Ilımlı-nemli iklim koşullarında keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin ısıl performansının değerlendirilmesi

Sanayi devriminden bugüne dünyadaki ortalama sıcaklıklar 1 C artış göstermiştir. Herhangi bir önlem alınmazsa devam edecek bu artışın azaltılması amacıyla, ilgili aktörler ve sektörler için küresel ölçekte çeşitli stratejiler geliştirilmektedir. Bu bağlamda, tüm yaşam döngüsü boyunca yapılardan kaynaklanan fosil tabanlı enerji tüketiminin azaltılması veya durdurulması, yapı sektörünün önemli rollerinden biridir. Fosil tabanlı enerji tüketiminin indirgenmesi amacıyla, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve/veya enerji tüketiminin azaltılması gereklidir. Yapı sektöründen kaynaklanan enerji tüketimde, yapılarda kullanım aşamasında tüketilen enerjinin önemli bir payı vardır. Dolayısıyla, yapılarda kullanım aşamasındaki enerji tüketimlerinin azaltılması amacıyla enerji etkin yapı/sistem tasarımları geliştirilmektedir. Enerji etkin sistemlerden biri olarak kullanılan bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin ısıl performansının ortaya konulduğu çeşitli uluslararası bilimsel çalışmalar vardır. Ancak, kaynak araştırması sonucunda, 'C' iklimindeki bölgelerde keçe sistemlere ait ısıtma dönemini kapsayan bir çalışma olmadığı, ayrıca, keçe esaslı sistemlerin 'Csa' iklim bölgesinde ısıtma ve soğutma dönemindeki ısıl performasının ölçüldüğü ve değerlendirildiği herhangi bir çalışma olmadığı görülmüştür. Türkiye'de ise artan sıcaklık artışının önüne geçilmesi amacıyla yapılarda enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik çeşitli eylem planları yapılmaktadır. Uluslararası çalışmalarda enerji etkin sistemlerden biri olarak ortaya konulan bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin ısıl performansının ülkemizdeki gerçek hizmet koşullarında ölçüldüğü herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu tezde, Köppen iklim sınıflandırmasına göre 'Csa' iklim bölgesinde ve Zeren ve diğ'nin sınıflandırmasına göre 'ılımlınemli' iklim bölgesinde, keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sisteminin ısıl performansının ısıtma ve soğutma dönemlerini kapsayacak şekilde, gerçek hizmet koşullarında ve sürekli ölçüm yöntemiyle ölçülmesi ve değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sisteminin ve referans cephe ile bitkilendirilmiş cepheye ilişkin deney düzeneklerinin kurulacağı bina ve duvar yüzeyleri, keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sistemi katmanları, bitkilendirilmiş ve referans cephe sistemlerine ilişkin ölçüm parametreleri, ölçüm noktaları ve aletleri belirlenmiştir. Böylece, 07-09 Eylül 2016 tarihlerinde, Gebze Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Binası'nın güney yönünde yer alan opak duvar yüzeylerinden biri üzerine keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sistemi ve deney düzeneği kurulmuştur. Aynı bina üzerinde güney yönüne bakan diğer bir opak duvar yüzeyi ise referans cephe olarak belirlenmiş ve bu duvar üzerinde söz konusu tarihlerde referans cepheye ilişkin deney düzeneği kurulmuştur. Ölçüm parametreleri; deney düzeneğinin bulunduğu alandaki mikroiklim verileri, referans ve bitkilendirilmiş cepheye gelen güneş ışınımı değeri, referans ve bitkilendirilmiş cepheden yansıyan güneş ışınımı değerleri, referans ve bitkilendirilmiş duvar iç ve dış yüzey sıcaklıkları, bitkilendirilmiş duvardaki 2. kat keçenin yüzey sıcaklığı, panel ön ve arka yüzey sıcaklıkları ile referans ve bitkilendirilmiş cephenin arkasındaki odaların iç ortam hava sıcaklıklarıdır. Bitkilendirilmiş cephe sistemi ve deney düzeneklerinin kurulumu gerçekleştirildikten sonraki beş ay boyunca deneme ölçümleri yapılmış, dolayısıyla 06 Şubat 2017 tarihinden itibaren elde edilen ölçüm verileri analiz edilmiştir. Hafta içi günlerinde, bitkilendirilmiş ve referans cephenin arkasındaki odaların iç ortam sıcaklıkları kullanıcı davranışına bağlı olarak değişkenlik gösterdiği için iç yüzey ve iç ortam sıcaklıkları hafta sonu günlerine