[Full Papers:0129] ENERJİ VERİMLİLİĞİ FİZİBİLİTE ÇALIŞMASI: İZMİR NARLIDERE HUZUREVİ YAŞLI BAKIM VE REHABİLİTASYON MERKEZİ ÖRNEĞİ Gülden Gökçen Akkurt 1, Cihan Turhan 2, Cem Doğan Şahin 2, Ebru Kuzgunkaya 3,Osman Aslan Canbaba 4, Altan Uluğ 5 1 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı, İzmir 2 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Makina Mühendisliği Bölümü, İzmir 3 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Jeotermal Enerji Araştırma ve Uygulama Merkezi, İzmir 4 Narlıdere Kaymakamı, İzmir 5 Narlıdere Kaymakamlığı Proje Ofisi, İzmir ÖZET Enerjisinin büyük bir kısmını ithal eden Türkiye'nin de dışa bağımlılığının 2030 yılına kadar %72 den %84'e yükselmesi beklenmektedir. Bu nedenle gerek tüketiminin gerekse tüketimine bağlı karbondioksit salımının azaltılması için önlemler alınması gerekmektedir. Sektörel bazda incelendiğinde toplam tüketiminin %37 sini binalar oluşturmaktadır. Kamu ve hizmet binaları ise tüketiminin en yüksek olduğu binalardır. Bu çalışmada İzmir Narlıdere Huzurevi Yaşlı Bakım ve Rehabilitasyon Merkezi örnek tesis olarak seçilmişve tesisteki binaların performansının belirlenmesi, tüketen sistemlerin analiz edilmesi ve bunlara bağlı olarak uygulanabilir tasarruf önlemlerinin önerilmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışmanın sonucunda, tesisteki nihai tüketiminin uygulanabilir önlemlerle 2012 ylına göre % 60,8 oranında azaltılabileceği belirlenmişve önerilen iyileştirmelerin geri ödeme süresi 6,8 yıl olarak hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği fizibilitesi, huzurevi, kamu binaları,bina performansı GİRİŞ Enerji verimliliği, binalarda yaşam standardı ve hizmet kalitesinin düşüşüne yol açmadan, birim hizmet miktarı başına tüketiminin azaltılmasıdır. Isıtma, soğutma, aydınlatma, elektrikli ofis ekipmanlarını kullanırken, yi verimli kullanmak suretiyle, ihtiyaçlarımızı kısıtlamadan ülke ekonomisine ve çevremizin korunmasına katkı sağlamamız mümkündür.ülkemizde, toplam tüketiminin %37 si binalarda kullanılmaktadır.enerji tasarrufu potansiyeli ise konutlarda %30, sanayi sektöründe %20 ve ulaşım sektöründe %15 olarak belirlenmiştir [1]. lar hem tüketiminde hem de tasarrufu potansiyelinde en yüksek paya sahiptir.türkiye de binalarda yıllık tüketimi 200 kwh/m 2 iken, Avrupa ülkelerinde bu değer 100 kwh/m 2 civarındadır ve tüketimi düşürme çabaları hızla sürdürülmektedir [2, 3]. Ülkemizde, kamu binaları toplam toplam elektrik tüketiminin %4 ünü oluşturmaktadır [4]. Bu binaların analizini gerçekleştirilerek, ısıtma,soğutma,aydınlatma ve diğer kalemlerinin belirlenip problem olan sistemler ve bina kabuğu için tüketimini azaltıcı önerilerin getirilip fizibilitenin ortaya konması ve alınacak tedbirlerle tüketiminin azaltılması ve bina tüketiminin tamamının veya bir kısmının yenilenebilir kaynaklarından sağlanmasıyla, fosil