EKOLOJİK EV

Steelife Ekolojik Ev

Steellife'ın geçtiğimiz aylarda tanıtımını yaptığı Ekolojik Ev, kendi enerjisini kendi üretiyor ve enerjiyi verimli kullanıyor.

Mart - Nisan 2013 / Sayı: 18

Türkiye’de ilk hafif çelik binayı kuran Vefa markası Steelife, yine bir ilke imza atarak Türkiye’yi enerji faturasını sıfırlayacak olan “Ekolojik Ev” ile tanıştırdı. Geri dönüşümlü malzemeler kullanarak hafif çelik yapı üreten Steelife, enerji verimliliği esaslarına göre geliştirdiği Ekolojik Ev Projesi’nin ilk örneğini Pendik’teki showroomunda Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanı Taner Yıldız’ın katılımıyla görücüye çıkardı.

Ekolojik Ev, sağladığı yalıtım değerleri ile enerji kayıplarını minimum seviyeye indiriyor. Ekolojik Ev kendi enerjisini kendisi üretiyor ve enerjiyi en verimli şekilde kullanarak enerji verimliliği esaslarını en üst düzeyde karşılıyor. İstanbul Teknik Üniversitesi akademisyenleri ile yürütülen işbirliği ile gerçekleştirilen proje, üniversite-sanayi işbirliğinin en iyi örneklerinden biri olarak dikkat çekiyor.

Steelife Genel Müdürü Bülent Aydın

“Kendi kendine yeten bir yapı”

Ekolojik Ev’i inşa ederken kullandıkları hafif çelik yapı sisteminin, öncelikle bir sanayi ürünü olması ve dolayısıyla kontrol edilebilir, hesaplanabilir, teknolojik altyapısı ile ekolojik bir ev için ideal bir başlangıç noktası olduğunu belirten Bülent Aydın, hafif çelik yapı sisteminin yüksek ses ve ısı yalıtımına sahip olduğunu belirtiyor. Aydın, “Geri dönüşümlü malzemeden üretilen ve ekolojik olması ile öne çıkan hafif çelik yapı sistemi, sahip olduğu yalıtım değerleri ile klasik yapı sistemlerine göre çok daha az enerjiye ihtiyaç duyuyor” diyor ve şu bilgileri veriyor: “Düşük enerji tüketimi ve dolayısıyla düşük karbon salımı olan bir bina üretimi gerçekleştirmek hedefiyle yola çıktık. Ekolojik Ev bu konuda İstanbul için bir prototip oluşturuyor. Ekolojik Ev, düşük enerji ihtiyacının tamamını yenilenebilir kaynaklardan sağlayacak şekilde pasif ev kriterlerine uygun olarak tasarlandı. Konforlu ve sağlıklı yaşam koşulları sunuyor.

Steelife Genel Müdürü Bülent Aydın

Ekolojik Ev, doğalgaz ve herhangi bir başka enerjiye ihtiyaç duymadan kendi kendine yetebilen bir yapı. Enerji verimlilik hesapları İTÜ Mimarlık Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Zerrin Yılmaz tarafından yapıldı. Proje koordinatörlüğünü de İTÜ Mimarlık Fakültesi ve Technobee Academy Öğretim Üyesi Prof. Dr. Atilla Dikbaş yürüttü. Güneş enerjisinden maksimum seviyede yararlanılan ve geri dönüşümlü malzemeden üretilen Ekolojik Ev’de karbon salımı minimum seviyede. Binanın elektrik enerjisi ihtiyacı, çatıya yerleştirilen 27 adet fotovoltaik panelle karşılanıyor. Tasarım aşamasında panel sisteminin binanın ihtiyacı olan yıllık 3.400 kWh elektrik enerjisi üretmek üzere planlandı. Binanın işletmeye alındığı son bir yıl içinde toplam elektrik üretimi 3.800 kWh olarak, hedeflenenin üzerinde gerçekleşti. Dört adet kullanılan termal panelle de hem sıcak su üretimi yapılıp hem de yerden ısıtmaya destek sağlanıyor. Hava kaynaklı ısı pompasıyla da ısıtma ve soğutma gerçekleştiriliyor. Geri kazanım cihazı ile ortama sürekli taze hava sağlanıyor. Evde yağmur suyu depolama sistemi de var. Gri su arıtma sistemi sayesinde lavabolardan toplanan gri su arıtılıyor ve bahçe sulamada kullanılıyor. Böylece yüzde 70’e varan su tasarrufu sağlanıyor. Merkezi toz emme sistemi olan Ekolojik Ev’de tüm aydınlatmada minimum enerji tüketimi sağlayan LED aydınlatma armatürleri bulunuyor. Evdeki lavabo ve duştaki armatürler de tasarruflu armatürler.”

