27 Aralık 2011 Salı

Danimarka'nın Net Sıfır Enerjili Evi


Danimarka'da Arhus dışındaki bir yerleşim yerinde bulunan yapı, dışardan bakınca 1,5 katlı sıradan basit bir ev. Daha fazlasını tahmin etmek mümkün değil. Şık ve küçük evin geniş pencereleri ve tipik iskandinavya evlerindeki gibi eğimli uzun bir çatısı var. Ekolojik açıdan zararsız malzemeler, çatı güneş panelleri ve enerji tasarruflu tasarımlar kullanılarak, bu ev kendisini yaşatmak için yeterli enerjiden daha fazlasını üretiyor.




Bu evde beş kişilik çekirdek bir aile yaşıyor. Dört duvarda bulunan bütün pencereler ve eğimli çatı penceresi güneş ışığı ile birinci katı istila ediyor. Daha fazla temiz hava sağlamak için tasarlanan çatı penceresinin sürgüleri bir ıslık sesiyle birlikte açılıyor ve evdeki çocuklar bunu çok eğlenceli buluyor.

Özel olarak yapılan camlar, sızdırmaz yalıtım ve iklim kontrol sistemi  elektrik ve ısınma ihtiyacını minimize ediyor. Güneş ise geri kalan ihtiyacın üstesinden geliyor: güneş panelleri, güneş termal kolektörleri ve evin güneye doğru yönelimi eve yeterli elektrik ve ısı üretmek ve bunu karbonsuz yapmak için olanak sağlıyor. Dahası, daha az enerji ile üretilen yapı malzemelerinin kullanımı ile kendi üretim emisyonlarının yaklaşık 40 yılda dengelenmesi amaçlanıyor.

Bu evde baş mimar ve proje yöneticisi, enerji planı dikkate alınan her tasarım kararında mühendisler, mimarlar ve pencere uzmanları ile yakın işbirliği ile çalışmış ve her teknik gereksinim estetik ve konfor açısından düzenlenmiş. Düşündükleri çözüm yolu düşük ve yüksek teknolojik unsurları birleştiren bir tasarım oluşturmakmış. Çünkü daha önce böyle bir şeyi hiç yapmamışlar. Bu tasarımı, evi kullanan aile dahil, kendi teorilerini incelemede onlara yardımcı olacak bir tecrübe gibi görmüşler.

Bu ev, Danimarka merkezli VKR Holding'in 8 deneyiminden ilki. Amaçları, çevre üzerindeki izini etkisiz hale getirmek ve ikamet edenlerin konfor ve sağlığını desteklemek için varolan teknolojiyi kolaylıkla kullanan sürdürülebilir, ekonomik bir ev inşa etmekmiş.

Bu ilk prototip inşaat, tasarım ve planlama hariç, yaklaşık $700.000 değerinde. 2009 yılı Temmuz'unda Simonsen ailesi eve taşınmış ve böylece deneyim başlamış.


Evin merkezi 'ışık çarprazı' olarak tasarlanmış, bu mutfak ve yemek alanı ve oturma odasını bir araya getiren 40 m2'yi boylu boyunca kesiyor ve bu tasarımın bu aile için iyi sonuç verip vermediğini proje ekibi bilmek istemiş. Yapay aydınlatma ihtiyacını minimize etmek için günışığı, çarprazın bütün dört ucundan içeriye aksın diye bu mekanı tasarlamışlar. Ailenin dediğine göre onlar gerçekten ışık çarprazında zamanlarının büyük kısmını harcamaktan hosnutlarmış.

Rakamlara bakılırsa yaz ayları muhteşemmiş: Ev geçen Ağustos'ta 800 kilowatt saat elektrik üretmiş, onun sadece yarısından biraz fazlasını kullanmış ve kalanını sisteme geri beslemiş. Fakat aile gerçekten burda yaşamaktan memnun mu? Sadece daha az sıklıkta hasta olup olmadıklarını veya çalışma günlerinde daha az devamsızlık yapıp yapmadıklarını merak etmişler. Proje ekibi Simonsen'ların düşüncelerine de ihtiyaç duymuşlar. Aile başarılı olunan ve hala düzeltilmesi için çalışmaları gereken yerleri çözmede ekibe yardım etmiş.

Mimarlığa bu bütüncül yaklaşımın gerekçesi çok açık; Birçok modern bina zehirleyicidir ve çok enerji harcıyorlar. Tahminlerine göre bugün binaların yaklaşık 1/3'ü sağlıksız içmekan iklimine sahip.  Bu durum alerjileri ve astımı arttırabiliyor, kişinin konsantre olma yeteneğini etkileyebiliyor ve depresyona bile neden olabiliyor. Çevre inşa etmek aynı zamanda önemli bir enerji yüküdür. Endüstrileşmiş ülkelerin enerjilerinin yaklaşık %40'ı kendi yapılarına gidiyor. Zamanımızın %90'nının içmekanda harcandığı düşünüldüğünde bu şaşılacak birşey değildir. Fakat bu böyle olmak zorunda değil.

