ÇÖZÜM ÖRNEKLER. Akdeniz Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Mimarl k Bölümü, Antalya, Türkiye

Transkript

1 YAPILAMADA GÜNE ENERJS KULLANIMI VE ESTETK ÇÖZÜM ÖRNEKLER Hacer MUTLU DANACI R. Eser GÜLTEKN Akdeniz Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Mimarlk Bölümü, Antalya, Türkiye ÖZET Fizikteki tanmyla i yapabilme gücüne enerji denir. Enerji, doada çok deiik ekillerdedir. Ekosistemin temel enerji kayna günetir ve evrendeki enerji miktar sabittir, sadece deiik ekillerde bulunmaktadr. Küresel snmayla birlikte, bata Avrupa olmak üzere bir çok ülkede doaya zararl enerji türleri yerine yenilenebilir enerji türlerinin kullanmn artrma ve özendirme çabas vardr. Özellikle ülkemizde, iklimsel özelliklerden dolay bol olan güne enerjisinin yaplarda aktif ve pasif olarak kullanmyla doaya saygl ekolojik yaplamann yaygnlamas söz konusudur. Ancak yaplamada güne enerjisinin kullanm, özellikle aktif güne sistemlerinde gerekli olan geni yüzeyli paneller, sübjektif de olsa mimari açdan estetik kayglar da beraberinde getirmektedir. Çalmada teknoloji ile estetii birletirmeye çalan özel tasarmlardan örnekler verilecektir. Anahtar kelimeler: mimaride güne enerji sistemleri, estetik. 1. GR Dünyann enerji tüketimi büyük ölçüde kömür, petrol ve doalgaz gibi hidrokarbon türü fosil kaynaklara dayanmaktadr ylna kadar petrol ve doalgaz talebinde artn sürecei ve dünya enerji talebinin büyük ksmnn fosil yaktlardan salanaca düünülmektedir. Bugün dünyann en önemli çevre sorunu küresel snmadr. Küresel snmann balca sebebi fosil yaktlardr. Fosil yakt yanma emisyonlarnn karbondioksit gibi sera gazlarn içermesi nedeniyle, atmosfer artan sera etkisi ile iklim deiikliklerine yol açabilecek bir küresel snma sürecini balatmtr. Karbondioksit emisyonlarnn en büyük kayna ise stma, soutma ve elektrik üretim araçlaryla yaklan fosil yaktlardr. Türkiye fosil yakt rezervleri bakmndan zengin bir ülke deildir. Bilinen fosil yakt rezervlerinin toplam 2454 Mtep kadardr. Aksine tükenmez doal kaynaklar potansiyeli bakmndan zengin bir ülkedir. Ülkemizde kullanlabilir ve/veya ekonomik boyutlar ile 25 Mtep/yl güne, 50 TWh/yl rüzgar ve 32 Mtep/yl biomas enerji potansiyeli bulunmaktadr. Bu nedenle Türkiye, yenilenebilir enerjiler üzerinde atlm yapmak için tüm doal olanaklara sahip bir ülkedir ve güne enerjisi Türkiye nin en görkemli doal kaynadr (Filik, 2004). Balca yenilenebilir enerji türleri unlardr: Güne enerjisi, Rüzgar enerjisi, Biokütle enerjisi, Jeotermal Enerji, Hidrojen Enerjisi, Su kökenli enerjiler. Bu çalmada yenilenebilir enerji kaynaklarndan güne enerjisinin mimaride kullanm hakknda bilgi verilerek, özellikle aktif güne sistemlerinde estetik kayglarla üretilmi örneklere deinilecektir. 2. GÜNE ENERJ SSTEMLER Güne enerjisinin mimari yaplamada kullanm alanlar çok çeitlidir ve amaca göre deimektedir. Örnein; Yaplarda, s ve elektrie dayal enerji isteminin bir ksmnn karlanmas, Yaplarda aktif stma ve iklimlendirme, toplu yerleim ünitelerinde entegre sistemlerle s ve elektriin üretilmesi, Kullanm suyu stma, yüzme havuzu suyu stma, Deniz suyu ya da kirli suyun artlmas, Gündüz ve gece aydnlatmasnda güne enerjisinin kullanlmas saylabilir. Güne enerjisi, yaplarda en çok kullanlan yenilenebilir enerji türüdür. Bu enerji stma ve soutma sistemlerinde kullanld gibi, elektrik üretiminde de kullanlmaktadr. Güne enerjisinin mimarlkta kullanmna ilikin çeitli alternatifler vardr. Bunlardan en önemlileri (Tönük, 2001; Göksu, 2008): Pasif güne sistem yoluyla güneten enerji kazanlmas (K bahçeleri, güney yönünde tasarlanan büyük cam yüzeyler vb.) Aktif güne sistem yoluyla güneten enerji kazanlmas (Güne kolektörleri), 243

