Çelik Taşıyıcı Sistemli Konutların Enerji Korunumu Açısından Değerlendirilmesine Yönelik Bir Çalışma

Abstract

Binalar, yaşam döngüleri boyunca üretim, kullanım ve dönüşüm evrelerinde dünyadaki doğal kaynakların ve enerjinin büyük bir bölümünü harcamakta, bunların sonucunda ortaya çıkan atıklar nedeniyle çevre kirliliğine yol açmaktadır. Bu değerlerin, konut ihtiyacının artışı ile daha yüksek seviyelere çıkacağı açıktır. Dünya ülkeleri, artan konut ihtiyacının karşılanması için sorunu hızlı ve rasyonel çözebilecek, dünya kaynaklarının ve enerjinin tasarruflu kullanımını sağlayacak, çevreyle uyumlu yeni yapı teknolojileri aramaktadır. Ülkemizde ise, inşaat sektöründeki yatırımlar, %74,9’luk bir oranla en fazla konut sektörüne yapılmaktadır fakat ülkemizdeki konut politika ve programlarındaki ekoloji ve sürdürebilirlik konularına karşı duyarlılığın çok yeni olması nedeniyle var olan konut stoğu bu konularda yetersiz kalmaktadır. Oysa ki son yıllarda yakıt giderlerinde olan artış nedeniyle ülkemizin enerji tüketiminde %41’lik bir orana sahip olan konutların enerji korunumlu olarak yapılması büyük önem kazanmıştır Ülkemiz tarihinde önemli bir yere sahip olan demir ve çeliğin doğal bir malzeme oluşu, yüksek mukavemeti ve geri dönüşümü ve yapım hızı nedenleri ile konut inşaatı sektöründe de geleneksel inşaat teknolojilerinin yerini almaya hazırlandığı ve gün geçtikçe kullanım alanını genişlettiği görülmektedir. Büyük şehirlerinin çoğu birinci ve ikinci derecede deprem bölgelerinde bulunan ülkemizde, 1999 Kocaeli-İzmit Depremi sonrasında, yapısal çelik malzemesinin, konut inşaatı sektöründe tercih edildiği ve bu kullanımın ileriki yıllarda daha da yaygınlaşacağı söylenebilir. Tüm bu veriler ele alındığı zaman, konut yapımında depreme dayanıklı, üretimi kolay, yapımı hızlı, geri dönüşümü mümkün ve çevreye en az zarar veren çelik taşıyıcı sistem gibi teknolojilerin belirlenmesinin gerektiği görülmektedir. Bina dışı çevredeki iklimsel etkilerin bina içi yapma çevreye aktarılma düzeyi, binanın formuna, yönlendirilişine, boyutlarına ve kullanılış şekline bağlı olduğu gibi; iç dış ortamı birbirinden ayıran bir yapma çevre değişkeni olan bina kabuğunun performansı ile de doğrudan ilişkilidir. Bu çalışmada, ülkemizdeki 1. derece deprem bölgesinde yer alan çelik taşıyıcı sistemli konut örneklerinin,taşıyıcı sistemleri de vurgulanarak enerji korunumu açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma beş bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın giriş bölümünde, hızlı kentleşme ve nüfus artışı ile birlikte konut inşatındaki artış ve bunun getirisi olan enerji ihtiyacındaki artış hakkında bilgi verilmiştir. İkinci bölümde, taşıyıcı sistem kavramı ve taşıyıcı sisteme etki eden yükler, taşıyıcı sistem çeşitleri, çelik taşıyıcı sistemlerin tanımı, özelikleri ve tarihsel gelişimi ele alınmıştır. Üçüncü bölümde, eneji korunumu sürecinde etkili olan faktörler, enerji korunumuyla ilgili ülkemizdeki standart, kanun ve yönetmelikler ile bunların uygulanması amacıyla geliştirilen bilgisayar programları tanıtılmıştır. Dördüncü bölümde, ele alınan çelik taşıyıcı sistemli konutların enerji korunumu açısından değerlendirmesi yapılmıştır. Bu bölüm üç adımdan oluşmaktadır. • Ele alınan çelik taşıyıcı sistemli konutların, taşıyıcı sistem elemanları belirlenmiştir. • Ele alınan çelik taşıyıcı sistemli konutların, bina kabuğu elemanları belirlenmiş ve bu elemanlara ait toplam ısı geçirme katsayıları (U değerleri) hesaplanmıştır. • Ele alınan çelik taşıyıcı sistemli konutların, ülkemizde enerjinin korunumunda etkili olan faktörlerin uygulama aşamasında devamlılığının sağlanması için yürürlüğe konulmuş, ‘TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları’ standardı ve ‘Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’ne uygunluğu sınanmıştır. Beşinci bölümde ise, yapılan çalışmanın sonuçlarının değerlendirilmesi yer almaktadır.