yakıt kullanımını azaltarak, hem sürdürülebilirlik sağlanmış olacak, hem de çevresel etkilerin azaltılmasına katkıda bulunulacaktır. Ayrıca Enerji Verimliliği Strateji Belgesi ne göre kamu kuruluşlarının bina ve tesislerinde yıllık tüketiminin 2015 yılına kadar %10 ve 2023 yılına kadar %20 azaltılması hedefi konmuştur [5]. Bu nedenle kamu binalarında verimlilik arttırıcı projelerin hazırlanması önem kazanmıştır. İzmir Narlıdere Huzurevi Yaşlı Bakım ve Rehabilitasyon Merkezi nde (Narlıdere Huzurevi) Enerji Verimliliği fizibilite çalışmasının amacı, Türkiye nin alanında en büyük kamu kurumunun analizini yapmak, mevcut durumu ortaya koymak, tasarruf potansiyelini belirlemek, çevresel etkileri ve giderlerini azaltmak amacıyla getirilecek tasarruf önlemlerini belirlemektir. 484
TESİSİN TANITIMI 2001 yılında kurulan Narlıdere Huzurevi kendi alanında Türkiye nin en büyük tesisidir. Tesis; 1 adet yönetim binası, 34 adet dinç yaşlı blokları, 2 blok ve 9 katlı geriatrik bakım merkezi, 2 adet konferans salonu, 6 adet kafeterya, 1 adet mutfak, 2 adet çamaşırhane, 1 adet 70 çocuk kapasiteli kreş, 32 adet lojman dairesinden oluşan 1 adet blok, 1 adet amfitiyatro ve 1 seradan oluşan büyük bir komplekstir (Şekil 1-2) ve Ağustos 2012 itibari ile 980 sakine hizmet vermektedir. Tesiste mevcut güç trafolarının kurulu gücü 6 MVA dır. Elektrik sinin tüketim alanlarına göre payları %5 aydınlatma ve %95 basınçlı hava, ısıtma, havalandırma ve soğutma olduğu belirtilmiştir. Tesiste her biri 3.000.000 kcal/h kapasiteli 3 adet sıcak su kazanı, kullanım sıcak suyu ve ısıtma sistemi ihtiyacını karşılamaktadır. 2001-Nisan 2012 arasında yakıt olarak 4 no lu fuel-oil kullanılmış, bu tarihten itibaren doğalgaza geçilmiştir. 8 bar basınç ve 1500 kg/h kapasiteli 2 adet buhar jeneratörü çamaşırhanenin buhar ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Ayrıca tesiste 300 lt/dk kapasiteli 8 bar çıkış basınçlı 2 adet kompresör çamaşırhaneyi beslemekte ve hava ütülerinde kullanılmaktadır. Şekil 1. Huzurevi yerleşim planı. 485
Şekil 2. Narlıdere Huzurevi genel görünümü. YÖNTEM Mevcut Durum Analizi Çalışmanın ilk aşamasında Narlıdere Huzurevi nin mevcut durumunun ortaya konması amacıyla; 2007-2012 yılları arasını kapsayan 6 yıl için tüketim kalemleri incelenmiş, sayaç tüketim değerleri ile fatura bilgileri edinilmiştir. Mimari ve tesisat projeleri edinilmiştir. Mimari projeler incelenerek TS 825 yazılımında [6,7] kullanılmak amacıyla binalara ait veriler (duvar kalınlıkları, malzemeleri, yalıtım kalınlıkları, pencere alanları, duvar alanları, yönler vb.) belirlenmiştir. Enerji tüketim kalemleri incelenmiştir. Elektrik ve yakıt tüketim değerleri; ısıtma, soğutma si tüketimleri ile aydınlatma ve cihaz kullanımı kalemleri için incelenmiştir. Isıtma sistemi, kullanım sıcak suyu ve buhar üretim sistemi ile su taşıma hatları