A stepwise approach to nZEB transition and GHG emission reduction in public buildings in Türkiye: A case study of the IMM Fatih Sports Centre

Öz

This study pioneers the evaluation of nearly zero-energy building (nZEB) transformation potential in publicly owned sports facilities in Türkiye. Focusing on the Fatih Sports Complex in Istanbul, the research aims to align the building with the nZEB criteria defined in the Building Energy Performance (BEP) Regulation and support Türkiye’s 2030 greenhouse gas (GHG) emission reduction target of 41%. The study followed a three-phase approach. In the first phase, the building envelope was upgraded in line with the TS825:2024 standard, and artificial lighting systems were redesigned to meet ANSI/ASHRAE 90.1:2022 lighting power density (LPD) limits, raising the building’s Energy Performance Certificate (EPC) rating to Class B. In the second phase, 225 half-cut photovoltaic (PV) panels (550 Wp each) were installed on the roof, supplying 11% of the building’s primary energy demand from renewable sources. In the third phase, the combined measures achieved a 48% reduction in total GHG emissions. The originality of this study lies in being the first in Türkiye to model and simulate a comprehensive nZEB transformation of a public sports facility, integrating energy performance improvements, renewable energy integration, and emission reduction. The results offer a practical roadmap for public buildings in achieving national energy efficiency and carbon neutrality goals.

Anahtar Kelimeler

• nZEB
• GHG emission reduction
• building energy performance simulation
• BEP-TR
• half-cut PV panel

Kamu binalarında NSEB geçişi ve SGE azaltımı için aşamalı bir yaklaşım: İBB Fatih Spor Kompleksi örnek vaka çalışması

Öz

Bu çalışma, Türkiye'de kamuya ait spor tesislerinin neredeyse sıfır enerjili bina (NSEB) dönüşüm potansiyelini değerlendiren öncü bir araştırmadır. Araştırmanın ana amacı, İstanbul’daki Fatih Spor Kompleksi’nin Binalarda Enerji Performansı (BEP) Yönetmeliği’nde tanımlanan NSEB kriterlerine ve Türkiye'nin 2030 yılı karbon emisyon azaltım hedefine (%41) uygun hale getirilmesidir. Çalışma üç temel adımda yürütülmüştür: İlk olarak, bina kabuğu bileşenlerinin TS825:2024 standardında tanımlanan termofiziksel özellikler doğrultusunda iyileştirilmesi ve yapay aydınlatma sistemlerinin ANSI/ASHRAE 90.1:2022 standardındaki aydınlatma güç yoğunluğu (LPD) sınırlarına uygun şekilde yeniden düzenlenmesiyle, yapının enerji kimlik belgesi (EKB) sınıfı B seviyesine yükseltilmiştir. İkinci adımda, çatıya yerleştirilen her biri 550 Wp gücünde toplam 225 adet yarım hücreli fotovoltaik (PV) panel ile elde edilen elektrik üretimi sayesinde, binanın birincil enerji tüketiminin %11’inin yenilenebilir kaynaklardan karşılanması sağlanmıştır. Üçüncü adımda ise, tüm bu iyileştirmelerin sonucunda binanın toplam sera gazı emisyonlarında (SGE) %48 oranında bir azalma sağlandığı gösterilmiştir. Bu çalışmanın özgün değeri, Türkiye'de ilk kez bir kamu spor tesisinde NSEB dönüşüm sürecinin enerji performansı, yenilenebilir enerji katkısı ve SGE azaltımı boyutlarıyla birlikte detaylı olarak modellenmiş ve simülasyon tabanlı olarak analiz edilmiş olmasıdır. Elde edilen sonuçlar, kamu binalarının NSEB dönüşümünde izlenebilecek bütüncül bir yol haritası sunarak, Türkiye’nin ulusal karbon nötr hedeflerine ulaşma potansiyeline model oluşturacak niteliktedir.

