Muğla ili koşullarında betonarme ve ahşap malzemeli binaların yaşam döngüsü analizi
Life cycle assessment of buildings constructed with reinforced concrete and wood material in terms of Muğla province
Yazar: BURAK HOZATLI
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada öncelikli olarak binalarda yaşam döngüsü değerlendirmesi ve yaşam döngüsü enerjisi hesaplama yöntemleri araştırılmış ve geleneksel yöntemlerle tasarlanmış betonarme bina ile ekolojik malzemelerin kullanıldığı ahşap iskeletli binaya ait hesaplama sonuçları karşılaştırılmıştır. Örnek olarak Muğla Güneş Evi binasında XPS, taş yünü, selülozik yalıtım malzemelerinin kullanıldığı durumlardaki enerji tüketimleri ve yaşam döngüsü süreçlerindeki çevresel etkiler hesaplanarak kıyaslanmaktadır. Ayrıca yenilenebilir enerji sistemlerinin enerji tüketimleri ve çevresel etki profilleri üzerindeki katkısı da karşılaştırılmaktadır. Aynı zamanda Muğla İli iklim ve coğrafik koşullarına uygun, ekolojik malzemelerin kullanıldığı bina tasarımlarına ait sonuçlar geleneksel inşaat yapım şartları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca bu binaların kendi enerjisini üretebilme potansiyeli de incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar yardımıyla bina tasarımına yönelik önerilerde bulunulmuştur. 
Bu çalışmanın sonucunda yaşam döngüsü aşamaları ve unsurlarının enerji tüketimleri ile çevresel etkileri incelenmiş ve en az miktarlarda kullanılan malzemelerin bile binanın toplam enerji tüketimleri ile çevresel etkileri üzerinde kayda değer tesiri olduğu görülmüştür. Ayrıca binalarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması ile binaların yaşamları boyunca tüketecekleri enerji miktarları ve çevresel etki puanları azaltılabileceği tespit edilmiştir. Binaların yaşam döngüsü enerjilerinin ve maliyetlerinin hesaplanması için bir bilgisayar program geliştirilmiştir. Hesaplamalar sonucunda yaşam döngüsü enerji tüketimleri açısından bakıldığında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması ile binaların işletim enerjisi miktarlarında %85-88 oranlarında tasarruf sağlanmışken yaşam döngüsü enerjilerinde bu oran %27-32 seviyelerinde gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ayrıca binaların çevresel etkilerine bakılacak olursa en yüksek etki oranlarının binanın işletilmesi sürecinde bulunduğu görülmektedir. Betonarme ve ahşap iskeletli binalarda bu oranlar sırası ile %42-43 ve %50 seviyelerinde iken fotovoltaik panelleri ile güneş toplayıcılarının kurulması ve çalışır duruma getirilmesi ile %8-9 ve %9 seviyelerine gerilemiştir. Binaların yaşam döngüsü maliyetlerine bakıldığında en yüksek maliyet betonarme binalarda gerçekleşmiştir. Binaların işletme sürecindeki maliyetleri betonarme ve ahşap binalar için %47 seviyesinde iken binalara yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan sistemlerin dâhil edilmesiyle bu oranlar sırası ile %9-10 ve %8 seviyelerine gerilemiştir.
Sürdürülebilirliğin sağlanması noktasında enerji tüketimlerinin azaltılması, enerji verimliliği konusunda daha fazla çalışma yapılması ve kullanıcıların bu konularda bilinçlendirilmesi oldukça önemli olacaktır. Enerji tasarrufu ve çevresel etkilerin azaltılması için, binalarda mimari tasarımlar aşamasından başlamak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarından en üst seviyede faydalanılması, doğal kaynakların daha az kullanımı, geri dönüşüm sağlanabilecek yapı malzemelerinin seçimi, yalıtım uygulamalarının uygun düzeylerde gerçekleştirilmesi ve verimlilik sınıfı yüksek cihazların seçilmesi gerekmektedir.

Abstract:
In this study, life cycle assessment of buildings and life cycle energy calculation methods are initially researched, and calculation results of the reinforced concrete buildings designed with traditional methods and timber-framed buildings made using with ecological materials were compared. As an example, energy consumption in the Mugla Solar House building constructed with using the XPS, rockwool, cellulose insulation materials and environmental impacts of life-cycle processes were calculated and compared. Moreover, the energy consumption of renewable energy systems and contribution on environmental impact profiles are compared. At the same time, the results of the buildings constructed with using ecological materials suitable to the Mugla Province climate and geographical conditions are compared with the conditions of the buildings constructed by traditional construction materials. In addition, potential of producing of its own energy of these buildings was also researched. Suggestions have been made for the design of the building with the help of obtained results.
As a result of this study, life-cycle stages, energy consumption of elements of them and environmental impacts were examined. It was observed that, small amounts of materials used in the building construction have a significant influence on the total energy consumption and environmental impacts. In addition, it was determined that the uses of renewable energy sources in buildings reduce the consuming energy amounts of buildings throughout their lives and the environmental impact scores. A software program was developed to calculate the energy of the life cycle and costs. As a result of the calculations, in terms of life-cycle energy consumption of buildings, the use of renewable energy sources caused to save of the amounts of operating energy rate of 85-88 % and save of the levels of energy of the life cycle with rate of 27-32 %. If the environmental impacts of buildings took into the consideration, the highest impact rates had been observed in the process of building operation. In the concrete and timber-framed buildings, these rates are 42-43 %, 50 % levels respectively, while these rates went down 8-9 % and 9 % levels after the establishment and running of the photovoltaic panels and solar collectors. If life cycle costs of buildings were considered, the highest cost was found at the reinforced concrete buildings. The process costs of the reinforced concrete and wooden buildings are in 47 %, while these rates declined to levels of 9-10 %, and 8 % after the use renewable energy sources.
In order to supply the sustainability, reduction of energy consumption, further work on energy efficiency, and awareness of the users will be critically important. The utilization of renewable energy sources at the highest level from beginning of the architectural design phase of buildings, less use of natural resources, choice of recycling building materials, insulation applications in appropriate levels and selection of high efficiency class of devices are necessary for the energy savings and reduction of environmental impacts.