5. ULUSAL VERİMLİLİK KONGRESİ ÜNİVERSİTE KAMPÜSÜNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİNE YÖNELİK ENERJİ SİSTEMLERİ İLE YAPI UYGULAMALARI ENTEGRASYONU

Transkript

1 5. ULUSAL VERİMLİLİK KONGRESİ ÜNİVERSİTE KAMPÜSÜNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİNE YÖNELİK ENERJİ SİSTEMLERİ İLE YAPI UYGULAMALARI ENTEGRASYONU Öğr. Gör. Hasan BAYLAVLI 1

2 GİRİŞ YÖNTEM SONUÇLAR 2

3 GİRİŞ Ülkemizde Enerji Verimliliği ile ilgili çalışmalar son yıllarda giderek artmakta ve yaygınlaşmaktadır. Düzenlenen çeşitli kanun ve yönetmeliklerle, gerek enerji kaynaklarının verimli kullanımı gerekse yapılarda enerji verimliliğine yönelik çalışmalar mevzuat ile de güçlenmektedir. Elektrik enerjisinde ve ısıl enerji kaynaklarında kayıpları önlemeye yönelik, muhtelif atıkların geri kazanımlarına ve değerlendirilmesine yönelik araştırma ve çalışmalar yapılmakta, yapılarda enerji verimliliğine yönelik yalıtım vb. malzemelere ilişkin ileri teknoloji üretimler de artmaktadır. 3

4 Aydınlatma otomasyonları, iklimlendirme otomasyonları, yapılara Enerji Kimlik Belgesi düzenlenmesi ve bu konuda yasal düzenlemelerin yapılması, verimlilik konusunun önemini gösteren bir başka unsurdur. Ülkemizde yapıların iklimlendirme (ısıtma, soğutma, havalandırma) ve elektrik enerjisi projeleri genellikle, belirlenen mimari projeler doğrultusunda münferit olarak çözümlenir. Bu tekniklerin, orta ve uzun vadede işletme giderlerini ve enerji sarfiyatını arttırdığı bilinmektedir. 4

5 Hitit Üniversitesi, 2006 yılında kurulan 15 Üniversite arasında yer almaktadır. Üniversitemizin yeni kampüs alanı, akademik ve idari birimlerin kısa, orta ve uzun vadeli ihtiyaçları doğrultusunda etaplara ayrılarak projelendirilmiştir. Böylelikle kampüs alanının daha verimli kullanılması amaçlanmıştır. Kampüs alanındaki tüm altyapı ve üstyapıların mühendislik projeleri birlikte çözümlenmiş, böylelikle yapılardaki enerji verimliliğinin artırılması, işletme maliyetlerinin orta ve uzun vadede daha az seviyeye indirgenmesi, beraberinde de çoğunlukla dış kaynaklara bağımlı olduğumuz doğalgazdan ve elektrik enerjisinden tasarruf amaçlanmıştır. 5

6 6

7 YÖNTEM Üniversitemizin kurulduğu 2006 yılından itibaren tüm akademik ve idari birimlerin elektrik ve doğalgaz enerjisi tüketim miktarları aylık olarak takip edilmiş ve kayıtlara alınmıştır. Kampüs te planlanan enerji sistemine yönelik fizibilite çalışmalarında, bu veriler önemli ölçüde kaynak teşkil etmiştir. Fizibilitenin daha reel olması amacıyla, özellikle mevcut teçhizatın farklı dönemlerdeki gerçek kullanım değerleri dikkate alınarak çalışma yapılmıştır. 7

8 Kuzey Kampüs alanındaki yapılacak yapıların iklimlendirme ve elektrik enerjisi sistemleri münferit olarak değil, Isı ve Elektrik Enerjisi Merkezi projesiyle merkezi bir noktada çözümlenmiştir. Yapıların ısıl ve elektriksel enerji ihtiyaçları tümüyle değerlendirilerek, kampüs üzerindeki koordinatları verimlilik ve kayıplar açısından ideal bir konumda olacak şekilde planlanmıştır. 8

9 9

10 1.Etap için öngörülen elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacını karşılayacak şekilde uygulama projesi hazırlanırken, diğer taraftan Üniversitenin Gelişim Planı da incelenmiştir. Sonraki etaplarda planlanan yapılarda doğacak elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacı göz önünde bulundurularak sistemin genişletilebilir olması sağlanmış ve ilave tesisler için yeterli miktarda fiziki mekanlara da yer açılmıştır. 10