Bunu yapmanın bir kaç yolu var. Bir yaklaşım olarak, küçük pencereler ve yalıtımla dolu kalın duvarlar tasarlamak; bu strateji güneşin içmekanı aşırı ısıtmasını önler, yazın soğutmayı azaltır ve kışın ısı kayıplarını azaltır. Fakat keyifli bir yaşam deneyimi için yeterli olmaz. Böyle bir evde yaşayan insanlar, aşırı derecede yalıtım yapıldı ve dışarda kuş seslerini bile duyamıyoruz diye şikayet ediyorlarmış. Bu yüzden ekip, güneşten ötürü bir kale gibi kendi dışına duvar örmeyen fakat bunun yerine güneş ışığını ve temiz havayı içeri davet eden bir ev inşa etmeye karar vermişler. Bu anlayışla inşa edilen bu ev, sıradan Danimarka evinin pencere alanının yaklaşık 2 katına sahip. Tasarımda 2 veya 3 cam tabakalı özel pencere camlarını seçmeleri, daha soğuk aylarda çok miktarda ısı ve güneş ışığını içeri girmesine izin verirken içerden ısı kaçmasını azaltmış. Aslında, pencereler bu şekilde yalnız başına kışın ihtiyaç duyulan ısıtmanın yarısını temin ediyormuş.

Pencere çerçevesine de  ince cam lifleri ile güçlendirilmiş poliüretanın yepyeni çeşitinden yapılan yalıtım eklenmiş. Mühendisler aynı anda hem yüksek yalıtımlı hem de dayanıklı olan ve hoş bir yüzey bitişine sahip bu malzemeyi bulmadan önce 200'den daha fazla malzemeyi test etmişler. Malzemenin sağlamlığından dolayı bu poliüretanın sadece ince bir levhası ile hava koşullarına dayanıklı bir çerçeve yapılabiliyor.

Geniş pencereler gerekli mekan aydınlatma miktarını ve gerekli mekanik havalandırma miktarını azaltıyor. Fakat bazen iç mekan ısıtmasını kontrol altında tutmaya ihtiyaç duyuluyormuş. Bunun için güney cephesindeki çatı saçağı yazın güneş tepede olduğunda gölge sağlıyor. Herbir pencerenin her iki tarafındaki panjurlar ve güneşlikler ısı geçirgenliğini ayarlıyor ve mahremiyeti sağlıyor.


Aşırı ısınma riskini daha da azaltmak için, pencereler kendi kendine açılıp, taze havanın içeri girmesi için programlanmış. Her odadaki sensör ısıyı, CO2 seviyesini ve nemi takip ediyor ve çatıda bir hava durumu istasyonu dış hava koşullarını izliyor. Kontrol sistemleri güneş perdelerini indirme veya seçilen pencere bölümlerini açma zamanına karar vermek için bu bilgiyi kullanıyor. Bu pencerelerin otomatik ayarlamaları, geleneksel soğutma ve ısıtmadan daha çok, evin ısı kontrolünün büyük bir kısmını sağlıyor.

Maalesef, seçilen ayarları Simonsen'lar her zaman uygun bulmamışlar. Çift; "Üşüdüğümüzde dahi pencereler açık. Bir sıkıntı var ve bu nedenle kendimizi battaniyeye sarıyoruz ve uzaktan kumanda ile pencereleri kapatıyoruz. Fakat ne yazık ki yarım saat sonra onlar otomatik olarak tekrar açılıyor" diye bildirmişler.
Aktif Evi ayarlamak bu aile için bir kaç ay sürmüş. Karşılaşılan güçlüklerden biri, oturanlardan mühendisliği saklama isteği ile enerji talebini düşük tutmak için doğru kontrol ihtiyacını denkleştirmekmiş.

Peki kendi kendini yöneten bu eve nasıl enerji sağlanıyor?

Proje ekibine göre, toplam olarak  bu ev Danimarka'da geleneksel çekirdek bir ailenin yaşadığı evin enerjisinin yaklaşık %60'ını kullanmalı; aydınlatma, ev aletleri ve evin aktif bileşenlerini çalıştırma için yılda m2 başına 15 kwh  ve her yıl sıcak su ve ısıtma için 32kwh/m2 . Bu evin gerçekten ön plana çıktığı ikinci nokta ise ısıtma tüketimi sadece sıradan Danimarka evinin harcadığının yarısı. Hesaplamalara göre ev her yıl yaklaşık 9 kwh/m2 den fazlasını üretecek.


Evin şekli büyük bir fark sağlıyor. Isı kaybında önemli bir faktör olan toplam yüzey alanı minimum tutulmuş. Buna ek olarak tasarımda çatının tepe noktası kuzeye hareket ettirilerek  çatının güneye dönük yüzey alanını arttırılmış. Çatı alanı güneş panelleri, güneş termal kolektörleri ve çatı pencereleri gibi evin bütün enerji bütçesini belirlemede önemli rol oynayan elemanlarla kaplanmış.

