Yapı malzemelerinin yaşam dönemi maliyetlerinin çevresel etki maliyetleriyle birlikte değerlendirilmesi
Life cycle cost analyses of construction materials including environmental impact costs
Yazar: AYŞE BAYAZIT
Danışman: DOÇ. DR. ELÇİN FİLİZ TAŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Proje ve Yapım Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Sürdürülebilir çevre = Sustainable environment ; Yapı malzemeleri = Building materials ; Yapı malzemeleri = Building materials ; Yapı-çevre ilişkisi = Building-environment relationship ; Yaşam döngüsü = Life cycle ; Ürün yaşam eğrisi = Product life cycle ; İnşaat malzemeleri =

Özet:
Kısıtlı ve sınırlı olan doğal kaynaklarımızın bilinçsizce kullanılması sonucu, özellikle sanayi devrimi sonucu artan endüstriyel ve kimyasal faaliyetlerle birlikte, ozon tabakasının delinmesi, küresel ısınma, su kirliliği, kutuplardaki buzulların erimesi gibi çevre sorunları ortaya çıkmıştır.
Özellikle son yüzyılda çevre sorunları ile ilgili olarak Birleşmiş Milletler (BM) ve Avrupa Birliği (AB) gibi uluslarüstü ve uluslararası kuruluşlar konferans düzenlemiş, anlaşmalar imzalamışlardır.
Yapım sektörüne ve çevreye olan etkilerine bakıldığında, ilk olarak yapının, hafriyat sonrasında oturum alanı üzerindeki bitki örtüsünü kaldırması sebebi ile çevre açısından olumsuz bir etki yarattığı görülmektedir. Yapı oturum yaptığı alan kadar toprak ve üzerindeki ekosistem parçasını yok etmektedir. Bununla beraber, inşa sürecinde de kullanılan enerji ve yapı malzemelerinin üretim süreçleri boyunca çevreye olumsuz etkiler söz konusudur. Yapı malzemelerinin üretimi sırasında da çevreye; havaya, suya ve toprağa salınımlar yapılmaktadır. Amerika'da yapılan çalışmalara göre, yapım sektörü yüksek enerji tüketimi, katı atık oluşturma, dış ve iç ortam kirlenmesi, sera gazı salımı gibi çevresel hasarın ve hammadde tüketiminin sorumlusu olarak gösterilmektedir. ( California Integrated Waste Management Board, 2000).
2015 yılında hazırlanan Yapı Sektörü Raporu'nda dünya inşaat harcamalarının 9,72 trilyon $, dünya inşaat malzemeleri pazarının 6,80 trilyon $ olduğu belirtilmektedir (Yapı Sektörü Raporu, 2015, s. 9). Bu rakamlar yapım sektörünün büyüklüğünü ve yapı malzemelerinin büyüklüğünü göstermektedir. Aynı zamanda yapı malzmelerinin çevreye olan potansiyel etkilerinin büyüklüğünü de ifade etmektedir.
Günümüzde tasarımcı ve mimarlar, yapım sektöründeki aktörler için, malzeme seçimi önemli bir konudur. 2016 yılında Türkiye'de Yapı Endüstri Merkezi (YEM) tarafından hazırlanan ve internet ortamında hizmet veren yapı kataloğunda 26 farklı alt kategoride 4050 adet farklı yapı malzemesi bulunmaktadır (url-1). En küçük ölçekli yapının 100'den fazla iş kaleminden oluştuğu ve her bir iş kaleminde birden fazla yapı malzemesinin kullanılabildiği göz önüne alındığında, yapı malzemesi seçiminde ekonomik verilerin seçim kriteri olarak ilk sırada yer alması kaçınılmaz olmaktadır. Ancak, maliyet etkinliğinin yanı sıra yapı malzemesinin estetik özellikleri ve hatta çevresel boyutu dikkate alınması gerekmektedir.
Günümüzde yapı malzemelerinin çevresel boyutları yeşil bina sertifikalandırma süreçleri ile önem kazanmıştır. LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) ve BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) gibi yeşil bina sertifikalarında değerlendirme kriterleri arasında yer alması sebebi ile yapı malzemelerinin de çevreye etkileri git gide önem kazanmaktadır.
xix
Bu gelişmeler çerçevesinde, dünya üzerinde çevresel etkilerin maliyetlendirilmesine yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Türkiye'de ise, bu tez çalışması kapsamında yapılan literatür taraması sürecinde henüz tamamlanmmış bir çalışmaya rastlanılmadığından, tezin amacı yapı malzemelerinin çevresel etki maliyetlerinin de yaşam dönemi maliyetlerine dahil edilmesi olarak belirlenmiştir.