11 TEİAŞ ın yayımladığı Aylık İşletme Faaliyetleri Raporu geçici verilerine göre ülkemizde elektrik enerjisi ihtiyacının %33 ü doğalgazdan üretilmektedir. Üniversitemizde ikili öğretim sistemi dikkate alındığında günün yaklaşık 2/3 sinde enerji sarfiyatı olacaktır. Yapılan proje çalışmaları doğrultusunda ısıtma enerjisi için doğalgaz; soğutma, havalandırma, aydınlatma ve diğer ihtiyaçlar için ise elektrik enerjisi kullanılacaktır. 11

12 12

13 Kaynak verimliliği, Temiz üretim ve Enerji Verimliliğinin artırılması dikkate alınarak trijenerasyon sistemi projelendirilmiştir. Bu sistem; doğalgazdan elektrik üreterek elektrik enerjisi ihtiyacını, yüksek sıcaklıktaki atık egzoz gazı ile de ısıtma ve soğutma enerjisi ihtiyacının karşılandığı bir sistemdir. Doğalgaz üretmek için gaz jeneratörleri kullanılmıştır. 13

14 Planlamada elektrik enerjisi üretmek için doğalgaz ile çalışan jeneratörler kullanılmıştır. Jeneratörün 400 C nin üstünde bir sıcaklıktaki atık egzoz gazının ısısının transfer edilmesi ile yapıların ısıtılması ve ihtiyaç duyulan mevsimlerde de soğutulması sağlanmıştır. Ayrıca bu sıcaklıktaki bir kirli gazın doğrudan atmosfere atılması önlenerek temiz enerji üretimi ve tüketimi hedeflenmiştir. 14

15 Günün aktif 2/3 sinde bu sistemin devrede olması planlanırken, gece zaman diliminde ise elektrik enerjisi için şehir şebekesinin kullanımı planlanmıştır. Böylelikle, büyük bir kısmının dışa bağımlı olduğumuz enerjinin daha verimli kullanılması sağlanmıştır. Sistemin minyatürü Üniversitemizin Meslek Yüksekokulu Kampüsünde tesis edilmiş ve çalışmaya başlamıştır. 15

16 MYO TRİJENERASYON TERCİH EDİLEN KAPASİTE DEĞERLERİ Genset Sayısı 1 Doğalgaz Alt Isıl Değeri(kcal/Nm3) 8250 Sistemin Mekanik Gücü (bkw) 414 Tam Kapasite Yakıt Tüketimi (m3/h) Sistemin Elektrik Gücü (ekw) 400 Chiller Kapasitesi (kcal) Günlük Çalışma Saati 16 Mevcut Chillerin COP Değeri 2,89 Talep Gücü (kwh) 400 Su Fiyatı 4,8 Soğuk Su Giriş 12 Kazan Kapasitesi Soğuk Su Çıkış 7 Kazan Verim Oranı 0,95 Sıcak Su Giriş 60 Bakım Bedeli ( /saat) 6,5 Sıcak Su Çıkış 80 Santral İç Tüketimi 25 TL/EURO 2,7 Doğalgaz Çevrim Oranı (kw/m3) 9,59 Elektrik Birim Fiyatı (TL/kWh) 0,3057 Doğalgazın kw/h Maliyeti (TL) 0,082 Elektrik Birim Fiyatı ( /kwh) 0,1132 Su Tüketimi 2 Doğalgaz Birim Fiyatı (TL/Nm3) 0,7868 TrijendenElk. Üretim Bedeli /kwh 0,

17 400 kwh elektrik talep gücüne göre seçilen ünitenin günün sadece 2/3 sinde aktif çalışması planlanarak gerçekleştirilen sistemin yatırım maliyeti değerindedir. Fizibilite sonuçlarına göre sistemin yatırım maliyetini geri kazanım süresi 3,89 yıl ve bu süre sonundan itibaren geri kazanımı yıllık yaklaşık TL civarındadır. Fizibilite çalışması sonuncunda aylar bazındaki geri kazanım değeri ile arasında değişmektedir. 17

