VENCO Havalandırma’da Yeni Dönem Pompa Sektöründe Sürdürülebilir Olmanın Yolu “Tasarruflu Ürünler Üretmek”ten Geçiyor Isıtmada 8 ülkenin pazar lideri DemirDöküm oldu Ayvaz, Sakarya Arifiye’de Bulunan Fen Lisesi’ne Destekte Bulundu Anadolu’nun rüzgarına göre türbin üretti GRUNDFOS’UN YENİLİKÇİ ÇÖZÜMLERİ 500 SEKTÖR PROFESYONELİNE İLHAM VERDİ Gökhan İşbitiren, Schneider Electric Kanal Yönetimi Genel Müdür Yardımcısı Oldu GENSED BAŞKANI HALİL DEMİRDAĞ, GÜNEŞ ENERJİSİ SEKTÖRÜNÜN PERFORMANSINI DEĞERLENDİRDİ ODE EVOMİNERAL İLE KONFORLU YAŞAM ALANLARI SUNUYOR ÇEVRE VE BÜTÇE DOSTU DAIKIN PREMIX VZ KOMBİ BOSCH TERMOTEKNOLOJİ’DEN ODA KUMANDALARININ EN VERİMLİ KULLANIMI İÇİN İPUÇLARI VORT HRW MONO ÜNTES KALİTESİ TÜM DÜNYADA ÜNTES BOĞAZİÇİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOPARKTA (BÜDOTEK) FORM’DAN AVM’LERE YERLİ İKLİMLENDİRME ÇÖZÜMLERİ

Prof. Dr. Hasan A. Heperkan

BİNA ENERJİ MODELLEMESİ - BEM 

BİNA BİLGİ MODELLEMESİ - BIM

 

Günümüzde toplumlar arasında çıkan anlaşmazlıkların büyük bir kısmı enerji paylaşımı ile ilgili sorunlardan çıkmaktadır. 

 

Bu kadar değerli bir kaynağın tüketimi sırasında bilinçli davranmak, iklimlendirme sektörünün ilgi alanına giren konularda sorumluluk üstlenmek bizlere düşmektedir. Bu arada dünyadaki gelişmeleri ve teknolojiyi takip etmek, yeniliklere uyum sağlamak da hem ekonomimiz hem de mesleğimiz açısından çok önemlidir. Sektörün faaliyetleri konutlar ve ticari binalarla yakından ilişkilidir.

 

Binalar, AB'deki enerji tüketiminin % 40'ından ve enerji ile ilgili CO2 emisyonunun % 36'sından sorumludur. Yaşamımızın % 80-90'ı binalarda geçer. Uygun bir iç ortamın sağlanması, bina enerji tüketiminin olduğu kadar, binalarda bulunan insanların konforunun da hayati bir parçasıdır. Ayrıca, Birleşmiş Milletler sürdürülebilir kalkınma hedefleri arasında yer alan “iyi sağlık ve refah” ve “insana yakışır iş ve ekonomik büyüme” için sürdürülebilir bir iç ortamın önemi unutulmamalıdır. İstenen iç ortam şartlarının planlanması ve işletimi için standartlaştırılmış bilgiye sahip olsak bile, genellikle tasarlanan, ölçülen ve algılanan iç ortam kalitesi (IEQ) ile binanın öngörülen ve gerçek enerji tüketimi arasında bir “performans boşluğu” görülür. Yüksek performanslı binalar inşa etmek için mimari, makine ve inşaat mühendisliği, tesis yönetimi vb. konulardaki bilgilere rağmen, sonuçlar her zaman beklentilerimize uymaz. Örneğin, düşük enerjili binalar veya yeşil binalar her zaman konforlu olmadığı gibi akıllı binalar da ortam şartlarını mahalde bulunan kişilerin gerçek ihtiyaçlarına göre kontrol edemeyebilir. Bunun ana nedenlerinden biri, gerçek binalardaki farklı kullanıcı davranışları hakkında hala yeterli bilgiye sahip olmamamızdır. Kullanıcılar iç ortamla birçok şekilde etkileşime girdiklerinden bina enerji tüketimi üzerinde önemli etkilere sahip olabilirler. Kullanıcı ihtiyaçlarının, davranışlarının ve tercihlerinin belirlenmesi, hem yeni binaların tasarımı hem de mevcut binaların yenilenmesi için çok önemlidir. İlaveten, daha iddialı şartnameler ve gönüllü bina sertifikasyon programlarının popülaritesinin artması, enerji açısından daha verimli binaların inşasını gerektirmektedir. Kullanıcı algılarını ve deneyimlerini öne çıkaran, kullanıcı merkezli yaklaşımlar geliştirilmesi daha sağlıklı ve daha üretken bir iç ortam sağlayabilir. Hem enerji perspektifi hem de iç ortam şartları ile ilgili daha yüksek bir bina performansı elde etmek için kullanıcı taleplerini daha kapsamlı bir şekilde dikkate almalıyız. [1].

