Yüksek katlı binalar için iç çevre kalite etkileri dahil bir yaşam döngüsü değerlendirme çerçevesi
A life cycle assessment framework for high rise buildings including indoor environmental quality impacts
Yazar: MAJID BAHRAMIAN
Danışman: PROF. DR. KAAN YETİLMEZSOY
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Yaşam döngüsü = Life cycle ; Yüksek binalar = High buildings ; İnşaat sektörü = Construction sector

Özet:
Türkiye ve İran'daki yüksek katlı konut binalarının çevresel performansına dair bina sakinlerinin algısına göre, iç mekan çevresel nitelikleri dikkate alınarak bir yaşam döngüsü değerlendirmesi önerilmiştir. Tebriz ve Ankara'daki iki yüksek katlı konutun sakinleri arasında iç mekan çevre nitelikleriyle ilgili soruları içeren çevrimiçi bir anket dağıtıldı. Farklı yüksekliklerdeki ticari ve konut amaçlı binaların Yaşam Döngüsü Enerjisi, Yaşam Döngüsü Sera Gazları ve Konvansiyonel Yaşam Döngüsü Değerlendirmeleriyle ilgili mevcut literatür genel hatlarıyla incelenmiştir. Bir yandan kapsamlı bir tarama gerçekleştirirken bir yandan da yüksek ve alçak binaların çevresel değerlendirmesiyle ilgili yakın zamanlı katkılara dikkat çekebilmek için literatür taraması anlatı şeklide gerçekleştirilmiştir. (1995'ten 2018'e) 23 yıllık bir zaman dilimini içerecek şekilde veri tabanlarında arama yapılarak ve 230'u n üzerinde makale seçilerek çalışma gerçekleştirilmiştir. Literatür taraması sonunda alçak binaların (1 ila 5 katlı) yüksek binalara (5 ve üzeri katlı) göre daha fazla çalışmaya konu edildiği, alçak binaların yaşam döngüsü değerlendirmesiyle ilgili çalışmaların sayısının yüksek binaların yaşam döngüsüyle ilgili çalışmaların sayısının yaklaşık iki katı olduğu görülmüştür. Yüksek binalarla ilgili çalışmalarda ticari binaların üzerinde daha çok durulmuş ve incelenen çalışmaların %60'ından fazlası ticari binaları ele almış, alçak binalarla ilgili çalışmalarda ise, incelenen çalışmaların %70'inden fazlasını oluşturan konut amaçlı binalar öne çıkmıştır. Çalışmalarda yaşam döngüsü aşamalarından üretim ve kullanım aşamaları üzerinde daha çok durulmuştur. En çok incelenen etki kategorileri ise küresel ısınma potansiyeli ve gömülü enerji olmuştur. Yüksek binaların gömülü enerji değerleri büyük değişkenlik göstermekte ve 0,533 MJ/m2 ile 883,1 GJ/m3 arasında değişmektedir. Alçak binalar içinse bu değerler 0, 21 ile 374,4 GJ/m3 arasında değişmektedir. Küresel ısınma potansiyeli açısından yüksek binalar yılda 10 ila 10010 kg CO2eq/m2 salınım yaparken, bazı çalışmalar ahşap yapıların 234,8 ile 1338 kg CO2 eq/m2 arasında değişen değerlerle salınımı azaltma potansiyelini göstermiştir. Alçak binaların salınım değerleri 0,07 ile 35765 kg CO2 eq/m2 arasında değişirken, ahşap yapılar salınımı 12,9 ila 361 kg CO2 eq/m2 azaltmıştır. Farklı türlerdeki binaların yaşam döngüsü değerlendirmelerinde 20 yıldan'den başlayıp 100'ün üzerine kadar çıkan çok farklı bina ömürleri kullanılmıştır. Hem tanım hem de birim açısından büyük bir değişkenlik gözlenen bir başka parametre ise fonksiyonel birim olmuştur. Araştırmacıların çoğu (%61) fonksiyonel birim olarak metrekareyi kullanırken, incelenen çalışmaların yaklaşık %20'sinde fonksiyonel birim olarak "binanın tümü" ele alınmıştır. Bu durum, daha pratik sonuçlar elde etmeyi sağlayacak standart bir fonksiyonel birim tanımının olmadığını göstermektedir. Binaların yaşam döngüsü değerlendirmelerinde en çok atıf yapılan envanter veri tabanı Ecoinvent (%65) olurken, onu Bath Üniversitesi Karbon ve Enerji Envanteri (11%), ABD Yaşam Döngüsü Envanteri (%9) ve Avustralya Materyal Envanteri Veri Tabanı (7%) takip etmektedir. Bilgisayar destekli yazılımlar arasında, incelenen çalışmaların %40'nda atıf yapılan SimaPro'nun hakimiyeti söz konusudur. ATHENA Impact Estimator ve GaBi yazılımlarına da incelenen çalışmaların sırasıyla %7,5 ve %4'ünde atıf yapılmıştır. Çalışmanın vurguladığı son husus, bina tasarımı (yapı ve malzemeler), bina ömrü, fonksiyonel birim ve kapsam farklılıkları yüzünden farklı çalışmaların bulgu ve sonuçları arasında yapılabilecek karşılaştırmaların sınırlı olmasıdır. Verilerdeki belirsizlikler genellikle açıklanmamakta ve çalışma sonuçlarında gösterilmemektedir.

