BİNALARDA KONFOR VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ D R. M A K. Y Ü K. M Ü H. İ B R A H İ M Ç A K M A N U S F F T M Ü H E N D İ S L İ K & E N E R J İ LT D. Ş T İ.
Binalarda Enerji Tüketimi Ve Enerji Verimliliği Binalar ısıtma, soğutma, aydınlatma ve diğer bina sistemlerinde dünyadaki fosil tabanlı enerjinin %40 ından fazlası kullanılmaktadır. Binalar bulundukları iklim bölgesinin, işlevinin, kabuğunun fonksiyonu olarak enerji tüketimine ihtiyaç duyarlar. Binalarda enerji tüketimi; bina kabuğu özellikleri, kullanılan tesisat sistemlerinin cinsi, işletme gibi parametrelere bağlı olarak değişir. Fonksiyon, estetik, ekonomi. Enerji verimliliği; üretilen mal veya hizmetin miktarını ve kalitesini düşürmeden bina veya proses için daha az enerji tüketilmesi şeklinde tanımlanabilir.
Binalarda Enerji Tüketimi Ve Enerji Verimliliği
Binalarda Enerji Tüketimi Ve Enerji Verimliliği
Binalarda Enerji Verimliliği
Enerji Performans Hedefleri Enerji ihtiyacı; binanın ısıtma, soğutma, havalandırma, sıcak su, aydınlatma, priz yükleri, iç yükleri vb. yüklerinin toplamından oluşur. Aşağıdaki Çizelgede Almanya daki binaların ortalama spesifik enerji tüketimleri verilmiştir. Sıra no Yapı tipi Enerji tüketimi (kwh/m2yıl) 1 1980 öncesi yapılar 200.240 2 1982-1994 arası yapılar 140.180 3 1994 sonrası yapılar 70.140 4 Düşük enerjili yapılar 30.70 5 Pasif evler <15 Çizelge: Almanya da bazı binaların spesifik enerji tüketimleri (Recknagel Tablo 1.9.3-1).
Enerji Performans Hedefleri Almanya da ısıtmada 100 kwh/m 2 yıl ın altı değerler ofis binaları için ortalama değerdir. Pasif evlerde bu değer 15 kwh/m 2 yıl ın altına inmektedir. Türkiye de ise yayınlanmış yeterli veri bulunmamaktadır. Buna karşın, tarafımızca enerji etüdü yapılan bazı binaların değerleri aşağıdaki Çizelgede verilmiştir.
Enerji Performans Hedefleri Sıra no Bina cinsi Bulunduğu yer Yapım yılı Enerji tüketimi (kwh/m2yıl) 1 5. yapı sınıfı ofis İstanbul 1989 150 2 Üniversite kampus binaları Ankara 1980 öncesi 185* 3 Özel hastane İstanbul 2008 450 4 5. yapı sınıfı ofis İstanbul 1998 120 5 Otel İstanbul 1992 330 6 Ofis binası Eskişehir 2008 170 7 5. yapı sınıfı ofis Ankara 1989 205 8 5. yapı sınıfı ofis ve AVM Ankara 2014 200 9 Yüksek performanslı ofis Ankara 2010 90 10 11 Yüksek performanslı ofis (LEED Platinum Hastane sertifikalı- 2 adet) Ankara Uşak 2015 2011 85 950 *** *sadece ısıtma, ** çok yüksek tüketim Çizelge: Türkiyede bazı binalarda ölçülen/hesaplanan spesifik tüketimler
Binalarda Enerji Tüketimi
Enerji Performans Hedefleri Yüksek performanslı binaların bazı özellikleri; * İyi bir iç mekan kalitesi ve konfor (sıcaklık, nem, havalandırma, gürültü, manzara vb.) * Yüksek kabuk ısıl performansı (opak yüzeylerde çok iyi yalıtım, cam alanlarının mümkün olduğunca düşük tutulması, cam ısıl performansının yüksek olması ikili, üçlü veya çift kabuk, güneş kontrollü vb.), hava sızdırmazlığı ve yazın güneş ısı kazançlarından korunma, * Yüksek verimli HVAC cihaz ve sistem konfigürasyonu, ısı geri kazanım sistemleri, * İşletmede düşük enerji tüketimi, * Konut dışı binalarda enerji verimli otomasyon senaryolarının uygulanması, *