Tezin giriş bölümünde tezin konusu ve amacına, kapsam ve kısıtlarına, ve yöntemine değinilmektedir.
Tezin ikinci bölümünde Yaşam Dönemi Maliyetlendirme (YDM) ve Yaşam Dönemi Değerlendirme (YDD) kavramlarına ve gelişimine yer verilmmektedir. "BS ISO 15686-5: 2008 Life Cycle Costing" adı ile standardlaşmış olan YDM'yi oluşturan maliyetler, hesaplama yöntemleri, karar değişkenleri anlatılmaktadır. Türkiye'de TS EN ISO 14040: Çevre Yönetimi – Hayat Boyu Değerlendirme – İlkeler ve Çerçeve adlı standard ile yürürlükte olan YDD'nin ele alınmasının akabinde yine bu bölümde yapı malzemelerinin çevresel etkilerininin değerlendirilmesi açısından "TS EN ISO 14024 Çevre etiketleri ve beyanları - Tip 1: Çevre etiketlemesi - Prensipler ve yöntemler", "TS EN ISO 14021 Çevre etiketleri ve beyanlar- Çevre ile ilgili iddiaların öz beyanı (Tip II çevre etiketleri)" ve "TS EN ISO 14025 Çevre etiketleri ve beyanları - Tip III çevre beyanları - Prensipler ve prosedürler" standardlarından kısaca bahsedilmektedir.
Tezin üçüncü bölümünde yapı malzemelerinin çevresel etkileri ve sınıflandırılmasına yer verilmektedir. Ayrıca bu bölümde, tezin bir sonraki aşamasında kullanılacak çevresel etki maliyetlerine ilişkin, her bir çevresel etki kategorisi için yapılan literatür araştırması ve yapılan kabuller anlatılmaktadır.
Tezin dördüncü bölümünde, yapı malzemelerinin yaşam dönemi maliyet analizlerinin çevresel etkileriyle birlikte değerlendirme hipotezinden yola çıkarak, Çevresel Ürün Beyanı (EPD) olan 12 adet çatı kaplama malzemesi tespit edilmektedir. Öncelikle 12 adet çatı kaplama malzemesinin YDMleri hesaplanarak karşılaştırılmaktadır. Sonraki aşamada, EPDler üzerinde beyan edilen veriler dikkate alınarak 7 adet çevresel etki kategorisinde, seçilen 12 adet çatı kaplama malzemesinin çevresel etkileri karşılaştırılmakta, en sonunda da toplu bir değerlendirme yapılmaktadır. Devamında, tezin bir önceki bölümünde araştırmalar sonucu elde edilen çevresel etki birim maliyetleri ile çevresel etki verileri çarpılarak çevresel etki maliyetleri hesaplanmakta ve karşılaştırılmaktadır. Sonrasında bu karşılaştırmalar değerlendirilerek, çatı kaplama malzemelerinin bina ömrü boyunca çevresel etki maliyetleri (ÇEM) hesaplanmakta ve karşılaştırılmaktadır. Son aşamada ise ÇEMleri ile birlikte hesaplanan YDMleri çizelge halinde verilmekte ve karşılaştırılarak yorumlanmaktadır.
Tezin sonuç bölümünde ise bir önceki bölümde yapılan çalışma ışığında, yapı malzemelerinin yaşam dönemi maliyeti ve çevresel etki maliyetleri sıralamalarının birbirinden farklı olduğu görülmektedir. Türkiye'de sürdürülebilir çevre için, yapım sektöründe yapı malzemesi seçiminde her bir yapı malzemesi için çevresel etki maliyetiyle birlikte hesaplanmış yaşam dönemi maliyetlerin hesaplanması önerilmektedir. Böylelikle, yapı malzemeleri seçiminde tek bir maliyet birimi üzerinden en çevreci yapı malzemesinin seçilebileceği düşünülmektedir. Ayrıca tezin sonucunda, Türkiye'de veritabanı ve envanter çalışmalarının başlatılarak çevresel etkilerin ölçülmesi önerilmekte ve Türkiye'deki yapı malzemelerinin EPD belgesi almaları için bir teşvik sistemi geliştirilebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Because of usage of finite and limited sources unconsciously, especially after industrial revolution and increase in industrial and chemical facilities, there are environmental issues such as global warming, water pollution, melting of glacier at poles and ozone depletion.
Recently, in the last century, regarding with the environmental issues, countries, and international and supra-national bodies such as United Nations (UN) and European Union (EU) are held conferences and meetings have signed treaties.