 

Yapı ve tesisat sektöründeki son gelişmeler, projelerin, planlama, tasarım, uygulama ve işletme aşamalarında bilgisayar ortamının kullanılmasını talep etmektedir. Şartnameler ve ihaleler bu doğrultuda değerlendirilmekte ve yürütülmektedir. Bu bağlamda, BIM, BEM gibi kavramlar iş hayatımızda yerlerini almışlardır. Üniversitelerde uygulanan ders programlarında bu yeni yaklaşımlara artık fazlaca yer verilmektedir.

 

BIM, “Building Information Modeling”, bina bilgi modellemesi, mahallerin fiziki ve fonksiyonel özelliklerinin dijital ortamda üretilmesi ve yönetilmesi olarak tanımlanabilir. Bina bilgi modelleri genellikle özel formatlarda verilen dosyalarda bulunan özel bilgilerdir. Bu bilgiler kullanılarak binalar üzerinde analizler yapmak ve kararlar vermek kolaylaşır. Günümüzde BIM yazılımları, su, atık, elektrik, gaz, iletişim, yol, köprü, liman, tünel, vb. konularda tasarım yapan, bunları kuran ve işleten özel ve kamu kurumları ve şirketler tarafından kullanılmaktadır. 2007 den beri Norveç’te kamu binalarında, Finlandiya’da 2 milyon Euro’nun üzerindeki, ABD’de büyük projelerde kullanılması zorunludur. Ayrıca Hollanda'da 2012, Hong Kong’da 2014, Güney Kore ve İngiltere’de 2016 yılından beri kamu projelerinde ön şart olarak talep edilmektedir.

 

Bir binanın enerji performansını hesaplamak başlı başına bir iştir. Öncelikle yüzey, hacim, ürün ve sistemler verileri gibi birçok bilgi toplanmalı ve yazılıma tanıtılmalıdır. Bu süreç çok zaman gerektirdiğinden çoğunlukla kabuller yapılarak basitleştirilir (zonlar tanımlanır, ısı köprüleri formülize edilir, sistemler için gerçek yerine varsayılan değerler tanımlanır) ya da özelliklerle ilgili veri tabanları kullanılır. Diğer taraftan BIM yaklaşımı adapte edildiğinde, bu bilgiler zaten modelin içinde yer alır. Tabii yazılım içerisinde bu bilgileri dosyalardan okuyabilecek ve değerlendirebilecek özel araçlar ve ara yüzler bulunmalıdır. Böylece binanın enerji performansının belirlenmesi kolaylaşır; değişik şartlar altında bina sistemlerinin davranışı analiz edilerek optimize edilebilir. BEM, “Building Energy Modeling”, bina enerji modellemesi burada en önemli yardımcımızdır; bu sayede yapay zeka, IOT, akıllı binalar, vb. uygulamalara geçiş ve adaptasyon da kolaylaşır, hızlanır.

 

Halen kullanılan süreçlerde, binanın enerji performansını belirlemek için gereken veri toplama ve veri girişi tasarımdan ayrı olarak yapılır. BIM yaklaşımı ile nesnelerin özellikleri (tuğla, yalıtım, fan, ısı pompası vb.) ve bunların yerel şartnamelerle uyumu kolayca yazılıma tanıtılabilecektir. Ayrıca ileride tasarım ve uygulamada değişiklikler yapıldığında, BIM modeli güncellenerek sistem üzerindeki etkileri rahatlıkla görülebilecektir. Böylece binanın enerji performansı, “as-built”, gerçek bina için hesaplanabilecektir. BIM yaklaşımının bir başka faydası da yapılan uygulamanın kalitesinin de belirlenmesi olacaktır. Özel yazılımlar sayesinde mahallere yeterli havanın sağlandığı veya akustik performansın yerine getirildiği gösterilebilecektir [2].

