Sürdürülebilir Mimari: Sıfır Enerjili Bina Parametreleri

The Research Support Facility, Colorado, ABD

Yapı sektöründe enerji tüketimini azaltmak için var olan farklı stratejiler arasında sıfır enerjili binalar, önemli ölçüde enerji kullanımını düşürmek ve aynı zamanda yenilenebilir enerjinin toplam payını arttırmak için umut verici bir potansiyele sahiptir. Bu nedenle, CO2 salınımının azaltılması ve enerji kullanımının düşürülmesinde gerçekçi bir çözüm olarak algılanan 'Sıfır Enerjili Bina' kavramı son yıllarda geniş çapta uluslararası bir ilgi görmektedir. Genel olarak tanımlamak gerekirse sıfır enerjili bina, mevcut yenilenebilir enerji teknolojileri ile enerji verimli yapım tekniklerini en uygun biçimde birleştirebilen tükettiği kadarını üreten yapılardır. Bununla birlikte, mevcut sıfır enerjili bina tanımları farklı bakış açılarına dikkat çeken kompleks bir kavramdır ve genel uzlaşmadan yoksundur. Yapı tasarımı için gelecekteki hedef olarak görülen bu bina kavramı, mevcut literatürde çok kapsamlı terimler ve aşamalar ile ifade edilmektedir. Sıfır enerjili binaların yaygınlaşmadan, ortak ve belirsizliğe yer vermeyen bir tanıma kavuşması ve mutabık kalınan bir enerji hesaplama yönteminin geliştirilmesine ihtiyacı vardır.

Literatürde sıfır enerjili bina tanımları arasında farklılık gösteren bir dizi parametre tanımlanmıştır ve yeni bir tanım geliştirilmeden önce önem verilmesi gereken konular şunlardır:

1. Dengeleme kriteri

2. Dengeleme periyodu

3. Dengeye dahil edilen enerji kullanım tipi

4. Enerji dengeleme tipi

5. Yenilenebilir enerji kaynağı seçenekleri

6. Enerji alt yapısına bağlantı

7. Enerji verimliliği, iç mekan iklim koşulları ve şebekeye bağlanan sıfır enerjili bina olması halinde bina-şebeke etkileşimi koşulları

1. Dengeleme kriteri:

Sıfır enerjili bina gündemindeki birinci ve belki de en önemli husus dengeleme kriteridir. Hesaplama metodolojisinde ve tanımında bir veya birden fazla dengeleme kriteri kullanılabilir: İletilen enerji olarak da adlandırılan nihai enerji, birincil enerji, CO2 eşdeğeri emisyonlar, enerji maliyeti veya ulusal enerji politikası tarafından tanımlanan diğer parametreler... Bu kriterlerin uygulanması yatırımcının amaçları, iklim ile ilgili kaygılar ve sera gazı emisyonları ve enerji maliyetleri tarafından etkilenebilmektedir.

Pek çok sıfır enerjili bina tanımı ve aynı zamanda önerilen hesaplama metodolojileri tarafından kabul edilen dengeleme kriteri enerjidir. İletilen ve birincil enerjiden biri denge göstergesi olarak seçilebilmektedir. En sık uygulanan ise birincil enerjidir. Eğer binanın tüm çevre üzerindeki etkisi değerlendirilmek isteniyorsa, dengeleme kriteri olan enerjinin miktarı kadar kalitesini de ele almak önemlidir.

İkinci gözde kriter karbon eşdeğeri emisyonlarıdır. Bunun nedeni olarak, emisyonların iklim değişikliği üzerindeki olumsuz etkisi, ağırlıklı olarak ulusal ve uluslararası emisyonları azaltma hedefleri gösterilebilir.

2. Dengeleme Periyodu:

Hesaplamalarda yapının yaşam döngüsü, binanın işletme süresi, yıllık dengeleme, bazı durumlarda sezonluk veya aylık dengeleme gibi çeşitli periyotlar kullanılır. Mevcut literatürde sıfır enerjili binalar için en çok tercih edilen dengeleme periyodu ise yıllık dengelemedir.

