Sürdürülebilir Yapı Tasarımı Ulusal Konferansı, 12 13 Kasım 2012 Đzmir Yaşar Üniversitesi, Bornova-Đzmir Aydınlatma Düzeni Seçiminde ecocalc Programının Kullanımı A. Cilasun Yaşar Üniversitesi, Mimarlık Bölümü, Đzmir arzu.cilasun@yasar.edu.tr Özet Binalarda aydınlatma amacıyla tüketilen elektrik enerjisi toplam enerjinin yaklaşık %40 ını oluşturmaktadır (Stern, 2006). Bu nedenle aydınlatma amacıyla harcanan enerji tüketimini düşürmek için enerji değerlendirmesi yapmak büyük önem taşımaktadır. Enerji değerlendirmesi yaparken aydınlatma programlarının kullanılması aydınlatma tasarımcısının işini kolaylaştırırken, değerlendirme sonuçlarının da güvenirliğini arttırmaktadır. Bu çalışma, aydınlatma için harcanan enerjinin değerlendirilmesinde kullanılmak üzere Zumtobel GmbH tarafından piyasaya sunulan yeni bir aydınlatma programı olan ecocalc i tanıtma amacını taşımaktadır. ecocalc, kullanıcılara aydınlatma düzenlerinin tüm kullanım ömrü boyunca ki toplam maliyetini henüz sistem kurulmadan önce kolayca hesaplama imkanı sunmaktadır. ecocalc farklı aydınlatma düzenlerinin enerji tüketimlerini değerlendirir ve onları kendi aralarında sıralar. Bu süreçte ecocalc yalnızca ilk yatırım ve enerji tüketim giderlerini değil, CO 2 salınım oranı, bakım ve geri dönüşüm giderleri gibi pek çok çevresel odaklı ölçüte göre de değerlendirme yapabilmektedir. Enerji değerlendirmesi yapmak için herhangi bir aydınlık hesabı ya da modellemeye gerek duymayan ecocalc, değerlendirmeleri yaparken kullanıcı tarafından girilen hacmin, aydınlatma aygıt(lar)ının ve (varsa) kontrol sistemlerinin özelliklerini kullanır. Bu çalışmada, farklı lamba türleri ile oluşturulmuş, 3 aydınlatma düzeni kullanılarak ecocalc programının öne çıkan özellikleri tanıtılacaktır. Flüoresan, LED ve her ikisinin birleşiminden oluşan hibrit lambalı aygıtlar ecocalc programı aracılığı ile test edilip karşılaştırılacaktır. Böylelikle programın önemli özellikleri yapılacak olan analiz aracılığı ile aydınlatma tasarımcılarına tanıtılacaktır. Anahtar Kelimeler: ecocalc, Enerji Değerlendirilmesi, Flüoresan, LED, Hibrit Giriş Son yıllarda enerji tüketiminin ekonomi üzerindeki etkisini azaltmanın ve enerji kaynaklarını idareli kullanmanın önemi giderek daha fazla anlaşılmaktadır. Fazla enerji tüketiminin önüne geçmek ve CO 2 salınımlarını azaltmak için pek çok strateji
geliştirilmektedir. Enerjinin daha etkin kullanımı ile enerji tüketimi ve dolayısıyla çevreye verilen zarar azaltılabilir (Halonen, Tetri, Bhusal,2010). Teknolojideki gelişmeler ile piyasadaki aydınlatma aygıtları ve lambaların çeşitliliği oldukça arttı. Bazıları görsel konforu destekleyen özellikleri, bazıları sağladıkları enerji tasarrufları, bazıları ise düşük ilk yatırım maliyetleri ile ön plana çıkmaktadır. Kullanıcı (müşteri ya da aydınlatma tasarımcısı) bu çeşitlilik içinden projesinin gerekliliklerini karşılamada en uygun olanı seçmekle yükümlüdür. Fakat tatmin edilmesi gereken pek çok