İstanbul'da mevcut bir büro yapısının enerji etkin yenilemesi
A case study on the energy efficient retrofittig of an existing office building in Istanbul
Yazar: ÖZGECAN KARACA
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Hızla artan dünya nüfusu, bununla beraber büyüyen küresel endüstri ve iş piyasalarına bağlı olarak giderek artan enerji tüketiminin çevre üzerindeki olumsuz etkileri son yıllarda göz ardı edilemeyecek boyutlara ulaşmıştır. Bu durumun en önemli nedenleri, enerji tüketiminde dünya tüketim kültürü ile paralellikte değişen alışkanlıklar, yanlış yaklaşımlar ve üretimde yenilenebilir ve çevre dostu kaynakların kullanılmamasıdır.Türkiye, güneş, rüzgâr gibi sürdürülebilir enerji kaynakları bakımından zengin bir ülke olmasına rağmen bu kaynakları doğru bir şekilde kullanamadığından enerji kaynakları bakımından dışa bağımlı bir ülkedir. Diğer taraftan ülkemizde enerjinin önemli bir oranın bina ve hizmetler sektöründe tüketildiği bilinmektedir.Enerji türleri içerisinde elektrik enerjisinin maliyeti oldukça yüksektir. Bu nedenle elektriğin tüketimi konusuna önem vermek gerekir. Enerji maliyetlerinin ve enerjiye olan talebin artması, enerji tasarrufunu zorunlu hale getirmiştir.Enerji ihtiyacının % 62'sini ithal etmek zorunda olan ve fosil yakıt kullanarak elektrik enerjisine dönüşüm sağlayan santralların toplam veriminin % 30 olduğu ülkemizde enerjinin verimli kullanımının önemi açıkça görülmektedir.Türkiye' de enerji kullanımının önemli bir kısmını büro yapılarında kullanılan enerji oluşturmaktadır.Bunlardikkatealındığında,büro yapılarındaenerjininetkin kullanılmasının Türkiye için oldukça önemli bir konu olduğu ortaya çıkmaktadır.Türkiye'deki mevcut büro binası stokunun enerji etkinliğinin düşük olduğu da göz önünde bulundurulursa, mevcut büro binalarında enerji kullanımını azaltmanın gerekli olduğu açıktır.Enerjinin etkin kullanımını ve israfının engellenmesini amaçlayan 5627 Sayılı Enerji Verimliliği Kanununun yürürlüğe girmesi ile ilk etapta asgari olarak binanın enerji ihtiyacı ve enerji tüketim sınıflandırması, yalıtım özellikleri ve ısıtma ve/veya soğutma sistemlerinin verimi ile ilgili bilgileri içeren enerji kimlik belgesinin düzenlenmesi zorunlu hale gelecek ve ikinci etapta, enerji verimliliğini arttırıcı önlemlerin alınmasına ve kullanılan enerjinin yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesine yönelik çalışmalar yapılacaktır.Büro yapılarında kullanılan enerjiyi azaltmak için izlenecek yol, enerji kayıplarının oluştuğu bölge ve etkenlerin analiz edilip büro binasının enerji ihtiyacını en aza indirgemek, kullanılan enerjinin verimliliğini artırmak ve mümkün olduğunca sürdürülebilir enerji kaynağı kullanımını destekleyici sistemler kurmak olacaktır.Bu yollar, belirli bir ilk yatırım maliyeti gerektirirken, kullanıcıya enerji tasarrufu sağlayarak enerji giderlerini azaltır.Bina kabuğu, binanın dış çevreyle arasındaki cidar olması sebebiyle yapılardaki enerji kayıplarında en önemli elemandır. Bu nedenle ilk adım olan enerji kayıplarını ve ihtiyaçlarını azalmak adına Mimarlık disiplini kapsamında yenileme önerileri geliştirilebilecek öncelikli yapı elemanı bina kabuğudur. Bir sonraki aşamada mimari öneriler geliştirilebilecek konular iç planlama ve malzeme seçimleridir. Ayrıca, enerji ihtiyaçlarının daha verimli bir şekilde karşılanabilmesi için uzman mühendis ekipler danışmanlığında seçilecek en verimli aktif sistemlerin getireceği veya mevcut sistemlerin verimini arttırıcı önerilerin getireceği mimari değişiklik ihtiyaçları söz konusu olacaktır. Bütün bunlardan yola çıkarak, bu çalışmada bina kabuğunun enerji etkin yenilenmesi ve daha verimli pasif ve mekanik sistem alternatiflerinin entegre edilmesi önerilmektedir. Bu amaçla, bu çalışmada İstanbul'da mevcut bir büro binası için geliştirilen enerji etkin yenileme senaryolarının enerji simülasyon aracı kullanarak mevcut binaya uygulanmış ve sonuçları değerlendirilmiştir. Bu iyileştirmelerin, büro binası enerji tüketimine olan etkilerinin değerlendirilmesinde, EnergyPlus programı için veri girdi dosyasının yaratılmasında kullanıcı kolaylığı için geliştirilmiş görsel ara yüz programı olan Design Builder adlı programdan yararlanılmıştır.Geliştirilen senaryoların tümünün uygulanması sonucunda; toplam yıllık CO2 salımı % 54 azalmış, Soğutma enerjisinde %66,5 ısıtma enerjisinde %79 tasarruf sağlanmış, toplam yıllık enerjide %50 tasarruf sağlanabilmiştir.