2 Fotoelektrik deiim yoluyla elektrik enerjisi kazanlmas (Güne pilleri) Pasif Güne Sistemleri Pasif güne sistemler, güneten enerji elde etmenin en basit yoludur (Tönük, 2001). Basit olarak güneydou, güney ve güneybat yönünde açlan pencereler ve cam yüzeyler aracl ile toplanan snn mekana datlmas ilkesine dayanmaktadr. Pasif sistemler; toplama, depolama ve datm olmak üzere üç aamaldr (Roaf, 2001; Dedeolu, 2002). Toplama: Güne ssnn toplanmas için konutun güney-dousundan güney-batsna kadar olan cephesinde geni açklkl, çift caml doramalar, seralar, galeri ve atriumlarla gerçekletirilir. Depolama: Güne enerjisi depolandktan sonra snn bir ksm annda kullanlmakta, kalan ksm ise daha sonra kullanlmak üzere termal kütle olarak adlandrlan zemin ve duvarlara yaylmaktadr. Bu termal kütle, ta, tula veya sudan oluturulabilmektedir. Datm zeminde ve duvarlarda korunan s, nm ve tama yolu ile ortama yaylmaktadr. Tama için fanlar, vantilatörler de kullanlmaktadr. Temel pasif güne sistem mant ile gelitirilmi farkl çözümler bulunmaktadr (Roaf, 2001; Filik, 2004) (ekil 1). ekil 1. Pasif Güne Sitem Türleri (Roaf, 2001; Filik, 2004). a) Kütle Duvar: Termal kütlede toplanan s mekanlara s difüzyonu yoluyla yaylmaktadr. b) Tromb Duvar: Hem a kkndaki gibi s yaltm vardr, hem de termal kütle ile saydam cephe arasnda sera etkisiyle oluan scak hava kapaklar aracl ile mekanlara yaylmaktadr. c) Su Duvar: Masif duvara göre s tutuculuu daha fazla olan su kütleleri termal kütle olarak kullanlmaktadr. d) K Bahçesi: K bahçesi yapmyla daha fazla nm içeriye alnmaktadr. Istlacak mekanlarla direkt olarak iliki kurulmaktadr. e) Dolayl K Bahçesi: K bahçesi ile mekanlar arasnda hava akm yoktur. Sera etkisini artran bir k bahçesi sisteme eklenmektedir. Is, termal kütleden difüzyon yolu ile yaylmaktadr. f) Termosifon Sistemi: Dolayl k bahçesi sistemine kapaklar eklenerek, k bahçesi ile yaama mekan arasnda hava akm yolu ile s transferi salanmaktadr. g) Kaya Zemin K Bahçesi: K bahçesinde yakalanan s, fanlar yardmyla döeme altndaki kayaçlarda depolanmak üzere pompalanmaktadr. Gece scak olmas gereken hacmin küçültülmesi ve effaf bölümdeki s kayplarndan uzak durmak için havalandrma kapaklar kapatlmaldr. Sera etkisi yaratan k bahçeleri k aylar için uygun olmakla birlikte, yaz aylarnda ar snmasna kar önlemler olarak, güne krclar, yapran döken aaçlar vb. kullanlmaktadr. Yalnz tekil yap bazndaki çözümler deil, kentin yönlenmesi, yer seçimi, sokaklarn düzenlenmesi gibi pek çok kriter dikkate alnmaldr. Güne enerjili kent sistemleri Anadolu da yllardan beri kullanlmaktadr. klimle dengeli geleneksel yaplar incelendiinde güne enerjisinden olabildiince yararlanan ekolojik prensiplere uygun kent dokulardr. Göksu ya (2008) göre, Anadolu nun verileri dikkate alnarak güne kent yaklam 3 kategoride ele alnmaktadr. Bunlar: a) klimle dengeli kent: klim faktörlerini kent yararna yorumlayan kentsel bir modeldir. klimle dengeli kent planlamas ile 1/3 orannda fosil yakt tasarrufu salanabilecei bilinmektedir. Anadolu daki geleneksel yerleimler iklim faktörlerine uygun olarak tasarlanmlardr. Modern kentler ise planlama ve yap tasarmndaki yanllardan dolay yaz aylarnda ar snmakta, k aylarnda