Hava ister çok sıcak, ister çok soğuk olsun, geleneksel bina şartlandırma sistemleri her zaman ısıtma ya da soğutma sistemlerini çalıştırarak, aktif bir tepkide bulunmak durumundadırlar. Uponor termal aktif bina sistemi (TABS), çok katlı binalarda binanın ana yapı elemanlarına (zemin betonu ya da duvarlar) gömülen bir sistemdir (Resim 1). Öncelikli olarak duyulur ısının ortamdan uzaklaştırılmasında, ikincil olarak da temel ısınma gereksinimini karşılamak için kullanılabilir. Uponor TAB Sistemi bir havalandırma sistemi değildir ve herhangi bir havalandırma sisteminin yerine geçmez.

 

Termal aktif bina sisteminde borular zemin betonuna gömülür, akışkan olarak su kullanılır. Binanın tüm kütlesi ısı enerjisi için bir akü gibi kullanılır, gece/gündüz sıcaklık farkından yoğun olarak faydalanılır. Besleme suyu sıcaklığı serinletme uygulamasında diğer sistemlere kıyasla daha yüksek olduğu için, daha az enerjiye ihtiyaç duyulur: Çillerlerin sağladığı suyun sıcaklığı 5°C yükseltildiğinde, verimleri yaklaşık %20 oranında artmaktadır. Uponor TAB sistemi, tüm su soğutma sistemleri ile (toprak/su/hava kaynaklı ısı pompaları, çillerler, soğutma kuleleri, vb.) daha verimli çalışır. 

 

Uponor TAB sistemi, özellikle ısı pompaları ile çalışmak için çok uygundur. Toprak kaynaklı ısı pompaları kullanıldığında, yalnızca bina değil, toprak da bir akü gibi kullanılarak daha verimli enerji elde edilir. Resim 2’de örnek bir uygulama şeması görülebilir.

 

Uponor TAB sistemi, işletme maliyetini önemli ölçüde düşüren ve bunu gerçekleştirirken konfordan ödün vermeyen bir sistemdir. Sistem zemin ve/veya tavan yüzeylerini hem ısıtma hem de serinletme için kullanır. Uponor PE-Xa borular içerisinde suyu sirküle ederek konfor sıcaklıklarını sağlar. Soğutulmuş hava, hava ile nakledilmez, ısı soğuk yüzeyler tarafından emilir (serinletme modu) ya da yüzeylerden ışıma yoluyla ortama aktarılır (ısıtma modu). Tüm ekipman gizlidir, görünmez bir şekilde ısıtma ve serinletme sağlanır.

 

Sistem Çalıştığı Her Dakika Kar Getirir

Uponor TAB sistemi, bütün binayı kütle olarak ısıtıp soğutur; bunun için kullanılan su, oda sıcaklığına çok yakın seviyededir. Isı değişim akışkanı olarak suyun tercih edilmesi, işletme maliyetinde ciddi bir düşüş demektir. Diğer sulu sistemlere göre (fan coil, soğuk kiriş vb.) avantajı ise işletme sıcaklıklarının oda sıcaklığına çok daha yakın olmasıdır. Fan coil sistemini beslemek için besleme suyu sıcaklığını 7-10°C seviyesine kadar düşürmek gerekirken, Uponor TAB sisteminde bu sıcaklıklar 16-18°C civarında tutulmaktadır. Böylece, hem besleme suyunu elde etmek için gerekli enerji daha az olmakta, hem de diğer ekipmanların daha verimli noktalarda çalışması sağlanarak enerji tasarrufu yapılmaktadır. 

 

Uponor TAB sistemi serinletme uygulamasında pik yükleri bertaraf edeceği için, hava şartlandırma sistemlerinde seçilecek ekipmanlar çok daha düşük kapasiteli ve düşük maliyetli olacaktır. Resim 3 ve Resim 4’de TAB sistemi uygulanan ve uygulanmayan durumlar birbirleriyle kıyaslanmış ve pik yüklerin ciddi miktarda düşüşü gösterilmiştir.

 

Tüm dünyada, işletme maliyetlerini düşürmek isteyen yatırımcılar tarafından tercih edilen Uponor termal aktif bina sistemi, serinletme ve ısıtma uygulamalarında 1000’den fazla projede uygulanmıştır. Sadece Almanya’da bu sistemin ofis binalarındaki pazar payı %30’ dur.

BOB.1 Binası, Almanya’da “Geleceğin Ekolojik Şehri” olarak ilan edilen Aachen kentinde, “Enerji Verimli Binalar” projesi kapsamında inşa edilen deneysel binalardan biridir. Binayı planlayan ekip, aynı zamanda binaya yatırım yapan ve şu anda da kullanmaya devam eden bir ekiptir. Ekip konsepti yaratırken binanın ekonomik, uzun vadede verimli ve işlevsel olmasını, aynı zamanda da estetik açıdan güzel bir bina ortaya koymayı hedeflemiştir. BOB.1, enerji verimliliği açısından pasif ev standartlarında, kullanıcılarına en üst seviyede konfor sağlayan ve çevreci inşaat malzemeleri ile yapılmış bir binadır. iPhone ya da internet üzerinden bina ile ilgili tüm ekipmanlar kontrol edilebilmektedir; eğer ofisteki ışığınızı açık unuttuysanız internetten kapatabilirsiniz.