Enerji Performans Hedefleri Yüksek performanslı binaların bazı özellikleri; * Konut dışı binalarda enerji verimli otomasyon senaryolarının uygulanması, * Havalandırmada ısı geri kazanım, doğal havalandırma, toprağın ısı değiştiricisi olarak kullanımı, gece havalandırması, demand controlled ventilation, Kaolrimetreler, pay ölçerler, enerji yönetimi, enerji monitoring, * Commissioning ve TAD işlemleri ve iyi bir işletme, * Yenilenebilir enerji sistemleri kullanımı (solar PV sistemleri, solar termal sistemler, ısı pompaları, yerine göre jeotermal enerji vb.), * Yapının cinsine göre trijenerayon sistemleri, pasif sistemler vb. şeklindedir. *
Konfor hedefleri: Isıl Konfor
Isıl Konfor Mavi bölgenin içinde en iyi konforu garanti edilebilir. Sarı bölgenin içinde konfor oldukça iyi durumdadır. Renkli bölgenin dışında sıcaklıklar çok yüksek veya çok düşüktür. (Enerji modelleme çıktısı).
. Isıl Konfor
Bina Kabuğu Isıl Performansı * Enerji tasarruflu tasarımlar, binaların konumu, şekli, dış cephe kaplaması gibi pek çok konuda gereklilikler getirir. (Ancak pasif sistemler gibi cephe sistemleri ile çok fazla oynamak pek yarar getirmez) * Bina kabuğunun özelliklerinin ısıl yükler üzerinde büyük etkisi vardır. Çünkü binalar cepheleri vasıtasıyla dış ortam ile ilişki kurarlar. (İyi yalıtım, uygun cam/opak cephe oranları, yüksek performanslı cam ve doğramalar) * Genel bir kural olarak, (çok fazla insan olan yerler, proses, yüksek miktarda havalandırma gereksinimi gibi durumlar hariç) binaların ısı kaybı ve ısı kazançlarında önemli rolü bina cepheleri oynamaktadır. * Bina cepheleri dış ortam ile ısı transferi, içeriye direkt gün ışığı girişi, parlama, doğal havalandırma ve ses yalıtımı gibi yönlerden iç konfor koşullarını ve enerji tüketimini doğrudan etkilemektedir.
Bina Kabuğu Isıl Performansı Bina cephe performansının artırılmasında cam/opak cephe oranları, yüksek ısıl performanslı cam cepheler, opak dış yüzeylerde yalıtım kalınlıklarının artırılması, dıştan ve/veya içten gölgeleme yapılması gibi önlemler etkilidir. Bütün bunların yapılması ise örneğin TS825 e uygun bir binaya göre daha pahalıdır. Ama işletme maliyetleri düşüktür. Cephenin ısıl performansının artırılması ile mekanik tesisat sistemlerini küçültmektedir. (Daha küçük kapasiteli; kazan, chiller, soğutma kulesi, pompa, fan vb., daha küçük çaplı boru, vana, yalıtım vb.). Böylece cephelere yapılan ilk yatırımın önemli bir kısmı daha baştan geri kazanılmaktadır. Ancak bu gibi detayların, birleşik tasarım ve enerji modelleme olmadan tasarım aşamasında görülmesi zordur.
Bina Kabuğu Isıl Performansı Binaların ömrü boyunca düşük enerji tüketimi ve yüksek konfor iyileştirilmiş cephelerin sağladığı kazançlardır. Cam alanlarının optimum düzeylerde (örneğin %40-50 oranında) kullanılması uygun olur. Günümüzdeki yüksek katlı cam binalar iyi bir manzara seçeneği sunarlar, ancak genellikle enerji performansları düşüktür. Hedef olarak kullanılabilecek olan cephe performans değerleri aşağıda verilmiştir.
