SORULARLA BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI

Transkript

1

2 İSTANBUL TİCARET ODASI YAYIN NO: SORULARLA BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI YALÇIN ABDULLAH GÖĞÜS İTÜ MAKİNA FAKÜLTESİ ODTÜ TARAFINDAN 40B MADDESİNE GÖRE İTÜ'DE GÖREVLENDİRİLMİŞTİR AĞUSTOS 1999

3 Bu eserin tüm hakları İstanbul Ticaret Odası'na (İTO) aittir. İTO'nın ve yazarının ismi kaydedilmek koşuluyla yayından alıntı yapmak mümkündür. Ancak, İTO'nın yazılı izni olmadan yayının tamamı veya bir bö ümü, kopyalanamaz, çoğaltılamaz, ticari amaçlarla kullanılamaz. Bu kitapta öne sürülen fikirler eserin yazarına aittir. İstanbul Ticaret Odası'nm görüşlerini yansıtmaz. Kasım 1999 İstanbul ISBN İTO Yayınları için ayrıntılı bilgi Ticari Dokümantasyon Şubesi'nden edinilebilir. Tel : (212) (212) 225 / 303 Faks : (212) (212) E. Posta: dokümantasyon@tr-ito.com Baskı: Prive Grafik & Matbacılık San. ve Tic. Ltd. Şti. Tel: (0212) Fax: (0212)

4 ONSOZ îçinde yaşadığımız günlerde ülkemizin güncel sorunları arasına dahil olan doğalgaz sıkıntısının da açıkça ortaya koyduğu üzere, enerji açısından dışa bağımlı ülkemizin, acilen alternatif enerji kaynakları geliştirerek bir yandan üretimi artrrması, bir yandan da israfı önleyici tedbirler alması önem ve öncelik arzetmektedir. İsrafı önleyici önlemlerle sağlanacak enerji tararrufu yalnızca enerji sıkmtısmın kaldmlmasma ve enerji bütçemize katkı olarak değil, aynı zamanda kıt kaynakların daha etkin kuuamlaı-ak çevrenin daha az kirletilmesine ve insan sağlılığmm korunmasma yardımcı olabileceği şeklinde değerlendirilmelidir. Kentleşmenin artmasına bağlı olarak gelişen bir olgu da hiç kuşkusuz yerleşim ve iş amacıyla kurulan büyük binalarm artışıdır. Aydınlatmadan ulaşıma, ısıtmadan, soğutmaya, üretimden tüketime yaşantımızın her alanma girmiş enerji kullanımında yapılacak küçük değişiklikler ile önemh kazançlar elde edilmesi muhakkaktır. Konut kullanımı dışmda, enerji tararrufunun doğrudan maliyetlere yansıyacağı ve işletmelerde de üretim başta olmak üzere giderlerin düşürülmesine ve dolayısıyla rekabet güçlerinin artmasına olumlu etki yapacağı unutulmamalıdır. Enerji ihtiyacımızı karşılamak amacıyla nükleer santraller dahil pek çok alternatifin tartışıldığı ülkemizde, enerji tasarrufu ve verimi ilkesinden hareketle Odamızca enerjinin binalarda etkin kullanımı konusunda hazrrlattmlmış olan "Sorularla Binalarda Enerjinin Etkin Kullanımı" isimh rehber yaymımızm içerdiği pratik öneriler ve çözümler ile önemli bir boşluğu dolduracağını düşünüyoruz. Söz konusu çalışmanın üyelerimize ve tüm ilgililere faydalı olmasmı umar, bu özenli çalışmayı gerçekleştiren Prof. Dr. Yalçın Göğüs'e teşekkür ederim. Prof. Dr. İsmail Özaslan Genel Sekreter

