Mimimum Enerji Performans Gereksinimlerine İlişkin Optimum Maliyet Düzeyinin Ofis Binalarındaki İyileştirmeler İçin Hesaplanması

Abstract

Son yıllarda ihtiyaçların artmasına bağlı olarak enerji tüketiminin artışı, fosil kaynakların tükenmesi ve buna bağlı olarak enerji fiyatlarındaki yükselişş, günümüzde küresel ısınmaya ve sürdürülebilirliğe etki eden en önemli etkenlerdir. Bu nedenle, tüm dünyada enerji tüketimini azaltacak yönde tedbirler uygulanmaya başlanmıştır. Avrupa’da da bu konuda önemli adımlar atılmış, yasal düzenlemeler oluşturulmuştur. Enerji tüketimini azaltma yönündeki hedeflerde, binalarda enerji verimliliği önemli rol oynamaktadır. Avrupa’da enerji tüketiminin %40’ı ve karbon salımının %36’sı binalardan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, binaların enerji performansının iyileştirilmesi önemli bir toplumsal ve ekonomik gereklilik haline gelmiştir. Binalarda enerji performansını arttırmak amacıyla, Avrupa Birliği (AB) tarafından 2002 yılında Bina Enerji Performansı Direktifi (EPBD) yayımlanmıştır. Bu direktif ile, yeni ve mevcut binalarda, yasal mevzuat ile tanımlanmış olan minimum enerji performans gereksinimlerinin sağlanması, binaların enerji performansının hesaplanması için ulusal yöntemlerin geliştirilmesi ve bu yolla tüm binaların sertifikalandırılması, ayrıca binadaki aktif iklimlendirme sistemlerinin periyodik olarak denetlenmesi zorunlu kılınmaktadır. EPBD kapsamında, Avrupa Birliği üyesi ve aday ülkeler kendi yasal mevzuatlarını geliştirmiş ve sertifikalandırma amacıyla kullanılacak olan ulusal bina enerji performansı hesap yöntemlerini oluşturmuştur. Türkiye de, Avrupa Birliği’ne aday bir ülke olarak, EPBD gereksinimleri çerçevesinde gerekli yasal düzenlemeleri gerçekleştirmiş, 2007 yılında Enerji Verimliliği Kanunu ve 2008 yılında Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’ni yürürlüğe koymuştur. Tüm bu gelişmelere paralel olarak, EN standartları ile tanımlanmış olan basit saatlik metoda uygun şekilde, bina enerji performansı ulusal hesap metodu (Bep-Tr), Bina Enerji Performansı Yönetmeliği gereğince Türkiye şartlarına uygun olarak geliştirilmiştir. 2010 yılında EPBD, yeni gerekliliklere göre revize edilmiştir. Bu revizyonla, mevcut direktifin zorunlu kıldığı yükümlülüklere açıklık getirilmekle birlikte, yeni hedefler de ortaya konmuştur. 2020 yılı için; sera gazı salımının 1990 yılı düzeyinin %20 altına çekilmesi, Avrupa Birliği’nin enerji tüketiminin %20 azaltılması, kullanılan enerjinin %20’sinin yenilenebilir kaynaklardan sağlanması ve tüm binaların neredeyse sıfır enerjili olması hedeflenmektedir. Bu direktifle, minimum enerji performans gereksinimlerine ilişkin optimum maliyet düzeyinin hesaplanması ve bu hesaplamanın ulusal bina enerji performansı hesap metotlarına entegre edilmesi tüm ülkeler için zorunlu kılınmıştır. Avrupa Birliği ülkeleri, yeni direktifin getirdiği zorunluluklar üzerine, enerji performans gereksinimlerinin optimum maliyet düzeyleri ile ilgili çalışmaları sürdürmektedir. Enerjisinin yaklaşık %80’ini ithal eden Türkiye için de büyük öneme sahip olan maliyet etkin enerji verimliliği ile ilgili yasal prosedür ülkemizde henüz oluşturulmamıştır. Ancak bu çalışmanın en kısa sürede konusunda uzman kişilerce sürdürülmesi hem ekonomik hem de sosyal açıdan kritik bir konumdadır. Bu tez çalışması kapsamında, Avrupa Birliği direktif ve yönetmeliklerinin öngördüğü şekliyle, minimum enerji performans gereksinimlerina ait optimum maliyet düzeylerinin nasıl hesaplanması gerektiği açıklanmış ve Türkiye için bina enerji performansı ulusal hesap metoduna adaptasyonunun önemine dikkat çekilmiştir. Alan çalışması olarak, mevcut olduğu kabul edilen bir ofis binası üzerine yapılabilecek enerji verimliliği için iyileştirme senaryolarının Türkiye koşullarında