Bina Kabuğu Isıl Performansı Bina cepheleri etkenleri
Bina Kabuğu Isıl Performansı Bina cepheleri etkenleri- Hausladen
Bina Kabuğu Isıl Performansı Yukarıdaki performans değerlerine yaklaşım için pencerelerde U<1.5 W/(m 2 K) den küçük, opak yüzeyler için U<0.25 W/(m 2 K) den küçük değerler uygundur. (En iyi cam cephe bile yalıtımlı bir duvara göre 3 kat daha zayıf enerji performansına sahiptir). Pasif House projelerinde ise; camlar için 0.8 W/(m 2 K) ve opak yüzeyler için 0.15 W/(m 2 K) gibi daha geliştirilmiş değer kullanılmaktadır. TS825 de camlarda U>2,1W/(m 2 K), duvarlarda U>0,5W/(m 2 K) civarında daha zayıf - olduğu dikkate alınırsa hedef performansın ne denli önemli olduğu anlaşılabilir.
Bina Kabuğu Isıl Performansı Cam örneği.
Bina Kabuğu Isıl Performansı Alüminyum doğrama örneği.
Bina Kabuğu Isıl Performansı PF değeri Gölgeleme katasyısı çarpanı 0.0-0.1 1.00 0.1-0.2 0.91 0.2-0.3 0.82 0.3-0.4 0.74 0.4-0.5 0.67 0.5-0.6 0.61 0.6-0.7 0.56 0.7-0.8 0.51 0.8-0.9 0.47 0.9-1.0 0.44 Dış gölgelendirmede (cam binalarda önemli) gölgeleme katsayıları
Isıtma ve Soğutma Tesisatları Ticari binalarda genel olarak uygulanan bazı bina ısıtma ve soğutma sistemlerin avantaj ve dezavantajları aşağıda gösterilmiştir. Ancak başka sistemler de kullanılabilir. Konutlarda bu sistemlerin kullanımı kısıtlıdır. İyi bir enerji performansı için yüksek verimli, iklime uygun HVAC sistemi seçilmelidir.
Puanlama kriteri Üç borulu (sulu) VRF+primer havalandırma Dört borulu fan coil+primer havalandırma TABS sistemi+ primer havalandırma Havalandırma yeteneği 5 5 5 Isıtma, soğutma konforu 4 5 5 Sıcaklık asimetrisi 4 4 5 LEED için havalandırma havası miktarı 5 5 5 Mevsim geçiş kolaylığı 5 5 5 Yer ihtiyacı Orta (duvar, asma tavan tavan tipi olabilir) Orta (duvar, asma tavan tavan tipi olabilir) Çok az Mesai dışı çalışmada esneklik 5 4 3 İlk yatırım maliyeti orta orta yüksek İşletme maliyeti Yüksek Orta (su soğutmalı chiller, free cooling) En düşük (ısı pompası vb.) (doğal kaynak varsa) Yenilenebilir enerji kaynaklarına uyum (LEED için gerekli) Sulu olanlar için, iyi zayıf Çok iyi Nem kontrolü gerekliliği Drenaj var Drenej var Drenaj yok, çiğ noktası kontrolu var Mahalde gürültü Olabilir, önlem gerekebilir Olabilir, önlem gerekebilir yok Bakım ihtiyacı Var Var Çok az Ekstrem dış şartlara uyum 5 5 5 Isıgeri kazanım olanağı Sulu olanlarda var Yok Çok iyi Otomasyon ve kontrol edilebilirlik 5 5 4 Ekonomik ömür 15 yıl civarında 20 civarında 20 yıl civarında Çizelge: Sistem seçimi için puanlama örneği.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri Değerlendirme: (5): Çok iyi, (4): iyi, (3) orta, (2) kötü, (1) çok kötü (Puanlar sistemlerin bir birine kıyaslamasını göstermektedir). (*): İlave kanal maliyeti olabilecektir. Puanlamadaki rakamların bağıl önemi; bütçe olanakları, enerji maliyetleri, işletme maliyeti (enerji, personel, yedek parça vb.) gibi hususlara bağlıdır. Görüldüğü gibi TABS sistemleri öne çıkmaktadır. Bu sistemler ısı pompaları ile verimli çalışabilen sistemlerdir. Türkiye de yeni olmakla birlikte özellikle Almanya da sıkça kullanılan sistemlerdendir. Bu sistemler ısıtmada 30-45ºC arasında, soğutmada 16-18 C arasında su ile çalışabilşmektedir. Dolayısıyla doğal su kaynakları, yoğuşmalı kazanlar ve ısı pompaları ile yüksek verimde çalışabilmektedir. Ayrıca kazan ve chillerler de bu sistemlerle çalıştırıldığında çok daha verimli çalışırlar.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri TABS SİSTEMLERİ ÖZELLİKLERİ Şekil :Fosil tabanlı enerji tüketiminin azaltılması.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri TABS SİSTEMLERİ ÖZELLİKLERİ Binalarda farklı sistemlerle enerji akışı