5

6 SUNUŞ Türkiyede enerjinin yaklaşık yansı konut ve ticari binalarda tüketilrnekde ve bunun da yaklaşık yüzde sekseni ısıtma ve iklimlendirme amacıyla kullanılmaktadır. Binalarda enerji kullanımına ilişkin basılmış makale ve kitaplarda öncelik genellikle binaların yalıtımına ve ısıtmada kullanılan yakıtın gerektiği gibi yakılmasına verilmektedir. Elinizdeki çalışmada ise, binalarda enerjinin etkin kullanımının bu iki konusu dışında kalanlara ağırlık verilerek genel bilgiler ve alınması gerekli önlemler, teknik branşlarda olmayanların anlayabileceği düzeyde açıklanacaktır. Birinci bölümde ilgili temel bilgiler, ikinci bölümde aydınlatma, ısıtma ve klima elemanlarının kayıpları, kojenerasyon ve yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanma, enerji tasarrufunun yaygınlaştırılması için öneriler yer almaktadır. Bu bölüme ilişkin Ek'leide ise Hükümetin büyük işyerlerinde ve kamu kurumlarında enerji tasarrufuna ilişkin uyulmasını zorunlu kıldığı kurallar, ev aletlerinin veriminin aitırılması, binaların tasarımı aşamasında ve işletilmesi sırasmda denetlenmesi gereken tasarruf uygulamaları, kaynak metinler aktarılarak sunuldu. Ekonomik analiz, kalorifer sistemlerinde ısıtıcı seçimi ve otomatik denetim yoluyla enerji tasarrufu konularmda daha önceki çalışmalarımdan da faydalanarak inceliklere inmek gerektiği için bu üçü Özel Konular adı verilen üçüncü bölümde yer aldı. Bu bölümlerin sonuçları dördüncü bölümde, aynı zamanda Yönetici Özeti bölümünde, birleştirildi. Burada vurgulamadan geçemiyeceğim bir gerçek, halkımızın teknik bilgiyi özümseyerek günlük hayatında uygulaması gerektiği. Teknik bilginin yaygın uygulanması ekonomik yararlar doğuracak, böylece yaşam düzeyimiz yükselecektir. Bu amaçla elinizdeki kitabın düzeyinde hatta daha ileri teknik düzeyde yayınların çoğalması önem taşımaktadu", ve elinizdeki kitap örneğinde olduğu gibi iş çevreleriyle akademik çevreler özvereriyle işbirliğine gitmelidirler. Daha da ileri düzeyde yeni bilgilerin ülkemizde üretilmesinde bu her iki öncü toplum kesimimize büyük görev düşmektedir. Okuyucular için yararlı olmasını dilediğim bu kitabın yazılmasını ve yayınlanmasını sağlayan İstanbul Ticaret Odasına, yazılmasını bilgi ve belgeleriyle destekleyen Sayın Y.Müh. Celal Okutan'a ve Saym Y.Müh.Tufan Bigikoçin'e, basıma hazırlanmasında yardımcı olan Sayın Y.Müh. Akın Göğüs'e ve Sayın Y.Müh. Okan Saçlı'ya, ODTÜ tarafmdan bir yıl için görevlendirildiğim İTÜ Makina Fakültesinin. Sayın Dekanı Prof. Dr. Nilüfer Eğrican'a ve personeline, desteklerini esirgemeyen Sayın Prof. Dr. Doğan Sorguç'a ve Saym Av. Yasin Göğüş'e, ve özellikle eşim Türkan Göğüs'e teşekkür etmek benim için zevku bir görevdir. Bu kitabı çok sevilen annem Düriye Göğüş'ün ve çok sayılan babam Ali Kemal Göğüş'ün anılarına, özverileri için şükranlarımla adıyorum. A.Yalçın Göğüs İstanbul, Ağustos 1999

7

8 YÖNETİCİ ÖZETİ Binalarda enerjinin etkin kullanılması için yapılması gerekenler, önem ve uygulama kolaylığına dayanan şu öncelik sırasında özetlenebilir. A. Vatandaşların ve Kurumların Yapması Gerekenler 1. Enerji tasarrufu bilinciyle düşünmek ve davranmak: Isıtma ve klima sistemlerinde sıcaklık ayarlarını "çok rahat" olana değil, kabul edilebilir ve az enerji sarfedene ayarlamak; giyimi doğal şartlara uydurmak; alınacak elektrikli aletlerin, lambaların vb. verimi yüksek olanını tercih etmek. Var olanları yüksek verimle çalıştırmak, daha yüksek verimlilerle değiştirmek, bakıma gereken önemi göstermek; Tesislerin işletilmesinde doğal imkanlardan faydalanmak: Klima sistemi olsa bile şartlar uygunsa gece doğal havalandırmayla binayı soğutup gece ve gündüz elektrik sarfiyatını azaltmak; kalorifer kazanlarını temizletmek; 2. Enerji tasarrufu sağlayacak ve ekonomikliği çok belirgin olan (bir iki yılda geri ödeyen) yatırımları diğer harcamaların önüne almak: Binanın ısı kaçaklarını çok az yatırımla çok büyük ölçüde azaltacak önlemleri geciktirmemek; Çatıyı yalıtmak, kışın doğramalara sünger yapıştırmak, kuzey pencerelerini en soğuk bir kaç ay için şeffaf naylon ile örtmek; Pencereleri çift cama çevirmek. Otomatik ya da elle kontrol imkanlarını uygulamak; ortak kullanım zorunlu olan durumlarda payölçerlerden faydalanmak; 3. Binalar plankmırken doğal enerji tasarrufu olanaklarını ve az yükde az enerji tüketimi imkanını kullanmak: Geniş ve çift camlı, gölgelikli pencereler, çok kapalı olmayan bir bina şekli, uygun bir konum seçmek; Az (kısmi) yük durumları düşünülerek tek ve büyük bir cihaz yerine biri 1/3 diğeri 2/3 kapasitede iki cihazı tercih etmek; Büyük yatırımlarda ısı-güç (kojenerasyon) imkanını kullanmak;