ölçüt var iken bu tercihin yapılması çok kolay olmamaktadır. ecocalc programı, farklı aydınlatma düzenlerini karşılaştırmaya yönelik Zumtobel GmbH tarafından hazırlanıp ücretsiz olarak piyasaya sürülen bir programdır. Bu programın öncelikli amacı, kullanıcının taleplerine göre en uygun aydınlatma düzenini, farklı seçenekleri kıyaslayarak belirleyebilmesidir. Bu kıyaslamalar; enerji tüketimi, maliyet, bakım ve sürdürülebilirlik gibi farklı ölçütleri kullanıcının tercih ettiği yüzdeler ile yapılmaktadır (Cilasun, Öztürk, 2011). ecocalc programı, yalnızca yapay aydınlatma için hesaplama yapabilmekte, günışığına ilişkin değerlendirmeler program kapsamı dışında kalmaktadır. Yapay aydınlatmaya ilişkin programın kullandığı katsayı ve değerler Avrupa enerji standardı olan EN 15193 ten alınmıştır. ecocalc programında projeler, 6 aşamada oluşturulur; Hedefler, Proje, Genel, Aydınlatma düzeni, Sonuçlar ve Çıktı. Herhangi bir programda oluşturulmuş dosyayı veri/altlık olarak kullanmayan ecocalc programında, her aşamada kullanıcıdan, sorulmuş olan soruları verilen seçenekler arasından tercih yaparak ya da el ile girerek doldurması beklenir. Var olan seçenekler arasında, aranan bulunmadığı ve kullanıcı tarafından değer girilmesine izin verilmediği durumda sunulanlar arasından en uygun seçeneğin seçilmesi önerilebilir. Seçenekler arasından seçilen ya da doldurulan bilgiler ışığında aydınlatma düzenleri analiz edilebilmektedir (Cilasun, Öztürk, 2011). Birinci Aşama: Hedefler ecocalc ecocalc programı açıldığında görülen ilk aşama olan Hedefler (Targets) sekmesinde yapılan tercihlere bağlı olarak projenin kapsamı şekillendirilir. Kullanıcı değerlendirme sırasında kullanılacak olan bileşenleri (aydınlatma kontrol sistemleri, acil durum aydınlatması, yardımcı aksesuarlar gibi) ve değerlendirme sonunda ki sonuçların sunum kapsamını bu aşamada belirler. ecocalc aydınlatma düzenlerini, kullanıcının seçtiği ölçütler ve yüzdelerine dayanarak kıyaslama yapar. Kullanıcı verilen ölçütler arasından en fazla 5 tanesini seçebilir ve seçilen ölçütlerin yüzdeleri toplamı 100 ü bulmalıdır. Örneğin, dikkate alınması istenen ölçüt sayısı 5 ise, ölçütlerin tasarımcı açısından taşıdığı önem sırasına göre değerlendirilme ağırlıkları %40, %30, %15, %10, %5 olabilir (toplam %100). Bu ölçütlerin bir kısmı yıllık değerlere karşılık gelirken, çoğunluğu kullanım ömrü boyunca ki değerleri kapsamaktadır. Maliyet son derece önemli bir konu olduğundan, kullanıcının tercihi doğrultusunda ecocalc yalnızca ilk yatırım, işletme, bakım ve enerji giderlerinin değerlendirdiği