 

Akıllı bina kavramı, bir binanın sunduğu iç ortam şartlarında yaşayan bireylerin gereksinimleri, teknik bina sistemlerinin işletimi ve akıllı enerji sistemlerinin talepleri doğrultusunda değişen koşulları algılama, yorumlama, iletişim kurma ve bunlara cevap verme yeteneğini ifade eder. Kullanıcıların algısına göre adapte olma, onları motive etme ve mahal şartlarından memnuniyetlerini arttırmayı mümkün kılar. Akıllı enerji sistemleri ile bir araya getirilen bina teknik sistemi, çalışmasını kişilerin ve enerji sistemlerinin ihtiyaçlarına göre uyarlayabilmeli ve enerji verimliliğini ve genel performansı artırabilmelidir. Teknik çözümler daha sonra talep kontrolü bölümünde dinamik enerji fiyatlarını optimize edebilir ve enerji sistemlerinin esnekliğini artırabilir. Teknik bina sistemlerinin bakımını ve verimli çalışmasını kolaylaştırarak, sistemlerin optimum performansını garanti eder. Akıllı binalarda bu süreç, akıllı enerji şebekesine cevap vererek, maliyet ve çevre açısından verimli bir şekilde gerçekleşmelidir. Son zamanlarda, gerçek sistem performansının birçok binada tasarlandığı gibi olmadığı fark edilmiştir. HVAC sistemlerinde dengesiz hava akış hızları, yanlış ayar noktaları, sıkışmış sürücüler, kirli ölçüm cihazları vb. pek çok teknik arıza vardır. Standart bina otomasyon ölçümleri ile bazı arızaların kolayca belirlenemeyeceği unutulmamalıdır. Bu gibi durumlarda, devreye alma süreci tekrarlanmalıdır. Mevcut bina stokunda, standart bina sistemlerinin iç ortam şartlarında yüksek kullanıcı memnuniyeti sağlayamadığı oldukça iyi bilinmektedir. A sınıfı ticari binalarda, kullanıcıların iç ortam hava kalitesi ve ısıl konfordan memnuniyetsizliğinin % 30 olması oldukça tipiktir. Bu, hem sistematik tesis yönetimi sürecine hem de kullanıcının yerel mikro ortamını kontrol etmeyi mümkün kılan daha karmaşık sistemlerin geliştirilmesine ihtiyaç olduğunu gösterir. Daha gelişmiş akıllı sistemler, mekanın tüm sakinlerinin iç mekan koşullarını iyileştirmek için kullanılmalıdır [3].

 

Akıllı binaları tasarlamada, enerji verimli bina sistemleri kurmada, mevcut binaları yenilemede, kentsel dönüşüm uygulamalarında, iklimlendirme ve soğutma sektöründeki mühendislere ve binaları tasarlayan mimarlara büyük görevler düşmektedir.  Binalara ait ulusal mevzuatı hazırlayan kamu görevlilerinin yaptığı tercihlerin de, ulusal enerji performansı hedeflerine maliyet etkin çözümlerle ulaşılmasında etkili olduğu unutulmamalıdır. Değişik enerji kaynaklarına ait birincil enerji faktörlerinin yada CO2 emisyon faktörlerinin belirlenmesi gibi hususlar örnek olarak verilebilir.  Bu nedenle Avrupa Birliğinde yer alan üye ülkelerden yaptıkları seçimlerin gerekçelerinin rapor edilmesi istenmektedir (üye ülkeler, EN- ISO 52000-1, 52003-1, 52010-1, 52016-1, ve 52018-1 gibi standartlarla uyumlu olarak geliştirdikleri ulusal hesap yöntemlerini tanımlamalıdır). Ulusal tercihler, biyo-yakıtların, bölgesel ısıtmanın, bölgesel soğutmanın, bileşik ısı güç üretimi, vb. sistemlerin etkinliğini etkiler. Fotovoltaik panellerin ve rüzgar enerjisinin bina enerji sertifikasına ve bina enerji performansının belirlenmesine ne şekilde katılacağı da bilinmelidir. Yenilenebilir enerjinin, ulusal şebekenin sürdürülebilir parçası olarak görülmesi yanında bina enerji tüketiminin integral bir parçası olması da mümkündür; bu durumda aynı kaynağın iki defa değerlendirilmesi nasıl önlenebilir? 2030, 2040 ve uzun vadeli 2050 hedeflerine erişmede bu ekonomik dengenin kurulması önem taşır. Bu açılardan bakıldığında yenilenen bina enerji performansı direktifi, EPBD, her zaman açık yanıtlar vermez. Ancak, enerji depolayabilme kapasitesi ve dağıtım şebekesi ile uyum konularına binaların ne kadar hazır olduklarını gösteren “Akıllılığa Hazırlık Göstergesi, SRI (Smart Readiness Indicator)” gibi yeni kavramlar getirir [4].