18 Veriler Oca Şub Mar Nis May Haz Tem Ağu Eyl Eki Kas Ara Birim Elektrik Tüketimi kwh/ay Chiller Kullanım Faktörü ,8 0,6 0,3 0, Kazan Kullanım Faktörü 1 1 0,5 0, ,3 0,5 0,6 1 Çalışma Saati saat/ay Trijen Elektrik Kapasitesi kwh/ay Kojenden Üretilen Elk.Enerjisi kwh/ay Chiller Kullanım Gücü kwh ABS Chillerin Kapasitesi kwht ABS Chillerden Üretilen Enerji ABS Chiller Enerjisinin Elk.Karşılığı kwh kwh/ay Üretilen Soğuk Su Debisi ,84 73,84 73,84 73, m3/h Kazan Kullanım Gücü kwht Trijen Sıcak Su Kapasitesi kwh Trijenden Kullanılan Isının Enerjisi kwht Üretilen Sıcak Su Debisi 18,09 18,09 18,09 18, ,04 18,09 18,09 18,09 m3/h Kullanılan Isının Doğalgaz Karşılığı m3/ay Doğalgaz Tüketimi m3/ay İç İhtiyaç Tüketimi kwh/ay Doğalgaz Gideri Servis Gideri İç Tüketim Gideri LT Devresi Ilık Su Elektrik Kazancı Soğutma Kazancı Sıcak Su Kazancı Toplam Gider Toplam Gelir Toplam Kazanç

19 Kuzey Kampüs Master Planındaki yapılarda özellikle enerji verimliliğini destekleyen sistemler ve malzemeler tercih edilmiştir. Gün ışığından daha fazla yararlanabilmek için yapıların konumlarına ve yerleşimlerine göre cephelerde yer yer silikon giydirme cephe projelendirilmiştir. Gün ışığından yararlanarak elektrik enerjisi tasarrufu hedeflenirken, diğer taraftan ısı enerjisinde kayıplar yaşamamak hatta ısı enerjisinde de tasarruf sağlayabilmek amacıyla, silikon giydirme cephelerde kullanılan cam, ısı enerjisi geri kazanımına katkı sağlayacak malzemeden seçilmiştir. 19

20 Cam türlerinin performans değerleri Gün Işığı (EN410) Güneş Enerjisi (EN410) ÜRÜN Cam Kalınlığı Geçirgenlik Dışa Yansıtma Dışa Yansıtma Soğurma Direkt Geçirgenlik Toplam Geçirgen-lik Gölgeleme Katsayısı Standart Çift Cam (Renksiz Düz Cam + Renksiz Düz Cam) , ,82 Isıcam Sinerji (TRC Ecotherm #2 + Renksiz Düz Cam) , ,62 Isıcam Konfor (TRC Ecosol #2 + Renksiz Düz Cam) , ,49 20

21 Sinerji cam olarak adlandırılan bu malzemenin, gün ışığı geçirgenliği az da olsa düşük olmasına karşın, güneş enerjisini yansıtma ve soğurma özelliği standart çift cama göre oldukça yüksektir. Gölgeleme katsayısı da oldukça düşüktür. Bu sayede yaz döneminde güneş ışığını hemen hemen aynı ölçüde içeri almasının yanında güneş enerjisinden gelen ısıyı daha fazla yansıtır ve içerideki serin havanın korunmasına pozitif etkide bulunur. Kesitlerde cam sayısı ve aralarındaki boşluklara göre ısı kaybındaki azalma değişiklik göstermekle birlikte %77 lere kadar ulaşabilmektedir. 21

22 Farklı malzemelerin birbiriyle birleştiği noktalardaki detaylarda dezavantaj oluşturacak etkenler de düşünülerek projelendirme yapılmıştır. Gün ışığının katkı sağlayamayacağı ya da az olacağı cephelerde ise doğal taş ya da ahşap görünümlü kompozit kaplama tercih edilmiştir. Bununla beraber yapılara görsel ve estetik bir katkı sağlanmasının yanında mimari bir kimlik kazandırılmıştır. 22