9 B. Devletin Yapması Gerekenler 1. Vatandaşlarda enerji tasarrufu bilincini köklü, kuvvetli kıliticik için eğitimden, örneğin ilk okullarda fen derslerinden, meslek liselerinde ve üniversitelerde seçmeli derslerden, bunlarm dışmda da reklam kampanyalarmdan faydalanmak; 2. Var olan çok yararlı yönetmelikleri, örneğin TS 825'i aynen uygulamak; 3. Kanun ve yönetmeliklerde gerekli değişiklikleri yaparak enerji tasarrufunu çekici kılmak: Enerji tasarrufu sağlayan, ulusal ekonomiye katkısı büyük olacak mal ve hizmetlere KDV indirimi, sübvansiyon şeklinde destek vermek;. Örneğin: Yalıtım gereçleri, yüksek verimli lambalar, kontrol sistemleri, kazan verimi artrrma (temizleme, ayarlama) servisi, güneş enerjisinden faydalanma sistemleri; 4. Gece elektriğine ucuz tarife uygulayarak taleb zirvesinin küçültülmesini sağlamak; 5. Enerji tasarrufu yatırımlarına karar verebilmek için ülkede olması gereken sürekli ve kararlı (istikrarlı) ekonomik koşulları sağlamak; C. Meslek Odalarınm Yapması Gerekenler 1. Enerji tascutufu sağlayan, doğal imkanları kullanan, ileri düzeyli mühendislik çözümlerinin uygulanışmı yaymcik, örneğin otomatik denetim sistemleri, güneş enerjisi sistemleri, büyük binalarda ayrı konfor bölgelerinin ayrı denetimi; 2. Enerji tasarrufu sağlayacak tasarım kurallarmın, örneğin bugünkinden daha küçük iç-dış sıcaklık farkının, sağlayacağı yararları ekonomik yönden doğru değerlendirerek ilgili standartları ve tasarım yöntemlerini iyileştirmek, zamanla değişen çevre ve toplum şartlarına uygun hale getirmek; 3. Sanayici - uygulayıcı - cuaştırıcı işbirliğini güçlendirerek yeni enerji tasarrufu teknolojileri üretmek, var olan ileri teknolojileri Türkiye'ye aktarmak.

10 İÇİNDEKİLER I. GİRİŞ ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMINA YÖNELİK BAŞLICA KURUMLAR VE BELGELER ENERJİNİN ETKİN KULLANIMININ EKONOMİYLE İLİŞKİSİ 12 II. GENEL KONULAR ENERJİ TÜRLERİNİN EŞDEĞERLİĞİ VE ISI-GÜÇ ÜRETİMİ ISIL KONFOR VE BUNUN İÇİN ENERJİ KULLANIMI ISI KAÇAKLARININ AZALTILMASI TESİSATIN İYİLEŞTİRİLMESİ YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARINDAN YARARLANMA BİNALARDA ELEKTRİĞİN ETKİN KULLANIMI YAKITLARDAN ISI ELDE EDİLMESİ BİNALARDA ENERJİ TASARRUFUNU YAYGINLAŞTIRMAK 35 III. ÖZEL KONULAR ENERJİ TASARRUFU YATIRIMLARININ EKONOMİSİ VE ENİYİLEŞTİRlLMESİ ISITICILARIN DOĞRU SEÇİMİ BİNA MEKANİK TESİSATININ OTOMATİK DENETİMİ VE ISI DEPOLARI 43 IV. SONUÇ SONUÇ VE ÖNERİLER 48 EKLER 50 EK A.KONUTLARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI 50 EK B.BÜYÜK İŞYERLERİNDE ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI 55 EK C.KAMU KURUMLARINDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI 56 EK D.TİCARİ BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI, TASARIM...57 EK E.TİCARİ BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI, İŞLETME...61 KAYNAKLAR LİSTESİ 63

11

12 1. ENERJİNİN ETKİN KULLANIMI I. GIRIŞ Çevremizde istediğimiz değişiklikleri yapmak, örneğin aydınlatma, ve binalarda konforumuzu sağlayan şartları devam ettirmek için tükettiğimiz enerjiyi elektrik ve yakıt olarak satın alırız. Elektriği kwh (kilovatsaat), yakıtları kg, İt ve m^ (metreküp) ile ölçeriz. Elektriği ısıtıcıda kullanarak ya da yakıt yakarak elde ettiğimiz ısıyı* gene kwh (eskiden kcal = kwh) ile ölçeriz. Ancak yakıttan elde edilen ısı elektrikten elde edilene göre çok ucuzdur; bu hem üreticiye maliyetindeki farktan hem de tüketici için elektiriğin (veya mekanik bir güç kaynağmın) daha değerli olmasından kaynaklanmaktadır. Enerji yoktmı var edilemiyeceğine ve varken yok edilemiyeceğine göre (enerjinin korunumu kanunu) satın aldığımız enerji kendisinden bekleneni, örneğin binanın içini ısıtma görevini, yaptıktan sonra çevreye düşük sıcaklıkta ısı olarak dağılır. Gerekli önlemlerin alınmadığı (örneğin binanın yalıtılmadığı) bütün işlemlerde daha fazla doğal kaynak tüketilir ve çevreyi bozan (karbondioksit gibi) ürünler çevreye atılır. Enerjinin etkin kullanımı, kaçakları önleyerek ve ısı ve elektrik arasındaki nitelik farkından yararlanarak, gereksinim duyulan değişiklikleri ve konfor şartlarının sağlanmasını bir bütünlük içinde en az kayıpla, en ucuza gerçekleştirmekdir. Isının; sıcak tutulması istenilen bir yerden çevredeki soğuk bölgeye (örneğin kışın odadan dışarıya) ve sıcak bir çevreden soğuk tutulması istenilen bir yere (örneğin odadan buzdolabına) geçmesi en kolay anlaşılan ısı kaçaklarıdrr ve enerji kayıplarma, israfına sebep olurlar. Diğer enerji kayıplarına örnekler: değerh ve pahah okm elektriğin bir ızgara direnç telinde ısıya, yani daha az değerli, ucuz enerji şekline dönüşmesi; aydınlatma için kullanılan ampulün verimsizliği nedeniyle fazla elektrik harcayıp ışığa ilaveten etrafa ısı vermesi; kalorifer kazankumda yüksek sıcaklıkdaki baca gazlarının enerjisinden tam faydalanmadan dışarı atılması. Baca gazlarındaki enerjinin bir kısmı Şekil 4 de (sayfa 28) görülen ve ısı değiştirgeci denilen bir cihaz yardımıyla taze havayı ısıtma için kullanılabilir. Isı değiştirgeçlerinde ısı geçiş alanını büyütmek, ısıyı alan soğuk akışkanın sıcaklığını yükseltir, elde edilen ısının niceliğini (miktarını) ve niteliğini (kalitesini, sıcakhğını) artırır; ısı geçiş alanını küçültmek ise kazançları azaltır (kayıpları artırır). * Isı, moleküllerin düzensiz titreşim enerjisinin sıcak bir maddeden diğer, daha az sıcak, bir maddeye dokunmayla (iletim), taşınmayla (konveksiyon, moleküllerin topluca akışı) ya da ışımayla (radyasyon, atomların elektronlarının yolladıkları foton = elekromanyetik enerji dalgası) enerji geçişine verilen addır. Kısacası ısı, moleküller arasında düzensiz enerji geçişidir. Oda havası yimii derece 'ısıda' demek yanlış, 'sıcaklıkda' demek doğrudur.