ise ar soumaktadr. b) Güne mimarili kent: Güne enerjisinden daha fazla yararlanmak için, kentin çevre ile beraber deerlendirilmesi ve iklimin dengelenmesi yeterli deildir. Kenti oluturan yap adalar ve içinde bulunan binalarla kent yaps da uygun hale getirilmelidir. Yaplan tahminler, kentin güne mimarisine göre yaplanmas durumunda, ilave olarak 1/3 orannda enerji tasarrufu ya da güne enerjisi elde etmenin mümkün olabileceini göstermektedir. c) Tam güne kent: Etkin güne kent modelinde, kentin enerji bakmndan bamsz hale getirilmesi hedeflenmektedir. 244

3 Bu yaklamda kentte pasif sistem dnda aktif sistemler de kullanlmaktadr. Tam güne kentte ise, aktif ve pasif sistemler dnda, bata güne olmak üzere bütün doal enerji kaynaklarn bir bütün içinde kullanmak amaçlanmaktadr. Ayrca güne kent modeli, modern mimari yerine, Anadolu nun özgün mimari yaklamlarn ve kültürünü dikkate alarak, doaya ve insana uyumlu güne mimarisi sistemine geçilmesini önermektedir. Yerel mimaride doal malzeme kullanldndan, doayla estetik açdan uyumlu yerlemeler görülmektedir Aktif Güne Sistemleri Aktif güne sistemleri, teknik donanm yoluyla güne enerjisinin kazanld durumlar olarak tanmlanmaktadr. Güne enerjisinden aktif sistemlerle iki ekilde faydalanlmaktadr (Tönük, 2001). Bunlar: a) Güne nmndan kazanlan s enerjisi kolektörlerde toplanarak, snma, su stma vb. ilemlerde kullanlmaktadr. Güne Kolektörleri: Scak su temininde ve stma sistemlerine destek olarak kullanm mevcuttur. Güneten yaylan dank radyasyonun toplanmas ve younlatrlmas prensibi ile çalan güne kolektörleri, sisteme verilen souk suyun snmasn salamaktadrlar. Kolektörlerle elde edilen scak su, pompalanarak scak su kazanlarna ya da klima cihazlarnn sl jeneratörlerine aktarlabilmektedir. b) Güne enerjisi, elektrik enerjisine çevrilmektedir. Bu balamda kullanlan Fotovoltaik Güne Panelleri: Fotovoltaik pillerin çalma prensibi, güne nmlar (fotonlar), plaka üzerindeki elektronlar kopararak elektron ak hareketine neden olmaktadr ve bu hareket sonucu direkt akm enerjisi olumaktadr. 1 m2 fotovaltaik panel 2 ton CO2 emisyonunu engellemektedir (Filik, 2004). Teknolojik malzemeler olduklar için ilk yatrm maliyetleri yüksektir. Fakat ekolojik maliyetlerinin düük olmas ve ekolojik kazançlarnn fazlal, fotovoltaik pilleri ekolojik tasarmn önemli bir parças haline getirmektedir. Standart fotovoltaik (PV) güne panelleri (güne pilleri), 36 adet güne pilinden olumaktadr ve en fazla 60 W elektrik gücü üretmektedir. Güne pilinin üretildii malzeme; cam, polyamid veya paslanmaz çelik bir levhaya lazerle yaptrlmaktadr. Birbirine iletken tellerle balanan pillerin ön yüzeyi damperli cam gibi sya dayankl bir saydam tabaka ile kaplanrken, arka yüzeyi hava etkilerine kar korunmaktadr. Modüller genellikle alüminyum bir çerçeve içine alnd gibi, özel uygulamalar için çerçevesiz de üretilebilmektedir. Gri mavi tonlarda renkleri mevcuttur. Ancak, özel üretimlerle istenilen renk elde edilebilmektedirler (Sev, 2007). 