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri TABS SİSTEMLERİ ÖZELLİKLERİ Şekil: Dış sıcaklığa bağlı işletme formları. 1)Isıtma, 2)Havalandırma, 3) Serbest soğutma (free cooling), 4) Mekanik soğutma.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri ISI POMPALARI VRİMLİLİKLERİ VE TABS SİSTEMLERİ Şekil: Isı pompasında su çıkış sıcaklığına bağlı olarak EER değerleri.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri TABS SİSTEMLERİ ÖZELLİKLERİ TABS sistemine ait bir prensip şeması -örnek.
Bina İçi Isıtma ve Soğutma Tesisat Sistemleri TABS SİSTEMLERİ ÖZELLİKLERİ Uygulama
Enerji Sağlayıcı Sistemler Elektrik enerjisi sağlama Şehir şebekesi, Solar PV sistemleri (1 kw PV yaklaşık 1000 EU, 1kW için 8 m2 alan gerekli), Kojenerasyonsistemleri (doğalgaz kaynaklı), sistemlerinin birisi veya bir kaçının kombinasyonu şeklinde olabilir.
Enerji Sağlayıcı Sistemler Isıtma Enerjisi Sağlama Sistemleri Kazanlar (yoğuşmalı vb.), Güneş kollektörleri termal ısıtmas desteği, Kojenerasyon, trijenerasyon sistemleri, Jeotermal enerji (olanak olan yerlerde), Hava veya su soğutmalı VRV sistemleri (bina içinde gaz dolaşımı mahzurlu görülebilir) Isı pompaları (hava, su, toprak kaynaklı), Isıl depolama.
Enerji Sağlayıcı Sistemler Soğutma Enerjisi Sağlama Sistemleri Chillerler (hava veya su soğutmalı-su soğutmalı sistemler daha verimlidir), Hava veya su soğutmalı VRV sistemleri, Isı pompaları (hava kaynaklı, su kaynaklı, toprak kaynaklı), Absorbsiyonlu chiller (solar termal ısı, kojenerayon atık ısı, jeotermal ısı kaynakları ile beslenebilir), Isıl depolama (buz veya soğuk su), gibi sistemlerin birisi veya bir kaçının kombinasyonu olabilir.
Bütüncül Planlama Projenin başından itibaren yatırımcı, mimar, mühendis ve danışmanlar arasındaki koordinasyon enerji ihtiyacını ve sonuçta yatırım ve işletme maliyetlerini azaltmaktadır. Bütüncül planlama yüksek iç mahal kalitesinin artırılmasında da anahtar görevi görür. Bütüncül planlama binanın mimari potansiyelini ve HVAC ekipman ve tesisatını opttimalleştirmek üzere ilgili kesimlerin ilgilerini yönetmek, ortaya iyi bir ürün koymak adına yatırımı, işletme maliyetlerini optimalleştirmek üzere bir yol oluşturur. Bütüncül tasarım programları ve enerji simülasyon programları ile, yılın her saatinde iç mahal konforunu sağlayan, ilk yatırım ve işletme maliyetlerini optimize edebilen bina elde edilebilir.
Bütüncül Planlama Bina projesinde enerji etkin tasarımda aşamalar aşağıdaki gibi olmalıdır. Konunun analizi: Teknik ve ekonomik sınır koşullarının (boundary conditions) analizi. Ayrıntılı mühendislik ve mimari analiz: Enerji tasarrufu potansiyelinin belirlenmesi, amortisman hesapları. Sözleşme hazırlanması: Planlanan adımların gerçekleştirilmesi, binanın işletimi/yönetimi, tasarruf edilen enerji maliyetleri bağlamında amortisman sürelerinin belirlenmesi.