Buildings, throughout their lifecycle, consume most of the natural resources and energy in the world within production, utilization and transformation phases and the resulting waste materials cause environmental pollution. It is apparent that these values will rise with the increasing need for housing. World countries search for new construction technologies which can address the need for housing fast and rationally, environmentally and by providing an efficient use of world resources and energy. In our country, the investments in the construction sector are mostly made in housing sector with a rate of 74.9%. However, as the ecology and sustainability issues are very recent in the housing politics and programs in our country, the existing housing stock is insufficient in these matters. Whereas, the isolation of houses, which consumes 41% of the energy in our country, gained great importance with rising fuel expenses in recent years. Iron and steel which have important places in our country s history prepare to replace traditional construction technologies in housing sectors as well owing to being a natural, recyclable material, having high resistance and construction speed and they expand the area of use day by day. Most of the metropolitan cities in Turkey are located in the first or the second earthquake zones and after Kocaeli - Izmit Earthquake in 1999; the structural steel material is preferred in housing construction sector and it is probable that its use will spread in the upcoming years. Considering all these data, in residential construction, it is necessary to determine earthquake resistant, easy to manufacture, fast to construct, recyclable technologies with least damaging to the environment like steel structures. The transfer level of the climatic effects on the outdoor environment to the indoor ingilizcebuilt environment does not only depend on building form, orientation of building, dimensions and the purpose of use but also it is directly related to the performance of building envelope, an indoor built environmental element that separates indoor and outdoor. In this study, steel structures are considered whose area of use spreaded significantly over the years, especially after Kocaeli – Izmit earthquake in 1999. Primarily, the systems of single houses, apartments and building complexes are examined, their compatibility with “TS 825 Thermal Insulation in Buildings” and ‘Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği’ are checked. This study consists of five chapters. In introduction, information about the increase in construction of residential parallel to the rapid urbanization and population growth and the resulting rise in the energy need is given. In second chapter, the concept of structural system, the loads affecting structural system, types of structural system, definition of steel structural systems, their properties and historical development are discussed. The third chapter introduces the factors affecting the process of energy saving, the standards in our country about energy saving, laws and regulations and computer programs developed for the implementation of laws and regulations. In the next chapter, the evaluation of selected steel structure houses in terms of their energy savings is done. This part consists of three steps. The first step is to determine the structural elements of the selected steel structure houses. The final step is the compliance of selected steel structure houses with “TS 825 Thermal Insulation in Buildings” standard and “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği”, which are put into effect in order to provide continuity of the factors affecting the energy saving in our country in implementation phase. As a means of evaluation, TS 825 software is used, a program prepared by IZODER which is based on “TS 825 Thermal Insulation in Buildings” standard and meteorological data of Turkey in last 20 years. TS 825 tests steel structure houses according to “TS 825 Thermal Insulation in Buildings”. In addition to this, Bep-TR, which is used to achieve the objectives of “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” and to determine energy efficiency class of all buildings, is used to specify the energy efficiency classes of steel structure houses and to test their performance according to the regulation. In fifth and last chapter, results of the implementations are evaluated. In the study, • The structural elements in the selected examples are determined. • The selected buildings are evaluated and they all comply with “TS 825 Thermal Insulation in Buildings”. • The steel houses that comply with “TS 825 Thermal Insulation in Buildings” are evaluated according to “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” and they get an energy performance of minimum “C Class”. The suggestions through this study are as follows: • Since it would be costly to transfer an existing building into an energy saving one with several actions and there is a necessity to get “Enerji Kimlik Belgesi” for every building until 2017, buildings are designed energy-efficient starting from design stage. • It will take time for all buildings to get desired energy performance class as there is an excess of the existing building stock. To accelerate the process, incentive is necessary. • In many countries all around the world, through various studies and practices, the acknowledgement about energy efficiency in buildings is expected with mandatory and voluntary applications. In Turkey and other countries where the idea is new, it is essential to inform people of the subject and encourage them. • The designers, producers, and users should be directed to energy-efficient design through required training, incentives and tax deductions and so on. • The steel structure system is an extremely fast construction system. In residential structures without distinguishing climate differences, the main structural system is established as soon as possible and turnkey manufacturing is completed. There is not a specific “construction season”. It does not require reinforced concrete except the foundation. Factory-made production, easy and fast shipping, fast and practical assembly with minimum time and staff shorten the construction time. • The construction pace quickens and ease of construction in site is provided. Early delivery of the building provides additional advantage in sales and rental income. The carrier system has a long life span. It offers a safe life for generations. The carrier is system can be reused or recycled. The need for maintenance is vanishingly small, it provides unlimited solutions to the needs of renewal and amendment, all amendments and renewals are low cost and easy. All these factors keep the high-value of building. Therefore, it is a right investment.