Investigation of Methods to Increase Energy Efficiency in Old Buildings: A Case Study on a School Building Constructed in 2007

Abstract

In this study, the energy efficiency study of the school building whose construction was completed in 2007 was conducted. First of all, information about energy consumption and the amount of CO2 emission released into the atmosphere was obtained by measuring the building elements, heating system, piping and lighting system. Afterward, some suggestions were made in the areas where energy consumption is high and inefficient, in line with efficiency-increasing methods, considering the relevant standards and regulations. Finally, with these proposed improvements, the energy savings of the building, the economic value of this savings and the reduction in carbon emission are calculated. As a result of the study, 65.04 kWh/m2 energy and 0.012 tonCO2/m2 carbon emission savings per unit area, 334 379 kWh/year energy and 66.18 tonCO2/year carbon emission savings, the investment cost of 319 653 TL as 65.2 TL/m2 per unit area., and 6.1 years payback period was calculated.

Keywords

• old buildings
• energy efficiency
• energy saving
• CO2 emissions
• environment

Eski Binalarda Enerji Verimliliğini Artırma Yöntemlerinin Araştırılması: 2007'de İnşa Edilen Bir Okul Binası Üzerine Bir Vaka Çalışması

Abstract

Bu çalışmada 2007 yılında inşaatı tamamlan okul binasının enerji verimliliği etüdü gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, yapı elemanları, ısıtma sistemi, boru tesisatı, aydınlatma sistemi üzerinde ölçümler gerçekleştirilerek enerji tüketimi ve atmosfere bıraktığı CO2 emisyon miktarı hakkında bilgilere ulaşılmıştır. Sonrasında binada enerji tüketiminin fazla ve verimsiz olduğu bölümlerde, ilgili standart ve yönetmelikler de göz önünde bulundurularak verimlilik artırıcı yöntemler doğrultusunda birtakım öneriler sunulmuştur. Önerilen bu iyileştirmeler ile binanın enerji tasarrufu, bu tasarrufun ekonomik değeri ve karbon emisyonundaki düşüş hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda; birim alan başına 68.24 kWh/m2 miktar enerji ve 0.0135 tonCO2/m2 miktar karbon emisyon tasarrufu ile 334 379 kWh/yıl miktar enerji ve 66.18 tonCO2/yıl miktar karbon emisyon tasarrufu, birim alan başına 65,2 TL/m2 olmak üzere 319 653 TL yatırım maliyeti ve 6,1 yıl geri ödeme süresi hesaplanmıştır.

Keywords

• Eski binalar
• enerji verimliliği
• enerji tasarrufu
• CO2 emisyonu
• çevre

References

1. [1] E. Mugaloglu, A. Y. Polat, H. Tekin, and A. Dogan, “Oil price shocks during the COVID-19 Pandemic : Evidence from United Kingdom energy stocks,” Energy Research Letters, vol. 2, pp. 1–5, 2021.
2. [2] Z. Chen, C. Jiang, and L. Xie, “Building occupancy estimation and detection: A review,” Energy Build., vol. 169, pp. 260–270, 2018, doi: 10.1016/j.enbuild.2018.03.084.
3. [3] D. K. Bui, T. N. Nguyen, A. Ghazlan, N. T. Ngo, and T. D. Ngo, “Enhancing building energy efficiency by adaptive façade: A computational optimization approach,” Appl. Energy, vol. 265, no. March, 2020, doi: 10.1016/j.apenergy.2020.114797.
4. [4] L. Pérez-Lombard, J. Ortiz, and C. Pout, “A review on buildings energy consumption information,” Energy Build., vol. 40, no. 3, pp. 394–398, Jan. 2008, doi: 10.1016/j.enbuild.2007.03.007.
5. [5] L. Yang, H. Yan, and J. C. Lam, “Thermal comfort and building energy consumption implications - A review,” Appl. Energy, vol. 115, pp. 164–173, 2014, doi: 10.1016/j.apenergy.2013.10.062.
6. [6] N. Gökçe, “Isı yalıtımı ile verimli enerji kullanımı modelinin ANFIS ile oluşturulması: Cumhuriyet Üniversitesi uygulaması,” Yüksek Lisans tezi, Enerji Bilimi ve Teknolojisi Mühendisliği Anabilim Dalı, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Sivas, Türkiye, 2019.
7. [7] İ. Kırbaş, “Binalarda enerji verimliliği uygulamaları: MAKU Mühendislik Mimarlık Fakültesi örneği,” Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Derg., s. May, 2019, doi: 10.29048/makufebed.578340.
8. [8] M. Ertürk, A. Keçebaş, Y. Çay, A. Daşdemir, C. Coşkun, ve E. Işık, “Binalardaki optimum yalıtım kalınlığının enerji tasarrufu ve kişi başı sera gazı emisyonlarına etkisi: İzmir’de bir durum çalışması,” s. April, ss. 25–27, 2018.