maliyet-optimum düzeyleri incelenmiştir. Avrupa Komisyonu, yeni direktifle zorunlu hale getirilen optimum maliyet düzeyinin belirlenmesinde kullanılmak üzere bir metod oluşturmuş ve bu metodu 2012 yılı Ocak ayında yayınladığı bir yönetmelik ile detaylandırılmış, hesaplamalara açıklık getirmiştir. Bu yönetmeliğe göre, hesap metodu beş ana aşamadan oluşmaktadır. Bu aşamalar sırasıyla, referans binanın belirlenmesi, minimum enerji performans gereksinimlerinin tespit edilmesi, binada harcanan toplam enerjinin hesaplanması ve birincil enerjiye dönüştürülmesi, maliyetin hesaplanması ve son olarak da yapılmış olan enerji ve maliyet analizlerinin koordine edilerek maliyet-optimum enerji düzeyinin belirlenmesidir. Referans binanın oluşturulması, hasaplamalar için temel adımı oluşturmaktadır. Enerji performansı gereksinimlerine ait optimum maliyet düzeylerini her bir bina için ayrı ayrı hesaplamak mümkün olamayacağından, belirlenen referans binalar, mevcut bina stoğunu ve inşa edilecek yeni binaların karakteristik özelliklerini en iyi temsil edecek binalar olmalıdırlar. Ancak, referans binaların belirlenebilmesi için gerekli bilgi ve istatistikler bir çok ülkede yetersiz durumdadır. Aynı şekilde, Türkiye’de de bu istatistikler yetersiz olduğundan, bu araştırma kapsamında kullanılmış olan ofis binası bir referans bina değil, daha önce Bep-Tr ile ilgili araştırma ve tez çalışmaları kapsamında kullanılan ofis binasından yararlanılarak türetilmiş bir sanal referans binadır. Bu bina üzerinde, iki farklı iklimde, çeşitli iyileştirme alternatifleri uygulanmış ve bu alternatiflerin etkisi enerji performansı ve maliyet açısından değerlendirilmiştir. Örnek ofis binasına uygulanmak üzere belirlenen iyileştirme alternatifleri, hem tekil olarak analiz edilmiş, hem de birbirleri ile etkileşimleri değerlendirilmiştir. Enerji tüketimi ile ilgili hesaplarda, bir dinamik simülasyon aracı olan Energy Plus programı kullanılmıştır. Birincil enerji hesaplamaları için ise, Türkiye için belirlenen dönüşüm katsayıları uygulanmıştır. Araştırmanın ana aşamalarından birini oluşturan maliyet hesaplamaları, ilgili direktif ve yönetmelikler ile belirtilen yönteme uygun olarak gerçekleştirilmişir. Ocak 2012’de yayımlanan AB yönetmeliğinde belirtildiği üzere, münferit faydayı göz önünde bulunduran yaklaşımlarla hesap yapmak mümkün olduğu gibi, sosyal faydayı göz önünde bulunduran makro-ekonomik yaklaşımlarla da maliyet hesaplaması yapılabilir. Bu çalışma kapsamında, referans gösterilen EN 15459 standardı esas alınarak münferit perspektife göre hesaplama yapılmıştır. Bu hesaplamalarda, yalnızca planlanan değişiklik senaryosuna ilişkin maliyetler göz önünde bulundurulmuştur. Binanın ilk yapım maliyetleri değil, mevcut binaya uygulandığı varsayılan enerji iyileştirme senaryolarına ilişkin maliyetler hesaba katılmıştır. İlgili fiyatlar, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Yüksek Fen Kurulu Başkanlığı’nın yayımlamış olduğu, “2011 Yılı İnşaat ve Tesisat Birim Fiyatları” kitabından elde edilmiştir. Fiyatı bu dökümanda bulunmayan iyileştirmeler için ise, piyasadan elde edilen fiyatlar kullanılmıştır. Maliyet hesaplamalarında başlangıç yılı olarak 2011 yılı alınmıştır. Yayımlanan son AB yönetmeliği ile, maliyet hesapları için esas alınması gereken hesaplama süresi; konutlar için 30 yıl, kamu binaları ve diğer konut işlevli olmayan binalar için ise 20 yıl olarak belirlenmiştir. Bu araştırma kapsamında, 5-30 yıl arasında çeşitli hesaplama süreleri analiz edilmiş ve sonuçları enerji performans düzeyleri ile birlikte karşılaştırılmıştır. Yapılan hesaplamaların sonuçları, birincil enerji cinsinden tüketim – maliyet grafikleri ile sunulmuş; iklime, bina kabuğuna ve iklimlendirme sistemine ilişkin ölçütlerin enerji performansı ve maliyet üzerindeki etkileri ortaya