ait veriler üzerinden değerlendirilmiştir. Veriler, sonbahar, kış, ilkbahar ve yaz olmak üzere dört farklı mevsim/ dönem altında ele alınmıştır. Her dönemi temsil eden aylara ait güneş ışınım şiddetinin ve referans cephe dış yüzey sıcaklığının yüksek olduğu birer hafta sonu günü seçilmiştir. Bu tarihler için, referans ve bitkilendirilmiş cephenin dış yüzey sıcaklığının en yüksek olduğu saatler belirlenmiş ve bu saatlere ait sıcaklık kesitleri oluşturulmuştur. Bu saatlere ait referans ve bitkilendirilmiş cephe kesitleri üzerinden her iki cepheye ilişkin dış yüzey, iç yüzey ve iç ortam sıcaklıkları karşılaştırılmıştır. Referans ve bitkilendirilmiş cephenin dış yüzey sıcaklıkları arasındaki farklar ve her iki cephenin iç yüzey sıcaklıkları arasındaki farklar ortaya konulmuştur. Ayrıca, bitkilendirilmiş ve referans cephenin iç ortam sıcaklıkları, ülkemizde binalarda ısı yalıtımı kuralları için geçerli olan TS 825 Standardı'na ve uluslararası bir standart olan ISO 7730 standardına göre değerlendirilmiştir. Yanı sıra, referans ve bitkilendirilmiş duvarın iç ortam ve iç yüzey sıcaklıkları arasındaki farklar TS 825 Standardı'na göre değerlendirilmiştir. Ayrıca, bu tarihlerdeki bitkilendirilmiş ve referans cephenin yansıtıcılık oranları karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, bitkilendirilmiş cephe sisteminin, gündüz saatlerinde, mevcut duvarın dış yüzey sıcaklıklarının azaltılmasında oldukça etkili olduğu görülmüştür. Bu durum, soğutma döneminde mevcut duvarın ısıl performansı açısından olumludur. Buna karşın, kış döneminde, güney yönünde yer alan duvarın güneş ışınımına maruz kalarak dış yüzey sıcaklığının yükselmesi beklendiği için bu durum ısıtma dönemi için olumlu değildir. Ancak, kışın, gece saatlerinde, bitkilendirilmiş duvar dış yüzey sıcaklıkları referans cepheninkinden düşüktür. Bu durum ise, ısıtma döneminde mevcut duvarın ısıl performansı açısından olumludur. Bitkilendirilmiş duvar iç yüzey sıcaklıkları, tüm dönemlere ait temsili günlerdeki gündüz saatlerinde, referans cepheninkinden düşük çıkmıştır. Ancak, her iki cephenin dış yüzey sıcaklıkları arasındaki farklar yüksek olmasına karşın iç yüzey sıcaklıkları arasındaki farklar düşüktür. Bunun nedeni, mevcut dış duvarın ısı yalıtım katmanı içermesidir. Benzer şekilde, her iki cephe arkasında yer alan odaların iç ortam sıcaklık değerleri birbirine oldukça yakındır. İlgili standartlara uygunluğu açısından değerlendirildiğinde, yaz ve kış döneminde her iki cephenin arkasında yer alan odaların iç ortam sıcaklıklarının konfor sıcaklığı sınır değerlerinin dışında olduğu görülmüştür. Ancak, ilkbahar ve sonbahardaki soğutma gereksinimi olan bazı temsili günlerde, bitkilendirilmiş cephe iç ortam sıcaklıkları konfor sıcaklığı aralığında iken referans cephenin iç ortam sıcaklıkları konfor aralığının biraz üzerine çıkmıştır. Söz konusu bitkilendirilmiş cephe sistemi, ısı yalıtımsız bir duvar üzerine uygulandığında, bitkilendirilmiş duvar dış yüzey sıcaklıklarındaki azalmanın duvar iç yüzey ve iç ortam sıcaklıklarını daha belirgin bir şekilde etkileyeceği ve referans cephe ile bitkilendirilmiş cephe iç yüzey sıcaklıkları ve iç ortam sıcaklıkları arasındaki farkın artacağı açıktır. Yansıma oranı sonuçlarına bakıldığında; referans cephe yansıma oranının bitkilendirilmiş cephe yansıma oranından 3-8 kat daha fazla olduğu görülmektedir. Referans cephenin yansıma oranının bitkilendirilmiş cephenin yansıma oranına göre oldukça fazla olması, bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin kent ısı adası etkisinin azaltılmasındaki önemli rolünü göstermektedir. Bu çalışmanın, uluslararası ve ulusal düzeyde, mimarlara, peyzaj mimarlarına, akademisyenlere, cephe mühendislerine ve danışmanlarına, yerel yönetimlere, ilgili bakanlıklara ve tüm karar vericilere yol gösterici olması beklenmektedir. Ayrıca, bu çalışmanın sonuçlarının, Türkiye'nin 2030 yılına kadar sera gazı salınımlarının azaltılması konusundaki hedeflerine yönelik eylem planlarına ışık tutacağı düşünülmektedir.