23 M.Y.O. YEMEKHANE İ.İ.B.F. İLAHİYAT MÜHENDİSLİK 23

24 Bazı İllerin Doğal Gaz Yakıtı İçin Yalıtım Malzeme Çeşitlerine Göre Optimum Yalıtım Kalınlığı (x o p t ), Geri Ödeme Süresi (pp) ve Net Tasarruf Miktarı (A yıl ) gösterilmiştir. TAŞ YÜNÜ CAM YÜNÜ XPS EPS POLİÜRETAN İLLER Xopt pp Ayıl Xopt pp Ayıl Xopt pp Ayıl Xopt pp Ayıl Xopt pp Ayıl (m) (Yıl) (TL/m 2 (m) (Yıl) (TL/m 2 (m) (Yıl) (TL/m 2 ) (m) (Yıl) (TL/m 2 (m) (Yıl) (TL/m 2 1 ADANA 0,05 2,79 16,29 0,06 2,29 18,61 0,04 1,32 18,29 0,03 2,27 15,03 0,01 3,81 8,93 2 ADIYAMAN 0,07 1,85 40,12 0,09 1,62 43,65 0,07 1,65 43,22 0,05 1,96 38,10 0,02 2,67 28,20 3 AFYON 0,1 1,48 75,78 0,12 1,24 80,61 0,09 1,22 80,02 0,07 1,53 73,01 0,03 2,10 59,10 4 AĞRI 0,13 1,18 128,51 0,15 0,96 134,78 0,12 1,00 134,03 0,10 1,32 68,25 0,04 1,66 106,44 5 AMASYA 0,08 1,57 56,04 0,1 1,36 60,22 0,08 1,42 59,72 0,06 1,73 53,68 0,03 2,69 41,93 6 ANKARA 0,09 1,43 70,89 0,12 1,31 75,57 0,09 1,29 75,02 0,07 1,62 68,25 0,03 2,22 54,91 7 ANTALYA 0,05 2,25 22,10 0,07 2,08 24,74 0,05 1,99 24,44 0,04 2,61 20,63 0,02 4,18 13,32 8 ARTVİN 0,09 1,57 62,99 0,11 1,34 67,40 0,08 1,29 66,83 0,07 1,78 60,44 0,03 2,44 48,01 9 AYDIN 0,06 2,29 25,81 0,07 1,86 28,68 0,06 2,04 28,28 0,04 2,33 24,22 0,02 3,73 16,48 10 BALIKESİR 0,08 1,82 46,82 0,09 1,44 50,63 0,07 1,47 50,16 0,06 2,00 44,64 0,03 3,10 33,70 11 BİLECİK 0,09 1,60 61,97 0,11 1,36 66,34 0,08 1,31 65,79 0,07 1,80 59,43 0,03 2,48 47,12 12 BİNGÖL 0,1 1,47 76,10 0,12 1,23 80,95 0,09 1,22 80,35 0,07 1,52 73,32 0,03 2,09 59,38 13 BİTLİS 0,11 1,37 91,51 0,13 1,13 96,82 0,10 1,14 96,18 0,08 1,46 88,49 0,04 2,22 73,14 14 BOLU 0,1 1,48 75,55 0,12 1,24 80,38 0,09 1,22 79,79 0,07 1,53 72,79 0,03 1,69 58,91 15 BURDUR 0,09 1,63 60,50 0,11 1,38 64,83 0,08 1,33 64,30 0,06 1,63 57,98 0,03 2,53 45,85 16 BURSA 0,08 1,81 47,00 0,09 1,43 50,82 0,07 1,46 50,35 0,06 1,99 44,82 0,03 3,09 33,87 17 ÇANAKKALE 0,07 1,75 42,97 0,09 1,54 46,65 0,07 1,57 46,20 0,05 1,86 40,85 0,02 2,53 30,48 18 ÇANKIRI 0,1 1,46 76,94 0,12 1,22 81,81 0,09 1,21 81,21 0,07 1,51 74,14 0,03 2,07 60,10 19 ÇORUM 0,1 1,41 79,99 0,12 1,18 84,95 0,10 1,28 84,32 0,07 1,46 77,11 0,03 2,01 62,72 20 DENİZLİ 0,07 1,92 38,06 0,09 1,69 41,49 0,07 1,72 41,07 0,05 2,04 36,11 0,02 2,78 26,55 21 DİYARBAKIR 0,08 1,62 53,92 0,1 1,40 58,01 0,08 1,46 57,51 0,06 1,79 51,60 0,03 2,77 40,04 22 EDİRNE 0,08 1,56 56,47 0,1 1,35 60,67 0,08 1,41 60,17 0,06 1,72 54,11 0,03 2,67 42,32 24

25 Buna göre Çorum ilinde kullanılması önerilen taş yünü kalınlığı en az 10 cm dir. Üniversite yapılarının dış cephelerinde en az 12 cm kalınlığında ve 125 kg/m 3 yoğunluğunda taş yünü kullanılmıştır. Böylelikle, gerek güz ve kış dönemlerinde ısıtmada, gerekse bahar ve yaz dönemlerinde soğutmada kullanılmak üzere elde edilen enerjiden en iyi şekilde yararlanma hedeflenmiştir. 25

