Yüksek Binalarda Kullanılan Gelişmiş Bina Elemanı Sistemlerinin Çevresel Sürdürülebilirlik Ölçütleri Açısından Değerlendirilmesi

Abstract

Tezde; sürdürülebilirlik kavramı, sürdürülebilirlik ölçütleri, gelişmiş ve enerji etkin bina elemanı sistemleri, seçenek değerlendirme metotları incelenmekte, seçilmiş yüksek binalar analiz edilmekte ve bu binalardaki gelişmiş bina elemanı sistemleri kullanımı, çevresel sürdürülebilirlik ölçütleri ve bulundukları iklim bölgeleri ile olan ilişkileri çerçevesinde binaların sürdürülebilirlik derecesine olan etkileri açısından değerlendirilmektedir. Tez beş bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde; çalışmanın konusu, amacı, kapsamı ve yöntemi hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde; sürdürülebilirlik kavramı, sürdürülebilirliğin gelişimi anlatılmış ve çevresel sürdürülebilirlik kavramı dikkate alınarak, uluslararası kabul görmüş değerlendirme sistemleri olan LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) ve BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) metodları incelenmiştir. Bu sistemlerin değerlendirme ölçütlerinden yararlanılarak, yüksek binalardaki bina elemanlarının değerlendirmesinde kullanmak üzere, dört ölçüt belirlenmiştir. Bu ölçütler; • Malzeme • İç mekan hava kalitesi • Enerji ve atmosfer • Su etkinliğidir. Üçüncü bölümde; incelenmiş, gelişmiş teknolojilerle tasarlanmış, sürdürülebilir ve enerji etkin bina elemanı sistemleri araştırılmış ve binayı oluşturan gelişmiş döşeme, dış kabuk, çatı, düşey sirkülasyon ve iç bölme sistemleri aşağıdaki şekilde belirlenmiştir: • Gelişmiş döşeme sistemleri: o Zemin altı hava dağıtım sistemi (UFAD) o Soğuk tavan sistemi • Gelişmiş düşey dış kabuk sistemleri-cam cepheler o Sistem kuruluşu - Tek kabuk cephe sistemleri - Çift kabuk cephe sistemleri o Sistem bileşenleri - Teknolojik camlar - Güneş kontrol bileşenleri o Cam cephelerle bütünleştirilmiş gelişmiş teknolojiler - Cam cephelerle bütünleştirilmiş fotovoltaik (PV) sistemler - Dış cepheyle bütünleştirilmiş rüzgar türbinleri • Gelişmiş çatı sistemi o Yeşil çatı o Çatı ile bütünleştirilmiş PV paneller • Gelişmiş düşey sirkülasyon sistemi • Gelişmiş iç bölme sistemi o Alçıpaneller & cam bölmeler o Gri su sistemi Dördüncü bölümde; sürdürülebilir olarak tasarlanma iddası taşıyan örnek yüksek binalar incelenmiştir. Bu binaların nasıl seçildiği anlatılmış ve dünya üzerindeki konumlarını göstermek amacıyla bir harita oluşturulmuştur. Binaları incelemek üzere, bina tasarımcısının, bina işlevinin, almış olduğu sertifikaların ve konumlandığı iklim bölgesinin bilgilerini içeren künyeler hazırlanmıştır. Künyelerde bu bilgilerin yanısıra, gelişmiş döşeme sistemleri, gelişmiş düşey dış kabuk sistemleri, gelişmiş çatı sistemleri, gelişmiş düşey sirkülasyon sistemleri ve gelişmiş iç bölme sistemlerini kullanıp kullanmadıklarının bilgisi de yer almaktadır. Bu bilgilerden yararlanarak, her bina elemanı için ayrı tablolar oluşturulmuş ve kullanılan gelişmiş sistemler belirlenmiştir. Bina eleman sistemleri açısından binaların sürdürülebilirliğini değerlendirmek üzere, değerlendirme metotları incelenmiş ve “objelere ağırlık verilmesi” metodunun kullanılmasına karar verilmiştir. İncelenen binaların, belirlenen çevresel sürdürülebilirlik ölçütleri çerçevesinde ve seçilen değerlendirme metodu kullanılarak, gelişmiş bina elemanı sistemlerini kullanımına göre puanlar verilmiş ve aldıkları puanlara göre sürdürülebilirlik dereceleri belirlenmiştir. Sonrasında Köppen-Geiger iklim sınıflandırma haritasından yararlanılarak, bu binalarda kullanılan gelişmiş bina elemanı sistemlerinin bulundukları iklim bölgelerine uygun olup olmadıkları analiz edilmiştir. Beşinci bölümde; elde edilen veriler ışığında, çevresel sürdürülebilirlik ölçütlerine ve iklim bölgelerine göre yüksek binalardaki gelişmiş bina elemanı sistemleri kullanım oranları tartışılmış ve bu oranın arttırılmasına yönelik görüşler belirtilmiştir.

