Türkiye'deki yeni konut binalarının dış duvarları için çok boyutlu maliyet etkin detay modelleri geliştirilmesi
Multidimensional cost effective external wall details for new residential buildings of Turkey
Yazar: SİNEM BÜYÜKKARDAŞLAR
Danışman: DOÇ. DR. FATİH YAZICIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Mimarlık = Architecture

Özet:
Sosyal, kültürel, ekonomik gelişmelerle birlikte tün Dünya'daki enerji tüketimi, teknolojik gelişmelere, sanayileşme ve kentleşmeye, nüfusun hızla çoğalmasına, ihtiyaçların değişip gelişmesine ve tüketim alışkanlıklarının farklılaşmasına bağlı olarak artmaktadır. Enerji ihtiyacı genellikle doğal ve yenilenemeyen kaynaklardan karşılanmaktadır. Enerji üretiminde doğal ve yenilenemeyen kaynakların kullanımı, öncelikle bu kaynakların hızla tükenmesine neden olmakta ve beraberinde sera gazı emisyonlarında artışı, çevresel kirliliği ve ekolojik dengedeki bozulmaları getirmektedir ve insan sağlığı da bu durumdan olumsuz yönde etkilenmektedir. Sosyal, kültürel ve ekonomik gelişmelerin çevreyi olumsuz yönde etkilemeden gerçekleştirilebilmesi hedefi sürdürülebilirlik ve enerji etkinliği kavramlarını gündeme getirmiştir.
Enerji tüketiminde ve enerji tüketimine bağlı karbondioksit salım miktarlarında sektörel dağılım incelendiğinde en büyük payın bina inşaatı ve kullanımına ait olduğu görülmektedir. Bunların içerisinde konut yapıları en yüksek oranda üretilen ve kullanılan yapılardır. Konutlarda enerji tüketiminin büyük kısmı kullanım aşamasında, ısıtma ve soğutma amacıyla harcanmaktadır. Binanın ısıl performansını etkileyen ısı kazanç ve kayıpları ise yüzey alanı en büyük yapı elemanları olmaları ve dış ortam koşullarına en yüksek oranda maruz kalmaları nedeniyle en fazla dış duvarlardan gerçekleşmektedir. Ayrıca dış duvarlar çok sayıda katman içermeleri, bünyesinde kullanılan malzemelerin miktarı ve niteliği nedeniyle oldukça karmaşık yapıdadırlar ve yüksek yapım maliyetleri ile üretilmektedirler. Dolayısıyla, dış duvarların enerji, ekonomik ve çevresel performansı doğrudan yapının bütününü etkilediğinden çok boyutlu maliyet etkin detay çözümleri ile tasarlanmaları gerekmektedir.
Tez çalışması altı ana bölümden oluşmaktadır.
İlk bölümde binalarda enerji tüketimi konusuna giriş yapılarak tezin amaç, kapsam ve yönteminden bahsedilmiştir. Bu tez çalışmasında, Türkiye'deki yeni yapılan konut yapılarının dış duvarları için yapım aşamasındaki gömülü karbondioksit miktarlarının belirlenmesi, kullanım aşamasında ısıtma ve soğutma amacıyla harcanan enerji performanslarının değerlendirilmesi, finansal maliyetlerinin hesaplanması ve bu veriler doğrultusunda çok boyutlu maliyet etkinliğinin sağlanabilmesi için alternatif detay çözümlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. İstanbul ili, yaklaşık 15 milyonluk nüfusa sahip olması, yeni konut ihtiyacının ve üretiminin yüksek olması, deprem kuşağında bulunması, kentsel dönüşüm çalışmalarının fazlalığı ve Türkiye'deki konut üretiminde büyük paya sahip olması gibi faktörler nedeniyle çalışmanın yapılacağı bölge olarak seçilmiştir.
