binanın konumu, pencereleri ve dış kabuğu incelenerek en uygun seçenekler elde edilir. Bu çerçevede yönetmelikte öngörülen güneş ısısı ve ışığından optimum fayda bu şekilde tespit edilebilir. Bu durumda Haziran, Temmuz ve Ağustosta gölge elemanı uygulaması ile güneş ışınımı kesildiği takdirde, yaz aylarındaki konfor ortamı yıllık yaklaşık % 25 oranında genişleyebilmektedir. Şekil 4’te izlendiği gibi Ekim, Kasım ve Şubat aylarında binaya doğrudan güneş ışınımı alarak iç mekân ısıtılabilir. Burada doğrudan güneş ışığı, iç hacme girmesi istenmeyen ısı artışı ve kamaşmaya neden olabilir. (20) Bu durumu önlemek için binaya ulaşan gün ışığı
Şekil 8’de görüldüğü gibi örneklenerek, kamaşmaya neden olan pencere ve malzeme çözümleri elenir. Edilgen ısıtma sistemi uygulaması konfor süresini yıllık % 15 artırmaktadır. (
Şekil 9)
3. Gece-Gündüz Sıcaklık Farkından Doğan Havalanma
Gece düşen ısı, pencereler aracılıyla iç ortama alıp, iç mekânda serinleme elde edilir. (21) Gece elde edilmiş bu serin ortamın gündüz tekrar ısınmaması için, binadaki ısı kayıpları önlenir. İç mekânda sağlanmış olan ısının sabit kalabilmesi için ısı geçirgenlik katsayısı düşük malzemeler seçilerek ısı kuşaklarına göre uygulanır. Bunun yanı sıra pencerelere gölge elemanı uygulanmalıdır. (22) Bu önlemler alındığı takdirde,
Şekil 10’da izlendiği gibi konfor ortamı yıllık % 10 oranında genişleyebilmektedir.
4. Doğal Havalandırma
Yönlenme ve hâkim rüzgar yönü doğrultusunda oluşturulan iç mekândaki hava koridorları doğal havalanmayı sağlar. (23) Şekil 7’de hâkim rüzgarın binaya etkisi örneklenmiştir. Yazın serinlik sağlamak üzere hâkim rüzgar yönüne göre binada hava koridorları oluşturulmalıdır. (24) İç mekânda, ısınarak hafifleyip yukarı çıkan sıcak havanın tasfiye edilmesi için, kat yüksekliğinin artırılması ve çatı pencerelerinin açılması uygun olur. Özellikle yaz aylarında alınması gereken bu önlemlerin konfor ortamının genişlemesine yıllık katkısı % 10 olabilmektedir. (
Şekil 11)
5. Doğrudan Su Buharı Serinliği
Binanın iç ve dış mekânına uygulanan havuzlar ile suyun ortamda oluşturduğu serinlik ile konfor ortamı sağlanabilir. (25) Bu durumda konfor kuşağı süresi yıllık % 5 oranında genişleyebilmektedir. (
Şekil 12) Bu serinlik iç ve dış mekânda uygulanan havuzlar ve bitkiler vasıtasıyla elde edilir.
6. Dolaylı Su Buharı Serinliği
Havanın içindeki nem, buharlaşma esnasında çevredeki enerjiyi emerek serinlik yapar. (26) Bu çerçevede binanın iç ve dış ortamında sürekli bir buharlaşma ortamı sağlandığı takdirde Şekil 13’deki konfor ortamı yıllık ortalama % 10 oranında genişleyebilecektir. Yaz aylarında istenen serinlik, bina çevresinde oluşturulan gölgeleme donanımı, havuzlar, sürekli nemli tutulan toprak ve bitkiler aracılığı ile sağlanabilir. (27)
ARAŞTIRMA BULGULARININ UYGULAMA ALANLARI VE SONUÇ
İstanbul’un konumlandığı iklim kuşağında yukarıda açıklanan edilgen sistemlerin tümünün ideal konumdaki bir binaya uygulanması halinde olası durumlar Şekil 14’te izlenmektedir. Şekil 14’te izlendiği gibi İstanbul’da yıllık konfor kuşağı süresi yaklaşık % 10 iken, edilgen sistemlerin hepsinin birarada uygulanması ile yaklaşık % 35’e çıkabilmektedir. Özellikle yaz aylarında konfor kuşağı süresi ortalama % 70 oranında genişleyebilmektedir. Böylece Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği çerçevesinde İstanbul’da iklimsel etmenlere karşı binada alınacak önlemler Şekil 2’de tespit edilmiş ve Şekil 14’teki verim çizelgesine işlenmiştir. Yönetmelikte öngörülen “ısı kayıp ve kazançlarının önlenmesi” ile iklimsel etmenlerden “azami ve optimum derecede fayda” bu çerçevede belirlenmiştir.