26 Uzun vadeli planlamalarda, güneş enerjisinden de faydalanabilme amacıyla, çatılarda mekanlar oluşturulmuş, ısıtmaya yönelik güneş panelleri ya da elektrik enerjisi tedarikine yönelik solar paneller için altyapı gözetilerek projeler şekillendirilmiş ve entegrasyona imkan sağlayacak kapı bırakılmıştır. Ayrıca, Kampüs Alanının bitişiğindeki baraj göletinden faydalanarak, ısı pompalarıyla ısıtma ve soğutma sistemlerine farklı bir kaynak projesi için çalışma yapılmaktadır. 26

27 27

28 Taşıt yolu ve yaya yolu farklı akslarda projelendirilerek kampüs içinde yaya öncelikli ulaşıma yer verilmiştir. Yaya yolunun yanında bisiklet yolu da planlanmıştır. Engelsiz ulaşım için gerekli tüm planlamalar yapılmıştır. Bunun yanında; TSE Yeşil Bina Sertifikasyonu doğrultusunda tasarım ve malzeme tercihleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan ve yapılacak olan binalar için TSE Güvenli Yeşil Bina Süreç Akışı başlatılmış olup ilerlemektedir. 28

29 29

30 Güvenli Yeşil Bina Süreç Akışındaki Major Uygunsuzlukların Kontrolü aşamasında; - Betonda ve Bina Çevresi Toprak Radyasyon Ölçümü - Mermer, Seramik ve Granitte Radyasyon Ölçümü - Elektromanyetik Kirlilik Ölçümü - Formaldehit/Uçucu Organik Bileşikler/Benzen Ölçümü - Yangın Güvenliği Kontrolü Deprem Güvenliği Kontrolü yapılmaktadır. 30

31 Büyük bir bölümü deprem kuşağında yer alan ülkemizde, Çorum ili de 1. ve 2. Derece deprem kuşağında yer almaktadır. Geçmişte yaşadığımız depremlerde en çok zararı ise kamu yapıları görmüştür. Bu nedenle yapıların projelendirme aşamasında Deprem güvenliği her zaman ön planda tutulmuştur. Yapılar betonarme taşıyıcı sisteme göre planlandığından dolayı da beton kalitesi ön plana çıkmaktadır. Bu nedenle tüm yapılarda; C40/50 sınıfında Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB) kullanılmıştır. Bu beton sınıfı da Ülkemizde kullanılan ortalama beton sınıfının çok üzerindedir. 31

32 Özellikle taşıyıcı sistemi teşkil eden beton ve donatının testleri sürekli olarak yapılmaktadır. Genelde bina ve kamu yapılarının kullanım ömrü minimum 50 yıldır. Bir yapı ne kadar dayanıklı ise kullanım ömrü de o kadar uzundur. Bu yüzden özellikle bina taşıyıcı sistemlerinde malzeme kalitesi üst düzeyde tutularak binaların kullanım ömrünün arttırılması hedeflenmiştir. Böylelikle yapıların verimliliğinin de arttırılması hedeflenmiştir. 32

33 SONUÇLAR Kuzey Kampüs ün 1.Etapı için projelendirilen Trijenerasyon Sisteminin yaklaşık 4 yıllık bir sürede kendi yatırım maliyetini karşılaması öngörülmektedir. Sistem amortismanı sağladıktan sonraki dönemlerde aylık ortalama TL aralığında bir harcamanın bütçede kalmasını sağlanacaktır. Bununla beraber binalarda seçilen malzemeler ve binaların doğru planlanması ile en az %35 oranında enerji tasarrufu sağlanacaktır. 33

34 SONUÇLAR Enerji tasarrufuyla birlikte, orta ve uzun vadedeki işletme, bakımonarım giderleri asgari düzeye indirilerek verimliliğin daha yüksek seviyede olması sağlanacaktır. Depreme dayanıklı yapılar planlanmış ve özellikle bina taşıyıcı sistemlerinde malzeme kalitesi üst düzeyde tutularak binaların kullanım ömrünün arttırılması hedeflenmiştir. Böylelikle yapıların verimliliğinin de arttırılması sağlanacaktır. 34

35 Teşekkür Ederim Öğr. Gör. Hasan BAYLAVLI Hitit Üniversitesi Yapı İşleri ve Teknik Daire Bşk. 35