Bir ortaokul binasının maliyet ve enerji etkin yenilenmesi için bir yaklaşım

Yıl 2019, , 393 - 408, 26.03.2019

Yiğit Yılmaz Gül Koçlar Oral

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416503

Cited By: 2

Öz

Dünyada artmakta olan nüfus ve beraberinde artış gösteren gereksinimlerin karşılanması için mevcut bina stoğu büyümekte, doğal kaynaklar tahrip edilmekte, fosil enerji tüketimleri artmakta ve dolayısı ile hava kirliliği, küresel ısınma ve doğal kaynakların tükenmesi çözülmesi gereken önemli sorunlar olarak gündemde yer almaktadır. Bu sorunların an kaynaklarından bir de, 2002 yılında Avrupa Birliği Parlamentosu ve Konseyi’nin yayınlamış olduğu “Binalarda Enerji Performansı Direktifi” (EPBD)’nde vurgulandığı gibi, Avrupa’da tüketilen toplam enerjinin yaklaşık %40’ını tüketmekte olan binalar olmaktadır. Bu sebeple, Avrupa Birliği 2010’da yayınlamış olduğu EPBD Recast ile Avrupa birliği ülkelerindeki binaların enerji tüketimlerini 2020 yılına kadar en az %20 oranında düşürme hedefi koymuş, mevcut binalar için enerji iyileştirme çalışmalarında yaşam döngüsü maliyeti optimizasyonun önemini vurgulamış, yeni yapılacak binalar için ‘yaklaşık sıfır enerji tüketen bina’ yaklaşımını ortaya koymuştur. Ayrıca, kamusal binaların enerji verimliliği uygulamalarına öncülük etmesi için 2018’den sonra yapılacak tüm kamusal binaların yaklaşık sıfır enerji tüketen binalar olarak inşa edilmesi gerekliliği vurgulanmıştır.

Bu çalışmada önerilen yöntem ile, belirlenen bir pilot alanda yer alan ilkokul ve ortaokul binalarının analizleri doğrultusunda, belirlenmiş bir örneklem ortaokul binasının enerji ve fiziksel veri envanteri toplanmış, bu envantere göre enerji modellemesi yapılmış ve ASHRAE Guideline 14’e göre enerji modeli kalibre edilmiştir. Kalibre edilmiş enerji modeli üzerinden enerji yenileme senaryoları ve kontrol stratejileri geliştirilerek, geliştirilen senaryolar yaşam döngüsü maliyetine göre optimize edilmiştir. Böylelikle önerilen yaklaşımda, mevcut binaların enerji ve maliyet etkin yenilenmeleri için bütüncül bir model sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Enerji modeli, kalibrasyon, enerji etkinlik, maliyet optimum, yaşam döngüsü maliyeti, optimizasyon

