Kabuk yalıtımının bina ısıtma enerjisi ihtiyacına, maliyetine ve karbon ayak izine etkisinin yaşam döngüsü bakış açısıyla değerlendirmesi

Öz

Türkiye’de hacimsel ısıtma, binalarda enerji tüketiminin ana kalemidir. Özellikle erken tasarım süreçlerinde yapılacak etkin kabuk yalıtımı, binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacını ciddi oranda azaltan en yaygın pasif çözümdür. Bu çalışma, tüm Türkiye için binalarda erken tasarım aşamasında yapılacak ek kabuk yalıtımı yatırımlarının etkinliğini değerlendirmeyi amaçlar. Çalışma, TS 825 “ Binalarda ısı yalıtım kuralları” standardının yürürlükteki (2008) ve taslak halindeki (2013) versiyonlarını esas alır. Çalışmada, yalıtımsız bir binanın TS 825’e göre yalıtılmasının etkinliği kısa dönem (yıllık ısıtma enerji ihtiyacında sağlanan tasarruf, ek yalıtım maliyeti ve ek sera gazı salımı) ve yaşam döngüsü (yaşam döngüsü maliyeti ve sera gazı salımı) olmak üzere iki farklı süreçte incelenmiştir. Ayrıca yapılan ek yatırımın, maliyet ve sera gazı açısından geri ödeme süreleri de analiz edilmiştir. Analizler, standarda göre yapılan yalıtımların yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacında %75’lere, yaşam döngüsü maliyetinde %70’lere, yaşam döngüsü sera gazı salımında ise %73’lere varan iyileştirmeler sağladığını göstermiştir. Maliyet geri ödeme süreleri 7 yılın, sera gazı geri ödeme süreleri ise 2 yılın altında hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Bina ısıtma enerjisi ihtiyacı,yaşam döngüsü analizi,maliyet analizi,karbon ayak izi analizi,TS 825,ısı yalıtımı

Effect of envelope insulation on building heating energy requirement, cost and carbon footprint from a life cycle perspective

Öz

Space heating is the dominant item of energy consumption of buildings in Turkey. Effective building envelope insulation, especially in early design phase, is the most common passive solution that significantly reduces the annual heating energy requirement of the building. This work aims to assess the effectiveness of additional envelope insulation investments at the early design phase of buildings for all cities in Turkey. The study utilizes the current (2008) and draft 2013 versions of the TS 825 standard "Thermal insulation requirements in buildings". In the study, the effectiveness of insulating an uninsulated building according to TS 825 has been investigated for two different time periods: short term (savings on annual heating energy requirement, additional insulation cost and additional greenhouse gas emissions), and life cycle (life cycle cost and greenhouse gas emissions). In addition, the cost and emission payback times have also been analyzed. Analyzes have shown that insulations based on the standard provides improvements of up to 75% for annual heating energy, 70% for lifecycle cost, and 73% for lifecycle greenhouse gas emissions. Payback periods are under 7 years for the cost and under 2 years for the greenhouse gas emissions.

Anahtar Kelimeler

• Building heating energy requirement,life cycle assessment,cost analysis,carbon footprint analysis,TS 825

Kaynakça

1. 1. Enerdata, World Energy Statistics, 2014, https://www.enerdata.net/.
2. 2. World Energy Council, World Energy Resources 2013 Survey, 2013.
3. 3. IPCC, Climate Change 2014 - Mitigation of Climate Change, 2014.
4. 4. European Commission, Eurostat, 2015, http://ec.europa.eu/eurostat.
5. 5. Melikoglu, M., The role of renewables and nuclear energy in Turkeys vision 2023 energy targets: Economic and technical scrutiny, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 62, 1–12, 2016.
6. 6. Odyssee Veritabanı, Final residential energy consumption, 2009, http://www.odyssee-mure.eu/.
7. 7. Türk Müteahhitler Birliği, İnşaat sektörü analiz raporu: Düşük büyüme - orta demokrasi - yüksek risk, 2014.
8. 8. Meral, C., Pasaoglu, O., Ozcelik, G., Life-cycle assessment of a basic external drywall system in Turkey, 11th International Congress on Advances in Civil Engineering, 2014, 2–8.