Çalışmanın yapılabilmesi için öncelikle dış duvar sistemlerinin ve dış duvarlarda kullanılan malzemelerin anlaşılması gerekmektedir. Bu nedenle çalışmanın ikinci bölümü literatür taraması sonucu derlenen, dış duvarların genel özelliklerine ve dış duvarlarda kullanılan malzemelerin özelliklerine dair bilgileri içermektedir. İlk aşamada yapı kabuğunun bir elemanı olan dış duvarların, genel özelliklerinden ve görevlerinden, dış duvar tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlardan, dış duvarların sınıflandırılmasından, dış duvar bileşenlerinden ve işlevlerinden, dış duvar kesitlerinin kompozisyon olanaklarından bahsedilmiştir. İkinci aşamada dış duvarlarda çekirdeği oluşturan, dış kaplama, iç kaplama, ısı yalıtımı, su ve buhar yalıtımı amacıyla kullanılan malzemelere dair özelliklerden ve uygulama yöntemlerinden bahsedilmiş ve malzemelerin çevresel etkilerine dair bilgiler verilmiştir.
Çalışmanın üçüncü bölümünde çok boyutlu maliyet etkinliği konusu ele alınmıştır. İlk aşamada sürdürülebilirlik ve enerji konusundaki tarihsel gelişmeler, ikinci aşamada sürdürülebilir bina tasarımı ile ilgili Türkiye'deki yasal düzenlemeler ve tarihsel gelişimi incelenmiştir. Yapılan Ulusal Tez Merkezi ve uluslararası bildiri ve makale kaynak taramalarından elde edilen veriler çalışmaların genellikle enerji etkin bina tasarımları ve maliyet etkin bina tasarımları üzerinde ayrı ayrı yoğunlaştığını göstermektedir. Üçüncü aşamada konutlarda enerji etkinliği ve maliyet etkinliği bir arada ele alınarak çok boyutlu maliyet etkinliğinden bahsedilmiş ve çok boyutlu maliyet etkinliğinin değerlendirilmesinde dikkat edilecek noktalar belirlenmiştir.
Çalışmanın dördüncü bölümü olan Türkiye'de yeni konut binalarının dış duvarlarının çok boyutlu maliyet etkinliği açısından değerlendirilmesine yönelik alan çalışması bölümünde öncelikli olarak çalışmanın amacı ve yöntemi belirlenmiştir. İkinci aşamada sıklıkla kullanılan dış duvar detay tiplerinin ve malzemelerinin tespiti için İstanbul İlçe Belediyeleri'ne başvurularak elde edilen konut projelerine ve gerçekleştirilen yarı yapılandırılmış görüşmelere dair bilgiler verilmiştir. Üçüncü aşamada 2018 yılında ruhsat almış ya da yapımı tamamlanmış konut yapılarında kullanılan mevcut dış duvar detay tipleri belirlenmiştir. Dördüncü aşamada mevcut dış duvar detaylarının çok boyutlu maliyet etkinliği, gömülü karbondioksit miktarları, kullanım evresi ısıtma ve soğutma yükleri ve finansal maliyet etkinliği açısından değerlendirilmiştir. 
Çalışmanın beşinci bölümünde çok boyutlu maliyet etkinliğinin sağlanabilmesi için alternatif dış duvar detay tipleri geliştirilmiştir. İlk aşamada mevcut dış duvar sistemlerine alternatif duvar sistemleri oluşturulmuş ve çok boyutlu maliyet etkinliği değerlendirilmiştir. İkinci aşamada kullanılan ısı yalıtım malzemelerine alternatif ısı yalıtım malzemeleri belirlenmiş ve çok boyutlu maliyet etkinliği değerlendirilmiştir. Üçüncü aşamada alternatif dış duvar tiplerinin mevcut dış duvar detay tipleri ile çok boyutlu maliyet etkinliği açısından karşılaştırılması yapılmıştır.
Çalışmanın altıncı bölümünde tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar ve değerlendirmeler açıklanmıştır.