Kaynakça

• - European Commision, Energy Statistical Pocketbook. https://ec.europa.eu/energy. Erişim tarihi Kasım 10, 2016.
• - Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the Energy Performance of Buildings, 2002.
• - Directive 2010/31/EU of the European Parliament and the Council of 19 May 2010 on the Energy Performance of Buildings (recast), 2010.
• - Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği, 5 Aralık 2009 (revizyon: 1 Nisan 2010).
• - Hernandez P., Burke K., Lewis J.O., Development of energy performance bechmarks and building energy ratings for non-domestic buildings: An example for Irish primary schools, Energy and Buildings (Energy Build.), 40 (3), 249-254, 2008.
• - Santamouris M., Mihalakakou G., Patargias P., Gaitani N., Sfakianaki K., Papaglastra M., Pavlou C., Doukas P., Primikiri E., Geros V., Assimakopoulos M.N., Mitoula R., Zerefos S., Using intelligent clustering techniques to classify the energy performance of school buildings, Energy and Buildings (Energy Build.), 39 (1), 45-51, 2007.
• - Dall’O G., Sarto L., Potential and limits to improve energy efficiency in space heating in existing school buildings in northern Italy, Energy and Buildings (Energy Build.), 67, 298-308, 2013.
• - Thewes A., Maas S., Scholzen F., Waldmann D., Zürbes A., Field study on the energy consumption of school buildings in Luxembourg, Energy and Buildings (Energy Build.), 68 (A) 460-470, 2014.
• - Brás A., Rocha A., Faustino P., Integrated approach for school buildings rehabilitation in a Portuguese city and analysis of suitable third party financing solutions in EU, Journal of Building Engineering (), 3, 79-93, 2015.
• - Ruparathna R., Hewage K., Sadiq R., Improving the energy efficiency of the existing building stock: A critical review of commercial and institutional buildings, Renewable and Sustainable Energy Reviews (Renewable Sustainable Energy Rev.), 53, 1032-1045, 2016.
• - Geyer P., Schlüter A., Cisar S., Application of clustering for the development of retrofit strategies for large building stocks, Advanced Engineering Informatics (Adv. Eng. Inf.), 31, 32-47, 2017.
• - Ascione F., Bianco N., De Stasio C., Mauro G.M., Vanoli G.P., A new methodology for cost-optimal analysis by means of the multi-objective optimization of building energy performance, Energy and Buildings (Energy Build.), 88, 78-90, 2015.
• - Wang B., Xia X., Zhang J., A multi-objective optimization model for the life cycle cost analysis and retrofitting planning of buildings, Energy and Buildings (Energy Build.), 77, 227-235, 2014.
• - Mangan S.D., Oral G.K., Assessment of residential building performances for the different climate zones of Turkey in terms of life cycle energy and cost efficiency, Energy and Buildings (Energy Build.), 110, 362-376, 2016.
• - Hamdy M., Hasan A., Siren K.. A multi-stage optimization method for cost-optimal and nearly-zero-energy building solutions in line with the EPBD-recast 2010, Energy and Buildings (Energy Build.), 56 (3), 189-20, 2013.
• - Ferreira M., Almeida M., Rodrigues A., Silva S.M., Comparing cost-optimal and net-zero energy targets in building retrofit, Building Research & Information, 44, 188-201, 2016.
• - Ferrara M., Fabrizio E., Virgone J., Filippi M., A simulation-based optimization method for cost-optimal analysis of nearly Zero Energy Buildings, Energy and Buildings (Energy Build.), 84, 442-457, 2014.
• - Yılmaz Y., Oral G.K., Örnek bir ilkokul binası için enerji etkinyenileme analizleri, Tesisat Mühendisleri Dergisi, 157, 14-24, 2017.
• - ASHRAE, ASHRAE GUIDELINE 14-2002, Measurement of Energy and Demand Savings, 8400, 2002.
• - BS EN 15316-4-1-2008, Heating systems in buildings — Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies, 2002.
• - Orme M., Liddamen M.W. t, Wilson A., Numerical Data for Air Infiltration & Natural Ventilation Calculations, International Energy Agency, Air Infiltration and Ventilation Centre, 1995
• - DesignBuilder Software Ltd. DesignBuilder Help - Natural ventilation option. http://www.designbuilder.co.uk/helpv2/Content/Calculated_Natural_Ventilation_Options.htm. Erişim tarihi Şubat 29, 2016.
• - Stevanoviç, S., Optimization of passive solar design strategies: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews (Renewable Sustainable Energy Rev.), 25, 177-196, 2013.
• - TS 825, Binalarda Isı Yalıtım Kuraları, Aralık 2013
• - Schiavoni S., D'Alessandro F., Bianchi F., Asdrubali F., Insulation materials for the building sector: A review and comparative analysis, Renewable and Sustainable Energy Reviews (Renewable Sustainable Energy Rev.), 62, 988–1011, 2016.
• - Lohse R., Staller H., Riel, M., The Economic Challenges of Deep Energy Renovation—Differences, Similarities, and Possible Solutions in Central Europe: Austria and Germany, ASHRAE Transactions, 122 (1), Atlanta, 69-87, 2016.
• - Türkiye İstatistik Kurumu. Yurt İçi Üretici Fiyat Endeksi. http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=21728. Erişim tarihi Haziran 5, 2016.
• - Türkiye Cumhuriyeti Merkez Bankası. Parasal ve finansal istatistikler. http://www.tcmb.gov.tr/wps/wcm/connect/6121b7aa79464353b0f29cbab7e289b2/Turk+Lirasi.html ?MOD=AJPERES. Erişim tarihi Haziran 5, 2016.
• - Türkiye İstatistik Kurumu. Yurt içi üretici fiyat endeksi ve değişim oranı. www.tuik.gov.tr/PreIstatistikTablo.do?istab_id=1645. Erişim tarihi Haziran 5, 2016.
• - Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. Tarife Uygulamaları. http://www.epdk.org.tr/TR/Tuketici/Elektrik/TarifeUygulamalari. Erişim tarihi Haziran 5, 2016.
• - Attia S., Hamdy M., O’Brien W., Carlucci S., Assessing gaps and needs for integrating building performance optimization tools in net zero energy buildings design, Energy and Buildings (Energy Build.), 60, 110–124, 2013.
• - Wetter M., Design Optimization with GenOpt, Building Energy Simulation User News, 21, 19-28 2000.
• - Wetter M., GenOpt, Generic Optimization Program – User Manual, Version 3.1.0. Simulation Research Group Building Technologies Department Environmental Energy Technologies Division Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley, CA, USA, 2011.
• - Kennedy J., Eberhart R., Particle swarm optimization, Proceedings of the 1995 IEEE International Conference on Neural Networks 4, 1942-1948, 1995.