PASĠF EV YAPILARDA GÜNEġ, BĠYOGAZDAN
Transkript
PASĠF EV YAPILARDA GÜNEġ, BĠYOGAZDAN
ISSN: 2148-0273 Cilt 4, Sayı 2, 2016 Vol. 4, Issue 2, 2016 PASĠF EV YAPILARDA GÜNEġ, BĠYOGAZDAN VE YAĞMUR SUYUNDAN YARARLANMA Zeki BARAN1, Deniz YILMAZ2 Özet Pasif ev yapılar enerji bakımından kendi kendine yetine bilinen binalardır. Bu tür yapılarda ikamet edenlerin konforları için ısınma ve klima gibi soğutma işlemleri az miktarda enerji tüketilerek sağlanmaktadır. Pasif evler Türkiye’de standart yapılar ile karşılaştırıldığı zaman eşdeğer yaşam konforunun sağlanması için kullanılan enerji miktarında %95 kadar enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu makale dünyamız ve ülkemizdeki küresel ısınmanın verdiği etki ile enerjiye bağımlılık oranları göz önüne alındığında pasif ev yapılara ve alternatif enerji kullanımı günümüzdeki standart yapıların pekiştirilmesi ve Pasif ev yapıların avantajlarını görmemiz açısından örnekler ile bu makale ele alınmıştır. Anahtar kelimeler: Pasif ev, Biyogaz ,Yağmur suyu, Güneş enerjisi BENEFIT FROM BIOGAS AND SOLAR AT PASSIVE HOUSE BUILDINGS Abstract Passive houses are known as being neutral in energy consumption. Resident in this kind of building needs less energy consumption to reach living comfort such as heating and cooling. Passive houses in comparison to standard construction in Turkey could reach 95 % of energy consumption. In this study, regards to the effect of the global warming in our country and in the world, regards to the dependency of energy consumption, some information about the passives structures and the use of alternatives energy are done through examples in order to consolidate standard structures. Keywords: Passive houses , biogas , rain water, solar energy 1 Tunceli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli, e-mail: zkbrn21@gmail.com 2 Yrd. Doç. Dr., Tunceli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü e-mail: dyilmaz@tunceli.edu.tr Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 39 1. GiriĢ Artan ülke ve dünya nüfusunun aynı oranda enerji tüketim ihtiyacı da artmaktadır. Ülkeler bu enerji ihtiyacını karşılamak için ülke ekonomilerinin büyük bir kısmını enerji sektörüne harcamakta veya bu enerjileri üretmek için kullanmaktadır. Daha karamsar düşünürsek enerji uğruna savaşlar büyük can ve mal kayıpları ile büyük yıkımlar yaşanmaktadır. Peki bu denli mücadelelere ve harcamalara nedenli gerek var? Bu ihtiyaçlarını minimize etmek mümkün müdür? Yapılan enerji tüketimini azaltmamız, enerji ve doğal kaynaklar üzerindeki baskımızı azaltacaktır. Yeşil binalar, pasif evler veya ekolojik yapılar adı altında yapılan çalışmalar sonucunda daha az enerji ile daha çok verimli faydalar sağlanabildiği göstermiştir. Günümüzde hem teknoloji olarak hem de bilgi olarak bu alt yapı mevcuttur; ancak bu teknolojilerin tanımı eksik olmakla birlikte bunlar inşaat sektöründeki kullanımına teşvik mekanizmaları yok denilecek kadar az. Yapılarda yalıtım, enerji tasarrufu sağlanabileceği bilimsel çalışmalar ve uygulamalarla kanıtlanmıştır. Bu eksende yapı malzemelerin endüstrisinin geliştirmiş olduğu yeni ürünler sayesinde pasif ev kavramı hayatımıza giriyor. Pasif evler en basit açılımı ile iyi yalıtımlı bir konutun iç mekândaki havanın ısıtılması ve bu ısıtılmış havanın dışarıya çıkmamasını sağlayarak çok az bir enerjiden % 90 gibi rakamlara varan verim sağlanmış ola bilmektedir. İyi yalıtılmış ve tasarlanmış bir evde 40 metrekarelik vücut ısımızı da katarak sadece bir ampul ile ısıtmamız mümkündür. Dünyanın doğal kaynaklarının yok olmasını engellenmesi ve en az zarar vermenin