incelenmiştir. Aydınlatma sistemi incelenmiştir. TS 825 Yazılımı ile Enerji Simülasyonu lara ait mimari projeler kullanılarak TS 825 Standardına ait yazılım ile bina tüketimleri hesaplanmıştır. ve CO 2 emisyon sınıfları belirlenmiştir. Enerji tüketimini azaltmak amacıyla alınabilecek önlemler simüle edilmiş, tasarruf miktarları ile ilk yatırım ve geri ödeme süreleri hesaplanmıştır. Enerji Ölçümleri Termal kamera ile binalar görüntülenmiş, var olan ısı kayıplarının yerleri belirlenmiştir. Baca gazı analiz cihazı ile ısıtma sistemi kazanlarının bacalarında ölçüm yapılmış ve bu ölçümlere bağlı olarak kazan verimleri hesaplanmıştır. Mekanların kullanım alanlarına göre aydınlatma ihtiyaçlarının karşılanıp karşılanmadığının belirlenmesi için lüxmetre ile ölçümler yapılmış, standartlarda belirlenen aydınlatma değerleri ile karşılaştırılmıştır. Isıtma sistemi tesisatı incelenmiştir. Yüzey sıcaklığı ölçer ile ölçüm yapılarak ve termal kamera ile görüntülenerek yalıtım ihtiyacı olup olmadığı belirlenmiştir. Enerji Analizi TS 825 yazılımı ve faturalardan elde edilecek bina tüketim değerlerinin yapılan ölçüm ve değerlendirmeler ile azaltılma önerileri getirilmiş ve tasarruf edilecek miktarları hesaplanmıştır. Yapılacak yatırımlar için ekonomik analiz yapılmıştır. 486
Ocak-Mart 2013 tarihlerinde gerçekleştirilen proje, ısıtma sezonunda gerçekleştirildiği için soğutma sistemleri çalışma dışında bırakılmıştır. SONUÇLAR Mevcut Durum Analizi 2007-2012 yılları için Narlıdere Huzurevi toplam tüketimi 12.000.000-14.500.000 kwh, maliyeti ise 2.140.000-3.533.000 TL arasında değişmiştir. Aynı yıllar arasında tüketiminde en büyük pay, %70-75 ile ısıtma si tüketimine aittir. Elektrik si tüketimi ise %20-25 arasındadır. Bu nedenle öncelikle ısıtma si tüketimi ele alınmıştır. Isıtma si tüketimi; hacim ısıtma, kullanım sıcak suyu hazırlama ve buhar üretimi kaynaklıdır. Hacim ısıtma si %92 ile toplam ısıtma si içinde en büyük paya sahiptir (Şekil 3). Bu nedenle Huzurevi binaları hacim ısıtma si tüketimi daha detaylı incelenmiştir. 5% 3% 92% Hacim ısıtma Kullanım sıcak suyu Buhar Şekil 3. Isıtma si tüketimi dağılımı. Elektrik tüketiminde ise aydınlatma ve cihaz kullanımı %66-76 ile en büyük paya sahiptir. Soğutma sisteminde kullanılan pompa ve fanların elektrik tüketimi %20-25, ısıtma sistemi elektrik tüketimi ise %5-8 arasında gerçekleşmektedir. TS 825 Yazılımı ile Enerji Simülasyonu Huzurevi yönetiminden edinilen mimari ve tesisat projelerinden TS 825 yazılımına veri girişi için ihtiyaç duyulan bina kabuğuna ait özellikler belirlenmiş ve Huzurevi nde mevcut tüm binalar için yıllık ısıtma si ihtiyacı hesaplanmıştır. Merkezi ısıtma sistemi sıcak su dağıtım kayıpları, fan-coil verimleri ve kazan mevsimsel verimleri kullanılarak yıllık ısıtma tüketimi belirlenmiştir. Isıtma si tüketim değerleri birincil ye dönüştürülerek larda Enerji