Şekil 14’te verilmiş olan edilgen sistemler ve yıllık verim yüzdeleri, yapının ideal koşullar altında olması durumunda geçerli olabilecek bulgulardır. Ancak bu durum, binanın çok katlı ve sıkışık bir kent dokusunda veya eğimli bir arazide konumlanması halinde edilgen sistemlerin binaya uygulanamayacağı anlamı taşımaz. Yapı alanındaki bu engellerin tasarımda nasıl çözümleneceği, Ecotect ile modellemeler yapılarak tespit edilebilir.
Şekil 15’te Ecotect programında çıkarılmış bir vaziyet planı görülmektedir. Burada düz bir arazi üzerine çeşitli yükseklikteki binalar çizilerek gölgeleri işlenmiştir. Böylece birçok binadan oluşan site yerleşimleri tıpkı Şekil 5, 6, 7 ve 8’de olduğu gibi örneklenerek, binaların güneşlenme, havalanma ve günışığı durumu izlenebilir. Şekil 15'te görüldüğü gibi farklı sayı ve yükseklikte binalar aralarındaki uzaklıklar ve yükseklikler “optimum” güneş ve hava alabilecek şekilde ayarlanarak modellenebilir.
Tasarlanan projenin arazisi eğimli ise, zemindeki eğim Şekil 16’da izlendiği gibi 3 boyutlu olarak çizilebilir. Vaziyet planı üzerinde oluşturan eğimli arazinin üzerine binalar yerleştirilerek Şekil 15’teki gibi çıktılar alınabilir. Eğer bina sıkışık bir kent dokusu içinde bulunuyorsa, bu yazıda ele alınan iklim çözümleme yöntemleri geçeli olmayabilir. Ancak, bu binalarda ideal koşullar sağlanamasa da Şekil 17’deki gibi binaya ulaşan güneş ışınım değerlerini gösteren benzeşim çıktıları ile olabilecek “azami” ve “optimum” durum tespit edilebilir.
Bu yazıda İstanbul iklim çözümlemesi Ecotect programı ile bilgisayar destekli olarak çıkarılmıştır. Geleneksel yöntemler ile mimaride iklim çözümleme işi yüklü ve uzun soluklu bir çalışmayı gerektirirken, bilgisayar desteği kısa sürede yüzlerce çözüm seçeneğini birarada sunma, bina ve malzemeler ile ilgili standart ve hesaplamalara uygun boyutlandırma yönleri ile tasarım süresini kısaltarak kolaylaştırmaktadır.
Mimarın Ecotect gibi iklim ve enerji çözümlemesi yapan programları kullanmayı bilmesi ve alınan çıktıları okuyabilmesi için aşağıdaki evreleri izlemesi ve her bir evre ile ilgili temel bilgisi olması gereklidir.
1. İklim çözümleme ve psikometri ile ilgili verileri yükleyebilme ve çıktıları okuyabilme: Bu konu Şekil 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12, 13 ve 14’te açıklanmıştır.
2. Ecotect gibi enerji çözümleyen programlarda çizim yapma veya CAD tabanlı çizim programlarından çizim dosyası aktarma: Çizimler Şekil 5, 6, 7, 8, 15, 16 ve 17’de açıklandığı gibidir.
3. Ekranda çizili olan bina veya yapı elemanının verim çizelgelerini çıkarabilme ve çizelgelerindeki eşik değerlerin veya birimin ne ifade ettiği okuyabilme: Ekrandaki çizim genel tasarım kararlarını içeren bir eskiz çalışması olarak ele alınıp yönlenme, boyut, biçim ve malzeme seçenekleri Şekil 4, 5, 6, 7 ve 8’deki gibi tespit edilir.
Bu aşamalar izlenerek tasarım tamamlanır ve binanın ısısal verimini (termal performans) gösteren CFD çıktısı alınır. (28) Böylece binanın ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma yükü belirlenerek sera gazı salınım değerleri çıkarılır. Bu çerçevede sürdürülebilir bir çevre için iç konfor, enerji verimliği ve binanın iklimsel etkilere karşı dayanıklılığı eş zamanlı olarak sağlanmış olur.