9. 9. Meral, Ç., Dino, İ. G., Çeliker, Z. Y., Net- sıfır enerji ve su tüketen binaların tasarımında simülasyon ve optimizasyon araçlarının önemi, 4. Proje ve Yapım Yönetimi Kongresi, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, 2016, 1312–1323.
10. 10. Turkish Standard Institute, TS 825 - Thermal insulation requirements for buildings, 2008.
11. 11. Islam, H., Jollands, M., Setunge, S., Life cycle assessment and life cycle cost implication of residential buildings—A review, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 42, 129–140, 2015.
12. 12. Kneifel, J., Life-cycle carbon and cost analysis of energy efficiency measures in new commercial buildings, Energy Build., vol. 42, no. 3, 333–340, 2010.
13. 13. Usta, S., TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardına göre ikinci bölgede bulunan bir binanın yalıtımsız ve yalıtımlı durumlarının enerji verimliliği bakımından karşılaştırılması, Yapı Teknol. Elektron. Derg., vol. 5, no. 1, 1–24, 2009.
14. 14. Kon, O., Farklı pencere tipleri, yalıtım malzemeleri ve yenilenebilir yakıt türlerine bağlı olarak konutlar için ısıtma ve soğutma enerji gereksinimi, Eng. Sci., vol. 11, no. 1, 15–37, 2016.
15. 15. Gazioğlu, A., Akşit, Ş. F., Manioğlu, G., Enerji etkin bina tasarımında ısıtma enerjisi tüketimini azaltmaya yönelik bir iyileştirme çalışması, Tesisat Mühendisliği, vol. 136, 41–52, 2013.
16. 16. Ashrafian, T., Yilmaz, A. Z., Corgnati, S. P., Moazzen, N., Methodology to define cost-optimal level of architectural measures for energy efficient retrofits of existing detached residential buildings in Turkey, Energy Build., vol. 120, 58–77, 2016.
17. 17. Ganiç, N., Yilmaz, A. Z., Adaptation of the cost optimal level calculation method of Directive 2010/31/EU considering the influence of Turkish national factors, Appl. Energy, vol. 123, 94–107, 2014.
18. 18. Cetiner, I., Metin, B., Economic performance assessment of residential building retrofits: a case study of Istanbul, Energy Effic., 1–19, 2017.
19. 19. Harputlugil, G. U., Hensen, J., Çelebi, G., A prospect to develop thermally robust outline design and to explore its applicability to the different climate necessities of Turkey, Int. J. Low-Carbon Technol., vol. 6, no. 1, 76–85, 2011.
20. 20. Çay, Y., Gürel, A. E., Determination of optimum insulation thickness, energy savings, and environmental impact for different climatic regions of Turkey, Environ. Prog. Sustain. Energy, vol. 32, no. 2, 365–372, 2013.
21. 21. Kon, O., Yuksel, B., Kamu binalarının ısıtma yüküne göre dış duvarlarının optimum yalıtım kalınlıkları ve enerji tüketimleri, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Derg., vol. 15, no. 1, 30–47, 2013.
22. 22. Gürel, A. E., Dasdemir, A., Türkiye’nin dört farklı iklim bölgesinde ısıtma ve soğutma yükleri için optimum yalıtım kalınlıklarının belirlenmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Fen Bilim. Derg., vol. 27, no. 4, 346–353, 2011.
23. 23. Fertelli, A., Determination of optimum insulation thickness for different building walls in turkey, Trans. Famena, vol. 37, no. 2, 103–113, 2013.
24. 24. Atac, A., Aksoy, U. T., Enerji tasarrufu için dış duvarlarda optimum yalıtım kalınlığı ve ısıtma maliyeti ilişkisi, J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 21, no. 4, 753–758, 2006.
25. 25. Gürel, A. E., Cingiz, Z., Farklı dış duvar yapıları için optimum ısı yalıtım kalınlığı tespitinin ekonomik analizi, SAÜ Fen Bilim. Enstitüsü Derg., vol. 15, no. 1, 75–81, 2000.
26. 26. Kaynaklı, Ö., Mutlu, M., Kılıç, M., Bina duvarlarına uygulanan ısıl yalıtım kalınlığının enerji maliyeti odaklı optimizasyonu, Tesisat Mühendisliği, vol. 126, 48–54, 2012.