İklimlendirme, pahalı ve enerji tüketimi açısından verimsiz bir uygulamadır; bütçemiz açısından bize yük getirse de konforlu bir yaşam ve verimli bir çalışma ortamı için vazgeçilmezdir, ancak fan gürültüsü, kuruyan nefes yolları ve gözler, iç ortam hava kalitesinde bozulma, beraberinde gelen bazı sorunlardır. Doğal havalandırma, son yıllarda gittikçe daha fazla ilgi çeken bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. Geçen yüzyılın başlarında bulunan ve sürekli gelişim gösteren teknoloji, topluma birçok yarar da sağlamıştır; konforlu bir ortamda çalışan insanların verimliliğinde meydana gelen artış göz ardı edilemez. Her olumlu gelişmede olduğu gibi burada da hasta bina sendromu gibi bazı sorunlar ortaya çıkmıştır. İklimlendirme sistemlerinin getirdiği enerji tüketimi ise, özellikle son yıllarda gündeme gelen sıfır enerjili binalar için önemli bir yük kalemi oluşturmaktadır [5].

 

Binaların soğutulması ve binaların havalandırılması iki farklı görev olmalarına, tamamen farklı amaçlara hizmet etmelerine rağmen, sık sık birlikte anılmakta ve işlem görmektedir. İyi bir mahal hava kalitesi, havalandırma sistemleri tarafından sağlanır; kabul edilebilir bir ısıl konfor sağlamak için ortamdan çekilmesi gereken ısı ise soğutma sistemi tarafından alınır. Birlikte değerlendirmenin nedeni, ABD'de onlarca yıl önce geliştirilen, geleneksel olarak iki görevi aynı anda sağlayan, hava esaslı iklimlendirme sistemleridir. Bu sistemler, günümüzde birçok ülkede hala kullanılan ana teknolojidir. Bununla birlikte, havalandırma amacından bağımsız olarak kayda değer bir enerji verimliliği potansiyeli taşıyan, soğuk tavanlar ve bina bileşenlerine gömülü sistemler (TABS, thermally active building component systems) gibi yeni teknolojik gelişmeler vardır. Havanın kötü bir enerji taşıyıcısı olduğu ve enerjinin bir sıvı (esas olarak su) tarafından çok daha verimli bir şekilde taşınabileceği bilinen bir gerçektir. Birçok ülkede, sulu sistemler klima sistemlerinin yerini almıştır. İsviçre'de, örneğin, yeni ofis binalarının çoğunluğu TABS ile donatılmıştır ve yüksek iç ısı kazanımı olan durumlarda soğutulmuş tavanlar kullanılmaktadır. Standartlardaki hesaplama yöntemleri bu gelişmeyi yansıtmalı ve farklı teknolojilerin enerji verimliliği açısından potansiyelini gösterme imkanı sağlamalıdır [6].

 

CEN-EPBD paketinde, soğutmayla ilgili bir grup standart vardır: EN ISO 13790: mahal ısıtma ve soğutma için enerji kullanımının hesaplanması, EN 15255: hassas oda soğutma yükü hesabı - genel ölçütler ve doğrulama prosedürleri, EN 15265: mahal ısıtma ve soğutma için enerji kullanımının hesaplanması - genel kriterler ve doğrulama prosedürleri, EN 15243: mahal şartlandırma sistemli binalar için oda sıcaklıklarının, yük ve enerjinin hesaplanması.