Bu çalışmada ele alınan konuların, aşağıda açıklanmış olan girişimlere altyapı olabileceği ümit edilmektedir.
- İstanbul’da yeni yapılacak binaların tasarımında, tarihî binalar dahil her türlü mevcut binanın iyileştirme ve onarım çalışmalarında;
- Enerji Performansı Yönetmeliği’nin doğru uygulanması ve enerji kimlik belgesinin (EKB) düzenlenmesinde;
- Herhangi bir yerleşim için iklim çözümleme ve binaya uygulama çalışmalarında;
bu yazıda izlenen yöntemler uygulanabilir.
NOTLAR
1. Goldstein vd., 2010.
2. Yezioro, 2009.
3. Utlu, 2005.
4. Yüceer, 2010.
5. Jennings, 2009.
6. Yezioro, 2009.
7. İnanıcı, 2000.
8. Yüceer, 2010.
9. Szokolay, 1980.
10. Yüceer, 2010.
11. Berköz, 1983.
12. Yüceer, 2010.
13. Szokolay, 1980.
14. Rabah, 2005.
15. Mcmullan, 1990.
16. Alibaba, 2004.
17. Datta, 2001.
18. Rich, 1999.
19. Rich, 1999.
20. Khaled, 2007.
21. Yezioro, 2009.
22. Szokolay, 1980.
23. Capeluto, 2003.
24. Yezioro, 2009.
25. Rich, 1999.
26. Rich, 1999.
27. Yezioro, 2009.
28. Yüceer, 2010.
KAYNAKLAR
Alibaba, H.Z. ve M.B. Özdeniz, 2004, “Building Elements Section System for Architects”, Building and Environment, sayı:39, ss.307-316.
Berköz, E. 1983, Güneş Işınımı ve Yapı Dizaynı, İTÜ Mimarlık Fakültesi Baskı, İstanbul, ss.175-208.
Capeluto, G.I., A. Yezioro ve E. Shaviv, 2003, “Climatic Aspects in Urban Design- A Case Study”, Building and Environment, sayı:38; 6, ss.827-835.
Datta, G. 2001, “Effect of Fixed Horizontal Louver Shading Devices on Thermal Performance of Building by TRNSYS Simulation”, Renewable Energy, sayı:23, ss.497-507.
Goldstein R.J. vd., 2010, “Heat Transfer: A Review of 2005 Literature”, International Journal of Heat and Mass Transfer, sayı:53, 21-22, ss.4397-4447.
İnanıcı, M.N. ve F.N. Demirbilek, 2000, “Thermal Performance Optimization of Building Aspect Ratio and South Window Size in Five Cities Having Different Climatic Characteristics of Turkey”, Building and Environment, sayı:35, ss.41-52.
Jennings, P. 2009, “New Directions in Renewable Energy Education”, Renewable Energy, sayı:34, ss.435-439.
Khaled, A. Al-Sallal, 2007, “Testing Glare in Universal Space Design Studios in Al-Ain, UAE Desert Climate and Proposed Improvements”, Renewable Energy, sayı:32, 6, ss.1033-1044.
Mcmullan, R.p, 1990, Environmental Science in Building, Macmillan, Hong Kong, ss.23-64.
Rabah, K. 2005, “Development of Energy-Efficient Passive Solar Building Design in Nicosia Cyprus”, Renewable Energy, sayı:30, ss.937–956.
Rich P. ve Y. Dean, 1999, “Element Design”, Butterworth-Heinemann, Kent, ss.150-168.
Szokolay, S.V. 1980, World Solar Architecture, John Wiley and Sons Inc, New York, ss.4-30.
Yezioro, A. 2009, “A Knowledge Based CAAD System for Passive Solar Architecture”, Renewable Energy, sayı:34, ss.769–779.
Utlu, Z. ve A. Hepbaşlı, 2005, “Analysis of Energy and Exergy Use of The Turkish Residential–Commercial Sector”, Building and Environment, sayı:40, 5, ss.641-655.
Yüceer, N.S. 2010, “Bilgisayar Destekli Enerji Etkin Bina Tasarımı”, Mimarlık, sayı:355, ss.37-43.
Bu icerik 72248 defa görüntülenmiştir.
