İSKİD'den webinar Yeni Gaziantep Havalimanı Yapımında CIAT Soğutma Grupları ile ALDAĞ Cihazları Tercih Edildi İnsan sağlığı için en büyük risklerden biri hava kirliliği Zorlu Enerji’nin Filistin’deki Dead Sea Güneş Enerji Santrali devreye alındı YAKLAŞAN SU KRİZİNDE ÇÖZÜM YÜKSEK TEKNOLOJİLİ AKILLI KENTLER “Okullarda Havalandırma Sistemleri ve Pandemi” konulu webinar yapıldı RÜZGARDA EN AZ BEŞ YILLIK PROJE STOKUNA İHTİYAÇ VAR İklimlendirme sektöründen genç mühendislere “Mesajınız Var” Tokat’ın Yeni Uluslararası Havalimanı’nda Aldağ İmzası Kahramankazan 15 Temmuz Şehitleri ve Demokrasi Müzesinde ALDAĞ Cihazları Tercih edildi TÜREK BU YIL “TÜREK@home” ADI ALTINDA 25 KASIM’DA BAŞLIYOR Mitsubishi Electric’ten akıllı fabrikalar için yapay zeka teknolojili yeni ürün Biruni Üniversitesinin de Tercihi ALDAĞ Oldu ALDAĞ, Rooftop Pazarına CIAT İle Hızlı Girdi ODE YALITIM’IN İHRACATTAKİ BAŞARISI ÖDÜLE LAYIK GÖRÜLDÜ

Prof. Dr. Hasan A. Heperkan

BİNA VE MEKANİK SİSTEMLERİN TASARIMINDA YENİ YAKLAŞIMLAR 

 

Binalar, küresel enerji tüketiminin yaklaşık üçte birinden sorumludur. Özellikle gelişen ülkelerde, Türkiye gibi kentsel dönüşüm sürecinde hızla yenilenen binalar, depreme dayanıklı olarak yapılırken enerji performansına da önem verilmelidir. Kentsel alanlarda, kentsel dönüşüm süreçleri, hem çevresel koruma hem de sürdürülebilir kalkınma için yenilikçi yaklaşımlara dayanan ve yeni teknolojileri kullanan eylemleri içermelidir.

 

Yeni dijital teknolojiler, büyük miktarda veri analiz eden ve işleyen cihazları kullanarak enerji verimliliğini artırma potansiyeli sunar ve bina enerji sistemlerinin daha iyi yönetilmesine olanak tanır. Dijitalleşme binalarda yeni bir veri katmanı yaratır; elektrifikasyon ile birlikte kullanılarak, bina ile şebeke arasında doğrudan iletişime izin verir ve yenilikçi yaklaşımlarla hem üretim hem de talep tarafının optimize edilmesine yardımcı olur. Nesnelerin İnterneti, IoT çözümleri ile iklimlendirme sistemleri arasındaki etkileşim, kullanıcıların katılımını da sağlar; akıllı ara yüzlerle bağlantılı gerçek zamanlı sistemler kullanılarak, tüketicilerin enerji israfından daha fazla haberdar olması ve kendi enerji seçimlerini daha bilinçli yapmaları sağlanabilir. Buradaki tek engel, gelişmiş HVAC teknolojilerinin maliyet-fayda analizleri yoluyla ekonomik ve finansal bir bakış açısından sürdürülebilir olduklarını gösterebilmektir [1].

 

BIM, “building information modelling”, 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.

 

BIM, merkezi birleşik tasarım, modelleme, varlık planlama, işletme ve işbirliği için bir platform olarak inşaat endüstrisini alt üst eden dijital bir araçtır. Tüm paydaşlara, binanın yaşamı boyunca, özelliklerinin dijital bir ortamda temsil edilmesini sağlar ve her alanda verimliliği garanti eder. Ancak, inşaat endüstrisinde kullanılan yazılım uygulamaları arasında bilgi alışverişinin sağlanabilmesi için BIM çalışmalarında standardizasyon gereklidir. Bu alandaki lider kuruluş, BIM veri modeli için tarafsız ve açık bir platform geliştiren ve sürdüren buldingSMART'tır. ISO/TC59/SC13 "Yapı işleri hakkında bilgi organizasyonu", dünya çapında ve CEN/TC442 "Yapı Bilgi Modellemesi" Avrupa düzeyinde BIM alanında standartlar geliştiren ve sürdüren yapılardır [2].