yöntemlerinden biride pasif ev üretimine geçilmesidir (Demirel, 2014). Sartory ve Hestnes (2007) literatürde bulunan 60’e yakın pasiv ev ısı enerji tüketiminin değerlendirme çalışmasında pasiv evlerde yıllık ısı enerjimi tüketimini 70 kwh/m2 altında olduğunu vurguluyor. Tunceli kent merkezinin son beş yılda yapılan binalar dış cehpe ısı yalıtımlıdır ve merkezi kömür sitemi ile ısınmaktadır. Ortalama 100 ile 150 m2 arası daireler için tüketilen kömür yıllık miktarı 2 tondur çıvarındadır. Bir kilogram kömürün 8,33 kwh enerjiye eş değer olduğunu kabul edersek Tunceli’deki binaların ısınma için yıllık metrekare başına yaklaşık 110-170 kwh’ tüketmektedir. Bu değer Tunceli’nin aynı iklim koşullarında sahip kentler için kabul edebiliriz. Yalıtımsız 40 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma evler içinde bu değerin yaklaşık 2-2,5 katı fazla olarak kabul edebiliriz. İZODER Türkiye’de yalıtımsız evlerin yıllık enerji tüketimi yaklaşık 300 kwh/m2 olduğunu ve bunun yeni yönetmelikte 120 kwh/m2 indirilmesi yalıtımla hedefleniyor. Bunu sadece yönetmelikler ile değil aynı zamanda eğitim, bilgilendirme ve teşvikler ile desteklenmesi lazım. Yapılan bir diğer araştırmalarda Avrupa’daki evlerde %27, ticari binalarda ise %30 tasarruf potansiyeli bulunuyor. Türkiye de ise 19 milyon adet binanın %85 yalıtımsız bina olduğu düşünüldüğün de ne kadar çok enerji harcamalarımızın olduğunu ve ülke ekonomisine verdiği zararı daha net görebiliriz. Buda her yıl ortalama 9 milyar 265 milyon doları havaya savuruyoruz demektir. Yine başka bir araştırmada pasif ev konsepti İngiltere de uygulandığında geçerli regülâsyona göre %77 inin üzerinde verimliliğe ulaşmak olası oluyor. İrlanda da ise normal bir konutu pasif ev dönüştürülerek %85 oranında enerji tasarrufu elde edilmiştir. Paralel olarak enerji tüketimindeki bu azalma karbon emisyonların da % 95’e varan düşüş ve dünya üzerinde karbon ayak izinin azalmasını sağlıyor (Demirel, 2014) Yani yalıtım sorununu henüz çözememişken, yeni yeni yönetmelikler çıkarmaya uğraşırken, Avrupa ülkeleri neredeyse hiç harcama yapmayan çevreci yapılar inşa ediyor. Gelişen dünyada bizimde yerimizi almamız enerjide dışa bağımlılığımızı azaltmamız için yalıtımlı, daha az enerji tüketen pasif ev projesinden faydalanmamız, hayata geçirmemiz, hatta bu alanda ARGE çalışmalarıyla daha gelişmiş yapılar inşa etmemiz ve bunu teşvik etmemiz gerek. Böylelikle refah düzeyi yüksek bir toplum, teknolojik anlamda daha gelişmiş ve bu teknolojiyi uluslararası piyasada pazarlama şansı buluruz. Pasif ev standartları her ne kadar ilk önce Orta ve Kuzey Avrupa mevsim koşullarına göre tasarlanmış olsa da, daha sonra sıcak iklimli yerleşim yerlerine uygun hale getirilmiştir. Sıcak iklimlerde güneş ısı ve ışığının fazla olmasına rağmen, hava sızdırmazlığının ve yalıtım düzeyinin yüksek olması sebebi ile yapının aşırı ısınmasına engel olunur 2. Pasif Ev Yapılar Pasif ev yapılar dilimize Almancadan gelen bir deyimdir. Yani kendi dilimizde daha iyi anlayabileceğimiz şekli ile büyük oranda kendi kendine yetebilen yapılardır. Daha Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 41 az enerji ve daha az masrafla ekonomik anlamda büyük kazançlar sağlanarak konut , iş yeri vb. yerlerde ısıtma ve soğutma yaparak %90 lere varan enerji tasarrufu sağlanabilir (Efe, 2009). 