Performansı (BEP)Yönetmeliği ne [8] göre ve sera gazı () emisyon sınıfları belirlenmiştir (Tablo 1). Huzurevi binaları TS 825 yazılımında analiz edildiklerinde İzmir in bulunduğu 1. derece-gün bölgesi için belirlenen tüketimi üst sınırının çok üzerinde tüketim değerlerine sahip olmalarına rağmen sınıfları B çıkmıştır ve BEP Yönetmeliği ne göre en iyi 2. sınıftır. Bunun nedeni ise Yönetmelikte belirlenen Referans Gösterge değerinin apartman blokları için 180 kwh/m²yıl iken Huzurevleri için 600 kwh/m²yıl olmasıdır. lar apartman blokları olarak değerlendirildiğinde ise G çıkmaktadırlar ve Yönetmeliğe göre performansı en düşük binalardır. Aynı durum emisyonları için de geçerlidir. Tablo 1. Narlıdere Huzurevi bina ve emisyon değerleri. 487
Blok no. Birincil tüketimi emisyonu Blok no. Birincil tüketimi emisyonu 1 454,7 95,8 B B 21 380,5 80,7 B B 2 437,1 92,2 B B 22 311,9 66,8 B B 3 400,6 84,8 B B 23 378,9 80,4 B B 4 430,5 90,9 B B 24 395,4 83,7 B B 5 436,6 92,1 B B 25 388,7 82,4 B B 6 394,7 83,6 B B 26 427,6 90,3 B B 7 402,9 85,3 B B 27 401,1 84,9 B B 8 424,5 89,7 B B 28 424,5 89,7 B B 9 410,9 86,9 B B 29 431,9 91,2 B B 10 429,5 90,7 B B 30 425,8 89,9 B B 11 380,5 80,7 B B 31 380,5 80,7 B B 12 409,8 86,7 B B 32 390,5 82,8 B B 13 425,1 89,8 B B 33 419,9 88,7 B B 14 404,6 85,6 B B 34 431,1 91,0 B B 15 486,6 102,3 C C A 393,0 83,3 B B 16 450,7 95,0 B B B 311,8 66,7 B B 17 385,5 81,7 B B C-D 514,1 107,9 C C 18 407,4 86,2 B B E 390,2 82,7 B B 19 390,9 82,8 B B Lojman 467,0 98,3 B C 20 405,6 85,8 B B Toplam 16033,1 3390,7 Enerji Ölçümleri ların ve sera gazı emisyon performansını iyileştirmek amacıyla getirilecek iyileştirme önerileri için bina kabuğu, ısıtma ve aydınlatma sistemlerinde ölçümler yapılmıştır. kabuğu görsel ve termal kamera ile detaylı olarak incelenmiş, ısı kayıplarının kaynaklandığı noktalar ve miktarlar belirlenmiştir. Kazanlarda baca gazı analiz cihazı ile ölçümler alınmış ve kazan verimleri belirlenmiştir. Ayrıca kazan yüzey sıcaklığı ve ısı yayma katsayıları belirlenmiş, yüzeyden radyasyon ile olan ısı kayıpları hesaplanmıştır. Kazan yanma verimleri %89,1-91,0; kazan verimleri %87,8-88,7 arasında hesaplanmıştır. 2 kazanda baca gazı sıcaklığının yüksek olduğu belirlenmiştir. Kazan dairesinde üretilen ısıtma sistemi sıcak suyu ile kullanım sıcak suyu iki ayrı dağıtım hattı ile binalara gönderilmekte ve kazan dairesine geri dönmektedir. Hem gidiş hem dönüşte ısı yalıtımlı olan dağıtım hatlarının toplam uzunluğu, vana ve flanşlar görsel olarak ve termal kamera ile izlenmiştir. Yalıtımın eksik olduğu bölümler belirlenmiş ve sıcaklıkları ölçülmüştür. Huzurevi ortak yaşam alanlarında aydınlık seviyesi ölçümleri yapılmış, mevcut ampul/lamba ve armatürlerin sayıları belirlenmiş ve Huzurevleri için belirlenen aydınlık seviyeleri ile karşılaştırılmıştır. İyileştirme Önerileri TS 825 yazılımı kullanılarak yapılan bina analizleri ve gerçekleştirilen bina ölçümleri sonucunda Huzurevi tüketimini azaltmak amacıyla bazı iyileştirme önerileri getirilmiştir (Tablo 2). Tablo 2 de, iyileştirme önerilerinin hangi türünden tasarruf sağlayacağı (doğalgaz/elektrik), tasarruf miktarı (kwh ve TL/yıl), sera gazı emisyonu tasarruf miktarı (ton/yıl), yatırım maliyeti ve yatırımın geri ödeme süresi verilmektedir. 488