13 Soğutma mcikinaları, ısı pompaları, hatta büyük bina komplekslerinde elektrik üreten elektrojen grupları da enerji dönüşüm sistemleridir. Bunlardaki kayıpların (örneğin sürtünmeyle ısıya dönüşen iş miktarının) azaltılması, verimin artırılması ve enerjinin etkin kullanımı için gereklidir. 2. BİNALARDA ENERJİNİN ETKİN KULLANIMINA YÖNELİK BAŞLICA KURUMLAR VE BELGELER a) Enerji Bakanlığının Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü'ne bağlı Ulusal Enerji Tasarruf Merkezi Türkiye çapında enerji tasarrufu fikrini yaymaya ve uygulamaya çalışmaktadır. Bu amaçla: Yönetmelikler hazırlamakta; yayınlar yapmakta, başvuranlara yayınlarını ücretsiz vermektedir. Sanayi kuruluşlarının, enerji tasaitufuna yönelik zorunlu önlemleri almasına yardımcı olmaktadır, enerji yöneticileri yetiştirmek amacıyla kurslar açmakta ve yeterliğini kanıtlayanlara jetki belgesi vermektedir. b) Sanayide enerjinin etkin kullanımı, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının tai-ilıu Resmi Gazetede yayımlanan "Scuıayi Kuruluşkırmm Enerji Tüketiminde Verimliliğin Artırılması için Alınacak Önlemler Hakkında Yönetmelik" de bildirilmiştir. Hastane, okul, otel gibi enerji tüketimi önemli ölçüye ulaşan ticari binalarda da uygulanabilecek önlemlerin yanı sıra Enerji Yönetimi Sistemi oluşturnicik, ek görevli bile olsa belgeli bir Enerji Yöneticisi'nin bu sistemi çalışır tutmasını sağlamak gereklidir. c) Yeni yapılmakta olan binaların ısı yalıtımı ve enerji tasarrufu ölçülerine uygunluğunu TS 825 standardı belirlemektedir. 3. ENERJİNİN ETKİN KULLANIMININ EKONOMİYLE İLİŞKİSİ Enerji tasarrufu birçok durumlarda yanlızca dikkatü kullanımla gerçekleşebilir; bu çeşit önlemler hesaba başvurmadan uygulanabilir. Fakat bir çok durumlarda da enerji tasaitufu ilave araç ve gereçlerin kullanılmasını, dolayısıyla başlangıç yatmmını gerektirir. Bu durumlarda yapılacak yatırımın karlı olup olmadığını anlamak ya da birkaç seçenekten hangisinin daha karlı olduğuna karar vermek için bir karşılaştırma yapmak zorunludur. Basit bir karşılaştırma yöntemi, Türkiye'de uzun vadeli tahminlerin güvenilir olmaması nedeniyle tercih edilen, 'geri ödeme süresi' hesabıdır. Yapılan yatırım miktarı bir yılda tasarruf edilen net kazanca bölününce en basit şekliyle geri ödeme süresi bulunur. Bu yöntemde yatırımın ömrü rol oynamamaktadır, paranın zaman

14 değeri ve enflasyon da gözönünde tutulmadığından ancak geri ödeme süresi bir yıldan daha kısa olan ycitırımların karşılaştırılmasında bir fikir verebilir. Çeşitli seçenekler içinde geri ödeme süresi en kısa olan tercih edilmektedir. Altbölüm 12 de geri ödeme süresinin incelikli hesabından ve sürekli değişen hiy yatırım büyüklüğünün en ekonomik değerinin bulunmasından, eniyileştirmeden (optimizasyon) bahsedilmektedir.

