ELEKTRİK İŞLERİ ETÜT İDARESİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

ÖZET:

Bu bildiri, Prof. Dr. Gönül Utkutuğ'un "Enerji Etkin Tasarımda Yazılım Teknolojileri: Bina Enerji Simülasyon Programları" başlıklı bildirisi ile kavramsal yaklaşım/ilgili uygulama örneği şeklinde birbirini tamamlamaktadır. Simülasyonla yürütülen bu araştırmanın temel amacı, geleneksel tasarım sürecinin sezgisel yaklaşımlarına göre, yazılım teknolojisinin daha hassas ve bilimsel değerlendirme olanağı taşıdığını göstermektir.

Örnek çalışma için, Ankara'dan bir banka binası seçilerek, Power-DOE enerji simülasyon programı ile binanın enerji performans analizleri yapılmıştır. Araştırma,
· Örnek ofis binasının modellenerek, enerji performansının değerlendirilmesi ve analiz sonuçlarının karşılaştırmalı değerlendirme tabanı olarak kullanılması,
· Aktif ve pasif parametrelere dayalı alternatif modellerin oluşturulması, yükler ve toplam enerji tüketimlerinin azaltılması bağlamında taban değerlerle karşılaştırılması,
· Pasif ve aktif parametreleri maksimum enerji tasarrufu sağlayacak şekilde entegre eden, en etkin modelin belirlenmesine yönelik bir yöntemle yürütülmüştür.

Binanın, 2001 yılı sonlarında bitirilmiş ve enerji tasarrufuna yönelik değerlendirilebilecek pasif/aktif olanaklar çok sınırlanmış olmasına rağmen, yıllık enerji harcamalarından %31.4 oranında tasarruf sağlanması, bu tür değerlendirme çalışmalarının ülkemiz açısından büyük önem taşıdığını göstermektedir.

ABSTRACT:

This presentation is prepared in combination with Prof. Dr. Gönül Utkutuğ's "Software Technologies in Energy Efficient Design: Building Energy Simulation Programs" integrating the conceptual approach with the related case study. The major aim of the research is to emphasize the power and potential of software technologies based on scientific evaluations in energy focused design when compared with intuitive approaches of traditional design.

For this study, an office building in Ankara is selected as a case study and analyzed with Power-DOE. The objectives in the case study are:
· to model and to evaluate the energy performance of the office building and to use these results of analysis as a comparative evaluation base,
· to generate alternative models with passive and active parameters and to compare with the base values in order to reduce the major loads and total energy consumption,
· to find out the most efficient model which integrates the passive and active parameters for maximum energy saving.

Although the building was completed at the end of 2001 and the passive and active parameters available for energy saving were limited, 31.4% energy saving in total annual energy cost was succeeded. This result reveals the great potential of these types of analysis and evaluation studies.

1. GİRİŞ:

Bina enerji performansı ile ilgili çalışmalarda, iklimsel koşullar, ısı transfer mekanizmaları, insan davranışları, yük hesapları, sistem tasarımı ve enerji tahmini gibi, oldukça karmaşık problemler bir araya gelmektedir. Bu problemlerin basit ve kesin bir cevabı yoktur ve bir analiz gerçekleştirmek, bunların birbirleri ile ilişkilerini, kısıtlarını ve etkilerini açıkça anlamış olmayı gerektirmektedir (1; 2).

Bu noktada, enerji simülasyon programları, binaların enerji performans analizinde, enerji etkinliğine yönelik doğru tasarım kararları almak için kullanılan en güvenilir yollardan biri olarak görülmektedir. Özellikle gelişmiş ülkelerde, hemen hemen tüm disiplinler arası tasarım ekiplerince, tasarımın ilk adımından itibaren, farklı detay düzeylerine sahip bir dizi simülasyon programı kullanılmaktadır.

Bu örnekleme çalışması ile, Prof. Dr. Gönül Utkutuğ'un "Enerji Etkin Tasarımda Yazılım Teknolojileri: Bina Enerji Simülasyon Programları" başlıklı bildirisinde vurguladığı hedefler doğrultusunda, enerji etkin tasarımın, enerji tasarrufu açısından taşıdığı potansiyele dikkati çekmek ve bina enerji simülasyon programlarının bu alandaki yarar ve önemini vurgulamak amaçlanmıştır. Bu doğrultuda;

· binanın modellenmesi, enerji performansının değerlendirilerek, analiz sonuçları ile daha sonra yapılacak karşılaştırmalı değerlendirme çalışmaları için taban oluşturması,

· pasif ve aktif parametrelere dayalı modeller oluşturulması, bu modellerin bina ısıtma-soğutma yüklerini ve yıllık enerji tüketimini azaltmaya yönelik olarak kendi aralarında ve taban analiz değerleri ile karşılaştırılması

· maksimum enerji tasarrufu sağlayacak pasif ve aktif parametreleri entegre eden modelin saptanması hedeflenmiştir.