kabuğu için getirilen iyileştirme önerileri; duvarların 5 cm kalınlığında XPS ile yalıtımı, pencere doğramalarının (alüminyumdan PVC ye) ve iki cam arası boşlukların (12 mm den 16 mm ye) değiştirilmesi ile ısı yalıtımsız metal kapıların ağaç yada plastiğe dönüştürülmesi, kapı ve pencerelerde sızdırmazlığın iyileştirilmesi için silikonlanması olmuştur. Isıtma ve sıcak su hazırlama sistemi için ise kazan verimlerinin artırılması (baca gazı sıcaklığını düşürmek için ekonomizer kullanımı, brülör ayarlarının yapılması), sıcak su dağıtım sistemlerinin eksik yalıtımlarının tamamlanması önerilmektedir. Huzurevi binalarında iç ortam sıcaklıkları en az 24 C olarak set edilmiştir. İç ortam sıcaklıklarının 1 C düşürülmesi önemli bir tasarrufu sağlayacaktır. Herhangi bir yatırım gerektirmeyen bir iyileştirme önerisidir. Aydınlatma sistemleri için ise manyetik balastların elektronik balastlar ile değiştirilmesi önerilmiştir. Son olarak elektrik üretiminin bir kısmının Huzurevi otoparkının çatısına yerleştirilecek fotovoltaik piller ile karşılanması önerisi de Huzurevi yönetiminin değerlendirilmesine sunulmuştur. TARTIŞMA Bu çalışma kapsamında Narlıdere Huzurevi Yaşlı Bakım ve Rehabilitasyon Merkezi nin, ısıtma, kullanım sıcak suyu ve buhar hazırlama sistemleri, dağıtım hatları, kazan dairesi ve makine daireleri ile aydınlatma sistemleri incelenmiştir. Çalışma kış aylarında yapıldığı için soğutma sistemleri değerlendirme dışı bırakılmıştır. Fizibilite çalışması sonucunda tüketiminin azaltılması için tüm bina duvarlarına yalıtım uygulanması ile kapı ve pencerelerin toplam ısı transfer katsayısı daha düşük olanlarla değiştirilmesi önerilmektedir. Ayrıca baca gazı sıcaklığı yüksek olan iki kazanda ekonomizer uygulanması, sızdırmazlığın artırılması, iç ortam sıcaklığının düşürülmesi, makine daireleri ve sıcak su dağıtım hatlarında boru, flanş, vana ve ısı değiştirgeçlerinin yalıtımı ile aydınlatma tüketiminin azaltılması için ekonomik balast kullanımı, güneş sinden elektrik üretimi önerileri getirilmektedir. Bu önerilerin geri ödeme süreleri hesaplanmış, geri ödeme süresi 6,79 yıl olarak bulunmuştur. Huzurevi bina sayısı, dolayısıyla pencere sayısı çok fazla olduğundan pencere değişimi ekonomik bir önlem olarak değerlendirilmemektedir. Aynı şekilde güneş sinde elektrik üretimi uzun geri ödeme süresi ve yüksek ilk yatırım maliyeti ile huzurevi için yakın gelecekte uygulanabilir görülmemektedir. Bu yatırımların