maliyet hesabı gerçekleştirebilirken, aynı şekilde maliyete ek olarak, CO2 salınımı, enerji tüketimi, bakım analizi ve geri dönüşüm maliyetleri ile sürdürülebilirlik değerlendirmesi de yapabilir. Bunlara ek olarak ecocalc, kullanıcı isterse, yalnızca ilk yatırım maliyetinin geri dönüşümünü ya da olası tasarruf miktarı gibi özelleşmiş alanlarda da değerlendirme yapabilmektedir. Đkinci Aşama: Proje Şekil 1. Hedefler Sekmesinin Arayüzü Proje (Project) sekmesi, ecocalc de proje hakkında temel bilgilerin girildiği ikinci aşamadır. Projenin ismi, kısa tanımı, kullanıcıya ve müşteriye ilişkin iletişim bilgileri gibi projeyi kısaca özetleyen bilgilere ek olarak projenin bulunduğu yer (ülke ve şehir) ve güncel elektrik tarifesinin girilmesi beklenmektedir. Şekil 2. Proje Sekmesinin Arayüzü
Üçüncü Aşama: Genel Genel (General) sekmesinde, önceki iki aşamadan farklı olarak hacim ile ilgili detaylı bilgiler işlenir. ecocalc programı, değerlendirme yaparken kullandığı EN 15193 standardında da olduğu gibi, yalnızca iç mekanlar için enerji değerlendirmesi yapabilmektedir. Đşlevlere göre ayrılmış yapı ve hacim türüne ilişkin verilen listeler içinden en uygunu tercih edilmelidir. Yeni bir aydınlatma düzeninin sağladığı aydınlık zaman içinde kirlenme, eskime vb. pek çok etkene bağlı olarak, tasarlanan özeliklerini kaybeder (R. Ünver,1999). Bu sebeple, bu aşamada, hacimde sağlanması istenen aydınlık düzeyi bakım değerinin (söz konusu değerin altına düşüldüğünde bakımın gerekli olduğunu belirtir), her şey yeni iken oluşan aydınlık düzeyinin ve bu iki değere bağlı olarak program tarafından otomatik olarak hesaplanan değer düşme çarpanının tanımlanması gerekmektedir (ecocalc 2010). Elektrik tarifesindeki ortalama yıllık artış, donanım maliyetleri, enflasyon değeri, toplam kullanım ömrü gibi sermayeye ilişkin finansal değerlerin de bu aşamada programa girilmesi beklenmektedir. Ayrıca işletim maliyetlerinin hesaplanabilmesi için, aydınlatma düzeninin kullanılacağı gün ve saatlerin belirtilmesiyle, yıllık toplam tüketim miktarı elde edilebilmektedir. Maliyeti etkileyen önemli kalemlerden bir başkası ise bakım maliyetidir. Bakım maliyeti, bakım aralığı ile birlikte hacmin ebatları, temizliği ve yüzey yansıtma çarpanlarıyla doğrudan ilişkili olduğu için bu değerlerin girilmesi, bakım maliyetlerinin hatasız hesaplanmasında büyük önem taşımaktadır. Dördüncü Aşama: Aydınlatma Düzeni Şekil 3. Genel Sekmesinin Arayüzü Aydınlatma düzenleri (Solution) hakkında detaylı bilginin girildiği bu aşamada, kıyaslanacak farklı aydınlatma düzenlerinin her biri için ayrı ayrı sorguların yanıtlanması beklenmektedir. Oluşturulan aydınlatma düzenlerinin birden çok
aydınlatma aygıtını kapsadığı durumlarda, onların da ayrı ayrı girilmesine izin veren ecocalc programı bu sayede kıyaslamayı çeşitlendirebilmektedir. Aydınlatma aygıtlarının sayısı, aygıt başına düşen enerji tüketim değeri, dimmerlenme oranları, lamba türü, ateşleyici türü gibi değerlerinin girilmesi ile enerji tüketimi öngörülebilmektedir. Aydınlatma düzenleri ve aygıtları ile ilgili girilen verilerin doğruluğu, yapılacak olan değerlendirmenin doğruluğunu doğrudan etkilediğinden oldukça büyük önem taşımaktadır. Enerji tüketimini düşürme amacıyla kullanılmış kontrol sistemlerinin (varlık kontrolü/ günışığına bağlı aydınlık kontrolü/ sabit aydınlık