Anahtar Kelimeler

• NSEB
• SGE azaltımı
• bina enerji performans simülasyonu
• BEP-TR
• yarım hücreli PV panel

Kaynakça

1. 1. International Energy Agency. Buildings. https://www.iea.org/energy-system/buildings. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
2. 2. Official Journal of the European Union, L 153, Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council on the energy performance of buildings (recast). https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2010/31/oj/eng. Yayın tarihi Mayıs 19, 2010. Erişim tarihi Temmuz 9, 13–35, 2025.
3. 3. European Commission, Energy Performance of Buildings Directive. Nearly zero energy and zero emission buildings. https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/energy-performance-buildings/nearly-zero-energy-and-zero-emission-buildings_en#nearly-zero-energy-buildings. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
4. 4. Official Journal of the European Union, L 208, Commission Recommendation (EU) 2016/1318 on guidelines for the promotion of nearly zero energy buildings and best practices to ensure that, by 2020, all new buildings are nearly zero energy buildings. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32016H1318&from=ES. Yayın tarihi Temmuz 29, 2016. Erişim tarihi Temmuz 9, 46–50, 2025.
5. 5. Official Journal of the European Union, L 156, Directive (EU) 2018/844 of the European Parliament and of the Council amending Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings and Directive 2012/27/EU on energy efficiency. https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2018/844/oj/eng. Yayın tarihi Haziran 19, 2018. Erişim tarihi Temmuz 9, 75–91, 2025.
6. 6. Official Journal of the European Union, L 2024/1275, Directive (EU) 2024/1275 of the European Parliament and of the Council on the energy performance of buildings (recast). https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=OJ:L_202401275&pk_keyword=Energy&pk_content=Directive. Yayın tarihi Nisan 19, 2024. Erişim tarihi Temmuz 9, 1–70, 2025.
7. 7. T.C. Resmî Gazete sayı: 31755. Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik. https://resmigazete.gov.tr/eskiler/2022/02/20220219-2.htm. Yayın tarihi Şubat 19, 2022. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
8. 8. Maduta C., D’Agostino D., Tsemekidi-Tzeiranaki S., Castellazzi L., From nearly zero-energy buildings (NZEBs) to zero-emission buildings (ZEBs): Current status and future perspectives. Energy Build., 328, makale no. 115133, 2025.