 

EN 15243, soğutmanın sistem yönlerinin hesaplanması ile ilgili bir EPBD (Binalarda Enerji Performansı Direktifi) standardıdır. Bu standart, soğutma, nemlendirme veya nem alma ihtiyacı olan binaların sistemle ilgili yönlerini kapsar. Havalandırma kısmı için EN 15241 ve 15242'ye atıfta bulunur. Sistem enerji kullanım hesaplamaları, EN ISO 13790 hesaplamaları ile bina kaynaklı ısıl enerji ihtiyacına dayanmaktadır. Ayrıca, oda şartlandırma sistemlerine ihtiyaç duyan binalar için ısıtma ve soğutma bölümünü de kapsar. Bu standarda göre, genel şartlar yerine getirildiği sürece, saatlik simülasyonlar da dahil olmak üzere herhangi bir hesaplama yöntemini kullanmak mümkündür. Bunun temel nedeni, HVAC alanındaki sistemlerdeki çeşitliliğin çok fazla olması ve genel bir yöntemin her türlü sistemi kapsayamamasıdır.

 

Herhangi bir hesaplama yönteminde izlenecek genel yapı, ısıtma sistemleri için EN 15316-1'e benzer şekilde tanımlanır; her bir alt sistem için, geri kazanılabilir ve geri kazanılamaz parçalar ile ısı kayıpları, ısı miktarı veya sağlanacak enerji önceki alt sistemden ve gereken yardımcı enerjiden hesaplanır (Şekil 1). Enerji hesaplama yöntemleri, dikkate alınan sistem türleriyle ilgili tüm mekanizmaları ele almalıdır. Her hesaplama yöntemine eşlik eden dokümantasyon, her mekanizmanın nasıl temsil edildiğini rapor etmeli, bilgilendirici ekleri içermelidir.

 

Microsoft Word Rvc

 

Enerjiyi etkin kullanan binalarda ve sanayide iyileştirmeler yapılması, sadece Avrupa’da değil, ABD’de ASHRAE için de büyük bir stratejik girişim haline gelmiştir. Bina enerji simülasyonu, enerji verimli binalardaki iyileştirmeler için anahtar yöntem olarak tanımlanmıştır. ANSI/ASHRAE Standart 209-2018 (Birkaç Katlı Konutlar dışındaki Binalar için Enerji Simülasyonu Destekli Tasarım) bu amaçla oluşturulmuştur.

 

ANSI/ASHRAE/IES Standart 90.1, Ek G'nin başarısı ve LEED gibi yeşil bina derecelendirme sistemlerinin yaygınlığı, ABD pazarında bina enerji simülasyonuna olan ilgiyi arttırmıştır. Simülasyonlar, öncelikle tasarıma uyumun gösterilmesi veya performansın değerlendirilmesi için kullanıldı. “BLDG-SIM listserv” ile ilgili tartışmalar ve 2011 yılında IBPSA-USA topluluğu içerisindeki tartışmalar, tasarım tamamlandıktan sonra sadece proje performansını değerlendirmek yerine bina tasarımcılarını bilgilendirmek için de bina enerji modellemesinin (BEM) kullanılabileceğini gösterdi. Binaların enerji performanslarının, projeciler tarafından tasarlandığı gibi çıkmaması, bina enerji modelcilerini, BEM kullanımının sadece bina bittikten sonra bir puanlama aracı olarak kullanılması yerine,  tasarım sürecini desteklemek ve bilgilendirmek için kullanılabileceğini ve bunun bina enerji performansı üzerinde daha önemli bir etkiye sahip olabileceğini düşündüler. Tasarım tabanlı enerji modellemesini hangi teknik ve prosedürlerin oluşturduğu üzerine çeşitli görüş ve yayın vardır. ASHRAE 209 standardı birliktelik oluşturmak amacıyla hazırlanmıştır [7].