Kentsel dönüşüm hakkında...

“Türkiye’de kentsel dönüşüm, bina dönüşümü gibi algılanıyor. Umarım şu anda sürdürülen çalışmalarda sadece bina dönüşümüne odaklanılmaz. Gökyüzünün görülebildiği yaşam alanları yaratılmalı. İnsan toprağa ne kadar yaklaşırsa o kadar medeni, ne kadar uzaklaşırsa da o kadar antisosyal olur. Kentsel dönüşümün, bir yaşam dönüşümü olmasını ve binaların tümünün apartman olmamasını istiyoruz. Umarım kentsel dönüşüm İstanbul için bir dönüm noktası olur.”

İstanbul’da Artı Enerjili bir Konut Örneği: Steelife Ekolojik Ev

Prof. Dr. A. Zerrin YILMAZ / İTÜ-EKOMİM

Mimar Bülent AYDIN / Steelife Genel Müdürü

1. GİRİŞ:

Enerji Verimli Binalar, Ekonomiye Katkı ve İnşaat Maliyetleri

Bilindiği gibi, binalarda kullanıcı konforunu temin etmek için ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma amacıyla harcanan enerji dünyadaki toplam enerjinin hemen hemen yarısı kadardır ve toplam karbon salımının 1/3’ü ve hatta daha fazlasından binalar sorumludur. Bu nedenledir ki, tüm dünya ülkelerinde binaların kullanım sırasındaki sera gazı salımlarını azaltmaya yönelik önlemler alınmakta ve uyulması zorunlu yönetmelikler çıkartılmaktadır. Bu bağlamda da, EU Binalarda Enerji Performansı Direktifi (EPBD-The Directive on the Energy Performance of Buildings) kapsamında Türkiye’de Aralık 2008’de Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği çıkartılmış ve binaların CO2 salımının azaltılmasına yönelik önlemler bu yönetmelikle tanımlanmıştır.

Ülkemizde inşaat sektöründeki genel eğilim öncelikle binaların ilk yatırım maliyetinin düşük olması yönündedir ve bu nedenle çoğu kez enerji maliyetlerinin çok yükselmesi ve bunun sonucu olarak binanın yaşam dönemi maliyetinin artması gözden kaçar. Öncelikle belirtmek gerekir ki, enerji performansı yüksek binanın mutlaka ilk yatırım maliyeti yüksek bina olduğu algısı yanlıştır. Maliyet dahil, konfor ve enerji verimliliği analizleri uzmanları tarafından bilinçli olarak doğru zamanda yapılıp tasarımcılar doğru yönlendirilirse, performansı yüksek binanın standart binadan daha pahalı olma olasılığı neredeyse sıfırdır.

2. İSTANBUL’DA ARTI ENERJİLİ BİR KONUT BİNASI

Kullanımı sırasında sıfır karbon hedefini yakalamış, kullandığından fazla enerjiyi kendisi üretebilen ve içerisinde halen yaşanan Steelife-EkoEv bu alanda Türkiye’de bir ilke imza atmış bir örnek oluşturmaktadır. Bu projenin tüm enerji verimliliği çalışmaları İTÜ-EKOMİM Teknokent firması tarafından yapılmış, EKOMİM bu proje ve benzer uygulamalarıyla kuruluş faaliyetlerinin başında gelen “Türkiye için Enerji Verimli Prototip Geliştirme Hedefi”ne de ulaşmıştır. Türkiye’deki binaların gelişmiş ülkeler ortalamasının çok üzerinde enerji tükettiği düşünülürse, EkoEv prototiplerinin uygulanarak yaygınlaştırılmasının Türkiye’nin cari açığına en fazla olumlu katkı sağlayabilecek faaliyetlerin başında geldiği açıkça görülebilir.