 

• BOB.1 Binası toplam 2100 m2’lik net zemin alanına sahip olmasına rağmen, ısıl yük büyükçe bir villanın ısıl yükünden fazla değildir. 

• Geleneksel serinletme yöntemlerine göre, %94 oranında daha az enerji harcamaktadır.

 

BOB.1’in konsepti en üst seviyede verimliliği sistem işlevselliğinden ve konfordan feragat etmeden elde etme yaklaşımı ile oluşturulmuştur – bunun için yüksek seviyede ısıl yalıtım, bina kütlesinin ısı deposu olarak kullanılması ve ışıklandırmanın en aza indirilmesi gibi çözümler beraber kullanılmıştır. Binanın ısıtma ve serinletme enerjisi topraktan çekilmektedir, Uponor TAB sistemi ile toprak kaynaklı ısı pompaları, uyumlu çalışmaları sayesinde bir arada kullanıldığında enerji tüketimini ciddi oranda düşürür. Kontrollü ışıklandırma, yağmur suyu kullanımı ve havalandırma sistemleri de ek enerji tasarrufu sağlamaktadır. Jeotermal enerjinin kullanılması için 45 metre derinliğinde 28 çukur açılarak dikey toprak kollektörleri oluşturulmuştur. Resim 5’de dikey kollektörlerin uygulaması görülebilir. Hem yaz, hem de kış şartlarında kullanılan toprak kaynaklı ısı pompası sayesinde, pahalı ve enerji tüketimi yüksek bir hava şartlandırma sistemine ihtiyaç kalmamıştır. Dikey kollektörler, yıllık 19 MWh elektrik tüketimi ile binaya 133 MWh’lik ısı enerjisi sağlamaktadır. 

 

Enerji Konsepti

BOB.1 binası, pasif ev konseptine uygun olarak inşa edilmiştir. Binanın kompakt bir yapısı vardır, alan/hacim oranı yalnızca 0.37’dir. 39.7 kWh/m2a enerji tüketimi ile, Alman yönetmeliklerinde belirtilen miktardan %40 daha az enerji tüketmektedir. Işık, havalandırma ve Uponor TAB sisteminin birbiriyle uyumlu çalışması sayesinde bu enerji tüketimi seviyesine ulaşılabilmiştir. Konseptin özeti, Resim 6’da görülebilir:

 

Kış mevsiminde, binanın ihtiyaç duyduğu ısıl enerji, kompresyon ısı pompası ile topraktan çekilir. Isı pompası, 1 tonluk su tankını besleme sıcaklığı olan 26°C’ye çıkarır. Isının bina içine aktarılması için, Uponor TAB sistemi tercih edilmiştir. Havalandırma için ihtiyaç duyulan kanallar da, yine plastik borularla zemin betonuna gömülmüştür. Bu sistemlerin uygulaması Resim 7’de görülebilir. Açıkça görüldüğü gibi, Uponor TAB sistemi sayesinde havalandırma kanalları geleneksel kanallara göre çok daha küçüktür, bu yüzden asma tavan uygulamasına ihtiyaç duyulmadan, direkt olarak zemin betonuna yerleştirilen küçük çaplı borularla havalandırma çözülebilmiştir. Binada, bu sistemlerin dışında ek olarak radyatör sistemi bulunmamaktadır.

 

Yaz mevsiminde, dikey kollektörlerden elde edilen serinletilmiş su yeterli olduğu için, ısı pompası çok nadiren kullanılmaktadır. Böylece yalnızca suyun sirkülasyonu için enerji harcanmaktadır. Serinletilmiş su, Uponor TAB sistemi yardımıyla bütün binada sirküle edilmekte, böylelikle hem sessiz hem de konforlu bir şekilde bina şartlandırılmaktadır. Hava alış ve egzoz sistemleri kat bazında işletilmekte ve %75 oranında ısı geri kazanımı sağlamaktadır. Dikey kollektörün su devresi de, bir hava/su ısı değiştiricisi yardımıyla beslenen havanın ısıtılması ya da serinletilmesine katkıda bulunmaktadır. Kullanma suyu, her katta bağımsız olarak (kombi benzeri) anlık ısıtıcılarla ısıtılmaktadır. Yağmur suyu toplanarak sifonlarda ve çim sulamasında kullanılmaktadır.

