8 milyara yaklaşan dünya nüfusu, endüstrileşme ve beraberinde getirdikleri büyük bir tüketim toplumu inşa etti. Küresel ısınma, çevre kirliliği, iklim değişikliği gibi sorunlar da dünya gündemini epeyce meşgul ediyor. Ülkelerin gündeminde ilk sıralarda yer alan konu ise; Enerji.
Fosil kaynaklar sürdürülebilir enerji kaynağı değildir. Doğalgaz, kömür ve petrol fosil yakıtların başlıcalarıdır. Yanma reaksiyonu sonucu elde edilen fosil enerjilerin kaynakları sınırlı olduğu gibi aynı zamanda çevreye de karbon salınımı yapmaları ve bunun sonucunda küresel ısınma, hava kirliliği, iklim değişikliği gibi olumsuz sonuçlar doğurması bu kaynakların tercih edilirliğini sorgulatmaktadır.
Yeryüzünde tüketilen toplam enerjinin yaklaşık %25’i binaların ısıtılıp soğutulmasından ve aydınlatmasından kaynaklanmaktadır. Bu durum binaların enerji tüketiminde büyük pay sahibi olduğunu göstermektedir.
Gereksiz enerji tüketimi, çevre kirliliği ve iklim değişikliği gibi istenmeyen durumlara çözüm olarak son yıllarda önemini daha da arttıran “enerji verimli bina” konseptini biraz açıklamaya çalışalım.
Enerji verimli binalara literatürde farklı kriterlere göre “Sıfır Enerjili Binalar (ZEB)” , “Yaklaşık Sıfır Enerjili Binalar (NZEB)”, “Pasif Ev (Passive House)” , “Yeşil Binalar (Green Energy Buildings)” gibi isimler verilmektedir. Bir takım farklılıkları barındırsalar da hepsinin ortak noktası enerji tüketimlerinin çok az olması ve tüketilen enerjinin yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanmasıdır.
Sıfır enerjili binalarla ilgili yanlış bilgiler de mevcuttur. Örneğin binanın enerji ihtiyacını azaltıcı hiçbir tasarım düşünülmeden 2–3 tane fotovoltaik panel konulduğunda sıfır enerjili bina inşa edildiği düşünülmektedir. Fakat bu yapıların tasarımı oldukça detaylı analizler sonucu yapılmaktadır.
Binayı yalıtıma boğmak, çatının tamamını fotovoltaik panellerle kaplamak, en pahalı ekipmanları kullanmak binanın enerji ihtiyacını azaltabilir fakat normalin 10 katı yatırım maliyeti ile bir yapı inşa edilmiş olur. Böylesi bir çözümle amaca hizmet etmiş olunmaz. Sıfır enerjili binaların cazibesi yapılan ekstra yatırımı belli bir süre içerisinde amorti etmesinde saklıdır.
Sıfır Enerjili Binalar Nasıl Tasarlanır?
Mimari Özellikler
Binaların mimari bileşenleri ve yerleşim yapısından, binanın aydınlatılmasından ısıtılıp soğutulmasına kadar pek çok faktör enerjiyi direk olarak etkilemektedir. Hepimiz bir ev alırken kuzey cepheliyse ısıtmakta zorlanacağımızın bilincindeyiz (kuzey yarımkürede yaşıyorsak).
Sıfır enerjili binalarda bu parametreler çok daha hassas bir şekilde hesaba katılmalıdır. Binanın doğal yollardan maksimum düzeyde aydınlatılması, soğutma için dezavantaj olan ısı kazançlarının minimum seviyelere çekilmesi, ısıtmada dezavantaj olan ısı kayıplarının azaltılması çok önemlidir.
Isıtma-Soğutma-Havalandırma
Binalarda harcanan enerjinin %75’i ısıtma ve soğutma sistemlerinden kaynaklanmaktadır. Sıfır enerjili binalarda ilk amaç ısıtma ve soğutma için gerekli enerji ihtiyacını azaltmaktır. Binanın konumlandırması, mimari bileşenlerin ısı geçişi minimum olan ekipmanlardan seçilmesi, doğru yalıtım uygulanması yapının enerji ihtiyacını azaltacaktır. Bu ihtiyacı sıfırlamak mümkün değildir. Bu sebeple gerekli ısıtma ve soğutma enerjisi için HVAC sistemleri kullanılacaktır.
Sıfır enerjili yapılarda en çok tercih edilen HVAC (heating, ventilating, air conditioning) ekipmanı ısı pompalarıdır. Son yıllarda kullanım alanı bir hayli genişleyen ısı pompaları toprağın enerjisi ile veya havanın enerjisi ile hem ısıtma hem de soğutma yapmamıza olanak sağlamaktadır. Toprak kaynaklı ısı pompası (sudan suya) veya hava kaynaklı ısı pompası (havadan suya) olarak isimlendirilmektedir.