15 IL GENEL KONULAR 4. ENERJİ TÜRLERİNİN EŞDEĞERLİĞİ VE ISI-GÜÇ ÜRETİMİ (KOJENERASYON) 4.1. Enerji çeşitleri arasında iş görebilme bakımından ne fark vardır? Enerji bir cisimdeyken de değerlidir, fakat insanlarm ihtiyaçlarmm karşılanması sırasında şöyle veya böyle bir geçiş halindedir. Bu geçişler ya çevremizdeki cisimler üzerinde düzenh değişikliklerle gerçekleşir, buna iş denir; ya da geçtiği yerde sıcaklığı artırır, buna ısı denir. Bir saniyede yapılan işe 'güç', bir saniyede geçen ısıya 'ısı debisi' denir. Bir bardaktaki su-buz karışımının buzu durduğu yerde oda havasından ısı olarak aldığı enerjiyle erir. Çevredeki bu enerjiyi devamlı kullanarak iş görebilir miyiz? Yazık ki hayır; çünkü düzensiz olan enerjinin, (çevremiz havasındaki veya denizlerdeki molekül titreşimi enerjisinin) ancak daha düşük sıcaklıkta bir yere akmasıyla, bir motor kullanılırsa, sıcaklık farkının büyüklüğüne bağlı bir kısmı iş haline dönüşebilmektedir. Bu önemli fizik kanunu, Entropi Kanunu (ya da enerjinin korunumu kanunu kadar önemli olduğu için İkinci Kanun) adını almaktadır. O halde geçiş halindeki iki enerji türü arasında fark vardır: Isının, kendi sıcaklığına ve geçtiği tarafm sıcaklığma bağlı olarak, ancak bir kısmı iş haline dönüşebilmektedir. Halbuki, aradaki sürtünmeler iyice azaltılabilirse, bir çeşit iş diğer çeşit işe, örneğin elektrik işi motor aracılığıyla mekanik işe, tamamen dönüşebilmektedir. İş haline dönüşebilen, depolanmış ya da geçiş halindeki enerjiye ekserji (kullanılabilir enerji) denilmektedir. Buhar santrallarında yakıttan elde edilen ısının olabildiğince büyük kısmını elektriğe dönüştürmek istenir. Fakat ocaktaki sıcaklığın çevremizin sıcaklığından olan farkı ile orantılı bir kısmı mekanik enerjiye ve jeneratör yardımıyla elektriğe dönüştürülebilinir, geri kalanı çevre sıcaklığında, değersiz ısı olarak çevreye veriliı\ O halde ocaktan alınan ısının değeri, bu sıcaklık farkına bağlıdır. Benzer şekilde buzdolabındaki soğutma sistemi, buhar santralindeki işlemin tam tersi bir işlemle, elektrik harcayarak ısıyı buzdolabınm içinden -5 C de alır ve buzdolabmın dışmdaki havaya 25 C de verir. Yüksek sıcaklık farkında çalışan bir ısıl motorun ürettiği iş daha fazla olduğu gibi, ısıyı büyük bir sıcaklık farkını aşarak çevreye atan soğutma sisteminin elektrik tüketimi de daha fazla olacaktır.

16 4.2. Isı-güç (kojenerasyon) sistemi nasıl çalışır, yararları nedir ve büyük bina komplekslerine hangi şartlarda uygulanabilir? Yakıtı yakarak yüksek sıcaklıkda elde edilen ısıdan güç üreten bir santral çevreye atması zorunlu olan ısıyı, bir miktar daha az elektrik üreterek çevredekinden daha yüksek bir sıcaklıkda, örneğin bina ısıtmaya uygun 100 C da, atabilir. Böyle sistemlere "ısı-güç (kojenerasyon) sistemi" adı verilir. Hatta sabit dizel mıotorları normal çalışırken egzos gazını 200 C üzerinde bir sıcaklıkta çevreye atarlar ve birçok yerde bu gazların enerjisinden faydalanılmciktadm Atrk ısıdan da ycirarlanıldığı için ısı-güc sistemlerinin toplam verimi (yararlanılan enerji / tüketilen yakıtın enerjisi) yüksektir. Sümer Holding'in Karaman Pamuklu Sanayi İşletme Müdürlüğü, 1984 yılında kurulan 3050 kw gücündeki yedek dizel jeneratörünü (elektrojen grubu) 1987 yılmda, elektrik fiyatlarının artması üzerine, devamlı çalıştırarak atık ısısından faydalanmış ve motorun toplam verimini %33 den %64,2 ye çıkarmıştır [3]. Bu amaçla yapılan yatırım: bir buhar kazanı, soğutma suyu devresine ilave boru bağlantıları ve kontrol cihazlarından ibarettir; tesis yatırım maliyeti 3,5 ayda yapılan tasarruf ile geri ödenmiştir. Büyük bina komplekslerinde, hastalıanelerde yedek dizel jeneratörleri kurulmaktadıı-. Bu jeneratörlerin kış ayuu'mda binanm elektrik ilıtiyacmı ve aynı zamanda ihtiyacı olan ısıtmanın bir kısmmı karşılaması tasarruf sağlayacaktır. Benzer şekilde yazm hem klima cihazlarının fazla elektrik ihtiyacını karşılar, hem de atık ısı ile nem alarak soğutma sağlayabilir, (Bakınız 4.4) Termik santralların atık ısılarını şehir (ya da bölge) ısıtmada kullanmak büyük yarar sağlayacağından yeni termik santralların kurulmasında (Esenyurt/Istanbul Termik Santralı'nda olduğu gibi) ısı-güç üretimi olanağı gözönünde tutulmalıdır Isı pompaları ve soğutma sistemleri nasıl çalışır, yararları nelerdir ve binalarda ne ölçüde kullanılabilir? Normal soğutma sistemlerinde soğutucu akışkan adı verilen amonyak R12 ya da R22 isimli diğer bii' gaz, önce kompresör ile yüksek basınca sıkıştırılıp yoğuştumcuda (kondansör) çevreye ısı vererek sıvılaştırılır. Ardından kompresörün devamlı emdiği buharlaştırıcı içine, basıncı düşürülerek bırakılır ve böylece -10 C civarında buharlaşırken etrafından ısı emer, soğutma sağlar. Bu işlemi sürekli yapabilmek için bu düşük sıcaklıkta buharlaşan gaz kompresörde önemli elektrik gücü harcanarak tekrar sıkıştırılır. Buzdolaplarında bu güç yarım kilovatdan az olmakla beraber büyük klima sistemlerinde yüzlerce kilovatı geçebilir.