Örnekleme çalışması; önerilen parametrelere dayalı oluşturulan modellerin simülasyonlar sonucu elde edilen performanslarının karşılaştırmalı değerlendirmesini yapabilecek ve alternatif parametreler arasında binanın enerji performansına en olumlu etkiye sahip parametreleri saptayıp taban modele entegre edebilecek, adım adım iyileştirmeye dayalı bir şekilde yapılandırılmıştır.

Bu araştırmada enerji analizleri için kullanılan Power-DOE programı ile, 43 farklı modelin simülasyonu yapılarak çok daha detaylı incelenmiş ise de burada sadece sonuca ulaşmak açısından önem taşıyan anahtar parametrelere ve bunlarla oluşturulan anahtar modellere yer verilmektedir (3).

Çalışmada ele alınan ofis binasının 2001 yılı sonlarında bitirilmiş olması nedeni ile enerji tasarrufuna yönelik değerlendirilebilecek pasif ve aktif anlamdaki olanaklar sınırlıdır. Bu nedenle; bina sistemlerinin yeniden tasarlanması ve kurulumunun olanaksız olduğu alanlara ilişkin parametreler elenmiş olup, sadece göreli olarak minimum müdahale ve maliyet taşıyan değişiklikler ele alınmıştır.

2. ÖRNEKLEME ÇALIŞMASI: POWER-DOE İLE OFİS BİNASININ ENERJİ PERFORMANSININ İYİLEŞTİRİLMESİ

2.1. Binanın Kısa Tanıtımı: Örnek olarak ele alınan ofis binası, dört katlı ve ilave üç bodrum katı bulunan bir ofis binasıdır. Genel olarak, açık ofis düzeninde tasarlanmış olan katlara, her katta yer alan WC, merdiven, çay ocağı, vb. hacimleri içeren servis birimleri hizmet etmektedir. Bodrumda yer alan 16 araçlık otopark, sığınak ve ısı santrali ile bina, işlev olarak standart bir banka düzeninde kurgulanmıştır.

Binanın bodrum hariç her katta yer alan açık ofis mekanlarının kabuğunda, kuzeybatı ve güneybatıya bakan cephelerde çift kabuk sistemi uygulanmış, bunun dışında kalan bölümlerde ise, dışarıdan granit giydirilmiş, gazbeton dolgu duvar tercih edilmiştir. Çift kabuk sisteminde, dış kabuk renkli lamine cam kullanılan giydirme cephe olup, iç kabuk ile arasında 45cm hava boşluğu bırakılmıştır. İç kabuk pencereleri ve çatı ışıklıklarında alüminyum doğramalı iki tabakalı cam (dışta renkli cam, içte şeffaf cam) kullanılmış olup; opak bileşenler, trespa ile kaplanmış yalıtımlı hafif konstrüksiyondur. Bina kabuğunun diğer bölümlerinde, daha önce de belirtilen granit giydirmeli, gazbeton dolgu duvar ve alüminyum doğramalı çift tabakalı normal cam ile oluşturulan pencereler yer almaktadır. Çatı, dışarıdan ısı yalıtımı ile ters çatı sisteminde tasarlanmıştır. Yönetim birimlerinin de bulunduğu en üst katta, açık ofis üzerinde metal konstrüksiyonlu bir ışıklık yer almaktadır.

Binaya ait tesisat merkezi, yapının 2. bodrum katında yer almaktadır Binada kullanılan iki borulu fan-coil sisteminin sulu dolanım devresi hem sıcak su boyleri hem hava soğutmalı çiller ve pompalarını içermektedir. Bu dolanım devresi iki borulu fan-coillerin ya ısıtılması ya soğutulmasına hizmet etmektedir. Isıtma sistemi boylerinin yakıtı doğalgaz olup, bunun dışında tüm mekanik sistemler ve yapay aydınlatma ise, elektrik enerjisine dayalıdır.

2.2. Mevcut Projenin Analizi (PRJ): Projesindeki tasarım kararları ve uygulama detaylarından elde edilen veriler, mimar, tesisat mühendisi ve HVAC sistemlerini kuran firma yetkililerinden alınan gerekli bilgiler ile desteklenerek, Power-DOE programı yardımı ile banka binası modellenmiş ve enerji performans analizleri yapılmıştır. Binanın;

· yıllık toplam ısıtma yükü -223.1Mbtu,
· yıllık toplam soğutma yükü ise 721.3Mbtu'dur. (Şekil.1)