Isı pompaları elektrik ile çalışan cihazlardır. Yatırım maliyetleri günümüz şartlarında hala yüksek olsa da işletim maliyetleri oldukça düşüktür. Elektrik enerjisini kullandıkları için de karbon emisyonları yoktur.
Binalarda bir diğer enerji tüketimi sağlayan ve ısıtma-soğutma enerjisini arttıran etken havalandırmadır. Havalandırma iç mekanların hava kalitesini düzenleyerek, konfor şartlarını ve hijyeni tesis etmektedir. Etkili bir doğal havalandırma sistemi ile pasif soğutma da sağlamak mümkündür. Örneğin aşağıdaki yöntemler doğal havalandırma yoluyla soğutmaya birer örnektir.
- Geceleri pencereleri açarak, rüzgarla çalışan veya kaldırma kuvvetiyle çalışan hava akışının alanı soğutmasını sağlayarak ve ardından gün boyunca pencereleri kapatarak doğal gece sifonu .
- Geceleri yüksek bir hava debisinde havalandırma kanallarından havayı mekanik olarak zorlayarak ve gündüzleri gerekli minimum hava debisinde havayı mahalde besleyerek mekanik gece yıkama .
- Doğal gece hava akışına yardımcı olmak için fanlar kullanarak, karışık mod havalandırma olarak da bilinen doğal havalandırma ve mekanik havalandırmanın bir kombinasyonu aracılığıyla karma modda gece yıkama .
- Toprak kanalı yöntemiyle sıcak havayı toprağın altındaki kanala yönlendirerek binaya serin hava göndermek.
Aydınlatma-Elektrik Ekipmanları
Sıfır enerjili binalar gün ışığından maksimum seviyede faydalanmalıdır. Bunun için pencelerin güney cephelerde daha çok yoğunlaşması önemlidir. Aydınlatmada olumlu etki yapmasına karşın soğutma yükünü arttıracağı unutulmamalıdır. Bu sebeple ısı geçişi minimum ışık geçirgenliği maksimum olan pencereler tercih edilmelidir.
Binada elektrik tüketen buzdolabı, çamaşır makinesi, ütü, televizyon gibi tüm ekipmanların enerji sınıfı yüksek olanlardan seçilmesi de çok önemlidir.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Her ne kadar enerji sarfiyatını kıssak da sıfırlamak mümkün değildir. Isıtma-soğutma-aydınlatma ve elektrikle çalışan ekipmanlar için enerji ihtiyacımız olacaktır. Bu enerjinin binanın lokasyonuna ve coğrafi şartlara göre bir yenilenebilir enerji kaynağından karşılanması gerekmektedir. Sıfır enerjili binalarda elektrik enerjisi elde etmek için genellikle fotovoltaik güneş panelleri tercih edilmektedir. Fotovoltaik paneller güneşten elde ettiği enerji yardımıyla elektrik enerjisi üretmektedir.
Burada da binanın enerji simülasyonunun doğru bir şekilde yapılmış olması önem arz etmektedir. Bilgisayar programları yardımıyla binanın yapı bileşenleri, coğrafi özellikleri, HVAC sistemleri, elektrikli ekipmanlar tanımlandıktan sonra binanın yıllık enerji simülasyonu elde edilebilir. Elde edilen simülasyona göre enerjinin karşılanması için yenilenebilir enerji kaynağı seçimi yapılır.
Sıfır enerjili binalar henüz yaygınlaşmadığı için yatırım maliyetleri yüksektir. Fakat şu bir gerçek ki otomotiv sektöründe yaşanan dönüşümün bir benzeri çok kısa bir süre içerisinde binalar için de yaşanacaktır. Bu durumun ispatı olarak özellikle Avrupa ülkelerinde binaların tüketmesi gereken enerji miktarının sınırlandırılması ile ilgili alınan kararları gösterebiliriz. Avrupa Birliği Enerji Komisyonu 2014 yılında aldığı karar ile 2020 yılına kadar yapılan tüm yeni kamu binalarının neredeyse sıfır enerjili bina şartlarını sağlamasını amaçladığını açıklamıştı. Bu hedef yakalanamamış olsa da enerji verimli bina konseptinin yakın gelecekte önemini çok daha fazla arttıracağını rahatça anlayabiliriz.
Enerji sarfiyatı minimum olan ve kendi enerjisini üreten yapılar yakın gelecekte hızla yaşamımıza girmeye başlayacaktır. Ülkemizde bu konu üzerinde akademik çalışmaların arttığını da belirtmekte fayda var. Umuyorum ki teoride çok yol katedilen sıfır enerjili bina konseptleri hızlı bir şekilde uygulanmaya da başlayacaktır.
Sağlıcakla.