2.1. Mimari Tasarım

Düşük enerji tüketimi ve dolayısıyla düşük karbon salımı olacak bir ev prototipinin üretilmesi hedefiyle yola çıkılan Steelife-EkoEv için tüm tasarım kararları detaylı simülasyonlarla yönlendirilmiştir. Bu tasarım sürecinin sonucu olarak, Steelife EkoEv şu an başlangıç hedefini fazlasıyla aşmış ve enerji ihtiyacından fazlasını yenilenebilir kaynaklardan sağlayan artı enerjili sıfır karbon ev olarak konforlu ve sağlıklı yaşam koşulları sunmaktadır. Enerjide dışa bağımlı ülkemizde, yükselen enerji fiyatları ve fosil enerji kaynaklarındaki azalma da gözönüne alındığında, bu tür binaların yaygınlaştırılması hem sağlığımız ve çevremiz, hem de ülke ekonomimiz açısından çok önem taşımaktadır. Bu bağlamda Steelife, mimari formları da farklı olacak şekilde İstanbul Çekmeköy’de 10 evlik Eko-site çalışmalarına da başlamıştır.

EkoEv’in tasarım ve üretimine ışık tutan enerji verimliliği kavramı aşağıdaki üç ana başlık altında değerlendirilmiş ve uygulanmıştır:

- Isıtma, soğutma ve aydınlatmada enerji ihtiyaçlarını azaltmak

- Enerjiyi verimli kullanmak

- Enerjiyi verimli ve temiz kaynaklar ile üretmek.

Demo amaçlı sıradışı bir forma da sahip olması istenen Steelife EkoEv’in güney tarafından görünüşü Şekil 1’deki fotoğrafta yer almaktadır.

Bu prototipin yapımında öncelikle tasarım aşamasında ısıl, görsel ve işitsel konfor koşullarını maksimum düzeyde sağlamak kaydıyla ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma enerjisi ihtiyacını en aza indirecek detaylı simülasyonlar yapılmış ve tasarımın tüm detayları, yalıtım kalınlıkları, ısı köprüsü yalıtımları bu dinamik simülasyon sonuçlarına göre belirlenmiştir. Pencerelerin üç cam katmanlı olması öngörülmüştür. Konumlandırılış durumu için ise çevre binaların gölge analizleri yine tasarım aşamasında yapılmıştır.

Tablo 1 ve 2’de ise yalıtım, pencere türü, günışığı ve doğal havalandırma stratejileri dahil farklı tasarım senaryolarının dinamik simülasyonları sonucuna göre tasarlanan binanın enerji ihtiyaçları görülmektedir. Bu tablolardan görülmektedir ki, tasarlanan binanın enerji ihtiyacı Türkiye’nin standart referans binasına göre soğutmada yüzde 70’e yakın oranda, ısıtmada ise yüzde 50’ye yakın oranda azaltılmıştır. Isıtma ve soğutma enerjisi azaltımı için uygulanan tün stratejilerde günışığından da maksimum yararlanmak ve dolayısıyla aydınlatma enerjisi ihtiyacını olabildiğince düşürmek için de tüm kontroller ve hesaplamalar yapılmıştır. PVC pencere doğramaları 3 camlı Pasif Ev sertifikalı tipte seçilmiştir ve pencere U-Değeri 0,9 W/m²K’dir.