Bütüncül Planlama Bütüncül tasarımın en önemli uzmanlık aracı, simülasyon yazılımlarıdır. Bina simülasyonu, kritik tasarım kararları alınırken optimal bina performansını desteklemek üzere önemli bir görüş sağlar. Burada konforlu bir iç mahal ile işletme (aydınlatma, ısıtma, soğutma, havalandırma) ve ilk yatırım maliyetlerinin optimalleştirilmesine odaklanılır. Türkiye için gerçekçi hedefler; ilk yatırım maliyetlerinde %5-15 ilave maliyet ile bu ilk yatırım maliyetinin 5 yıl içinde geri döndürülebilmesi olabilir. Aynı zamanda gün-ışığından yararlanma ya da hava hızı/hava çekmeleri ile ilgili değişik yazılımlar kullanılabilir.
Bina Enerji Simülasyonu Bir sistemin simülasyonu, binayı sistemi temsil edebilecek bir model oluşturma işlemidir. Simülasyon: gerçek sistemin modelinin tasarımlanması ve bu model ile sistemin işletilmesine yönelik olarak, sistemin davranışını anlayabilmek veya değişik stratejileri değerlendirebilmek için sanal deneyler yürütülmesi sürecidir. Simülasyon geliştirilen veya yeniden düzenlenen sürecin proses işlemlerini tamamlamada ve sanal deneme çalışmalarını yürütmede ve süreçlerin hatalarını tahmin etmede kullanılır.
Bina Enerji Simülasyonu ile Bina Tasarımı Enerji simülasyon programları tasarımın ilk aşamalarından başlayarak birden fazla deneme gerçekleştirmek ve bunlardan uygun olanını seçmek, ilk yatırım ve işletme maliyetlerini optimize etmek için katkı sağlarlar. Ayrıca konforsuzluk gibi durumların da önceden belirlenmesine katkı sağlarlar. Bunun tersine, sorunların farkına sonuç aşamasında (veya yapım veya işletme aşamalarında) varılması veya hiç varılamaması durumunda ilk yatırım ve/veya işletme maliyetleri yüksek olabilir.
Simülasyon Programı Yardımı ile Tasarım Simülasyon programlarında genel veri akışı şeması
Simülasyon Programları Energy Plus, EDSL TAS, Carrier HAP, EQUEST, Design Builder, Blast, ESP-r, DOE-2, TRANSYS vb. Bu programların her birinin öne çıkan yanları vardır. Doğal havalandırma ve doğal aydınlatma, free cooling, trijenerasyon sistemleri, termal depolama, gölgeleme, yenilebilir enerji teknolojileri, hibrid sistemler, gece soğutması (night purging, gece termal depolama vb.) gibi olanaklarından bazıları modellenemeyebilir. Bu durum progeamdan programa değişiklik gösterir. Bu konuda yeni bilgilere erişim için ASHRAE, DOE, ESRU, Building Simulation Research Group, IBPSA gibi kurumlara başvurulabilir.
Bina Enerji Simülasyon Programları Bilgisayar simülasyon programları aşağıdaki konularda işlev görür; Tasarım seçeneklerini değerlendirmek ve tasarım optimizasyonunu araştırmak, Yeni fikirlerin araştırılmasına olanak sağlamak, Binanın ilgili yönetmeliklere uygunluğunu denetlemek, Binanın enerji performansının önceden belirlenmesi, Ekonomik analizler yapmak.
Enerji Simülasyonu Programları ASHRAE 90.1 enerji standardına göre enerji simülasyon programlarında olması gereken asgari özellikler aşağıdaki gibidir. Yılda minimum 1400 saatlik hesap yapabilme kabiliyeti, Saatlik değişimler (yüklerin ve sistem performansının saatlik hesaplanması), Minimum 10 termal zon, Bağımsız labortabuvarlarca test edilmiş olması, Isıl kütle etkisinin dikkate alınması (bina kütlesi bünyesine aldığı enerjiyi belirli bir gecikme ile mekana verir), Kısmi yük performansı.