düzeyi kontrolü gibi) var olduğu durumlarda onlara ilişkin değerlerinde programa girilmesi beklenmektedir. Tüm bunlara ek olarak, burada yalnızca kavramsal olarak değinilen, aydınlatma aygıtlarına ilişkin fotometrik, ilk yatırım, bakım ve sürdürülebilirlik alanlarında detaylı olarak sorguların yanıtlanması gerekmektedir. Beşinci Aşama: Sonuçlar Şekil 4. Aydınlatma Düzeni Sekmesinin Arayüzü Đlk dört aşamada girilen tüm değerlere dayanarak, ecocalc beşinci aşama olan Sonuçlar (Results) aşamasında yalnızca birkaç saniye süren bir işlem ile hesaplama yapmaktadır. Hesaplamanın bitmesinin ardından hedefler aşamasında belirlenen ölçütler çerçevesinde, her bir aydınlatma düzenine ilişkin sonuçlar birimleri ile birlikte görülebilmektedir. Sonuçlar istenirse değer yanında bulunan grafik ikonuna tıklanarak, altta açılan pencerede grafiksel olarak da karşılaştırılmalı olarak görülebilmektedir. ecocalc, kullanıcının hedefler aşamasında belirlediği değerlendirme yüzdelerine dayanarak yaptığı sıralama sonuçlarını açık bir şekilde numaralandırılarak verildiğinden, kullanıcının tüm değerleri ayrı ayrı incelemeden tercih yapabilir. Bu sayede kullanıcıya zaman kazandırdığı söylenebilir.
Şekil 5. Sonuçlar Sekmesinin Arayüzü Altıncı Aşama: Çıktı Çıktı (Output) sekmesi son aşama olup, girilen tüm bilgi, parametre ve sonuçların pdf formatında görülebildiği ve istenirse yine pdf formatında kaydetme/ çıktı alma imkanının verildiği aşamadır. Bu çıktının formatı ecocalc tarafından belirlenirken, kapsamı kullanıcının hedefler aşamasındaki seçtiği ölçütlere bağlı olarak hazırlanmaktadır. Şekil 6. Çıktı Sekmesinin Arayüzü Örnek Hacim Bu çalışmanın amaçlarından bir tanesi farklı aydınlatma çözümlerinin enerji tüketimlerini karşılaştırma olduğundan, 11.8x6.7x3 m ebatlarındaki 6 kişilik örnek ofis hacminde üç farklı aydınlatma düzeni oluşturulmuştur. Ofis aydınlatmasına uygun olarak belirlenmiş her bir düzende farklı lamba türleri kullanılmıştır. Birinci düzende, flüoresan lambalı aydınlatma aygıtı, üçüncü düzende LED lambalı aydınlatma aygıtı, ikinci düzende ise her ikisinin birleşiminden oluşmuş hibrit aydınlatma aygıtı
kullanılmıştır. Farklı fotometrik özelliklere sahip olan bu aydınlatma aygıtlarına ilişkin özellik ve değerler Tablo 1 de görülmektedir. 1 2 3 Bir aygıttaki lamba türü ve sayısı 2 28 W T16 flüoresan lamba 2 28 W T16 flüor. + 48W/65LED 70 W LED Tablo 1. Kullanılan Aydınlatma Aygıtlarının Özellikleri Bir aygıta Aygıt Aygıt Aygıt kodu ilişkin sayısı geriverimi toplam güç Zumtobel 42090017 Zumtobel 42177293 Siteco 5lm380d1sl1 Bir aygıttan çıkan ışık akısı 12 0.91 62W 5200lm 9 0.84 123 W 8900lm 12-70 W 5285 lm Aygıt ışık yeğinlik dağılımı Kontrol sistemlerinin enerji tasarrufuna sağladığı katkının incelenmesi için, her bir aydınlatma düzeni, hem kontrol sistemli hem de kontrol sisteminin olmadığı durum için ayrı ayrı değerlendirilmiştir (Tablo 2). Tablo 2. Örnek Hacime Đlişkin Veriler/Değerler Örnek Hacime