2.1 Sıcak Bölgelerde Pasif Ev Detayları Ülkemizin birkaç bölgesi hariç (örneğin Erzurum) sıcak bölge olarak kabul edilir. Sıcak bölgeler içinde pasif ev tasarım kriterleri bu bölümde ele alınmaktadır. a-Yüksek düzeyde yalıtım: Dört mevsimin yaşandığı ülkemizde 19 milyon adete varan binalarımızın % 85 i yalıtımsız olduğu göz önüne alındığında tüketilen enerjinin ne kadar büyük olduğu ortada . bu nedenle yapılacak yapılarda bölgesel iklim koşulları göz önüne alınarak bölge şartlarına göre yalıtımlı binalar yapılmalı , yalıtımsız binalarda da bunun uygulanması sağlanmalı. b-Yüksek performanslı ve yalıtımlı pencere kapı sistemleri : Binalarda ve konutlarda hava sirkülasyonunun en fazla olduğu yerlerin (% 70) kapı ve pencere olduğu düşünüldüğünde en dikkat edilmesi gereken yalıtımın buralar olduğunu görürüz. Amaca uygun güneş ısı ve ışığını en verimli şekilde oda içerisine aktaran hava boşluklu pencere sistemlerinin kullanılması daha uygun olur. c-Hava sızdırmaz bina kabuğu: Soğuk iklim koşullarında dona karşı, sıcak havalarda çürümeye karşı dayanıklı bina dış yüzeyine en uygun yalıtım şekli uygulanmalı. d-Yüksek verimli ısı geri kazanımlı havalandırma sistemleri : Dışarıdaki soğuk havayı içeriye güneş enerjisinden faydalanarak ısıtan ve böylelikle oda sıcaklığını çok etkilemeyen havalandırma sistemleri yapılmalı. e-Yenilenebilir enerji sistemi entegrasyonu: Geri dönüşümlü veya yenilenebilir enerji yöntemleri o kadar çok ki ülkemizde hemen hemen her türlü yenilenebilir enerji üretmek mümkün. Pasif evler tasarlanırken bu enerji türlerini evlere uygun yöntemler tasarlanarak uygulanmalı. 42 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma 3. Yenilenebilir Enerjilerin Pasif Evlerde Uygulanması Avrupa ülkelerine oranla ülkemizde yenilenebilir veya alternatif enerji çeşitleri daha fazla ve kullanımı daha kolaydır. Anadolu’da hayvan gübresi ile biogaz üretmek, Güneydoğu Anadolu Bölgesinde güneş enerjisinden elektrik üretmek, Karadeniz Bölgesinde yağmur suyundan faydalanmak, kaplıcalardan sıcak su elde etmek ve benzeri birçok yöntem mevcuttur. Bunları istediğimiz kadar çoğaltıp çeşitlendirebiliriz. Önemli olan bu alternatif enerji çeşitlerini pasif evlere amacına göre ve ihtiyaca göre uygulamak böylelikle daha ergonomik ve neredeyse sıfır maliyetle kullanıma sunabilmektir. a - Kesik besleme yöntemi Kesik besleme yönteminde reaktörde ortalama 2 ayda bir doldurma işlemi yapılır. Gaz alındıktan sonra boşaltma işlemi yapılarak tekrar doldurulur. Reaktör (fermantasyon tankı) ihtiyaca göre 50 – 300 m3 hacmi olan bir yapıdır. Bu depo taze çiftlik gübresi ile doldurulur hava almayacak şekilde iyice kapatılır. Yaklaşık 15-20 gün beklenerek fermantasyona uğraması sağlanır. Depoya bağlanan bir boru yardımı ile oluşan gaz gazometre denilen gaz toplama deposuna aktarılır ve burada biriktirilir. Bu gaz ile hem elektrik üretilir hem de yapının ısıtılmasında kullanılır. Tankın her dolduruluşunda fermantasyon olumu tamamlayıp biogaz üretiminin başlaması için 15-20 gün kadar beklenir. Bu nedenle üretim belli aralıklarla kesintiye uğrar. İşte bundan dolayı sözü edilen biogaz üretim yöntemine kesik besleme yöntemi adı verilmiştir. b - Sürekli besleme yöntemi Sürekli besleme yöntemi ise atıklar günlük olarak reaktöre gönderilir ve gaz çıkışı günlük olarak gerçekleşir. Özellikle küçük oranda hayvancılık yapan çiftçiler için ideal bir yöntemdir. 