Determining of the Embodied Carbon of Light Gauge Steel and Wood Wall Construction

Abstract

In order to provide resources efficiency and prevent environmental pollution during the building production process, the selection of materials with economical, natural, healthy, proper, low embodied energy and low embodied carbon value is very important within the scope of sustainable architecture. Materials which have high embodied energy during their production such as steel and aluminum also have high embodied carbon. The design of the building elements that make up the building has changed over time, it emphasized light gauge skeleton system wall constructions that provide earthquake-resistant, lightweight and fast production. Although they resemble each other as light wooden and light gauge steel systems, they can differ greatly in terms of environmental performance. In this context; embodied carbon values of light wood and steel wall construction with the same heat transfer coefficient, area and volume assumed to be produced in Ankara were determined. Also, in order to determine the effect of the window having different frame types to be used in these constructions, wood, PVC and aluminum frame windows were integrated into the constructions and the embodied carbon values were calculated separately. According to the obtained data, it was found that steel material has a high embodied carbon even it has low area and volume in the wall construction and it has been suggested that after the lifetime of light gauge steel wall systems in the constructions, the carbon emissions can be reduced by reuse or recycling methods.

Keywords

• Embodied CO2e; light wood construction; light gauge steel construction; PVC,aluminium

Hafif Çelik ve Ahşap Duvar Konstrüksiyonlarının Gömülü Karbon Değerinin Belirlenmesi

Abstract

Yapı üretim sürecinde kaynak verimliliği sağlanabilmesi ve çevre kirliliğinin önüne geçilebilmesi için ekonomik, doğal, sağlıklı, doğru, düşük oluşum enerjisi ve düşük gömülü karbon değerine sahip malzeme seçimi sürdürülebilir mimarlık kapsamında oldukça önemlidir. Üretim sürecinde çelik ve alüminyum gibi yüksek oluşum enerjisine sahip ürünler, buna bağlı olarak yüksek gömülü karbon değerine sahip olmaktadır. Üretimde fosil yakıtların kullanılmasıyla birlikte yüksek karbon emisyonlarına neden olan yapı malzemelerinin ve yapı sektörünün iklim değişikliğine etkisi büyüktür. Doğal, ekolojik ve üretim sürecinde yüksek ısı ve enerji gerektirmeyen ahşap yapı malzemeleri ise düşük oluşum enerjisi ve gömülü karbon değeri ile öne çıkmaktadır. Bu bilgileri nicel olarak doğrulamak hedefiyle, Karabük’te üretimi varsayılan aynı ısı geçirgenlik katsayısı, alan ve hacme sahip ahşap ve çelik duvar konstrüksiyonunun gömülü karbon değerleri belirlenmiştir. Ayrıca bu konstrüksiyonlarda kullanılacak farklı doğrama çeşitlerine sahip pencerenin, oluşturulan konstrüksiyonların gömülü karbon değerlerine etkisini belirlemek amacıyla ahşap, PVC ve alüminyum doğramalı pencereler konstrüksiyonlara entegre edilmiş ve ayrı ayrı gömülü karbon değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen verilere göre, çelik malzemenin tasarlanan duvar konstrüksiyonu içerisinde düşük alan ve hacme sahip olmasına rağmen en fazla gömülü karbon yüküne sahip olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Gömülü karbon değeri; ahşap konstrüksiyon; çelik konstrüksiyon

References

1. [1] WGSC, Working group for sustainable construction, Working Group Sustainable Construction Methods And Techniques Final Report, 2004. http://ec.europa.eu/environment/urban/(2004).
2. [2] Tuna, M. Bina Derecelendirme Sistemlerinde Çevresel Etki Sınıflarının Önemi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2010, 15.
3. [3] Tuna-Kayılı, M., Çelebi, G., The effect of waste material usage on embodied energy: An experimental study on construction material, Smart Metropoles (SBE 2016), 13-15 Ekim, 2016, İstanbul, Türkiye.
4. [4] Ramachandran, A., Energy for building : improving energy efficiengy in construction and in the production of building materials in developing countries / ed. United Nations Centre for Human Settlements (Habitat) 1991.
5. [5] Terzi, S., Sürdürülebilir Çevre Açısından Uygun Yapı Ürünlerinin Seçimi, Yüksek Lisans Tezi,Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2009, 31.
6. [6] Erdoğmuş, İ., Yapıda Kullanılan Malzemenin Sürdürülebilirlik Kapsamında Oluşum Enerjisi Açısından İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2005.
7. [7] Calkins, M., Materials for Sustainable Sites, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009,14-24.
8. [8] Türkeş, M., Sümer, U. M., Çetiner, G., Küresel iklim değişikliği ve olası Etkileri, Çevre Bakanlığı, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Seminer Notları (13 Nisan 2000, İstanbul Sanayi Odası), 7-24 http://www.meteor.gov.tr/iklim/iklim-degisikligi.aspx(2000).

9. [9] Tuna-Kayılı, M., Yüksek Fırın Baca Tozu ve Polietilen Atıklarından Elde Edilen Kompozit Malzemenin Yapıda Kullanılabilirliğinin Saptanması, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2016, 15.
10. [10] http://www.umanitoba.ca/academic/faculties/architecture/la/sustainable/design/arch/arch005.htm, 2005, Mart
11. [11] Hammond, G. P., Jones, C. I., Embodied energy and carbon in construction materials, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Energy, 2008, 161(2), 87-98.
12. [12] Koç, Z. G., Ekşi Akbulut, D., Ekolojik Tasarım Kapsamında Dünyada ve Türkiye'de Toprak Yapı Standart ve Yönetmeliklerinin Değerlendirilmesi, Megaron, 2017, 12(4), 649.
13. [13] Ergin, N., Ağaç Malzeme Kullanımı ve Çevreye Etkisi”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 2003, 427, 96-100.
14. [14] TS 825,Binalarda Isı Yalıtım Kuralları, 2008, TSE, Ankara.