Đlişkin Veriler/Değerler Şehir Đstanbul Enlem/Boylam/Yön 29/41 Güney Hacmin Ebatları 6,70x11.80x3.00 m Çalışma düzleminin yüksekliği 0,80 m Hacim Duvarlar ile çalışma düzlemi arasındaki mesafe 0,50 m Đç yüzey yansıtma çarpanları 70/50/20 Pencere ebatları 9 m x 1,25 m Cam geçirgenlik yüzdesi 0,8 Yer indisi 2,5 Đşlev 6 kişilik ofis hacmi Hacmin Gündüz Kullanım Süresi (yıllık) 2150 Kullanımı Gece Kullanım Süresi (yıllık) 190 Öngörülen çalışma süresine ait azalma çarpanı 0,84 Değer düşme çarpanı 0,80 m Bakım Aydınlatma aygıtının koruma sınıfı D-IP 2X Hacim bakım aralığı 2 yıl Aydınlatma aygıtının bakım aralığı 2 yıl Sabit aydınlık düzeyi çarpanı 0,9 Sağlanması hedeflenmiş aydınlık düzeyi 500 lux Denetim Varlık kontrolü çarpanı 0,95 Yokluk çarpanı 0,3 Varlık kontrolü biçimi Oto.açılma/ dim. kısılma
Enerji Değerlendirme Sonuçları Farklı lamba türlerini içeren (flüoresan, LED ve hibrit) üç aydınlatma düzeni, Tablo1 ve 2 de görülen değerler kapsamında hem kontrol sistemli hem de kontrol sisteminin olmadığı durumlar için ecocalc programında ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Bu durumlar için elde edilen sonuçlar Tablo 3 ve 4 te görülebilmektedir. Bu çalışmada seçilmiş ölçütlerin, aydınlatma düzenlerinin ve girilmiş olan değerlerin yalnızca birer örnek niteliğinde olup, istenirse çeşitlendirilebileceğinin de altını çizmekte yarar vardır. Tablo 3. Energy Evaluation Values Kontrol Sistemsiz 1. Düzen (Flüoresan) 2. Düzen (Hibrit) 3. Düzen (LED) Enerji Tüketimi 1779,48 2619,27 2004,12 Alan (m 2 ) 79,06 79,06 79,06 AESG (kwh/m 2 a) 22,51 33,13 25,35 Kontrol Sistemli 1. Düzen (Flüoresan) 2. Düzen (Hibrit) 3. Düzen (LED) Enerji Tüketimi 1380,71 2018,43 1542,20 Alan (m 2 ) 79,06 79,06 79,06 AESG (kwh/m 2 a) 17,46 25,35 19,51 Tablo 4. Kontrol Sistemsiz Durum Đçin ecocalc Enerji Değerlendirme Sonuçları Ölçütler 1.Düzen 2.Düzen 3.Düzen Aydınlatma düzeninin ömrü boyunca toplam giderler (EUR) 439476,25 658153,79 499446,74 Aydınlatma düzeninin ilk yatırım 8165: 3217:433023 14297:636231 giderlerine karşı işletim giderleri 486282 Aydınlatma düzeninin ilk yatırım giderleri oranına karşı işletim giderleri oranı 1:99 2:98 2:98 Aydınlatma düzeninin ilk yatırım giderleri sayısal oranına karşı işletim giderleri sayısal 1:134,6 1:44,5 1:59,6 oranı Yıllık m 2 başına enerji tüketimi (AESG) 22,51 33,13 25,35 Aydınlatma düzeninin ömrü boyunca toplam enerji tüketimi (kwh) 35589,6 52385,4 40082,4 Toplam ilk yatırım maliyeti (EUR) 3217 14297 8165 Aydınlatma düzeninin ömrü boyunca toplam işletim giderleri (EUR) 433023,04 636230,8 486281,8 Aydınlatma düzeninin ömrü boyunca toplam CO 2 salımı 34877,81 51337,69 39280,75 Aydınlatma düzeninin ömrü boyunca toplam bakım giderleri (EUR) 6242,52 6983,13 5440,11 Sonuçlar