3.1 Biyogaz’ın Isıl Değeri 1 m3 biyogazın sağladığı ısı miktarı: 4700-5700 kcal/m3. Bu rakam ortalama : • 0,62 litre gazyağı • 1,46 kg odun kömürü • 3,47 kg odun Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 43 • 0,43 kg bütan gazı • 12,3 kg tezek • 4,70 kWh elektrik enerjilerine eşdeğerindedir. Değişik atıklardan elde edilebilecek gazın fermantasyon sürelerini Tablo 1.de görebiliriz. Fermantasyon sıcaklıklarına bağlı olarak minimum ve optimum fermantasyon sürelerini gösterilmiştir. Örneğin, 20 derecelik bir ortamda ve 28 gün fermantasyon süresinde sonra elde ede bileceğimiz enerji miktarlar Tablo 2 atık türüne göre verilmiştir. Tablo 1. Fermantasyon sıcaklıklarına bağlı olarak minimum ve optimum fermantasyon süreler (AlibaĢ, 1985). Fermantasyon sıcaklığı (°C) 20 25 30 35 40 Minimum Fermantasyon Süresi (gün) 11 8 6 4 4 Optimum Fermantasyon Süresi (gün) 28 20 14 10 10 Tablo 2. Türkiye'nin Hayvansal Atık Potansiyeline KarĢılık Üretilebilecek Biyogaz Miktarı (Köçer ve ark, 2006) Hayvan Cinsi Sığır Koyun Keçi Tavuk Hindi Toplam Hayvan Sayısı (Adet) 11.054.000 38.030.000 243.511.000 292.595.000 YaĢ Gübre Miktarı (Ton/Yıl) 39.794.400 26.621.000 5.357.242 71.772.642 Biyogaz Miktarı (m3/yıl) 1.313.215.200 1.544.018.000 417.864.876 3.275.098.076 3.2 Reaktör Nasıl Yapılır Örnek olarak günde 100 kg hayvan dışkısı üreten bir çiftçi ele alınırsa. 100 kg gübreyi inceltmek için 100 litre su gerekir. Kaba hesapla 200 litrelik bu karışımın reaktörde bekleme süresi 30 gün olarak aldığımızda gübre büyüklüğü 200 litre x 30 44 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma gün=6000 litre hacme ihtiyaç vardır. Bu reaktöre 1/3 oranında biyogaz birikmesi için boşluk eklediğimizde (2000 litre) reaktörün toplam hacmi 8000 litre eder buda 8 m3 tür. Dikdörtgen şeklinde yapacak olursak 2 metre derinlik, 2 metre uzunluk, 2 metre genişlikte bir havuz ile bunu yapabiliriz. Ve bu havuz toprağın 60-80 cm altında olmalıdır. (şekil 1. de örnek biyogaz rektörlerini görebiliriz.) ġekil 1:Biogaz Reaktörü 4. GüneĢ Enerjisinden Elektrik Üretmek Güneş enerjisi ile elektrik üretmek günümüz teknolojisi ile mümkün. Bu yöntemden en iyi şekilde yararlana bilmek için bir yıl boyunca 2000 saatten fazla güneşli güne sahip bölgelere bu tesislerin kurulması ise verim alınabilir. Türkiye’de bu verilere sahip en elverişli bölge yıl boyunca 3016 saat ile Güneydoğu Anadolu Bölgesi’dir. Güneş enerjisinden elektrik üretme üzerine Diyarbakır Büyükşehir Belediyesi çevre koruma daire başkanlı ile Teknokent işbirliği kapsamında örnek bir çalışma yapılmıştır. Evlerin çatılarına kurulan güneş panelleri sayesinde güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürüp ev içerisinde kullanılması sağlanıyor. Üretilen bu elektrik sadece evlerde değil ihtiyaca göre değişik ebatlardaki güneş panelleri vasıtası ile sokak lambaları , trafik uyarı levhaları vb. gibi yerlerde de kullanmak ve bunu ülke geneline yayıldığını düşündüğümüzde enerji tasarrufu anlamında büyük kazançlar sağlar. Bu sistemde sadece ilk üretim maliyeti yüksektir. Çünkü güneş panellerinin seri üretildiği tesisler ve bunları piyasaya sunacak alt yapı henüz yeterince gelişmemiştir. (DBB Çevre Koruma Daire Başkanlığı) (şekil 2 de Diyarbakır’da güneş ev tasarımı resimleri ) Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 45 ġekil 2:Güneş Ev Tasarımı (Erengezgin, 2009) 5. Yağmur Suyunun Kullanılması Dünya genelinde küresel ısınmanın etkisi ile artan yağışlar sayesinde yerkürede normalde görünenden çok daha fazla birikmiş bulunmaktadır. Kendi haline bırakıldığında akıp gidecek ve yarardan fazla zarar getirecektir. Gereken önlemler alındığı takdirde tahmin ettiğimizden çok daha kullanışlı hale getirilebilir. Bu suyu gelecekteki kurak mevsimlere kadar elimizde tutmak ve günlük hayattaki su ihtiyaçlarımızı giderebilmek için uyumlu hale getirebilir miyiz ? Özellikle yaz aylarının kurak geçtiği mevsimlerde o bölgelerde yeraltında yapılacak yağmur suyu toplama depoları ile su ihtiyacı karşılanabilir. Evimize varıp musluktan akana kadar maliyet fiyatı epey artan bu suyu düşüncesizce