17 Bir soğutma sistemi ile bir ısı pompası arasında temelde hiçbir fark yoktur. Isı pompasında da soğutucu akışkan kompresörden yüksek basınçla çıkınca yoğuşturucuda etrafa ısı vererek yoğuşur, fakat ısı verdiği taraf kapalı bir yerdir ve örneğin dış hava sıcaklığı O "^C iken orası 20 C de tutulmaktadır, soğutucu akışkanın verdiği ısı ısıtma amacıyla kullanılıyor demektir. Bilindiği gibi yazın evin içini serinletmekte olan klima cihazları kışın akışkanın akış yönü değiştirildiğinde ısı pompası olarak çalışmaktadır. Türkiye'de elektrik fiyatı yüksek olduğundan ısı pompası, kalorifer sistemi kurulmayacak kadar sıcak iklimlerde zorunlu kısa sürelerde kullanılmaktadır. Bu durumlarda, bir elektrik dirençli ısıtıcınm iki katmdan fazla ısı sağladığı için elektrik dirençli ısıtıcıya tercih edilmelidii" Atık ısı ile soğutma sistemleri bina komplekslerinde kullanılabilir mi? Elektriğin ısıya göre önemli ölçüde pahalı olduğu göz önünde tutulduğunda C civarında atık ısı ile soğutma ve ısı pompalama yapan bir düzenin yararlı olacağı kolayca anlaşılır. Soğutucu akışkan olarak amonyak kullanılıyorsa bu gazı sıkıştırmak için büyük elektrik enerjisi harcamak yerine amonyak suda eritildikten sonra bu sıvı bir pompa yardımıyla az elektrik harcayarak yüksek basınca getirilir ve yüksek basıncda atık ısı ile ısıtılarak amonyak gazı sudan ayrılır. Kısacası gaz çok elektrik harcanarak yüksek basınca getirileceğine, suda eritilip az elektrikle sıkıştırılmakta ve atık ısı kullanılarak sudan ayrıştmimaktadır. Atık Isı Nemiendirici 2 ODA Filtre Nemlendirici 1 (a) normal düzen

18 Si Değiştirgeci Atik Hava 9 8 i ^ Rejenerat( 1st Değiştirgeci Soğutma Makinası Soğuk Su Şebeke (b) nemlendirme suyunu geri kazanan düzen Şekil 1. Nem Alıp, Nemlendirip Buharlaştırarak Soğutma, [26] 'Absorbsiyonlu soğutma sistemi' adı verilen bu ve benzer sistemler (örneğin lityumbromid ve soğutucu akışkan olarak su), yurtdışında birçok büyük binada kullanılmaktadır. Absorbsiyonlu soğutma sistemleri (Elektoluks'un gazla da çalışan buzdolapları dışmda) seri üretilmediğinden ve daha çok sayıda parçadan oluştuğundan satın alırken kompresöıiü soğutma sistemlerine göre daha pahalıdır, fakat büyük güçlerde, atık ısıyı kuüandığı için, ekonomiktir. Atık ısı kullanarak soğutan diğer bir seçenek Şekil la'da görülmektedir; önce havanın nemini alma (1-2) ve nemlendirilerek soğutulan (5-6) atık hava ile önsoğutma (2-3), sonra nemlendirerek tam soğutma (3-4) yöntemiyle çalışır. (Bilindiği gibi, nemle doymamış bir hava akımı içine su püskürtülürse su damlacıkları buharlaşırken havadan su damlacıklarına ısı geçer ve havanın sıcakhğı düşer, buna nemlendirerek ya da buharlaşmayla soğutma deniliı:) Taze hava, dalıa başlangıcda nemini azaltabihnek için (1-2) absorbsiyonlu rejeneratör kurutucudan geçirilir. Absorbsiyonlu kurutucunun diğer yanından atık hava geçerek (8-9) adsorbe edilen nemi devamlı uzaklaştmnaktadır; fakat bu nem alma işini iyi yapabilmesi için atık ısı (ya da güneş enerjisi) ile (7-8) ısıtılır. (DEC = Desiccative Evaporative Cooling) Bu sistemin su tüketimi çok az fakat elektrik tüketimi biraz daha fazla olan çeşidi Şekil Ib'de görülmektedir. [26].