Mimari konsept olarak tek eğimde olması planlanan EkoEv’in çatı eğimi ise güneş enerjisi sistemlerinin yerleştirilmesine uygun olarak ayarlanmıştır. Şekil 1’deki fotoğrafta görüldüğü gibi çatıya elektrik enerjisi üreten PV paneller ve kullanım sıcak suyu için termal güneş kolektörleri yerleştirilmiştir. Yeterli günışığının sağlanması ve aynı zamanda ısıtma/soğutma ihtiyaçlarının da minimize edilmesi açısından çatı saçağı gibi yapı elemanlarının boyutları gölge analizleri yapılarak belirlenmiştir. Bu detaylı hesaplamalarla enerji ihtiyacının en aza indirilmesi ve aynı zamanda konforlu iç mekanlar yaratılması sağlanmıştır.

2.2. Teknik Donanım

Bu çalışmalarla enerji ihtiyacı minimize edilerek inşa edilen EkoEv’in ısıtma ve soğutma ihtiyacını karşılamak amacıyla hava kaynaklı (havadan suya) bir ısı pompası kullanılmıştır. Isı pompası cihazı sadece elektrik enerjisi kullanmakta ve bir birim elektrik enerjisine karşılık toplamda 3,5-4 birim kadar ısıtma/soğutma enerjisi üretebilmektedir. Cihazın kullandığı elektrik enerjisi ise fosil yakıtlardan bağımsız olarak çatıya yerleştirilen PV panellerden sağlanmaktadır. Yapı, doğalgaz ya da başka herhangi bir enerjiye ihtiyaç duymadan kendi kendine yetebilmektedir.

EkoEv’de ısıtma için yerden ısıtma sistemi kullanılmaktadır. Bu sistem geniş bir yüzeyde uygulandığı için düşük su sıcaklıklarıyla çalıştırılabilen ve bu sayede ısı pompası gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan sistemlerin daha verimli çalışmasını sağlayan bir sistemdir. Ayrıca ısı transferi düşük sıcaklıktaki döşemeden gerçekleştiğinden kullanıcılara daha yüksek bir konfor sunar.

Binanın iklimlendirilmesi için kullanılan ve içeride yaşayanların kullanacağı tüm ekipmanların elektrik enerjisi ihtiyacı çatıya yerleştirilmiş olan 27 adet 1.114 x 1.414 mm boyutundaki fotovoltaik panel ile karşılanmaktadır. Panellerin anlık toplam elektrik üretim kapasitesi 2,7 kWp’dır. Tasarım aşamasında yıllık 3.400 kWh elektrik enerjisi üretmesi planlanan yapı, işletmeye alındığı Ocak 2012 itibaren geçen bir yıllık sürede toplam 3.800 kWh elektrik enerjisi üretmiştir. EkoEv bu üretimin bir yılda yüzde 40’ını kullanmıştır.

Dört adet 1.215 x 1908 mm boyutlarında termal panelden oluşan kapalı devre güneş enerjisi sistemi ile üretilen sıcak su, 200 litre hacminde bir depoda toplanmaktadır. Toplanan sıcak su ile hem kullanım sıcak suyu üretimi yapılmakta, hem de ısıtma sistemine destek sağlanmaktadır. Sistem depodaki suyun sıcaklığına ve güneş kolektörlerinin sıcaklığına göre çalışan bir otomasyon ünitesi üzerinden kontrol edilmektedir.

Binanın ısıtılması ve soğutulması için ihtiyaç duyulan sıcak ve soğuk su hava kaynaklı bir ısı pompası cihazı ile karşılanmaktadır. Bu cihaz, kışın havanın ısısını kullanarak binanın ısıtılması için gerekli olan sıcaklıkta suyu üretmektedir. Yaz şartlarında ise binanın soğutulmasını sağlayan soğuk suyu üreterek, binadan soğurulan fazla ısının havaya atılmasını sağlamaktadır. Cihazın ısıtma kapasitesi 14 kW, soğutma kapasitesi ise 11 kW’dır.