Abstract:
Energy consumption worldwide is increasing together with social, cultural and economic developments depending on technological advancements, growth in industrialization and urbanization, rapidly increase in population, changing and development of needs and differentiation of consumption habits. Energy requirements are generally met from natural and non-renewable sources. Usage of natural and non-renewable resources energy production primarily causes the depletion of resources rapidly and brings along increase in greenhouse gas emissions, environmental pollution and disturbances in ecological balance and human health is also adversely affected from this situation. The target of providing social, cultural and economic developments without negatively affect the environment has brought up concepts of sustainability and energy efficiency.
When the sectoral distribution of energy consumption and carbondioxyde emissions related to energy consumption are analyzed, it is seen that the biggest share belongs to buildings in construction and usage phases. Among all constructions, residential buildings are the most produced and used building types. Most of the energy consumption in residential buildings are consumed for heating and cooling in usage stage. Heat gains and losses that affect the thermal performance of the building are mostly realized on the external walls because of having the largest surface area and exposure to outdoor weather conditions with highest ratio. Besides, the exterior walls are very complex due to containing multiple layers, quantity and quality of used materials, and they are produced with high production costs. Hence, external walls should be designed by taking into consideration multidimensional cost efficiency due to energy, economic and environmental performance of external walls directly affect to whole building. 
The thesis consists of six main chapters.
In the first chapter, the introduction to the subject of energy consumption in buildings has been made and the aim, scope and method of the thesis have been explained. In this thesis study, the main aim is determining the embodied carbondioxyde amount in the production phase of materials, analyzing of energy performance for heating and cooling in the usage phase of building and calculating of financial costs in the production, construction and usage phases for the external walls of the new residential buildings in Turkey and in accordance with this data, generating alternative detail solutions to provide multidimensional cost efficiency. Istanbul province have been chose as study area because of having nearly fifteen millions population, having a high ratio for new residential building requirement and construction, the excess of urban transformation studies due to being located on earthquake zone and having a big share at residential building construction in Turkey.
In order to carry out the study, initially, system and used materials of external wall should be understand. For this reason, second chapter of the study involves information that collected as a result of literature review about the general characteristics of the exterior walls and properties of the materials used in the exterior walls. At the first stage, of the external walls, which are an element of the building shell, general properties and tasks, points to take into consideration at exterior wall design, classification of the exterior walls, exterior wall components and functions, composition possibilities related to sections of external walls have been mentioned. At the second stage, properties and application methods of materials that have been used on core of the external wall, have been used for outer and inner facing, heat insulation and water and vapor insulation, and about environmental effects of materials have been informed.
In the third chapter of the study, multidimensional cost efficiency has been taken into account. At the first stage, historical developments in sustainability and energy, at the second stage, legal arrangements in Turkey related to sustainable building design and historical development have been researched. Obtained data in consequence of literature reviews from national thesis center and international articles and papers show that studies are generally focus on energy efficiency building designs and cost effective building designs as separately. Starting from this point research, at the third stage, by evaluating energy efficiency and cost efficiency together, multidimensional cost efficiency has been mentioned and points to consider about analyzing of multidimensional cost efficiency have been determined.
In the case study towards multidimensional cost efficiency assessment of external walls of new residential buildings in Turkey chapter is fourth chapter, initially the aim and method of the study have been determined. At the second stage, for determining external wall types and materials that used typically, data about residential building projects and survey study results which have been obtained from Istanbul District Municipalities have been informed. At the third stage, existing external wall detail types which used in residential buildings that obtained license in 2018 or constructed have been determined. At the fourth stage, multidimensional cost efficiency of existing exterior wall details in terms of embodied carbondioxyde amount, heating and cooling loads in usage phase and financial cost efficiency have been analyzed.
In the fifth chapter, alternative exterior wall detail types have been developed to provide multidimensional cost efficiency. At the first stage, alternative exterior wall systems to existing exterior wall systems have been constituted and multidimensional cost efficiency of alternatives have been analyzed. At the second stage, alternative heat insulation materials have been determined to used materials, and multidimensional cost efficiency of alternatives have been analyzed. At the third stage, alternative exterior wall types have been made comparisons with existing exterior wall types in terms of multidimensional cost efficiency. 
In the final sixth chapter, obtained results and considerations with in the context of the thesis study have been explained.