Ancak binanın gerçek çevresel etkisini değerlendirmek için işletme aşamasında kullanılan enerjinin yanı sıra bina malzemesindeki, yapım ve bakım-onarım aşamalarındaki gömülü enerjiyi de içermesi açısından tüm yaşam döngüsü periyodunu dikkate almak daha uygundur.

3. Dengeye Dahil Edilen Enerji Kullanım Tipi:

Bir binanın yıllık enerji dengelemesine dahil edilecek enerji tipinin ne olduğu konusu yıllardır tartışılmasına rağmen net bir sonuca ulaşılamamıştır. Mevcut sıfır enerjili bina tanımlarının çoğu, dengelemede dahil edilecek enerji tipini belirtmemesine rağmen metodolojiler bu konuda oldukça nettir ve bunu 'bir binanın toplam işletme enerjisi' olarak ifade etmektedir.

Hesaplama metodlarında enerji kullanımıyla ilgili kullanıcı faktörü, belirsizliğin yüksek olması ve veri yetersizliğinden dolayı ihmal edilmektedir. Ancak toplam enerji kullanımını azaltmak ve enerji verimli davranışı özendirerek bina ekonomisini iyileştirmek için kullanıcı davranışları büyük bir potansiyele sahiptir. Enerji verimli teknolojilerin sürekli geliştiği ve işletmeyle ilgili bina enerji kullanımının azaldığı düşünüldüğünde bu gerçeğin daha da önemli bir hale geleceği düşünülmektedir.

Sıfır enerjili binada dikkate alınan diğer bir enerji tipi gömülü enerjidir. Enerji yoğun malzemelerin daha fazla kullanımı, büyük binalar ve sık yapılan tadilatlar sonucu bina malzemelerinde ve teknik sistemlerdeki gömülü enerji büyümektedir. Ayrıca işletme enerjisinin daha da azaltılması ile bir binanın yaşam döngüsü enerjisindeki gömülü enerjinin önemi ve payı artacaktır.

4. Enerji Dengeleme Tipi:

Bu parametre daha çok şebeke bağlantılı sıfır enerjili binalarla ilgili olup, uygulanacak enerji dengeleme tipi, ya enerji tüketimi ve yenilenebilir enerji üretimi ya da binaya iletilen enerji ile şebekeyi besleyen enerji aracılığıyla gerçekleşir. Hangi dengeleme tipinin kullanılacağı konusunda dengeleme periyodu önemlidir.

Şebekeden bağımsız sıfır enerjili binalarda ise enerji dengeleme, enerji tüketimi ile yenilenebilir enerji üretimi arasında sağlanır.

5. Yenilenebilir Enerji Kaynağı Seçenekleri:

Güncelliğini koruyan yenilenebilir enerji kaynağı seçenekleri ve hiyerarşisi:

0) Düşük enerjili bina teknoloji ile enerji kullanımını azaltmak (gün ışığı, yüksek verimli HVAC ekipmanları, doğal havalandırma vb)

1) Bina kullanım alanı içinde bulunan yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak (çatıya yerleştirilen PV ve güneş kolektörleri vb)

2) Proje alanı içinde bulunan yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak

3) Proje alanı içinde enerji üretmek için proje alanı dışında bulunan yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak (biyokütle, ethanol, biyodizel vb)

4) Proje alanı dışında bulunan yenilenebilir enerji üretim tesislerine bina sahibinin yatırım yapması. Böylece proje alanı dışındaki tesis tarafından üretilen enerjinin, binanın enerji dengelemesine dahil edilmesi.

5) Proje alanı dışındaki yenilenebilir enerji kaynaklarını satın almak (PV, hizmet esaslı rüzgar, emisyon kredileri ve diğer "yeşil" alma seçenekleri)

6. Enerji Altyapısına Bağlantı:

Şebekeden bağımsız ya da şebekeye bağlı sıfır enerjili binaların temel farkı, enerji alt yapısı ile olan ilişkileridir. Her iki yaklaşımda da binalar, yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üreticisi olduğu kadar enerji tüketicisidir.