Enerji Simülasyonu Programları Zorunlu olmayan ancak tasarım geliştirmede ve bina performansını artırmada kullanılan bazı özellikler ise aşağıdaki gibidir; Tasarım değerlerinin hesaplanabilmesi (Örneğin; HAP, EDSL TAS, Design Builder aynı zamanda bir tasarım programıdır.) Isıl depolama (çok az program modelleyebilir), Free cooling, Yenilenebilir enerji sistemleri analizi, Isı pompaları değerlendirmesi, Trijenerasyon sistemleri ekonomik analizi.
Enerji Simülasyonu Programları Isı kayıp ve kazançlarının minimize edilmesi, Alternatif bina cepheleri (opak yüzeyler, tek cephe, çift cam kabuklar vb.) ve cephe optimizasyonu, Gölgeleme modellemesi, Doğal havalandırma modellemesi (bazı programlar yapabilir), Ömür boyu maliyet analizi (bazı programlar yapabilir). Kalorimetreler gibi paylaşım sorunlarında tüketim tahminleri ile daha adil bir paylaşım sistemi kurulmasına katkı sağlayabilir.
Enerji Simülasyonu Programları Isıl kütle etkisinin dikkate kütlesi bünyesine aldığı enerjiyi belirli bir gecikme ile mekana verir) alınması, Kısmi yük performansı, Mekanik sistemlerin simülasyonu için düzeltme eğrileri (sıcaklık, nem gibi parametrelere bağlı olarak), Ekonomizer (otomatik kontrollü su ve hava tarafı ekonomizer çevrimini dikkate almaları gerekmektedir), İşletme maliyetlerinin ve CO 2 emisyonlarının hesaplanabilmesi.
Simülasyon Programları ile Tasarım Yeni yapılacak veya mevcut binalarda iklim bölgesinin özellikleri, Bina projesi (yön, duvar/pencere oranları, kullanılan HVAC ve aydınlatma sistemleri), Yapı malzemelerinin özellikleri (ısıl dirençler, cam özellikleri, cihaz verimlilikleri, yenilenebilir enerji kullanımı vb.), dikkate alınarak binanın yıllık ısıtma, soğutma, aydınlatma, kullanım sıcak suyu, aydınlatma, fanlar, pompalar vb. sistemlerde ihtiyaç duyulan enerji hesaplanabilir.
Simülasyon Programı İle Tasarım Yeni bir bina çok dikkatli planlanmış olsa bile, kullanıcıların tüm gereksinmeleri karşılanmamış olabilir. HVAC sistemlerinin enerji maliyeti, yazın aşırı ısınma ve istenmeyen havalandırma gibi sorunlar bunlardan en çok rastlananlarıdır. Durumu çözüme kavuşturmak için yeni yöntemler önermek ve yeni teknolojiler geliştirmek için geniş bir çaba harcanması gerekmektedir.
Enerji Simülasyonu örnek uygulama (hastane örneği)
Enerji Simülasyonu Enerji modellemesi EDSL TAS 9.2.5 enerji simülasyon programı ile yapılmıştır.
Hastane Enerji Simülasyonu Simulasyon İçin Gerekli Veriler EDSL TAS simülasyon programına bina mimarisi, dış hava verileri, iç iklimse koşullar, çalışma saatleri, zonlar, cam cephe, duvar, tavan, taban U değerleri, aydınlatmadan ısı kazançları, insanlardan ısı kazançları, kazan, chiller teknik özellikleri, HVAC sistemleri veri olarak girilmiştir. Dış Hava Koşulları Yıllık 8760 saatlik dış hava verileri, Dış hava sıcaklıkları, Global ve difüzyon güneş radyasyonu değerleri, Bulutluluk oranları, Rüzgar yönü ve hızı.