3. GÜNE ENERJS KULLANIM DEZAVANTAJLARI VE ESTETK ÇÖZÜM ÖRNEKLER lk bakta güne enerjisi bütün enerji ihtiyacmz karlamada mükemmel bir sonuç gibi gözükse de, özellikle aktif güne enerji sistemleri a) estetik, b) güne enerjisinden faydalanabilmek için uygun alan gereksinimi ve yönlenme, güne enerjisinin miktar vb. c) güne pillerinin üretimi için büyük yatrm giderleri gibi baz dezavantajlara sahiptir. Estetik yönden bak, aktif güne enerjisi sistemlerinin sübjektif bir dezavantajdr. Güne panelleri, yeterli güne nn salanmas açsndan en çok yaplarn çatlarnda kullanlmaktadr. Bu durumun, çou insan görsel açdan rahatsz ettii bir gerçektir. Ayrca panellerin sürekli temiz tutulabilmesi de mümkün deildir ve açl yerletirildiklerinden bir yapya dardan bakldnda kolaylkla alglanabilmektedirler. Bununla birlikte, güne enerji sistemlerinin estetik problemleri kolaylkla alabilecek dezavantajlardr. Sahip olunan teknolojiyle, öncekilerden daha ince panellerle deiik tip çat kiremitleri üretmek, duvar içine gizlemek, avluda günelikleri panellerle kaplamak gibi estetik kayg tayan yeni üretimler dikkati çekmektedir. Paneller, artk tamamen kiremit yüzeyine adapte edilerek, çat ile ayn renkte olduundan kamufle edilebilmektedir (Brown, 2008). Güne panellerinin yap cephesiyle bütünlemi ekilde kullanld örnekler de mevcuttur (ekil 2 ve 3). ekil 2. Yapda çat kiremidine entegre edilmi panel uygulamas (Anonim, 2008a). 245

4 ekil 4. Building 31 binas, Hollanda (Anonim, 2008c) ekil 3. Colorado Court yapsnn merdiven ksmndaki duvar tipi güne panelleri (Anonim, 2008b). Güne panellerinin yap ile iyi bir ekilde kombine edildii örnekler de mevcuttur. Örnein, Hollanda daki, Building 31 de gölge elemanlarnn üzerine yerletirilerek, hem günein istenmeyen etkisinden korunma, hem de güne enerjisinden elektrik üretimi salanmtr (ekil 4) (Anonim 2008c). Fotovoltaik panellerinin yar geçirgen olanlar, pencerelerde, güne kontrolü istenen bölgelerde, opak olanlar ise, güne nn içeri girmesi istenmeyen bölgelerde, parapetlerde, duvar yüzeylerinde kullanlmaktadr. Panellerin yap yüzeyi ile bütünletirilmesi için deiik yöntemler mevcuttur. lk uygulamalarda düz ve eimli çatlarda panellerin ar snmas durumunda performans kayb olmasndan dolay, düey kabukta ya da dorudan gölgelendirme eleman olarak kullanlmtr (Sev, 2007). ngiltere de Glasgow da Clyde nehrinde estetik kayglarla yerletirilen güne panelleri tropik su bitkileri referans alnarak ZM Architecture tarafndan tasarlanmtr. Kentte, estetik bir unsur olarak bu yaplama elemanlar ile ayn zamanda enerji üretimi gerçekletirilmektedir (ekil 5) (Anonim, 2008d). ekil 5. Solar Lily Pads Glasgow da Clyde nehrinde tasarlanan güne panelleri (Anonim, 2008d). Herbert tarafndan tasarlanan havuz ve sun altar ad verilen heykelin üst ksm ayn zamanda güne enerjisini toplayan paneldir (ekil 6). Joan Webster tarafndan tasarlanan hem özel hem de kamuya açk yeil alanlarda, havuz suyu ya da sera stmas gibi fonksiyonlarda kullanlabilir bir heykeldir (ekil 7). ekil 8 de yer alan heykel de, hem estetik özellikler tayan hem de güne enerjisinden faydalanmay salayan bir peyzaj unsurudur. (Anonim, 2008e). 246

5 gelen güne n yap içerisine almakta, yaz aylarnda ise dik gelen güne nlarnn yap içerisine direkt girmesi engellenmektedirler. Ayrca paneller, güne nlarnn yaz ve k aylarndaki açsna göre hareket ettirilebilmektedir (ekil 9) (Dunay vd., 2006). ekil 6. Sun Altar kendi enerjisini kendi üreten havuz sistemine sahip su yaps (Anonim, 2008e). ekil 9. Virginia Tech Güne evinin kesiti (Dunay vd., 2006). ekil 7. Güneten enerji üretebilen heykel (Anonim, 2008e). Ayrca çatnn ortasnda toplanan yamur oluundan akan sular bahçedeki bitkisel artma sistemine ulamaktadr. Banyo duvarnn d ksmna souk k aylar için ek duvar paneli yaplmtr. Bu ksm, yapya ayn zamanda estetik yönden bir hareketlilik katmtr. Yapya dardan bakldnda ters eimli çatdan dolay