harcıyoruz. Bir evin su tüketiminin %70 ini tuvaletler, bahçe sulama, araç ve çamaşır yıkamada kullanıyoruz. İşte bunlar için öncelikle evin bahçesine veya bodrumuna 10-15 m3 lük depolar yerleştirilir. Bu depo filtreden geçirilmiş yağmur suyu çıkışana bağlanır, çatı ve terastan akan yağmur suları PVC borular yardımı ile depoya aktarılır. Depolarda toplanan su küçük bir su pompası yardımı ile bahçe sulama, araç yıkama, lavabo suyu ve mutfak gibi yerlerde kullanabiliriz. Bunu dışında yoğun yağış alan Karadeniz Bölgesinde eğimi fazla olan yerlerde suyun akış hızından ve debisinden faydalanılarak kurulacak mikro tribünler yardımı ile bir evin elektrik ihtiyacını karşılayabiliriz.(şekil.3 yağmur suyu depo tasarımı en kesiti) 46 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma ġekil 3:Yağmur Suyu Depo Tasarımı Yağmur suyunu depolama veya geçici olarak tutma için görülen başka bir sistem yeşil teras çatılardır. Bu sistemde çatı üzerinde inşa edilir ve şehir yağmur suyunun şebekesinin yükünü hafifleştirir, ayrıca yalıtımı olmayan yapılara kısmi yalıtım sağlar (Yilmaz ve ark, 2015). 6. Sonuç Ve Öneriler Bu makalede pasif ev tanımı ve tasarımı ile ilgili bilgi sunulmuştur. Pasif ev yapıları ve alternatif enerji kaynaklarından, biyogaz ve güneş enerjisi örnekleri ele alınmıştır. Pasif ev yapılarını tasarlarken yüksek yalıtımla enerji tasarrufu sağlayabileceğimiz gibi yapının yapılacağı bölgenin olanaklarından, alternatif enerji çeşitlerinden, yer altı ve yerüstü kaynaklarından yüksek oranda fayda sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Bu tür yapılar için tesisler kurup yeni iş olanakları sağlanarak istihdam anlamında da ülke ekonomisine katkı sağlamış ve ayrıca küresel ısınmaya karşı pozitif eylemde bulunmuş oluruz. Pasif ev tasarımındaki asıl amaçların başında yeni nesiller için yaşanılabilir temiz ve doğal bir dünya bırakmak. Bunu başarabilmek için doğayı tahrip etmeden, yaşam alanlarını kısıtlamadan, zarara uğratmadan, doğadan ve topraktan gelen faydaları akılla birleştirip farklı proje uygulamalarıyla gelecek nesiller için yeni bir dünya yaratmalıyız. Bunun geliştirilmesi için araştırmalar, yaygınlaşması için de eğitimler ve seminerler verilmeli. Dünyada faydalanılacak alternatif enerjiler keşfedilmeli. Kaynaklar Alibaş, K. (1985). Çeşitli Fermantasyon Biçimi ve Sıcaklıklarında Değişik Organik Maddelerden Biogaz Üretiminin ve Değişen Çevre Sıcaklığı Koşullarındaki Fermantör Enerji Bilançolarının Saptanması.Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı. Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Mekanizasyon Bölümü. s 304-323. Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 47 Demirel, B. (2014). “Pasif Ev Uygulamasının Türkiye İçin Değerlendirilmesine Yönelik Bir Çalışma“. Doktora Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Efe, A. (2009). “Pasif Ev güneş evlerinde bina kabuğu tasarımı“.Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Erengezgin, Ç.(2009). "Diyarbakır Güneş Evi." Yapı Dergisi Yapıda Ekoloji Eki. Koçer, N. N., Öner, C., & Sugözü, İ. (2006). Türkiye’de Hayvancılık Potansiyeli ve Biyogaz Üretimi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, 17-20 Sartori, I., & Hestnes, A. G. (2007). Energy use in the life cycle of conventional and low-energy buildings: A review article. Energy and buildings, 39(3), 249-257. Yilmaz, D., Sabre, M., Lassabatere, L., Dal, M., Rodriguez, F. (2016). Storm water retention and actual evapotranspiration performances of experimental green roofs in French oceanic climate. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 20(3),344-362.