Hastane Enerji Simülasyonu İç Mahal Konfor Gereksinimleri
Hastane Enerji Simülasyonu
Hastane Enerji Simülasyonu-İsparta Şehir Hastanesi Yapının Mimarisinin Modellemesi Binanın güney yönünden görünüşü
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Yapının Mimarisinin Modellemesi
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Yapının Mimarisinin Modellemesi
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Bir hastanenin enerji sistemleri kurulum kapasiteleri ve işletmedeki fosil tabanlı enerji tüketimi genel olarak aşağıdakilerin fonksiyonudur. 1) Bina cepheleri, 2) Mekanik tesisat sistemleri (ısıtma, soğutma, havalandırma sistemleri), 3) Aydınlatma ve diğer elektrik tesisatları, 4) Yeni (trijenerasyon vb.) ve yenilenebilir enerji teknolojileri kullanımı, 5) Proses yükleri ve diğer sistemler (bilgisayarlar, asansörler, mutfak cihazları, hastane cihazları vb.).
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Hastanelerdeki enerji tüketimi bileşenleri aşağıdaki gibidir. Koku giderme, toz partiküllerinin filtrelenmesi, basınçlandırma gibi nedenlerle yüksek miktarlarda taze hava ve hava değişim ihtiyacı olmaktadır (havalandırmada yüksek ısıtma enerjisi ve soğutma enerjisi, fan enerjisi tüketimi, nemlendirme enerjisi tüketimi oluşmaktadır), Not: Havalandırma sistemleri tüm yıl çalıştığı için enerji tüketimine olan etkisi fazladır. Isıtma enerjisi giderleri (dış iklimsel şartlar, bina cephesi performansı, havalandırma ihtiyacı, buhar, sıcak su ihtiyaçlarına bağlıdır), Soğutma enerjisi giderleri (dış iklimsel şartlar, bina cephesi performansı, havalandırma ihtiyacı, iç soğutma yükleri, cihazların sezonluk verimliliklerinin fonksiyonudur),
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Nemlendirme ve nem alma ihtiyaçları, Aydınlatma enerji tüketimi, Priz yükleri, Mutfak, asansörler gibi sistemlerin tükettiği enerji, Medikal ekipmanların enerji tüketimi (laboratuvarlar, radyoloji, destek servisleri, lobiler, cardiac catherization, sterilizasyon vb.), Basınçlı hava ve medikal gaz tesisatlarının enerji tüketimi, Çoğu servislerin tüm yıl 7/24 sürekli çalışma ihtiyacı, Geniş aralıklı konfor gereksinimleri (örneğin ameliyathanelerde yaklaşık 16ºC sıcaklık ve %60 nem ihtiyacı, yoğun bakım odalarında 24-27º C civarında, ofislerde 22-25 C civarında sıcaklık ihtiyacı ki, bu farklı gereksinimler yılın her hangi bir zamanında aynı anda olabilmektedir).
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Electrical Energy Usage (kwh) Lighting 13%-17% Misc. Electrical (Medical Equipment Plug Loads) 14%-19% OA Cooling/Dehumidification 1%-8% Space Ventilation Air Cooling 7%-20% Fan Heat Cooling 2%-5% Cooling Towers/Condenser Pumps 4%-10% Chilled Water/Heat Water Pumping 6%-7% Ventilation Fans 21%-35% Heating Auxiliaries 3%-11%
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Thermal Usage Hastanelerde ısıl enerji tüketimlerinin sistemlere göre dağılımı OA Heat/Humidification 3%-16% Space/Room Heat 69%-77% Domestic Hot Water 5%-8% Dietry/Sterilizers 5%-8% Thermal Distribution 4%-5%
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Annual Cost ($) Hastanelerde enerji tüketimlerinin yıllık maliyetlerinin dağılımı Lighting 7%-10% Misc. Electrical 10%-11% OA Cooling 3%-6% Space/Vent Air Cooling 6%-17% Fan Heat Cooling 2%-4% OA Heating Humid. 1%-8% Space Heat Reheat 20%-34% Cooling Towers/Cond. Pump 2%-7% Chilled/Heat Pumping 4%-5% Vent Fans 15%-17% Heating Aux 5%-7% DHW Heating 2%-3% Dietary/Sterilizers 2%-3% Thermal Distribution 2%-3%