maliyetleri çıkarıldığında toplam yatırım 480.039,22 TL ye, geri ödeme süresi ise yaklaşık 1 yıla düşmektedir. Diğer önlemlerin ise en az yatırım gerektirenden başlanarak uygulanması önerilir. Pencere ve kapılarda sızdırmazlığın artırılması en basit tasarruf şeklidir. Huzurevleri ve yaşlı bakım evleri fizibilitesi ile ilgili literatürde herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Çalışma; 2012 Enerji Verimliliği Strateji Belgesi nde belirtilen amaçlara ulaşmak, huzurevi binalarının giderlerini azaltarak sosyal bakım hizmetlerinin sürdürülebilirliğine katkı yapmak, nin etkin kullanımını sağlamak için diğer kamu kurum ve kuruluşlarına yol gösterici olabilir. 489
Tablo 2. İyileştirme önerilerinin değerlendirilmesi. İyileştirme önerileri Enerji türü Tasarruf miktarı Sera gazı Yatırım maliyeti Geri ödeme Miktar Birim (kwh) (TL/yıl) (ton/yıl) (TL) (Yıl) Kapı 38.318,36 367.473,16 27.755,62 85,98 147.812 5,33 kabuğu Duvar yalıtımı 228.207,40 2.118.509 165.300 512,11 254.965 1,54 Pencere 110.019,34 1.055.085,49 79.691,68 246,89 2.387.054 29,95 Sızdırmazlığın 0,1 (1/h) artırılması Kazan verimi iyileştirme (2 kazan için) Doğalgaz 45.473,70 (m 3 /yıl) 436.119,80 33.078,95 102,05 5.520 0,17 129.624,60 1.243.100 93.854,64 290,88 28.200 0,3 Yalıtım uygulamaları 11.565 110.915 48.982 25,98 18.093 0,36 İç ortam sıcaklığının tüm bloklarda 1 C 203.620,85 1.952.724 147.491 456,93 - - Elektronik balast 66.596 66.596 22.162 41,09 53.649 2,42 kullanımı Elektrik (kwh) Güneş si kullanımı 765.000 765.000 254.578,80 472,01 2.404.156,78 9,44 TOPLAM - 8.185.522,63 776.040,50 2.233,91 5.271.250 6,79 TEŞEKKÜR Bu çalışma, İzmir Kalkınma Ajansı (İZKA) tarafından DFD Programı kapsamında mali olarak desteklenmiştir. İZKA ya ve çalışma sırasındaki teknik desteklerinden dolayı Narlıdere Huzurevi Yaşlı Bakım ve Rehabilitasyon Merkezi Müdürü Sayın Zekeriya ALAN a teşekkür ederiz. REFERANSLAR 1. Enerji Bakanlığı, 2012, www..gov.tr. 2. Kazanasmaz T., Erlalelitepe I., Gökçen Akkurt G., et al., 2014 On the relation between architectural considerations and heating energy performance of Turkish residential buildings in İzmir, Energy and Buildings, Vol.72, pp 38-50. 3. Dilmac S., Tırıs M., Energy efficiency in residential Buildings in Turkey, inturkish context. Available online at: http://www.mmo.org.tr/resimler/dosyaekler/d616dd38211ebb5 ek.pdf? dergi=160 (01.02.14). 4. Turkyılmaz O., Özgiresun C., Türkiye Enerji Görünümü, 17 Nisan 2013,TMMOB Makina Mühendisliği Odası TESKON 2013 Sunumu,, İzmir, Türkiye. 5. Enerji Verimliliği Strateji Belgesi, 2012-2013, 25 Şubat 2012,Resmi Gazete, Sayı:28215. 6. TS 825, 2008, larda Isı Yalıtım Kuralları, Ankara, Turkiye. 7. İZODER TS 825 Hesap Programı, http://www.izoder.org.tr/tr/bilgi-merkezi/yalıtım-hesapmakinesi/index.asp. 8. larda Enerji Performansı Yönetmeliği, 2008. Sayı: 27075, Ankara. 490