9. 9. Sönmez N., Maçka Kalfa S., Avrupa Birliği Binaların Enerji Performansı Direktifi bağlamında üye ülkelerin yaklaşık sıfır enerji bina yaklaşımları ve Türkiye'de mevcut durum analizi. Yapı Dergisi, 451, 60–65, 2022.
10. 10. T.C. Resmî Gazete sayı: 27590. Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2010/04/20100401-5.htm. Yayın tarihi Nisan 1, 2010. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
11. 11. Zengin B., Polat H., Yurtcan, U. E., Türkiye’de enerji verimliliği için BEP-TR yöntemi kullanımının maliyet ve malzeme analizi: Örnek bir model değerlendirmesi. Bingöl Üniversitesi Teknik Bilimler Dergisi, 4 (2), 19–26, 2023.
12. 12. Gali, G., Comparative analysis of dynamic and simplified energy performance methods for hospital buildings, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2011.
13. 13. Şener F., Yıldırım Ünnü S., Binalarda Aydınlatma Enerjisi Performansının BEP-TR Yöntemi ile Belirlenmesi: Örnekler, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir-Türkiye, 839-849, 13-16 Nisan, 2011.
14. 14. Aydın Ö., Saylam Canım D., Binalarda Enerji Performansı Hesaplama Yöntemi (BEP-TR)'nin kullanılabilirliğinin ve EKB uygulamasının değerlendirilmesi. Mimarlık ve Yaşam, 2 (2), 265–277, 2017.
15. 15. Bilen K., Urmamen E., Topcu M. T., Solmaz, İ., Evaluations on the Energy Identity Certificate and the usability of calculation method of Building Energy Performance (BEP). Sigma J. Eng. Nat. Sci., 11 (1), 103–113, 2020.
16. 16. Şentürk A., Özcan, M., Nearly zero energy building design and optimization: A residential building transformation in Türkiye. Energy Explor. Exploit., 42 (3), 997–1026, 2023.
17. 17. Turhan C., Bal Koçyiğit F., Zinkçi M. A., Sayesthnom, M., Feasibility of nearly-zero energy building retrofits by using renewable energy sources in an educational building. Journal of Scientific Perspectives, 3 (4), 311–318, 2019.
18. 18. Gediz Taşkın H., Carlak H. F., Sıfır enerji konseptli binalarda enerji optimizasyon. Akdeniz Mühendislik Dergisi, 3 (1), 112–121, 2025.
19. 19. Ekşi M., Özcan M., Towards nearly zero energy buildings: Energy and environmental analysis of retrofit scenarios for a residential building in İzmir. Eng. Res. Express, 7, makale no. 025339, 2025.
20. 20. Gür M., Öztop H. F., Selimefendigil F., Analysis of solar underfloor heating system assisted with nano enhanced phase change material for nearly zero energy buildings approach. Renewable Energy, 218, makale no. 119265, 2023.
21. 21. Ferreira M., Almeida M., Rodrigues A., Cost-optimal energy efficiency levels are the first step in achieving cost effective renovation in residential buildings with a nearly-zero energy target. Energy Build., 133, 724–737, 2016.
22. 22. Mateus R., Silva S. M., de Almeida M. G., Environmental and cost life cycle analysis of the impact of using solar systems in energy renovation of Southern European single-family buildings. Renewable Energy, 137, 82–92, 2019.
23. 23. Monzón-Chavarrías M., López-Mesa B., Resende J., Corvacho H., The nZEB concept and its requirements for residential buildings renovation in Southern Europe: The case of multi-family buildings from 1961 to 1980 in Portugal and Spain. J. Build. Eng., 34, makale no. 101918, 2021.
24. 24. Fernandez-Luzuriaga J., del Portillo-Valdes L., Flores-Abascal I., (2021). Identification of cost-optimal levels for energy refurbishment of a residential building stock under different scenarios: Application at the urban scale, Energy Build., 240, makale no. 110880, 2021.
25. 25. Ferrara M., Fabrizio E., Virgone J., Filippi M., A simulation-based optimization method for cost-optimal analysis of nearly Zero Energy Buildings, Energy Build., 84, 442–457, 2014.
26. 26. Ferrara M., Fabrizio E., Virgone J., Filippi M., Energy systems in cost-optimized design of nearly zero-energy buildings, Autom Constr., 70, 109–127, 2016.
27. 27. Guardigli L., Bragadin M. A., Della Fornace F., Mazzoli C., Prati D., Energy retrofit alternatives and cost-optimal analysis for large public housing stocks, Energy Build., 166, 48–59, 2018.
28. 28. Carpino C., Bruno R., Arcuri N., Social housing refurbishment in Mediterranean climate: Cost-optimal analysis towards the n-ZEB target, Energy Build., 174, 642–656, 2018.
29. 29. Ascione F., Bianco N., Mauro G. M., Napolitano D. F., Building envelope design: Multi-objective optimization to minimize energy consumption, global cost and thermal discomfort. Application to different Italian climatic zones. Energy, 174, 359–374, 2019.
30. 30. Ascione F., Borrelli M., De Masi R. F., de Rossi F., Vanoli G. P., A framework for NZEB design in Mediterranean climate: Design, building and set-up monitoring of a lab-small villa, Sol. Energy, 184, 11–29, 2019.