paneller alglanmamakta ve böylece görüntü kirlilii olumamaktadr. Ayn zamanda bu çat tipi sayesinde evin kontrollü güne almas salanmaktadr (ekil 10) (Dunay vd.). ekil 8. Güneten enerji üretebilen peyzaj eleman (Anonim, 2008e). Virginia Tech Güne evi, Virginia Polytechnic Institute and State Üniversitesinde mimarlar endüstri mühendisleri, iç mimarlar, mekanik ve elektrik mühendislerinden oluan örenci gruplar tarafndan tasarlanmtr. Enerji etkin sürdürülebilir güne evi projesinde çatnn ters eimi sayesinde fotovoltaik paneller gizlenmitir. Özel bir polikarbonat malzemeden yaplan duvarlarla yaz aylarnda yapdaki ar snmay engellemekte ve yapya dolayl k salanmaktadr. Çatnn alt ksmndaki yatay bant pencereler k aylarnda eik ekil 10. Virginia Tech Güne evinin görünüü (Dunay vd., 2006). Yapnn kuzey duvarnda elektrik ekipmanlar, bataryalar, depolama alanlar, mutfak, çamar ykama gibi, teknik bölümleri çizgisel bir bant üzerinde tasarlanmtr. Yemek odas bölümünden yapy bahçeye ve terasa balayan geni cam kaplar ayn zamanda evin bahçeyle de bütünlemesini salamaktadr. Evin dier bahçeye açlan kaplar, yatak odasnda ve yaama bölümünde bulunan kaplar ayn zamanda iyi bir hava sirkülasyonu salamaktadr. Duvarlar; seçerek geçiren iç ksmlar özel boyanm, polikarbonattan kvrlarak 247

6 yaplm yar geçirgen elemanlardr (ekil, 11) (Dunay vd., 2006). and Aesthetics, Journal of Architectural Education, Blackwell Publishing, pp Filik, O.A., Ekolojik Tasarm ve Türkiye deki Ekolojik Tasarm Örneklerinin ncelenmesi, Yldz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, stanbul. Göksu, Ç., Küresel Isnma ve Türkiye nin Güne Projeleri, Güncel Yaynclk, ss Roaf, S., Eco House: A Design Guide, Architectural Pres, pp Sev, A., Teknolojinin Ekolojik Mimarlktaki Rolü ve Enerji Etkin Yaplar, Ekolojik Mimarlk ve Planlama Sempozyumu, Antalya. Tönük, S., Bina Tasarmnda Ekoloji, Yldz Teknik Üniversitesi, 133 ss. ekil 11. Virginia Tech Güne evinin plan (Dunay vd., 2006). 4. SONUÇ Yenilenebilir enerjilerden olan güne enerjisinin yapda kullanmnn son derece karmak, hatta bazen bilinen yapm ve tasarm kriterlerine ters dütüü görülmektedir. Ancak özel tasarmlarla teknoloji ile estetiin bütünlemesini salamak mümkündür. Verilen örneklerde de görüldüü gibi güne enerji panellerinin yaplam ya da doal çevre ile uyumunun salanmasnda tasarmclarn güne panellerini gizlemek için renk, doku ve biçimin çevresiyle uyumlu hale getirilmesi, doal çevrenin ya da yaplam çevrenin taklit edilmesi ya da güne panellerini yapnn bir unsuru olarak tasarlanmas, panellerinin özel üretimlerle bir heykel gibi tasarlanarak kullanlmas gibi estetik ilkelere dayanan çözümler üretmeleri faydal olacaktr. Tasarmclarn üretim irketleri ile ibirlii içinde çalmasyla standart çözümlerin de üretilerek maliyetin düürülmesi, uygulamann yaygnlatrlmas açsndan gerekli görülmektedir. Türkiye nin günelenme yönünden ne kadar zengin olduu düünüldüünde, bu konudaki maliyet ve estetik problemlerin alarak güne enerjisinin kullanmnn yaygnlatrlmas gerekmektedir. 5. KAYNAKLAR Anonim, 2008a. www. solar.sharpusa.com. Anonim, 2008b. Anonim, 2008c. Anonim, 2008d. Anonim, 2008e. Brown, J., Solar Panels is Get Aesthetics Designs, IOL Technology. Dedeolu, N., Ekolojik Mimarlk Kapsamnda Konut Tasarmlarnn ncelenmesi, Yldz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, stanbul. Dunay R., Wheeler, J., Schubert, R., No Compromise, The Integration of Technology 248