Abstract:
Rapidly increasing world population, growing global industry, business markets, rising energy demand caused by these factors and the negative effects of the growing energy production on the natural environment in the recent years has reached levels that cannot be ignored. The change in energy consumption in parallel to the change in world consumption culture and habits, wrong approaches to the issue and the minor utilization of renewable sources in the energy production are the main causes of these negative effects to the environment.Turkey is a country dependent on foreign energy sources; however, it is rich in sustainable energy sources such as solar energy and wind. According to 1999 data, important portion of the electricity used, such as 47%, was consumed in the building and the services sector.The cost of electricity is very high in energy types. Therefore, electricity must be consumed with greater caution. Energy efficiency has become mandatory by the increase in energy costs and energy demand.In our country where 62% of energy demand is imported and the efficiency of the fossil fuel conversion based electricity power plants is 30%, the importance of efficient use of energy is clear.A significant amount of Turkey's energy usage is in office buildings.These factors taken into account, the effective use of energy in office buildings emerges as a very important issue for Turkey.Considering the fact that the energy efficiency of existing office building stock in Turkey is very low, the importance and the necessity of lowering the energy consumption in the existing office buildings becomes obvious.With the validation of the law numbered 5627, which aims the efficient use of energy and prevention of waste, the issue of Energy identity cards containing the information on the buildings minimum energy demand and energy consumption classification, the insulation properties, and the efficiency of heating and/or cooling system, will be mandatory. As a second stage of the concerned law, studies on the measures of further enhancing the efficient use of energy on the building and the ways of procurement of energy from renewable sources will be conducted.Path to be followed to reduce the energy used in office buildings is through analyzing the factors and the zones that the energy losses occur, minimizing the energy demand by cutting down the loses, improving the efficiency. While these methods require a certain initial investment cost, they create savings on energy costs to the user by cutting down the energy consumption.Building envelope can be concerned as the interface for the energy loses as being the membrane between the building and the external environment. Therefore, for the first step that is decreasing the energy losses and demands, the first and the main point of intervention that can be done within the Architectural discipline is on the building envelope. The subjects at the next level of architectural intervention can be selection of materials and the planning. The next step to be able to meet the remainder of the energy demand would be accommodating the architectural changes coming from the interventions made by the specialist engineers on either changing the present systems with more efficient ones or improving the efficiency of the existing systems.Coming up from all these a methodology suggesting energy efficient refurbishment of the building envelope and integration of more efficient passive and mechanical systems has been developed and applied to an existing office boiling in Istanbul Turkey by a computer simulation tool and the results have been evaluated in this study.Options for the energy efficient refurbishment of the building envelope are studied in three main alternatives, improvement opaque elements of the building envelope, improving transparent elements and solar control, as a fourth option to these the improvement of the heating and cooling systems have been studied. The effects of these studies on the energy consumption of the building and the effects on the environment have been evaluated with the Design Builder energy simulation program.Design Builder is a visual interface program developed for user friendly and easy creation of input data files for the Energy plus Simulation Engine, which is an integrated simulation program.By the application of all developed scenarios % 54 reduction in CO2 emissions year, % 66,5 savings in Cooling energy, %79 savings in heating energy and % 50 savings in the yearly total energy consumptions have been achieved.