31. 31. Pallis P., Gkonis N., Varvagiannis E., Braimakis K., Karellas S., Katsaros M., Vourliotis P., Cost effectiveness assessment and beyond: A study on energy efficiency interventions in Greek residential building stock, Energy Build., 182, 1–18, 2019.
32. 32. Pallis P., Gkonis N., Varvagiannis E., Braimakis K., Karellas S., Katsaros M., Vourliotis, P., Sarafianos, D., Towards NZEB in Greece: A comparative study between cost optimality and energy efficiency for newly constructed residential buildings, Energy Build., 198, 115–137, 2019.
33. 33. Theokli C., Elia C., Markou M., Vassiliades C., Energy renovation of an existing building in Nicosia Cyprus and investigation of the passive contribution of a BIPV/T double façade system: A case-study, Energy Rep., 7, 8522–8533, 2021.
34. 34. Moran P., Connell J. O., Goggins J., Sustainable energy efficiency retrofits as residential buildings move towards nearly zero energy building (NZEB) standards, Energy Build., 211, makale no. 109816, 2020.
35. 35. Costa J. F. W., Amorim C. N. D., Silva J. C. R., Retrofit guidelines towards the achievement of net zero energy buildings for office buildings in Brasilia, J. Build. Eng., 32, makale no. 101680, 2020.
36. 36. Ascione F., Bianco N., De Masi R. F., Mauro G. M., Vanoli G. P., Energy retrofit of educational buildings: transient energy simulations, model calibration and multiobjective optimization towards nearly zero-energy performance. Energy Build., 144, 303–319, 2017.
37. 37. Asdrubali F., Ballarini I., Corrado V., Evangelisti L., Grazieschi G., Guattari C., Energy and environmental payback times for an NZEB retrofit, Build. Environ., 147, 461–472, 2019.
38. 38. Moazzen N., Ashrafian T., Yılmaz A. Z., Karagüler M. E., A multi-criteria approach to affordable energy-efficient retrofit of primary school buildings, Appl. Energy, 268, makale no. 115046, 2020.
39. 39. Zuhaib S., Goggins J., Assessing evidence-based single-step and staged deep retrofit towards nearly zero-energy buildings (nZEB) using multi-objective optimisation, Energy Effic., 12, 1891–1920, 2019.
40. 40. Hasan A., Vuolle M., Siren K., Minimisation of life cycle cost of a detached house using combined simulation and optimisation, Build. Environ., 43, 2022–2034, 2008.
41. 41. Marszal A. J., Heiselberg P., Life cycle cost analysis of a multi-store residential Net Zero Energy Building in Denmark, Energy, 36, 5600–5609, 2011.
42. 42. Marszal A. J., Heiselberg P., Bourrelle J. S., Musall E., Voss K., Sartori I., Napolitano, A., Zero energy building – a review of definitions and calculation methodologies, Energy Build., 43, 971–979, 2011.
43. 43. Allouhi A., Rehman S., Buker M. S., Said Z., Up-to-date literature review on Solar PV systems: technology progress, market status and R&D. J. Cleaner Prod., 362, makale no. 132339, 2022.
44. 44. Skandalos N., Wang M., Kapsalis V., D’Agostino D., Parker D., Bhuvad S. S., Udayraj, Peng J., Karamanis, D., Building PV integration according to regional climate conditions: BIPV regional adaptability extending Köppen-Geiger climate classification against urban and climate-related temperature increases, Renewable and Sustainable Energy Rev., 169, makale no. 112950, 2022.
45. 45. Ghaleb B., Asif M., Application of solar PV in commercial buildings: utilizability of rooftops, Energy Build., 257, makale no. 111774, 2022.
46. 46. United Nations. Paris Agreement. https://unfccc.int/sites/default/files/english_paris_agreement.pdf. Yayın tarihi 2015. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
47. 47. Kapsalis V., Maduta C., Skandalos N., Bhuvad S. S., D’Agostino D., Yang R. J., Udayraj, Parker D., Karamanis, D., Bottom-up energy transition through rooftop PV upscaling: Remaining issues and emerging upgrades towards NZEBs at different climatic conditions, Renewable Sustainable Energy Transition, 5, makale no. 100083, 2024.
48. 48. T.C. Dışişleri Bakanlığı. Paris Anlaşması. https://www.mfa.gov.tr/paris-anlasmasi.tr.mfa. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
49. 49. T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. İklim Değişikliği Azaltım Stratejisi ve Eylem Planı (2024-2030). https://iklim.gov.tr/db/turkce/icerikler/files/%C4%B0klim%20De%C4%9Fi%C5%9Fikli%C4%9Fi%20Azalt%C4%B1m%20Stratejisi%20ve%20Eylem%20Plan%C4%B1%20(2024-2030).pdf. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
50. 50. Sümer Y., Güngör A., Antalya ili için solar termal ısıtma teknolojilerinin karbon ayak izini azaltma potansiyeli / Carbon footprint reduction of solar thermal heating technologies for Antalya province, Bilar: Bilim Armoni Dergisi, 6 (2), 52–58, 2023.
51. 51. Atmaca A., Atmaca N., Carbon footprint assessment of residential buildings, a review and a case study in Turkey, J. Cleaner Prod., 340, makale no. 130691, 2022.