Bu çalışmada, ecocalc programının öne çıkan özellikleri ve çalışma prensibi örnek bir ofis hacmi üzerinden anlatılmıştır. Enerji değerlendirme sonuçlarının kıyaslanabilmesi için, gelişmiş teknolojinin ürünü olan üç farklı lamba türünü içeren üç aydınlatma düzeni oluşturulmuştur. Kontrol sistemlerinin varlığının enerji tüketiminde yaptığı değişikliği gözlemleyebilmek için kontrol sistemlerinin bulunduğu ve bulunmadığı durumlar da değerlendirilmiştir. Yapılan bu enerji değerlendirmesine bakılarak aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır: ecocalc programı her ne kadar günışığına ve bütünleşik aydınlatma düzenlerine yönelik değerlendirmeler yapamasa da, farklı yapay aydınlatma düzenlerini eş zamanlı olarak, maliyet, bakım, sürdürülebilirlik vb. konularda detaylı olarak değerlendirip birbirleri ile karşılaştırabilmektedir. Metrekare başına düşen enerji tüketimi değerini gösteren AESG (Aydınlatma Enerjisi Sayısal Göstergesi- LENI) değerinin kontrol sisteminin olduğu ve olmadığı durumlardaki değerlerine bakıldığında, kontrol sisteminin bulunduğu durumlarda yaklaşık %30 oranında enerji tasarrufunun sağlanabildiği görülmektedir. Bu sebeple enerji tüketimini azaltmak amacıyla kontrol sistemlerinin kullanımının yaygınlaştırılmasının gerekmektedir. Hem AESG değerleri, hem de detaylı enerji değerlendirme sonuçları incelendiğinde flüoresan lambalı aydınlatma aygıtının kullanıldığı birinci aydınlatma düzenindeki enerji tüketiminin daha düşük olduğu görülmüştür. Tüm sonuçlar dikkatlice incelendiğinde, düşük bakım ve ilk yatırım maliyetine ek olarak uzun kullanım ömrü sebebiyle flüoresan lambalı aygıtın, kendisine kıyasla daha yeni olan teknolojilerden, halen daha ekonomik olduğu görülmüştür. Doğru aydınlatma düzeninin tercih edilişi enerji tüketimini, maliyeti çevreye verilen zararı düşürürken, kullanıcı için görsel konforu da sağlayabilir. ecocalc programının gelişen aydınlatma piyasasında çeşitlenen aydınlatma teknolojileri içinde tercih yaparken farklı aydınlatma sistemlerini detaylı olarak incelediği için oldukça yararlı olabileceği görülmüştür. Çalışma sonucunda ecocalc programının, aydınlatma tasarımcısının aydınlatma düzenlerini kıyaslama ve değerlendirme aşamasında işini kolaylaştırdığı görülmüştür. Kaynaklar Cilasun, A., Öztürk, L.D.( 2011). Aydınlatmada Enerji Değerlendirmesi Yapan Programların Đncelenmesi ve Değerlendirilmesi, YTU FBE Yapı Fiziği ABD. Cilasun, A., Öztürk, L.D., (2011) Aydınlatma Programlarının Enerji Değerlendirme Özelliklerinin Karşılaştırması, Çevre-Tasarım Kongresi, Đstanbul, 8-9 Aralık Halonen, L., Tetri, E. ve Bhusal, P., (2011). Guidebook on Energy Efficient Electric Lighting for Buildings, ECBCS, http://www.ecbcs.org Stern, N. (2006). The Economics of Climate Change, HM Treasury, s.l.
Öztürk, L.D., Cilasun, A., (2011) Aydınlatma Tasarım Sürecinde Vivaldi ve ecocalc Programlarının Kullanımı, 8. Ulusal Aydınlatma Kongresi, Đstanbul, Nisan. Ünver, R. (1999). Aydınlatmada Enerji Kullanımı, Elektro Kent Perma, Sayı 73 Kasım- Aralık. ecocalc. (2010). balancing lighting quality, efficiency and costs. Zumtobel Lighting. www.zumtobel.com Erişim Tarihi: 08.02.2012