konmuştur. Sonuç olarak, minimum enerji performans gereksinimlerine ilişkin optimum maliyet düzeylerinin ulusal standartlarda belirlenmesi ile ilgili çalışmalarda, kullanılan verilerin ve yapılan kabullerin önemi açıkça görülmektedir. Bu nedenle, analizler yapılırken, gerek referans binaların, gerekse enerji performans parametrelerinin belirlenmesi aşamalarında oldukça detaylı ve uzun süreli araştırma çalışmaları gerekmektedir. Farklı özelliklerdeki çeşitli iklim bölgelerine sahip olan ülkemizde, özellikle iklim etkileri göz önünde bulundurulmak zorundadır. Maliyet bilgileri ve bu maliyetlerin geri ödeme süreleri ulusal koşullar dikkate alınarak araştırılmalı ve hesaplamalar titizlikle gerçekleştirilmelidir. Bu tez çalışması ile, minimum enerji performans düzeylerine ilişkin optimum maliyet düzeylerinin belirlenmesinin, Türkiye için önemi ve bu hesaplamanın bina enerji performansı hesap metoduna adaptasyonun gerekliliği ortaya konmuş, bu adaptasyonun gerçekleştirilmesi için yapılması gereken çalışmalar ve yöntemin oluşturulması sırasında ortaya çıkabilecek sorunlar açıklanmıştır.

Energy performance of buildings has become a key issue since buildings are responsible from 40% of countries’ energy consumption and 36% of CO2 emmissions in Europe. Therefore, energy used in buildings is restricted by EU legislations. Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) is the main legal tool which aims tolimit energy consumption and to increase efficiency in buildings sector. EPBD also requires to certificate buildings by using a national method. This directive is adopted in 2002 and recast in 2010 with new requirements. Recast EPBD clarifies and strengthens the requirements of EPBD and introduces EU targets regrding year 2020: reducing greenhouse gas emmissions, reducing total energy consumption and ensuring all new buildings are nearly zero energy buildings. Besides, calculations on cost optimal levels of minimum energy performance requirements and adopting this calculation into the national energy performance calulation methods is obliged with recast EPBD. Cost optimality calculation includes several phases such as establishing reference building and defining minimum energy performance requirements, and also calculations of primary energy and overall cost in order to derive cost optimal level of energy performance of the reference buildings. In EU countries, several national studies are ongiong in order to identify cost optimal levels using required steps. Turkey, as a candidate country of European Union, enacted relevant legislation and launched building energy performance certification with the national calculation methodology, Bep-Tr, based on EPBD requirements. Therefore, necessary further study is to adopt cost optimality calculations to the national methodology. In this thesis, the methodology of cost optimality calculations and priority of the implementation for Turkey is discussed. Through a case study, an example office building, that is assumed as an existing building, is analysed in terms of cost optimal levels of retrofit actions applied to the building. The method, which is required by recast EPBD, is followed in the case study considering national onditions. Evaluation of primary energy use is performed by using Energy Plus dynamic simulation tool for two diffrernt climatic regions of Turkey: hot humid climate and tempered dry climate. Global costs are calculated for different calculation periods in accordance with related standard. At last, primary energy and global cost calculations put together in order to derive cost optimal levels. In conclusion, importance of the cost optimal level calculations for Turkey is displayed with the analyses and results. Also necessary further national studies are explained.