Abstract:
Through the occupant's perception of environmental performance of high-rise residential buildings in Turkey and Iran, a life cycle assessment with consideration of indoor environmental qualities has been proposed. An online survey containting the relevant questions to the indoor environmental qualities was distributed among the residents of two high-rise residential buildings in Tabriz and Ankara. Moreover, an overview of current status of the available literature on Life Cycle Energy, Life Cycle Greenhouse Gases, and Conventional Life Cycle Assessment of commercial and residential buildings was presented with respect to their elevation. A narrative literature review was carried out to provide a comprehensive overview as well as to highlight the recent contributions related to the environmental evaluation of high-rise and low-rise buildings. The study carried out by means of searching databases covering a time frame of 23 years (between 1995 and 2018) and selecting more than 230 articles. The review shows that low-rise buildings (1~5 floors) compared to high-rise ones (≥ 5 floors) received significant attention as the studies focusing on the life cycle assessment of low-rise buildings were about twice in number more than the studies related to the life cycle assessment of high-rise buildings. In case of high-rise buildings, commercial buildings gained more attention by over 60% of the reviewed studies, while for low-rise buildings, residential buildings took the leverage by accounting to over 70% of the reviewed studies. The more frequently studied life cycle stages were those related to the manufacturing and use phases. Similarly, the most considered impact categories were the global warming potential and embodied energy. The reported values for embodied energy of high-rise buildings had a great variation ranging from 0.533 MJ/m2 to 883.1 GJ/m3, while the same values for low-rise buildings ranged from 0.21 to 374.4 GJ/m3. In terms of global warming potential, high rise buildings emitted 10 to 10010 kg CO2 eq/m2 per year, however some studies revealed the potential of timber structure in emission reduction by values ranging from 234.8 to 1338 kg CO2 eq/m2. The emissions associated by low rise buildings ranged from 0.07 to 35765 kg CO2 eq/m2 and the respective values for emission reduction by timber structures were between 12.9 and 361 kg CO2 eq/m2. The results also indicate that a wide range of building's lifespan varying from 20 to over 100 years were utilized in life cycle assessment of different types of buildings. Functional unit was also another parameter that showed an immerse variation both in terms of unit and definition. While majority of researchers considered "m2" as the functional unit (61%), "whole building" was also considered as the functional unit in almost 20% of the reviewed studies, indicating the lack of standardized definition for functional unit for more practical outcomes. Ecoinvent was the most referred inventory database (65%) for life cycle assessment of buildings followed by University of Bath ICE (11%), U.S. database (9%), and Australian material inventory database (7%). SimaPro dominated computer-aided software with 40% of citation among reviewed studies. ATHENA Impact Estimator and GaBi software gathered the attention of the reviewed studies by 7.5% and 4%, respectively. The review finally highlights that the variations in building design (structure and materials), lifetime, functional unit, and scope restrict the ability to compare the findings and results of studies with each other.