In the context of the thesis, sustainability concept, sustainability criteria, advanced and energy-efficient building element systems, alternative assessment methods are examined, afterwards the selected high-rise buildings are profoundly analysed. In the conclusion section, the use of advanced building element systems in the specified buildings are evaluated within the framework of environmental sustainability criteria and their relationships with the climatic zones in terms of the contributions to buildings’ sustainability degrees. The thesis consists of five chapters. The first chapter is about the subject, purpose, scope and method of the study. The purpose of the study is to investigate the advanced building elements, their applications on high rise buildings and according to this principle, review of the buildings’ sustainability degree. Within the scope of the thesis building element systems which constitute the building are handled but the structural and mechanical systems are leave out of the scale. In the second chapter, sustainability concept and development of sustainability are first explained and three dimensions of sustainability are discussed; social, economic and environmental sustainability. Within the context of the thesis environmental sustainbility is considered and the other dimensions are leave out of the scale. Then LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) ve BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) methods, which are the international environmental assessment methods, are briefly examined. Consequently, considering the environmental assessment criteria of those systems, four criteria are defined to evalaute advanced building element systems in high-rise buildings. These criteria are; • Material, • Indoor environmental quality, • Energy and atmosphere, • Water efficiency. In the third chapter, sustainable and energy efficient building element systems that are designed with advanced technologies are investigated. These systems including advanced floor systems, exterior wall systems, roof systems, vertical circulation systems and internal partition systems are determined as below; • Advanced floor systems; o Underfloor air distribution system (UFAD), o Chilled beam system, • Advanced vertical exterior wall systems – glass curtain walls; o System structure - Single skin facade systems - Double skin facade systems o System components - Smart glasses - Solar control components o Advanced technologies integrated into glass facades - PV systems integrated into glass facades - Wind turbines integrated into exterior walls • Advanced roof systems o Green roofs o PV panels integrated into roof • Advanced vertical circulation systems • Advanced interior partion systems o Drywalls & glass partition elements o Grey water system In the fourth chapter, forty high rise buildings that are asserted to be sustainable are examined, and twenty three of them are selected to analyse. The selection process of the buildings is explained, and a map is created to show their locations in the world. To investigate these buildings, identity tags including the information about their designers and functions, the certifications they have, and the climatic zones they are located are prepared. The information about which advanced systems are used in these buildings can be also noticed through these tags. Also tables are prepared for all buildings according to the advanced building elements and they show the element systems which are used in the building. Moreover, alternative assessment methods are examined to evaluate the buildings’ sustainability degrees, and the objective weighting method is decided to use. To investigate the sustainability degrees of the examined buildings, the points are given to the buildings depending on the use of advanced building element systems within the frame of the environmental sustainability criteria by using the selected evaluation method. The buildings’ sustainability degrees are then determined according to the points they have. These are weak, median, good and very good. In addition to this, the climatic zones that the buildings located are examined and a map is prepared according to Köppen-Geiger classification system. In accordance with this method, the tables are prepared for the explanation of the buildings in climatic zones that are located. These tables are also show the advanced building element systems they are used. Assessment part has been handled in two ways; the building element systems which are used in the examined buildings on the basis of the sustainability criteria and the relation between building element systems and climatic zones that the buildings have been positioned. First assessment are discussed in terms of the four environmental sustainablity criteria which is explained in second chapter. The second assessment are discussed which advanced building element systems are the most suitable for different climatic zones. In the fifth chapter, the usage rates of the advanced building element systems to the high-rise buildings are discussed in terms of environmental sustainability criteria and climatic zones that are specified before, and finally the proposals are made about how these percentages will be increased to build more sustainable high-rise buildings.