 

BIM başlangıçta, işlerin tekrar tekrar yeniden yapılmasını önlemek, daha az hata yapmak, taraflar arasında daha fazla işbirliği sağlamak ve nihayetinde işletme, bakım ve varlık yönetimini desteklemek için tasarlanmış olsa da, altyapı projeleri için de çekici bir seçenek haline gelmiştir. Coğrafi bilgi sistemi (GIS), herhangi bir altyapı projesinde kilit bir unsur olduğundan, BIM ve GIS entegre edilmelidir. Aslında her iki teknoloji de standart ve açık veri formatlarını kullanır, ancak uyum henüz tam olarak sağlanamamıştır.

 

Dijital teknolojilerin ve süreçlerin geliştirilmesi ve dağıtımı olan dijitalleşme, inşaat endüstrisi için gerekli olan bu dönüşümün merkezinde yer alır. Bu tür yenilikler, erken tasarım aşamasından yıkım aşamasına kadar tüm değer zinciri boyunca yeni işlevler sağlar. İnşaat verimliliğindeki düşüş, yetersiz ticari ara yüzler, tedarik zincirindeki aksamalar veya verimsiz iş süreçlerinden kaynaklanıyor gibi görünse de, aslında çoğu zaman bilgi ve iletişim sorunlarından kaynaklanır. Proje ekibi üyeleri bilgiye, doğru, eksiksiz ve zamanında erişemezse, en iyi sonucu en verimli şekilde veremez. BIM kullanan projeler, binanın yaşam döngüsü boyunca bilgilerin bütünlüğünü ve şeffaflığını sağladığından, daha üretken, öngörülebilir ve kârlıdır.

 

İnşaat sektöründe ilk kez, büyük miktarlarda yüksek bütünlüklü bilgi toplanmakta ve bu veriler arasındaki ilişkiler değerlendirilmektedir. Hem inşaat projelerinde hem de mevcut varlıkların işletme aşamasında büyük veri havuzları oluşmaktadır. Bu bilgi, 3 boyutlu modellerde, uygulamalarda ve veri tabanlarında yaşamaktadır. Burada veriler anahtar rol oynar; verilere sahip olmak ve onları anlamak, eyleme geçme yeteneğini geliştirir. Ortaya çıkan fırsatlardan yararlanmak için sanayinin, kuruluşların ve profesyonellerin yeniliklere uyum sağlamaya hazır olmaları önemlidir. Ne kadar erken adapte olunursa o kadar fazla fayda sağlamak mümkündür. Sektördeki herkes, “Akıllı Binaların” getireceği değişikliklere olmalıdır [2].

 

Algoritmalar, büyük veri havuzlarından yeni yaklaşımlar üretir ve bunlar dijital altyapıyı oluşturur. Yeni simülasyon ve sanal gerçeklik uygulamaları, tasarım ve mühendislik aşamalarında karşılaşılacak çatışmaları belirlemeye yardımcı olur ve erken tasarım aşamasında bile bina hakkında bir deneyim kazandırır. İnşaat, işletmeye alma, işletme, yenileme ve hatta yıkım aşamasında daha iyi varlık yönetimi için bilgi sağlar. Şekil 1 de bu yapıyı rahatlıkla takip edebiliriz. SCADA, HVAC cihazları, duyargalar, vb. ile toplanan bilgiler, veri bankaları, BIM sistemi, vb. yardımıyla işlenerek saklanır; çeşitli modeller, analizler, simülasyonlar, vb. ile değerlendirilerek yorumlanır ve yapay zeka kullanılarak optimize edilir ve kontrol edilir. Böylece, veri hacmi azalırken, verinin değeri artar.