19 Yedek elektrojen grublarının binalarda ısı-güç (kojenerasyon) yöntemiyle ısıtma ve soğutma mevsimlerinde çalıştırılmasının avantajlarını görmemiz için gelişmiş ülkelerde yaygın kullanımını beklememiz yanlıştır. Atık ısı kışın ısıtmada (hatta atık ısı ile çalıştmlan ısı pompasıyla), yazm soğutmada kullanılabilir. Ancak ekonomiklik şartlarmm sağlanıp sağlanmadığını inceleyerek şartlarm sağlandığmdan emin olmak gerekir. 5. ISIL KONFOR VE BUNUN İÇİN ENERJİ KULLANIMI 5.1. Binalarda ısıl konfor şartları nelerdir, ne ölçüde gerçekleştirilir? İnsanlarm ısıl konfor duygusu vücut yüzey şartlarma bağlıdrr; bu ise vücudun o anki metabolizma (ya da faaliyet) düzeyine göre atılması zorunlu ısının çevreye akışıyla oluşur. Faaliyet düzeyi yüksek (atılması gereken ısı çok), giysileri kalın, çevre sıcaklığı yüksek, hava durgun (ısı geçişi yavaş) ve nemli (deriden buharlaşma ile ısı kaybı az) ise insanın deri yüzey sıcaklığı alışık olduğunun üstüne (örneğin 33 C'a) çıkar ve sıkılır; faaliyet düzeyi düşükken diğer şartlar yukardakinin tersi ise yüzey sıcaklığı insanı hasta edecek kadar düşer. Konfor duygusu ve sağlık için çevreye ısı verilmesinden ayrı olarak havanın tazeliği de önemlidir. Bu sebeple örneğin birkaç kişilik bürolarda kişi basma 40 m /h (h = saat) ve buna ilaveten (eşyaron salgıladığı gazlar nedeniyle) büro alanırun metrekaresi basma 4 m /h, (büyük büro hacimlerinde ise bunlarm 50 fazlası) taze dışhava verilmesi gerekmektedir. Enerji ekonomisi bakımmdan doğal havalandırma tercih edilir; Kısaca uygun çevre sıcaklığı, rutubet, hava hızı ve faaliyete (ve mevsime) uygun giyim ısıl konforun şartlarıdır. îklimlendirme, sağhk ve ferahirk duygusu yamsıra çahşma verimini etkilediğinden günümüzde sadece ısıtma ile yetinmeyip bürolara ve evlere klima sistemleri konulması üretim artışı bakımından da olumlu bir gelişmedir; amaç bütün yıl konutlarda ve işyerlerinde ısıl konfor şartlarını (sıcaklığı, rutubeti, taze havayı) yeterli düzeyde tutmaktrr Oda içinde konfor şartları hangi noktaya göre gerçekleştirilir, sıcaklık ve rutubet hangi düzeyde olmalıdır? Odanın dış duvarlarına 1.0 m'den yakın, iç duvarlarına 0.5 m'den yakın ve yere 0.1 m den yakm bölgelerde hava doğal taşınımla hareket halindedir; yerden 2.0 m'nin üzerindeki bölgede ise sıcak hava toplanmıştrr, bu bölgelerde konfor şartlarmm sağlanması beklenemez; Konfor sağlayacak sıcaklık ve rutubet, yerden 1.0 m