 

Standart 209’un amacı, “Bina enerji simülasyonu ve analizini kullanarak ve minimum şartlar tanımlayarak bina tasarımına yardım sağlamak” olarak tanımlanmıştır. 9 bölüm ve 6 ekten oluşur. Ekler arasında yer alan iklim bilgilerine özellikle dikkat etmekte yarar vardır. Arsanın özellikleri ve yerel iklim koşullarına uyarlanmış bir bina tasarımı için değişik stratejilerin belirlenmesine yardım eder. Örneğin, buharlaşmalı soğutma kurak bir bölgeye uygulanabilir, ancak kesinlikle nemli bir iklime uygulanmaz; su soğutmalı klima sistemleri kurak bir bölgede önerilmeyebilir. Standart 209 Ek A, bina enerji modellemesi için olası iklim verileri kaynaklarını sunar.

 

Standart, projenin başında bir enerji planlama toplantısının yapılmasını gerektirir. Toplantıya, tasarım ekibi, işletme sahibi, yüklenici ve varsa, bina performans derecelendirme sistemi danışmanı (örn. LEED danışmanı) katılmalıdır. Projeye enerji modellemesi eklemenin amaçlarının belgelenmesi, kıyaslama verileri yardımıyla enerji performans hedeflerinin belirlenmesi, proje için potansiyel enerji verimliliği önlemleri listesinin oluşturulması ve bu enerji verimliliği önlemlerinin değerlendirilmesi için yöntemlerin belirlenmesi, projede daha sonra gerçekleşecek potansiyel finansal analizler için finansal kriterlerin belirlenmesi konuları ele alınarak sonuçlandırılmalıdır. Gerçekleştirilmesi beklenen finansal analizlere örnek olarak yaşam döngüsü maliyet analizi ve değer mühendisliği analizi verilebilir.

 

Enerji modellemesi, yüksek performanslı binaların tasarımında ve işletilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Yeni Standart 209, enerji modellemenin bu hedefe güvenilir ve tutarlı bir yaklaşım ile ulaşabileceği önemli süreçlerin çoğunu ele almaktadır. Herhangi bir tasarım sürecine uygulanabilir olmasına rağmen, standart en iyi şekilde bütünleştirici bir tasarım sürecinin parçası olarak kullanılmalıdır. Bu yeni standardın, düşük enerjili binalar için teşvik sağlayan yüksek performanslı binaları, kamu hizmet kurumlarını ve ajansları onaylayan kuruluşlar ve bina enerji modellemesi için bir çalışma alanı belirlemek için tek tip bir yol arayan bina sahipleri ve mimarlar tarafından kabul edilmesi beklenmektedir.

 

Kaynaklar

1. Q. Jin, H. Wallbaum, U. Rahe, M. Forooraghi, “SSO User Insight Toolbox for employees’ health, well-being and productivity”, The REHVA European HVAC Journal, Vol. 56 Issue 6, sayfa: 58-64, Aralık 2019.

2. Wouters, P., Durier, F., Ingelaere, B., “Can BIM be a disruptive technology for EPC assessment?”, The REHVA European HVAC Journal, Volume: 54 Issue: 2 April 2017 pp 16-19.

3. R. Kosonen, J. Jokisalo, S. Kılpeläinen, “Renovation of room system control – a step towards smart buildings”, The REHVA European HVAC Journal, Vol. 56 Issue 6, sayfa: 55-58, Aralık 2019.

4. Heperkan, H., “Avrupa Birliği Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliğini Yeniledi”, Termoklima, Sayı 115, ISSN 1309-4599, sayfa 12-14, Mayıs 2018.

5. Bronsema, B., van Luijk, R., Swier, P., Veerman, J., Vermeer, J., “Natural air conditioning: what are we waiting for?”, REHVA European HVAC Journal, Volume: 55, Issue: 2 Nisan 2018, pp 21-26.

6. G. Zwiefel, “Air-conditioning – an outdated term for the current practice for cooling of buildings”, The REHVA European HVAC Journal, Vol. 48, Issue 1, sayfa: 28-31, Ocak 2011.

7. S. West, D. Ndiaye, “ASHRAE Standard 209 – Energy Simulation Aided Design for Buildings”, The ASHRAE Journal, sayfa: 20-28, Aralık 2019.


Sodex Ankara-3