Binanın ısıtılması ve serinletilmesi döşeme şapının içine uygulanmış borulardan sıcak/serin su dolaştırılması ile sağlanmaktadır. Geniş yüzeyde uygulanmış bu sistem, ışıma yaparak mahali ısıtır/serinletir. Sistem, sahip olduğu geniş uygulama alanı sayesinde kışın 33 °C su sıcaklığı ile ısıtmaya, yazın ise 16 °C su sıcaklığı ile serinletmeye imkan tanımaktadır. Bu özelliğiyle de ısı pompasının daha verimli çalışmasına katkıda bulunmaktadır.

Kontrollü havalandırma sistemi ve ısı geri kazanım cihazı doğal havalandırma için dış hava sıcaklığı ve nem oranı uygun olmadığı zamanlarda kontrollü havalandırma için kullanılmaktadır. Dış şartlar uygun olduğunda ise taze hava ihtiyacı çatı ve cephe pencereleri aracılığıyla doğal olarak sağlanmaktadır.

Kontrollü havalandırma sistemi, hem nemin giderilerek konforun sağlanması, hem de yerden serinletme sistemi ile karşılanamayan uç soğutma yüklerinin karşılanabilmesi amacıyla ve gereğinde kullanılmak üzere kurulmuştur. Bu sistemle taze hava ihtiyaca göre mahallere aktarılmaktadır. Kullanılmış ve egzost olarak değerlendirilebilecek hava ise mahallerde emilerek binadan dışarı atılmaktadır. Bu işlev ısı geri kazanımlı ve 100-2.000 m3/h debi aralığında çalışabilen bir havalandırma cihazı ile yerine getirilmektedir.

Yağmur suyu depolama sistemi ile çatı alanlarından gelen yağmur suyu borularla toplanarak binanın arka bahçesine gömülü olan 1.800 litrelik yağmur suyu tankında toplanmaktadır. Toplanan bu su, ihtiyaç halinde bahçe sulama amacıyla kullanılmakta veya otomatik olarak çalışan bir hidrofor ünitesi tarafından binaya basılmaktadır ve sonrasında tuvaletlerdeki rezervuarlarda veya çamaşır yıkamada kullanılabilmektedir. Sistemin borulaması ve işletimi için kullanılan otomasyon sistemi ile şebeke suyu ile yağmur suyunun hiçbir zaman birbirlerine karışmaması sağlanmaktadır. Uzun süre yağışsız geçen dönemlerde sistem 11 litrelik ek haznesinde depoladığı şebeke suyu üzerinden binaya hizmet vermektedir.

Gri su arıtma sistemi sayesinde lavabolardan toplanan gri su arıtılmakta ve bahçe sulama amaçlı kullanılabilmektedir. Klozet ve rezervuar sistemleri özel hazne yapıları ve su kullanımının azaltan gömme rezervuar iç takımları sayesinde gereksiz su tüketimini engelleyecek şekilde seçilmiştir. İnce gömme rezervuar, çift kademeli fonksiyonu ile 2,5-4 litre veya 3-6 litre kapasitesi sayesinde yüzde 70’e varan su tasarrufu sağlamaktadır.

Binanın atıksu tesisatında sessiz atıksu boruları kullanılmış ve daha konforlu bir yaşam alanı sağlanması mümkün olmuştur. Bağlantı noktalarında yüzde 100 sızdırmazlık garantisi olan bir borulama sistemi kullanılmış ve böylece evin ömrü boyunca herhangi bir yenileme, tamirat işine girilmesi tehlikesi de ortadan kaldırılmıştır. Lavabo ve duşta tasarruflu armatürler kullanılarak su tüketimi azaltılmıştır. Standart bir lavabo armatürü dakikada 12-14 litre su tüketirken bu armatürler, özel tasarruflu perlatörleri ile bu sarfiyatı dakikada 8 litreye düşürmektedir.

Tüm aydınlatmalarda minimum enerji tüketimi sağlayan LED aydınlatma armatürleri kullanılarak enerji tasarrufu sağlanmaktadır. 100 bin saate kadar çalışabilen uzun ömürlü armatürler 75 W lamba yerine 10 W ledlerden oluşmaktadır. Bu ledler standart ampüllere göre 25 kat daha az ısı üreterek enerjinin ısı olarak kaybını da önlemektedir.