9. [9] A. E. Gürel and A. Daşdemir, “Economical and environmental effects of thermal insulation thickness in four different climatic regions of Turkey,” Int. J. Renew. Energy Res., vol. 1, no. 1, pp. 1–10, 2011, doi: 10.20508/ijrer.08559.
10. [10] A. Daşdemir, “Duvar bileşenleri arasına hava boşluğu uygulamasının ekonomik ve çevresel analizi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, c. 2011, s. 3, ss. 49–61, 2011.
11. [11] H. B. Gürsoy Haksevenler, N. G. Onat Çelik, G. N. Onat, B. Akpınar, ve T. Bedel, “Yerel yönetimler için karbon ayak izinin belirlenmesi: Ümraniye Belediyesi örneği,” Doğal Afetler ve Çevre Derg., ss. 319–333, 2020, doi: 10.21324/dacd.639370.
12. [12] B. Serrano-Lanzarote, L. S. Francés, L. O. Madrigal, and A. G.-P. Ruiz, “Analysis of the environmental ımpact of the energy retrofitting carried out in a low-income residential neighbourhood. the case of Juan XXIII in Alicante, Spain,” Open Constr. Build. Technol. J., vol. 11, no. 1, pp. 65–82, 2017, doi: 10.2174/1874836801711010065.
13. [13] Binalarda Isi Yalitim Kurallari, Türk Standartlari Enstitüsü TS 825, 2008.
14. [14] T. Kotan, İ. Fırat, M. Kaya, ve İ. Ulusu, “Binalarda kullanılan farklı ısı yalıtım malzemelerinin ısı̇ iletkenlik katsayılarının Erzincan ili şartlarında termokupl ve termal kamera ile incelenmesi̇,” Uludağ Univ. J. Fac. Eng., c. 23, s. 2, ss. 367–382, 2018, doi: 10.17482/uumfd.356648.
15. [15] Hesap Programı Kullanım Kılavuzu, İZODER TS 825, 2007.
16. [16] G. Weinberger and B. Moshfegh, “Techno-economic investigation of the potential for energy efficiency measures of multi-story apartment buildings at cluster level using different district heating tariffs,” Energy Build., vol. 236, pp. 110758, 2021, doi: 10.1016/j.enbuild.2021.110758.
17. [17] I. Arı and M. Aydınalp Koksal, “Carbon dioxide emission from the Turkish electricity sector and its mitigation options,” Energy Policy, vol. 39, no. 10, pp. 6120–6135, 2011, doi: 10.1016/j.enpol.2011.07.012.
18. [18] C. S. Psomopoulos, I. Skoula, C. Karras, A. Chatzimpiros, and M. Chionidis, “Electricity savings and CO2 emissions reduction in buildings sector: How important the network losses are in the calculation?,” Energy, vol. 35, no. 1, pp. 485–490, 2010, doi: 10.1016/j.energy.2009.10.016.
19. [19] A. Güven, Enerji yöneticisi eğitimi, Ders Notları 3, Endüstriyel Yalıtım Bölümü, TTMOB Makina Mühendisleri Kocaeli Şubesi, Kocaeli, Türkiye, 2011, ss. 269-284.
20. [20] M. Mercan, R. Ongun, and M. Tosun, “Selçuk Üniversitesi koşullarında LED renklerinin aydınlatmada güneş enerjisi güç performansına etkisinin incelenmesi,” Selçuk-Teknik Derg., c. 12, s. 1, ss. 12–24, 2013.
21. [21] H. Dulkadiroğlu, “Türkiye’de elektrik üretiminin sera gazı emisyonları açısından incelenmesi,” Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg., c. 7, s. 1, ss. 67–74, 2018, doi: 10.28948/ngumuh.369948.
22. [22] E. Kilinç et al., “An energy efficiency analysis of an ındustrial reheating furnace and an implementation of efficiency enhancements methods,” Energy Explor. Exploit., vol. 32, no. 6, pp. 989–1003, 2014, doi: 10.1260/0144-5987.32.6.989.
23. [23] T. U. Aksoy, “Sandviç ve gazbeton duvar uygulamalarının ortalama ısı geçirgenlik katsayısı ve ısı kaybı üzerindeki etkisinin incelenmesi,” Erciyes Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Derg, c. 24, s. 1–2, ss. 277–290, 2008.
24. [24] Binalarda enerji performansı yönetmeliği, T.C. Resmî Gazete, Sayı: 27075, 5 Aralık 2008.
25. [25] O. Kon ve B. Yüksel, “Binaların ısı merkezlerinde bulunan kalorifer kazanlarının yanma havası ve hava fazlalık katsayılarına göre yanma gazlarının özelliklerindeki değişim,” BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi, c. 17, s. 2, ss. 15–27, 2015.
26. [26] G. Özçelik, “Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Terzioğlu Kampüsü’nün enerji ve karbon ayak izi açısından değerlendirilmesi,” Yüksek Lisans tezi, Enerji Kaynakları ve Yönetimi Anabilim Dalı, T.C. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, Türkiye, 2017.