20 yükseklikte (oturan bir insannı başı düzeyinde) bir noktada sağlanabilmelidir [5]. Uygun bir giyimle kış aylarında oda sıcaklığını 22 C altında tutmak ekonomik avantaj sağlayacaktır. Kışın oda nem oranı düşük olursa buharlaşmayla ısı kaybı artar; nem oranını yükselterek oda sıcaklığmın daha küçük değerlerinde konfor sağlanabilir, enerji tasarruf edilir. Yaz aylarında ise gerek dış - iç yer değişimlerinde rahatsızlık duyulmaması, gerekse klima sisteminin enerji tüketiminin artmaması amacıyla dış sıcaklığın 22 C den 32 C'e artmasıyla bina içi sıcaklığı 22.2 C den 27 C'e orantılı olarak: artırılır. Havanın nemi, klima cihazlarının hesabında, genellikle "mutlak nem" adıyla (kg-su buharı)/(kg-hava) birimiyle ölçülür. Bu büyüklük havanın sıcaklığı değişse de aynı kalır. Fakat insanın konfor duygusu deri yüzeyinden buharlaşmayla ilgili olduğundan, bağıl nem etkilidir: (bağıl nem) - (havadaki su buharının basıncı) / (havanın aynı sıcaklıkta alabileceği en yüksek su buharı basmcı). Bağıl nem % olarak verilir: % O hiç su buharı olmaması, % 100 ise yağmur oluşma şartlarıdır. Yüksek olmayan dış sıcaklıkta, C da, % 30 dan % 65 e kadarki bağıl nem rahatsızlık vermemekte ise de 27 C dış sıcaklığında ancak % 30 dan % 52 ye kadar bağıl nem rahat kabul edilebilmektedir. Denize yakın güney kentlerinde bağıl nem genellikle yüksek olduğundan, ancak akşamları dış hava koşullarından rahatsız olmamak mümkündür, gündüzleri soğutmak hatta nemi almak gerekir Konforla ilgili olarak, enerji tasarrufu sağlayacak basit önlemler nelerdir? Isıl konfor sağlamak için harcanan enerji şu iki yolla azaltılabilinir: İnsanların faaliyet düzeylerine ve mevsime uygun giyinmeleriyle; Oda sıcaklığmı konfor sınırları içinde yazın biraz yükselterek ve kışın biraz düşürerek. Örneğin kamu kurumlarında yazın kısa kollu gömlek, kışın kazak giyme alışkanlığı yaygmlaşsa ofislerde yazın klima daha az çalıştırılır, kışın sıcaklık 20 C e ayarlanabilir. O halde, enerjinin etkin kullanımı için ilk önlem mevsime uygun giyinmek, böylece bina içi sıcaklığının kışın düşük, yazın yüksek olmasına izin vermektir. Yaz aylarında çevre sıcaklığı çok yüksek olmayan yerlerde vantilatör yardımıyla oluşturulan yavaş hava hareketi, yeterli konfor duygusu vermektedii; Fakat havanm türbülans (kaiışma) derecesine ve sıcaklığma bağh olarak vücudun kabul edebileceği hava hızı smırlıdır, örneğin 27 C de hava hızı 0.42 m/s altında (türbülans derecesi çoksa daha da küçük) olmalıdır. Tavan vantilatörleri fazla hava hızı yapmamaları bakımından yeğ tutulur; masa ve ayaklı vantilatörlere fazla yaklaşmak, sıcaklık yüksek olduğu zaman rahatsızlık vermese bile, sağlık bakımından sakmcalıdır.

21 Bağıl nemi düşük dış hava içine su püskürtülürse buharlaşma için gereken ısı havadan çekilerek hava soğutulur, böylece elektrik harcamaksızın sağlanan soğuk hava klima sisteminde kullanılır. Hatta uygun iklim koşullarında soğutmasız yanlızca nemlendirilmiş hava veren havalandırma sistemleri de kullanılmaktadır. Bunlar hem yatırımı az hem işletme masrafı az olduğundan uygun olduğu yerde tercih edilmelidir. 6. ISI KAÇAKLARININ AZALTILMASI 6.1. Binalarm ısı kaybı ve ısı kazançlarının önemi nerden kaynaklanıyor, kabul edilebilir düzeyi nedir? 1970'ler öncesi Türkiye'de ve genel olarak dünyada, harcamlan enerjinin kabaca 1/3'ü binalarda, 1/3'ü ulaşımda, 1/3'ü sanayide kullanılmaktaydı. Petrol krizlerinin ardından gelişmiş ülkelerde sanayide ve ulaşımda alınan enerji tasarrufu önlemleri sonucu binalarda harcanan enerji, tüm enerji tüketiminin yarışma yükseldi. Türkiyede de artan kentleşme ve yaşam standardı benzer bir sonuç doğurdu, 1990 istatistiklerine göre %44 civarmdadır [7]. Binalarda tüketilen enerjinin 2/3'ünden fazlası ısı geçişiyle çevreye kaçmakta ya da yazm çevreden içeriye geçmektedir. Bu nedenle ısı kaçaklarmda yapılacak küçük bir azalma, ekonomik bakımdan önemli kazanç sağlamaktadır. 1998'den beri geçerli olan TS 825 yapının toplam ısı kaçakları için sınır koymaktadrr ve bu kaçaklann nasü hesaplanacağmı belirtmektedir. TS 825 standardında konulan sınırlar ekonomik olarak uygulanabilir düzeydedir [9]. Kullanım ve bazı özel önlemlerle bu kaçaklarm azaltılması için bundan somaki sorularda kaçakların anlaşılmasını sağlayacak bilgiler verilecektir Isı kaçışının türleri nelerdir, bina şeklinin ve konumunun etkisi nedir? Binalardan ısı kaçışı duvar, kapı, pencere, tavan ve zeminden ısı iletimiyle, pencerelerden içeri ayrıca ışımayla, ve kapı, pencerelerden hava sızması (infiltrasyon) ile meydana gelir. İletimle ısı kaybını belirleyen en önemli iki etken duvar, çatı ve pencerelerin ısı geçişine dirençleri, kısaca yalıtma özelliği ve binanın şeklidir. Binanın şekli, binanın dış hava ile temas alanını çoğaltması veya azaltması bakımmdan önemlidir. Bu ısı geçiş alanmı en aza düşürmek için küp şekline benzeyen kapalı düzen binalar düşünülebilir. Örneğin 16 adet 8x8 m^lik daire en kapalı haliyle her katta 4 daireden oluşan, taban alanı 16x16 m^ lik 4 katlı (14m yükseklikte) bir apartmanda toplanırsa dış yüzeyi (tavan ve zemin dahil) 1408 m^ iken bitişik düzende