2.3. Ölçüm Sonuçları

Tüm sistemlerin kontrolü, yaşama alanında mutfak girişinde yer alan kontrol panolarından sağlanmakta, PV panellerin üretimi de sürekli izlenmektedir.

Yıllık ölçüm sonuçları göstermiştir ki, EkoEv için oluşturulmuş bütün bu sistemlerin ihtiyacı dahil tüm elektrik enerjisi ihtiyacı çatıya yerleştirilmiş 28 adet PV panelden sağlanabilmekte ve fazla olan enerji komşu binaları besleyebilmektedir. Dolayısıyla Steelife EkoEv, sıfır karbon salımı ile kullanıcılarına faturasız bir hayat ve ısıl, görsel ve işitsel konfor koşullarını rahatlıkla sunabilmektedir.

Kaynaklar

Yılmaz A.Z. ve Aydın, “B. Toplam Maliyeti Düşük Sıfır Karbon Binalar Mümkün Müdür? İstanbul’da Bir Konut Örneği”, EKOYAPI Dergisi, Sayı 13, Şubat 2013.

Anon, “Enerji Verimliliği Bir Kültürdür”, GreenPower Gazetesi, 25.02.2013.

http://www.steelife-tr.com

http://www.ekomim.com

Enerji Otomasyonu (Scada Sistemi)

Otomasyon sistemine izlenebilirlik, bir merkezden kumanda ve kontrol etme, rapor alma gibi özellikler kazandıran yazılımların genel ismi SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition )'dır. Genel olarak enerji SCADA’sı (elektrik-su-doğalgaz) ve proses SCADA’sı (fabrika-tesis) olarak ikiye ayrılır. SCADA yazılımları aşağıda belirtilen bazı özellikleri ile enerjinin daha verimli ve güvenli kullanılmasına da olanak sağlar. Tüm üretim ve tüketimverilerinin ayrı ayrı ölçülerek; anlık olarak izlenebildiğienerji scada sistemi ile, güneş panellerinin reel üretimve sistemlerin enerji verimlilik verilerinin kayıt altında tutulması sağlanır.

KİLİT ÖZELLİKLER

BİNA KABUĞU:

10 cm taş yünü (~0.25W/m2K)

Argon gazlı ısıcam-Triple glazing (0.07 W/m2K)

Termal bariyerli doğrama

ENERJİ VERİMLİ SİSTEMLER:

Hava kaynaklı ısı pompası,

Solar PV Paneller

Isı geri kazanımlı havalandırma

Frekans invertörlü pompalar

Isıl depolama tankı

Mekanik otomasyon

Yüksek verimli aydınlatma armatürleri

Otomasyona bağlı varlık ve günışığı sensörleri ile aydınlatma kontrolü

Bireysel aydınlatma kontrolü

Elektro-mekanik sistemlerinin tüketim değerlerinin ayrı olarak izlenme

SU VERİMLİ SİSTEMLER:

Gri su kullanımı; peyzaj ve wc

Su etkin peyzaj tasarımı

Su etkin peyzaj sulama

Düşük tüketimli armatürler ve susuz pisuar

ARAZİ KULLANIMI & ULAŞIM & EKOLOJİ & SAĞLIK VE KONFOR

Mevcut bina kullanımı,

Toplu taşımaya yakınlık,

Bisiklet park alanı+duş/soyunma

Paylaşımlı araç park yeri+ Elektrikli araç istasyonu

Açık alan/Yeşil çatı/Biyoçeşitliliğin artırılması

Tüm yaşam alanlarında günışığı ve manzara,

Akustik ses ve darbe yalıtım uygulamaları

Sürdürülebilir malzeme kullanımı (yerel, hızlı yenilenebilir gibi çevreci malzemeler)

Akıllı Bina Otomasyonu konusunda ciddi bir altyapıya,donanımlara ve yazılımlara sahip bir teknolojidir.