 

Uponor PE-Xa boruları, TAB sisteminin en önemli ekipmanıdır. Borular zemin betonu dökülmeden önce çelik hasırlara tutturulmakta, ardından beton dökülmeden ve işlem sırasında basınç testi uygulanarak herhangi bir problem yaşanmadan zemine gömülmektedir. Uygulama olarak, kollektörlü ya da Tichelmann kollektörlü uygulamalar tercih edilebilir. Resim 8’de görüldüğü gibi, BOB.1’de kollektörlü uygulama tercih edilmiştir.

 

Performans

Çeşitli optimizasyon çalışmalarından sonra, binanın enerji tüketimi minimum seviyeye indirilmiştir. Camlardaki gölgeleme katsayısı yüksek olmasına rağmen, 2003 yılında yaşanan sıcak yaz mevsiminde bile iç ortamın oldukça konforlu olduğu bildirilmiştir. İç ortam sıcaklıkları, binanın çeşitli yerlerine konan termometrelerle ölçülmüş ve kayıt altına alınmıştır. Grafik 1’de, 2003 yılının tamamı boyunca yapılan ölçümler, dış hava sıcaklığı ile karşılaştırmalı olarak gösterilmektedir. Grafikteki değerler, insanların binada bulunduğu çalışma günlerinde, günde birkaç kez alınan sıcaklıkların ortalamasını ifade etmektedir. 

 

Grafikte görüldüğü gibi, dış hava sıcaklıkları -6°C’den 36°C’ye kadar olan bir aralıkta seyretmekte, ancak iç ortam sıcaklığı gerek güney, gerekse kuzey cephelerde 20-26°C arasındaki “konfor bandı”nın dışına çıkmamaktadır. Bu performansın yakalanmasında en büyük pay şüphesiz ki Uponor TAB sistemine aittir. Bina kullanıcıları, tüm mevsimler için ortamın konfor seviyesinden ve özellikle de radyan serinletmeden oldukça memnun olduklarını belirtmişlerdir. 20 m3/saat’lik düşük hava değişim oranının pratik olarak uygulanabildiği görülmüştür. Sabah taze hava sağlayan havalandırma sistemi ve camların açılabilir olması da kullanıcılar tarafından artı bir özellik olarak yorumlanmıştır. Radyan serinletme sayesinde, camlar açılsa da iç ortamdaki konfor seviyesi kritik ölçüde değişmemektedir. Bina kullanıcıları, aynı zamanda panjurlar sayesinde gölgeleme miktarını da değiştirebilmektedirler. Bina kontrol sisteminin internet bazlı olması sayesinde, binanın işletilmesi ile ilgili tüm parametreler kolaylıkla optimize edilebilmektedir. 

 

Binanın enerji tüketimi, 2003 yılı boyunca ölçülmüş ve aşağıdaki grafik oluşturulmuştur. Yıllık enerji tüketimi, hesaplanan 39.7 kWh/m2a enerji tüketimi değerinden bile daha düşüktür.

 

Grafik 2’de açıkça görüldüğü gibi, ısıtma ya da soğutma için harcanan enerji, aydınlatma için harcanan enerjiden bile daha düşüktür. Bu sonuca ulaşılmasında en büyük pay, toprak kaynaklı ısı pompası ile birlikte uygulanan Uponor TAB sistemine aittir.

 

İnşaat Maliyeti

Bu tarz enerji verimli binaların inşaat maliyetleri, genellikle standart binalara göre daha yüksek olmaktadır. Avrupa’da yeni yapılan binaların %20-25’i enerji verimli (sürdürülebilir bina) olarak tasarlanırken, ülkemizde bu oran çok daha küçüktür. BOB.1 binası, ilk yatırım maliyetinin ne kadar hızla yatırımcıya geri döneceğinin çok açık bir örneğidir: Binanın enerji tüketimi o kadar azdır ki, ilk yatırım maliyeti 5 seneden daha kısa sürede amorti edilmiştir. Grafik 3’de standart binalar ile enerji verimli bir bina olan BOB.1’in yaşam çevrim maliyetleri kıyaslanmıştır.

 

Grafikte amortisman açık ve net bir şekilde görülmektedir. Binanın tasarımcıları, binayı özellikle inşaatı ve işletmesi verimli olacak şekilde tasarlamışlardır. Bunun için, en ufak detayların bile inşa ve işletme maliyetleri çıkarılmış, değerlendirilmiş ve optimize edilmiştir. İnşaat malzemesi olarak yüksek kaliteli ve dayanıklı malzemeler seçilmiştir. Mekanik sistemlerin işletme maliyeti normalde 10-18 €/m2a seviyesinde iken, BOB.1 binasında 2.5 €/m2a seviyesindedir.

 

Uponor TAB sistemi, ofisler, konutlar, hastaneler, okullar, kamu binaları, üst seviyede konforun arandığı ve sessiz ısıtma/serinletme istenen tüm binalar için tercih edilebilir. Uponor, en yüksek seviyede konforu, en düşük işletme maliyetleriyle elde etmenizi sağlar.