27. 27. Erdem, S., Onan, C., Özkan, D. B., Bedirli, S. E., The effect of insulation on energy savings and costs for the current building inventory in Turkey, ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE), 2012, vol. 7, no. PARTS A, B.
28. 28. Gölcü, M., Dombaycı, Ö. A., Abalı, S., The effect and results of the optimum insulation thickness on energy saving for Denizli, J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 21, no. 4, 639–644, 2006.
29. 29. Kürekçi, A., Bardakçı, A. T., Çubuk, H., Emanet, Ö., Türkiye’nin tüm illeri için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi, Tesisat Mühendisliği, vol. 131, 5–21, 2012.
30. 30. Aslan, A., Yüksel, B., Gönen Jeotermal Bölge Isıtma Sistemiyle ısıtılan farklı tip binaların dış duvarlarının optimum yalıtım kalınlıklarının belirlenmesi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Derg., vol. 12, no. 1, 100–111, 2010.
31. 31. Özel, M., Şengür, S., Farklı yakıt türü ve yalıtım malzemelerine göre optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi, Tesisat Mühendisliği, vol. 132, 5–11, 2012.
32. 32. Keçebaş, A., Pul, H., Ertürk, M., Daşdemir, A., Coşkun, C., Oktay, Z., Hozatlı, B., Investigation of optimum air gap thickness for windows in provinces of the Aegean Region, Mugla J. Sci. Technol., vol. 2, no. 1, 60–60, 2016.
33. 33. Kon, O., An evaluation of fuel consumption and emission for double glazed windows that have optimum air layer, Uludağ Univ. J. Fac. Eng., vol. 21, no. 2, 133, 2016.
34. 34. Karabay, H., Arıcı, M., Multiple pane window applications in various climatic regions of Turkey, Energy Build., vol. 45, 67–71, 2012.
35. 35. Bolattürk, A., Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey, Appl. Therm. Eng., vol. 26, no. 11, 1301–1309, 2006.
36. 36. Uygunoğlu, T., Keçebaş, A., LCC analysis for energy-saving in residential buildings with different types of construction masonry blocks, Energy Build., vol. 43, no. 9, 2077–2085, 2011.
37. 37. Mangan, S. D., Oral, G. K., A study on life cycle assessment of energy retrofit strategies for residential buildings in Turkey, Energy Procedia, vol. 78, 842–847, 2015.
38. 38. Çomaklı, K., Yüksel, B., Environmental impact of thermal insulation thickness in buildings, 2004.
39. 39. Atmaca, A., Atmaca, N., Life cycle energy (LCEA) and carbon dioxide emissions (LCCO2A) assessment of two residential buildings in Gaziantep, Turkey, Energy Build., vol. 102, 417–431, 2015.
40. 40. TBMM Tutanak Dergisi, 43452547-120.00-136139 sayılı yazı, 2013.
41. 41. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, 2015 yılı birim fiyat listesi, https://birimfiyat.csb.gov.tr/.
42. 42. Ecoinvent Centre, Ecoinvent Database. 2012.
43. 43. Meral, C., Türkiye’de yaygın olarak kullanılan yük taşımayan duvar sistemlerinin küresel ısınma potansiyelleri, AGUDOS-2013-03-03-2-00-71, 2015.
44. 44. Isıcam Sistemleri, Profesyoneller için ürün kataloğu, http://www.isicam.com.tr/tr/urunler/profesyoneller-icin-urun-katalogu.
45. 45. Bayram, M., Yeşilata, B., Isıtma ve soğutma derece gün sayılarının entegrasyonu, 9. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, Sempozyum Bildirisi, İzmir, 2015, no. January, 425–432.
46. 46. Ucar, A., Balo, F., Determination of the energy savings and the optimum insulation thickness in the four different insulated exterior walls, Renew. Energy, vol. 35, no. 1, 88–94, 2010.
47. 47. Deposite Rates, http://turkey.deposits.org/. [Erişim tarihi: 23-02-2015].
48. 48. Turkish Statistical Institute, TurkStats, http://www.turkstat.gov.tr/. [Erişim tarihi: 23-02-2015].
49. 49. Marshall, L., Kelly, A., The time calue of carbon and carbon storage : Clarifying the terms and the policy implications of the debate, 2010.