Şebekeden bağımsız sıfır enerjili binaların herhangi bir şebekeyle bağlantısı olmadığından maksimum yükler ile periyodlar için birtakım elektrik depolama sistemleri kullanması gerekir. Bununla birlikte, şebekeye bağlı sıfır enerjili binaların hem şebekeden enerji satın almaları, hem de enerji fazlasında şebekeyi beslemeleri söz konusu olduğu için birden fazla enerji alt yapılarına sahiptirler; elektrik şebekesi, gaz boru şebekesi ve biyoyakıt dağıtım şebekeleri gibi. Dolayısıyla, şebekeden bağımsız sıfır enerjili binalar gibi büyük depolama kapasitesi sorunu, yedek jeneratörler ve büyük boyutlu yenilenebilir enerji üretim sistemlerine ihtiyaçları yoktur.

7. Enerji verimliliği, iç mekan iklim koşulları ve şebekeye bağlanan sıfır enerjili bina olması halinde bina-şebeke etkileşimi koşulları:

Bunlar tasarıma önemli ölçüde yön veren böylece sıfır enerjili binaların kalitesini etkileyen unsurlardır.

a) Enerji verimliliği koşulları: Prensipte sıfır enerjili bina çok geniş güneş kollektörleri ve fotovoltaik sistemlerle enerji ihtiyacını karşılayan geleneksel bir bina değildir. Önemli olan, enerji verimliği önlemleri kullanarak enerji talebini azaltma ve kalan enerji talebini karşılamak için yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanmaktır. Enerji tasarrufu, enerji üretmekten neredeyse her zaman daha kolay olduğundan bu strateji sıfır enerjili binaya erişmek için en mantıklı yaklaşım olarak düşünülmektedir.

b) İç mekan iklim koşulları: Mevcut sıfır enerjili bina tanımlarında iç mekan iklim koşulları konusu çok gelişmemiştir. Fakat iç mekan iklim koşullarının sıfır enerjili bina tanımının bir parçası olması ve detaylandırılması bazı açılardan avantajlı olurken; bina tipine, lokasyona, uygulanan standartlara ve yerel iklim koşullarına bağlı olarak farklı kriterlerin kullanılması daha faydalı olabilir.

c) Bina-şebeke etkileşimi koşulları: Bu koşullar, enerji altyapısı ile enerji değiş tokuşu yapan sadece şebeke bağlantılı sıfır enerjili binalar için söz konusudur. Sıfır enerjili bina tanımlarının çoğunda ihmal edilen şebeke-bina etkileşimini ve ilişkili koşulları tanımlamak oldukça zordur. Çünkü bu etkileşim için yaklaşımlar, şebeke veya bina açısından ve ülkeye ait koşullara bağlı olarak farklılık göstermektedir. Mesela Danimarka'da oluşturulan ve CO2 emisyonlarını önemli ölçüde azaltan yüksek mimari standartlı enerji nötr konutlarla ilgili 'BOLIG +' kavramını tanımlayan 5 kuraldan biri, bina-şebeke etkileşimi koşuluyla ilgilidir. Buna göre, şebekeyi geri besleyen enerji ile şebekeden alınan enerji aynı kullanılabilirliğe sahip olmak zorundadır.

Özetle, sıfır enerjili binalar için yenilenebilir enerji kaynağı seçenekleri, enerji alt yapısı ile bağlantı, enerji verimliliği, iç mekan iklim koşulları ve bina-şebeke etkileşim koşulları ile birlikte dengeleme kriteri, periyodu ve enerji dengelemede dahil edilen enerji tipi çok önemli konulardır. Sıfır enerjili bina tanımları arasında değişiklik gösteren bu parametrelerin, kavramın net, tutarlı ve ortak bir anlayışı yansıtan yeni bir tanımının formüle edilmesinden önce detaylandırılmasının gerekliliği ortadadır.

Seramik Türkiye - Mimari Dergisi 43.sayısında yayımlanan yazı
Y.Mimar Ebru Göktekin