When the construction sector and its environmental impact are concerned, first of all, the building itself creates a negative effect by vanishing the vegetation and flora where it settles. Building destroys as much the soil and the ecosystem as the area of the settlement. Nevertheless, during the construction period, environmental impacts continue as the energy used and the process during production of construction materials. During the production processes of construction materials, there are emissions to air, to soil and to water. According to CIWMB (2000) (California Integrated Wate Management Board), construction sector is responsible for raw materials'consumptions and environmental damages such as the highest energy comsumes, waste production, greenhouse gas emissions, inner and outer media pollution (CIWMB, 2000).
According to Construction Report established in 2015, world construction expenditures reaches 9,72 trillion $, while world construction materials market reaches 6,80 trillion $. These numbers show the scale of construction and construction materials sector.
For designers and architects, and actors in construction sector, selection of construction materials is an important issue; since the construction catalogue, being published online, has 4050 different construction materials in 26 categories. When it is considered that the smallest scale of construction has more than hundred work items / packages and in which different construction materials are used, the first criterion for the selection of construction materials is economic. In Turkey, aesthetic concerns fall behind, where environmental issues have almost no place.
Environmental aspects of construction materials, at the present day, gain its significance by green building certification systems and process. Align with that certifications such as LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) and BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) have criteria of having green construction materials and products as a credit, environmental impacts of construction materials become more and more significant.
In accordance with these progresses, studies are carried out to define environmental impact costs over the world. During the literature reviews, in Turkey, since there is
xxi
no evidence of study or research finilized, the aim of the thesis is determined as including the environmental impact costs of construction materials when carrying out Life Cycle Costs (LCC).
In the first section, the aim, scope and limits, and methods are mentioned.
In the second section, LCC and Life Cycle Assessment (LCA), definitions and the progress in history are mentioned. Costs that LCC includes, calculating methods, decision variables are mentioned align with the standard named "BS ISO 15686- 5:2008 Life Cycle Costing".
After analyzing LCA align with the standard "TS EN ISO 14040: Environmental Management – Life Cycle Assessment – Principles and Framework", in terms of evaluating environmental impacts of construction materials, environmental labels and declarations are briefly mentioned as defined in standards "TS EN ISO 14024 Environmental Labels and Declarations – Type I: Environmental Labelling – Principles and Procedures", "TS EN ISO 14021 Environmental Labels and Declarations – Self Declared Environmental Claims (Type II Environmental Labelling)" and "TS EN ISO 14025 Environmental Labels and Declarations – Type III: Environmental Declarations – Principles and Procedures".
In the third section of the study, categories and environmental impacts of construction materials are mentioned. Moreover, for each impact category and costs of each environmental impact category, the literature reviews and explanations of which costs are going to be used as a part of this study are mentioned.
In the forth section, based on the hypothesis of evaluating life cycle costs of construction materials including environmental impacts costs, 12 roofing materials which has an EPD (Environmental Product Declaration) are detected. First, LCC of 12 roofing materials for 50-year time are calcelated and compared. As sensitivity analysis, life cycle costs of 12 roofing materials for 75-year time and life cycle costs of 12 roofing materials for 100-year time are calculated and compared.
Then, based on the data declared on EPDs, environmental impacts of 12 roofing materials are compared in terms of 7 impact categories. While comparing, it is observed that all 12 roofing materials' environmental impacts are measured through their own life cycle, not through the life span of the building. Since in LCCA, a construction material may be applied more than once, the envitonmental impacts must be multiplied by the number of implementation. Because of this fact, LCA of 12 roofing materials are calculated again and compared, according to builng life span, i. e. 50-year time.
Next, environmental impact costs are calculated, multiplying the evironmental impact data by environmental impact unit costs that are mentioned in the previous chapter. After evaluating the results, environmental impact costs of roofing materials are calculated and compared in terms of building service life. Finally, life cycle costs of 12 roofing materials including environmental impact costs are calculated, compared and interpreted.
In the conclusion section, based on the case study on roofing materials, ranking of initial construction costs, life cycle costs and environmental impact costs of construction materials differs from each other. To attain a sustainable environment, in Turkey, it is suggested that life cycle costs including environmental impact costs of each construction material should be calculated. Thus, it is considered that upon
xxii
one single costs variable, it enables to choose the most environment-friendly construction material.
As a result of the study, it is suggested that in Turkey, environmental impacts are to be measured and monitored by giving start to database and inventory studies and it is considered that an incentive programme for manufacturers to get EPD for construction materials may be developed.