Çok kristalli güneş panellerinin 50 m2'si yaklaşık yılda 5500 kw elektrik üretiyor. Bu evin ihtiyacından %20'sinden daha fazla bir enerji. Kış olmasına rağmen bu, bir miktar enerjiyi elektrik şebekesinden fora etmek demek. Kullanılan güneş hücreleri %13 etkinlik ile piyasadikilerin en iyisi değilmiş, fakat fiyat açısından iyi bir taviz olarak değerlendirilmiş.

Sonra pencereler veya güneş termal kolektörleri aracılığıyla gelen bir ısıtma var. Çatının en alt kısmına monte edilen 6,7 m2 kolektörler  bakır plakalar üzerinden güneş ışınlarını yakalıyor. Plakaların altında bakır borular, tabakaların ısısını absorbe eden bir akışkan dolaştırıyor, güneş enerjisinin %95'ini ısıya dönüştürüyor. Ayrıca kolektörler direkt olmayan güneş ışığını da yakalayabildiği için ev, bulutlu günlerde de sıcak oluyor.

Daha fazla ısıtma ihtiyacı olması halinde, hava kaynaklı ısı pompası kullanılıyor. Bu tip bir pompada, hava sıcaklığının sıvıya transfer olması için evin dışında yerleştirilen bir ısı değiştirici boyunca hava dolaşır. Sıvı evin içindeki elektrikle çalışan kompresöre hareket eder, kompresör akışkanın sıcaklığını daha fazla arttırmak için basınç uygular. Genel olarak, ısı pompası geleneksel yakıtlı ve elektrikli ısıtmaya göre enerji verimliliği çok daha  yüksek ve aynı zamanda daha az CO2 salınımına sahiptir. Ancak pompanın performansı, havanın bünyesinde barındırdığı ısı miktarına son derece bağlı olduğundan dışarısı soğuk olduğu zaman, bu ısı pompaları verimli değildir.

Bu problemden kurtulmak için özel bir ısı pompası kullanılmış. Bu pompa soğuk havayı kendisine ulaştırmadan önce ön ısıtma yapmak için güneş kolektörlerini kullanıyor. Böyle olunca pompa dış hava sıcaklığı donma noktasının altında olduğu zaman bile 20 C suyu kolaylıkla üretebiliyor. Sıvı basınçlandıktan sonra sıcaklık döşemedeki borular ve radyatörler boyunca hareket ediyor. Bir yılda güneş kolektörleri ve pompa yaklaşık 8000 kwh ısı değerini üretebiliyor.


Enerji ve ısı üretmek, ekibin tasarım hedeflerinin sadece bir parçasıymış. Aynı derecede önemli bir istekleri de malzemelere yapılan enerji yatırımını amorti etmekmiş. Bu zorluğu yenmek için üretiminde daha az enerjiye ihtiyaç duyulan malzemeleri seçmişler. Yapının büyük kısmında ahşap  ve yapının yük taşıyan parçaları için eklenen birkaç çelik kiriş kullanmışlar. Cepheleri ve çatıyı tuğla yerine doğal kayrak taşından yapmışlar. Zira tuğla daha büyük bir enerji ayak izine sahip.

Ancak bütün bu özenli yenilikler ve hesaplamalar herzaman ailenin tercihleri ile örtüşmemiş. Hava daha soğudukça, Simonsen'ler yeterince ısınamadıklarından şikayet etmişler. Isıtma sıcaklığını döşemede 2 derece yükselterek gece oda sıcaklık düşüşünü durdurup bu sorunu ortadan kaldırmışlar.


Net sonuç elbette artan enerji yüküdür. Neyse ki, Simonsen'ların aydınlatma ve elektrikli aletler için ne kadar elektrik kullanacakları olduğundan fazla hesaplanmış. Bu nedenle bu aktiviteler için hesaplamaları 3 w/m2'den 2 w/m2'ye  düşürmüşler. Sonra aile bazen mahremiyet ve parlamayı azaltmak için, evin panjurlarını günboyunca  çekili tutmuşlar. Bu da evi ısıtmak için radyasyon miktarını azaltmış. Proje ekibi, zaman içerisinde olsa da, Simonsen'ların  panjurları daha fazla açık tutabilmeleri için, pencerelerin enerji tüketimini nasıl etkilediği ile ilgili olgunlaşmaları gerektiğini düşünüyor.


http://spectrum.ieee.org

4 yorum :

  1. merhabalar.danimarka' da bulunan bu yapının mevcut dwg planlarına ulaşmak mümkün müdür?proje ödevim kapsamında böyle bir projeye ihtiyacım var..yardımcı olursanız sevinirim...

    YanıtlaSil
  2. Merhaba Ayşegül Hanım,
    Projenin dwg planlarına ulaşmak sanırım zor. Ama yine de sizin için araştıracağım.
    Sevgiler,
    Ebru Göktekin

    YanıtlaSil
  3. merhabalar. bu yapının adı nedir buladım. Sunum hazırlıyorum yardımcı olursanız sevinirim.

    YanıtlaSil
    Yanıtlar
    1. Merhaba Abdülbaki Bey,

      Aşağıdaki linkten istediğiniz bilgiye ulaşabilirsiniz;
      http://spectrum.ieee.org/green-tech/buildings/denmarks-netzeroenergy-home
      Kolay gelsin,
      Ebru Göktekin

      Sil