52. 52. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Ulusal Enerji Verimliliği Eylem Planı I. https://enerji.gov.tr/evced-enerji-verimliligi-uevep. Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
53. 53. Türk Standartları Enstitüsü. TS 825:2024 – Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları Standardı, 2024.
54. 54. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1-2022: Energy standard for buildings except low-rise residential buildings, 2022.
55. 55. T.C. Resmî Gazete sayı 27075. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği ekleri Dosya No. 20081205-9-1. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2008/12/20081205-9.html. Yayın tarihi Aralık 5, 2008. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
56. 56. T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. Elektrik enerjisinin birincil enerji ve sera gazı salımı katsayıları. https://webdosya.csb.gov.tr/db/meslekihizmetler/icerikler/elektrik-enerjisinin-birincil-enerji-ve-sera-gazi-salimi-katsayilari-agustos-2022den-sonra-20220825085911.pdf. Yayın tarihi Ağustos, 2022. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
57. 57. T.C. Resmî Gazete sayı 30227. Ek 1: Bina Enerji Performansı – Isıtma ve soğutma için net enerji ihtiyacının hesaplanması. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2017/11/20171101M1-1-1.pdf. Yayın tarihi Kasım 1, 2017. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
58. 58. Güven M., TS825 standardında önerilen pencere termo-fiziksel özelliklerinin 2030 Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri doğrultusunda iyileştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İstanbul, 2025.
59. 59. Google Earth. Fatih Spor Kompleksi, İstanbul, Türkiye, ekran görüntüsü. https://earth.google.com/web/ Erişim tarihi Temmuz 9, 2025.
60. 60. Salon Sporlari. İBB Fatih Spor Kompleksi. https://salonsporlari.com/ibb-fatih-spor-kompleksi.html. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
61. 61. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE fundamentals 2005: 30 SI, 2005.
62. 62. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 90.1-2007: Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, 2007.
63. 63. Empirica. SmartSpaces Final Report. https://empirica.com/wp-content/uploads/2024/11/SMARTSPACES_Final_Report_FINAL.pdf Yayın tarihi Kasım, 2024. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
64. 64. Türk Standardları Enstitüsü. TS 825: Binalarda Isı yalıtım kuralları, 2008.
65. 65. İstanbul Yeşil. Kamuoyu raporu. https://yesil.istanbul/storage/public/2022/11/30/63874a81565af-kamuoyu-19.pdf. Yayın tarihi Kasım 30, 2022. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
66. 66. Peters I. M., Khoo Y. S., Walsh T. M., Detailed current loss analysis for a PV module made with textured multicrystalline silicon wafer solar cells, IEEE J. Photovoltaics, 4 (2), 585–593, 2014.
67. 67. Gabor A. M., Janoch R., Anselmo A., Field H., Solar Panel Design Factors to Reduce the Impact of Cracked Cells and the Tendency for Crack Propagation, NREL PV Module Reliability Workshop, Denver, CO - USA, 24 Şubat, 2015.
68. 68. Qian J., Clement C. E., Ernst M., Khoo Y. S., Thomson A., Blakers A., Analysis of hotspots in half cell modules undetected by current test standards, IEEE J. Photovoltaics, 9 (3), 842–848, 2019.
69. 69. Hanifi H., Schneider J., Bagdahn J., Reduced Shading Effect on Half-Cell Modules – Measurement and Simulation, 31st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg-Almanya, 2529–2533, 14-18 Eylül, 2015.
70. 70. ZES. ZES-540-550-HC182-BF-01 teknik dokümanı. https://zes.net/Uploads/Page/zes-540-550-hc182-bf-01_090524_2.pdf. Erişim tarihi Temmuz 8, 2025.
71. 71. T.C. Resmî Gazete sayı 30772. Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2019/05/20190512-1.htm. Yayın tarihi Mayıs 12, 2019. Erişim tarihi Temmuz 12, 2025.
72. 72. T.C. Resmî Gazete sayı 31970. Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği. Yayın tarihi Ekim 1, 2022. Erişim tarihi Temmuz 12, 2025.
73. 73. D’agostino D., Zangheri P., Castellazzi L., Towards nearly zero energy buildings in Europe: A focus on retrofit in non-residential buildings, Energies, 10 (1), 117, 2017.
74. 74. Paduos S., Corrado, V., Cost-optimal approach to transform the public buildings into nZEBs: An European cross-country comparison, Energy Procedia, 140, 314-324, 2017.
75. 75. Karanfil B. Y., Kayaçetin N. C., Tereci A., Biyikli N., Gilisiralioğlu M. K., Karaer D., From global evidence to local action plan: a novel building decarbonization maturity scale and roadmap for nZEB office buildings in developing contexts− case of Türkiye, Energy Build., 348, makale no. 116443, 2025.