 

Untitled 3

Bununla birlikte, büyük ölçekli uygulamaya geçilmesinde ve BIM'in tüm potansiyel faydalarından yararlanmadan önce, bazı engellerin aşılması gerekir. BIM'in şirket içinde ve endüstri genelinde uygulanması, önemli ölçüde uzmanlık, birikim, uygun eleman eğitimi ve IT alt yapısının geliştirilmesini gerektirir. Doğal olarak küçük şirketler, bu tip yatırımları yapmakta ve finanse etmekte zorlanacaklardır. Teknolojik standartlar olmalıdır; ancak o zaman çeşitli paydaşlar bilgi paylaşabilir ve planlama konusunda işbirliği yapabilirler. Veriler işbirliğine dayalı bir şekilde oluşturulup ve paylaşıldığından, veri sahipliği ve sorumluluğu konuları çözülmelidir. En büyük fayda, değer zincirindeki tüm katılımcılar resme dahil olduğunda gerçekleşebilir.

 

BIM'in benimsenmesi ve ne ölçüde kullanıldığı ülkeden ülkeye ve şirketten şirkete, büyüklüklerine ve değer zincirindeki konumlarına göre önemli ölçüde değişir. Bazı büyük mühendislik şirketleri için, BIM zaten her zamanki gibi işin bir parçasıdır, ancak değer zincirindeki çoğu küçük şirketin çok az BIM deneyimi vardır. Aslında, büyük müteahhitlerin bazıları bile, projelerinin hiçbirinde BIM'i henüz kullanmamıştır. İngiltere’de bu oran %16 iken, Avusturya'da % 49 dur [3]. 

 

İnşaat endüstrisi, diğer birçok üretim endüstrisi gibi, sayısız standartlar, yönergeler, uygulama kuralları ve yönetmeliklerle düzenlenir. Bu yaptırımılar ve kontroller, inşaat projelerini daha güvenli hale getirir, aksaklıkları azaltmayı hedefler. Ayrıca, projelerde geçerli olan ilgili ilkelerin kolektif bir anlayışını temsil ederek yaygın etki yaratır; paydaşların proje sonuçlarına ilişkin beklentilerini mümkün kılar ve kültürler, zaman ve coğrafya arasındaki farkları yok etmeyi amaçlar. İster malzeme mukavemeti ve uygunluğu, ister hesaplama yöntemi, kalite seviyeleri, uygulama metodolojileri ve çıktılar için olsun, standartların kullanımı toplumda ilerleme ve refah sağlar.

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. Binanın yapımından sonra işletilirken de sistemlerin tasarımda tanımlanan şartlarda çalışıp çalışmadığı kontrol edilebilir. BIM yaklaşımı ve güçlü bilgisayarlar kullanıldığında binanın geometrisi 3 boyutlu olarak belirlenmiş olacağından artık ısı köprülerinin özel olarak ele alınması da gerekmez. Bir diğer kullanım alanı aşırı ısıtmanın belirlenmesi olabilir; ısıl konfor şartlarının sağlanıp sağlanmadığı kolaylıkla kontrol edilebilir; uzun ve zahmetli veri girişlerine lüzum kalmaz. Mevcut analiz yöntemleri ile iklimlendirme sistemlerinin enerji performanslarının belirlenmesi basitleştirilmiş prosedürler kullanırken BIM sayesinde gerçek davranışlar elde edilebilir.

 

BIM piyasasının gelişebilmesi için standardizasyon protokolleri çok önemlidir. Bu amaçla, CEN bünyesinde, Technical Committee 442 (Building Information Modelling) teknik komitesi Eylül 2015 de kurulmuştur. ISO içerisinde de, Technical Committee 59 (Buildings and civil engineering works) teknik komitesi benzer şekilde çalışmaktadır. Standartların, binaların enerji performansı yönetmeliklerine konulması faydalı olacaktır.

 

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 [4].

 

KAYNAKLAR 

[1] Heperkan, H., Binalarda Yenilenebilir Enerji Isı Pompaları, Termoklima, Nisan 2020.

[2] M. Poljanšek, Building Information Modelling (BIM) standardization, Technical report of Joint Research Centre (JRC), ISBN 978-92-79-77206-1, ISSN 1831-9424, doi:10.2760/3647, 2017

[3] World Economic Forum, Shaping the Future of Construction: A Breakthrough in Mindset and Technology, 2016.

[4] 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


Pnosan-36