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Simülasyonlar (Analizler) Mekanik Tesisat Raporunda tanımlanan ve bu raporda önerilen HVAC sistemleri; 4 borulu fan coil, all air sistemler, trijenerasyon sistemleri, su soğutmalı chiller sistemleri, yoğuşmalı kazanlar sabit ve/veya değişken debili havalandırma (demand controlled ventilation) sistemleri, yüksek verimli kazanlar şeklinde özetlenebilir. Burada 3 ısıl analiz ve 1 gün ışığı simülasyonu yapılmıştır. Simülasyon sürecinde sistem kapasiteleri konforu sağalayacak şekilde belirlenmiştir. Yani analizlerde iklimlendirilen mahallerde konforsuzluk saat sayılarının (UNMET değerleri) ASHRAE standartlarında kabul edilen sınırların altında olması (ısıtmada 150 saat, soğutmada 150 saat) esas alınmıştır.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Aşağıda görüleceği üzere enerji simülasyonlarında binadaki ısıtma ve soğutma enerji tüketimlerinin yanında aydınlatma, yardımcı ekipmanlar (auxirily- bilgisayarlar, mutfak ekipmanları, fax, printer, asansörler vb.), ekipmanlar (fanlar, pompalar vb.) ve bunların ne şekilde kontrol edildikleri (değişken debili olmaları, otomasyon kullanımı vb.) gibi hususlar dikkate alınmıştır. Simülasyonlarda insan sayıları, hastanenin çalışma saatleri, medikal yükler, priz yükleri vb. her seçenekte aynı kabul edilmiştir.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu Analiz 1 Analiz -1: Mekanik Tesisat Proje Raporu na uygun sistemler. Rapordaki yapı kabuğu + 4 borulu fan coil sistemi (80/60C ısıtma ve 7/12 C soğutma)+ su soğutmalı chillerler + yüksek verimli kazanlar + sabit debili havalandırmada sistemleri (CAV). Bu analiz Mekanik Tesisat Proje Müellifi tarafından hazırlanan rapordaki verilerle yapılmıştır.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu-Analiz 2 Analiz-2: Bu raporda önerilen yapı kabuğu + 4 borulu fan coil (70/50C-9/14C) sistemi + su soğutmalı chillerlar + değişken debili havalandırmada sistemleri (VAV). Bu analizde trijenerasyon sistemleri ile yenilenebilir enerji sistemlerinin etkileri görülebilmektedir..
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu: Sonuç.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu sonuç.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu - sonuç.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu-sonuç.
İsparta Şehir Hastanesi Enerji Simülasyonu -sonuç.
Kaynaklar 1 Çakmanus, İ, 2011, Yaklaşık Sıfır Enerjili Binalar, Yeşil Bina Dergisi, Mayıs-Haziran Sayısı. [2] Kılkış, B., 2009, What Is A High Performance Building and What Is Not? Description, Definitions And Basic Functions, TTMD Journal, March-April 2009. 3 Çakmanus İ., Toprak G., Künar A, Gülbeden A., A Case Study In Ankara For Sustainable Buildings REHVA World Climate Congress, 9-12 May Antalya. [4] Wiggington, M., and Harris, J., 2002, Intelligent Skins, Butterworth-Heinamann, Oxford. Oxford 5] ASHRAE Sistemler Ve Ekipmanlar El Kitabı, 2004, Sistem Seçimi, Bölüm 1, Türk Tesisat Mühendisleri Derneği Yayını.
Kaynaklar 6] Recknagel, Isıtma ve Klima El Kitabı, 2004, Türk Tesisat Mühendisleri Derneği (çeviri). 7 Wiggington, M., and Harris, J., 2002, Intelligent Skins, Butterworth-Heinamann, 8 Natural Ventilation in Non-domestic Buildings, CIBSE Guide, Applications Manual, AM10, 1997. 9 http://www.passive-ventilation.co.uk/selection.htm 10 Kreith F., Bohn M.S., Principles of Heat Transfer, Harper abd Row Publisher Inc., New York, 1986. 11 Türkiye İklim Verileri Kitabı. Türk Tesisat Mühendisleri Derneği Teknik Yayınları, Ankara, 2000. 12 EDSL TAS programı eğitim notları.
TEŞEKKÜR EDERİZ.