Opak düşey yapı kabuğunun enerji-emerji performansının değerlendirilmesine yönelik bir yaklaşım
An approach to the evaluation of energy- emergy performance of vertical opaque building envelope
Yazar: FİRUZE İLGİN ERKMEN
Danışman: PROF. DR. GÜLAY ZORER GEDİK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji analizi = Energy analysis ; Sürdürülebilirlik = Sustainability ; Yapı kabuğu = Building envelope

Özet:
Günümüzde, yoğun olarak yaşanan çevre ve enerji sorunları, dünyayı ve insan sağlığını tehdit eden en büyük problemlerden birini oluşturmaktadır. Olumsuz etkilerin en aza indirilmesi veya yok edilmesi için, toplam enerji tüketiminin miktarı ve kaynağı dikkate alınması gereken konuların başında gelmektedir.Yapı sanayisinin, çevre kirliliği ve enerji tüketimindeki payı büyüktür. Dünyada yapılar, CO2 emisyonlarının yaklaşık %50 sinden sorumludur. Yapının çevreye olumsuz etkilerine baktığımızda, tasarım, yapım ve kullanım aşamalarının her birinde sürekli bir kaynak tüketimi vardır. Sürdürülebilir bir çevre ve bir yapı ortaya koymak için; yapıların yaşam döngüsü boyunca, yapım, kullanım, bakım-onarım ve yıkım süreçlerinde sorunların anlaşılması ve bu sorunlara kapsamlı bir yaklaşım getirilmesi gerekmektedir. Bu açıdan, yapı kabuğunun performansı, enerji korunumu ve çevresel değerlendirme ölçütleri açısından birlikte ele alınmalıdır.Bu çalışmada, düşey yapı kabuğunun performans değerlendirmesi, üretim ve kullanım olmak üzere iki aşamayı kapsamaktadır.Bu tez çalışmasında;Birinci bölümde; tezde yararlanılan literatür ile ilgili bilgi verilmiş, tezin amacı ve hipotezi ortaya konmuştur.İkinci bölümde; sürdürülebilirlik ile ilgili tanımlar ve kavramlar verilmiştir. Sürdürülebilirlik bağlamında yapı kabuğu performansı ve yalıtım ilişkisi açıklanmıştır.Üçüncü bölümde; yapı kabuğunun çevresel performansının belirlenmesinde yararlanılan yöntemler, yapı üretim ve kullanım çerçevesinde yer almıştır. Yapı kabuğunun çevresel etki analizinde; üretim aşaması çevresel etkileri ve kullanım aşamalarında enerji gereksinimi ve emerji harcamaları ile ilgili bilgiler verilmiştir. Yapı kabuğunu oluşturan malzemelerin elde edilmesi, üretimi, taşınması ve uygulama aşamalarını kapsayan süreçteki toplam enerji olan oluşum enerjisi ve bunun yanı sıra yapılan işi güneş enerjisi cinsinden ölçen özgül emerji değerlerinin yapı üretim ve kullanım aşamalarındaki yerine değinilmiştir.Dördüncü bölümde; tez kapsamında yapı kabuğu çevresel performansına yönelik bir yaklaşım ve yaklaşımda izlenecek adımlar ortaya konulmuştur. Bu adımlar kısaca;o Yapı üretim enerjisi analizi (ÜEA) ve emerji değerlendirmesi (ÜED);yapı kabuğunu oluşturan malzemelerin, üretiminden, yapıya ulaştırılması, yapıda uygulaması ve bakımı sürecinden kaynaklanan yenilenemeyen enerji tüketimi hesaplarını vetoplam yaşam dönem maliyetinin hesaplanmasında kullanılan çevresel hesap metodu olan emerji değerlendirmesi ile dolaylı veya dolaysız güneş enerjisi miktarı hesaplarını,o Yapı kullanım enerjisi analizi (KEA) ve emerji değerlendirmesi (KED);yapı kabuğu yoluyla oluşan ısı kayıp ve kazançlarına bağlı olarak enerji gereksiniminin belirlenmesini ve bu gereksinimin karşılanması için yıl boyunca doğalgaz ve elektrik kullanımının güneş enerjisine eşdeğer emerji tüketimi hesaplarınıkapsamaktadır.Beşinci bölümde; önerilen yaklaşımın Ankara ve İzmir illeri için uygulaması yapılmıştır. Bu bağlamda, enerji analizi ve emerji değerlendirmesi yapılan yapı kabuğu kesitlerinin, yalın kesite göre ilave enerji emerji yatırımları ve enerji-emerji tasarrufları hesaplanmıştır. Her aşamanın sonuçları hem kendi içinde, hem de üretim ve kullanım aşamalarının sonuçları ile bir arada değerlendirilmiş ve kesitlerin etkinlik yüzdeleri belirlenmiştir.Sonuç bölümünde; yapı kabuğu kesitlerinin iki iklim bölgesi için karşılaştırılması yapılmış ve tez kapsamında önerilen yaklaşımın sonuçları verilmiştir. Örnek çalışma ile, yapı kabuğunun, yapıldığı bölgenin iklimsel koşullarına ve üretim teknolojilerine bağlı olarak, farklı performanslar gösterdiği belirlenmiştir. Çalışılan iklim bölgelerinde, farklı kabuk kesitlerinin uygunluğu saptanmıştır.

Abstract:
Today, environmental and energy related issues are considered current and important problems that threaten human health and the world. To minimize or eliminate the negative environmental impacts it is required to consider the total energy consumption and the energy sources.Construction industry has an important role in energy consumption and environmental pollution. Buildings are responsible approximately for 50% of CO2 emissions. In the examination of the negative effects of buildings on environment it is obvious to see that there is a constant resource consumption during the design, construction and use stages of them.To put forward a sustainable environment and a sustainable building, it is necessary to understand the problems and to produce comprehensive approaches in terms of solving those of problems throughout the life cycle; construction, operation, maintenance, repair and demolition processes of the buildings. In this respect, the performance of the building envelope in terms of energy conservation and environmental evaluation criteria must be considered together.In this study, performance evaluation of the vertical building envelope comprises two stages including the production and use of building envelope.In this thesis;In the first chapter information on literature utilized in the thesis is given, the aim of the thesis and hypothesis are discussed.In the second chapter definitions and concepts related to sustainability are explained. Relationships between building envelope and insulation performance described from the point of sustainability.In the third chapter the methods used in the determination of the environmental performance of the building envelope are given within of the manufacturing and use of the building. The analysis of environmental impacts of the building envelope contains information related to the environmentals impacts of the production phase, energy requirement of operation phase, and emergy cost. Total energy required for the production, transportation and application of the materials used in the building envelope are also covered as well as the value of specific emergy, which defines those of work in terms of quantity of solar energy, in contruction and use stages of the building.In the fourth chapter an approach to the environmetal performance of the building envelope and the steps of that approach are determined. These of steps are:o Energy analysis (EA) and emergy evaluation (EE) for production-construction phase of a building: this stage includes the non-renewable energy consumption caused by production, transport, construction and maintenance pocesses of the building envelope materials and environmental accounting method called emergy evaluation which is used in the calculation of the cost of the total life cycle defined as the quantity of solar energy, directly or indirectly.o Energy analysis (EA) and emergy evaluation (EE) for the building use phase; this stage includes the determination of energy requirements due to heat losses and the heat gains through the building envelope, and the emergy consumption accounts equivalent of solar energy in use of natural gas and electricity throughout the year.The fifth chapter covers the application of the proposed approach for Ankara and İzmir cities.In this context, additional energy and emergy investements and savings of the building envelope, which are determined by the energy analysis and emergy evaluation during the production and use phases of the building, are calculated considering a simple envelope. The results of each stage are evaluated, and the percentage of activity is determined.In the final chapter of the thesis, the building envelopes of which energy-emergy calculations are done, are compared for both Ankara and İzmir climatic zones, and the results of the proposed approach are indicated. The case study shows that the building envelope performances are different depending on the climatic conditions of the region and production technologies. It is also indicated that different building envelopes are required to comply with those of climatic regions.