GiriÅŸ

Ä°sveç’in güneybatısında beÅŸ katlı bir apartman ısıl kütlenin aktif olarak kullanılmasıyla düÅŸük enerji kullanımı ve beraberinde yüksek ısıl konforun normal inÅŸaat maliyetlerinde elde edildiÄŸini göstermiÅŸtir. 

 

Projenin Tanımı

”Lärkträdet” olarak adlandırılan proje Ä°sveç’te Götenburg ÅŸehrinin 100 km KuzeydoÄŸusunda yer alan Vara kasabasındadır. Bina pasif ev olarak tasarlanmış (Ä°sveç Enerji Ajansı’nca yayınlanan Bina Yönetmeliklerine göre) ve yaÅŸlı insanların kullanımı için planlanmış (75 yaÅŸ üstü insanlar) ve Haziran 2010 da iÅŸletmeye baÅŸlanmıştır. Toplam alanı 1.242 m² olan binanın 830 m²’lik kısmı yaÅŸam alanıdır. Bodrum katta depolar, bir ortak alan, ısıtma ve elektrikli cihazlar odası (ısı pompası vb.) ve dört katta da apartman daireleri bulunmaktadır. Her katta ikisi 50 m² ikisi ise 54 m² olan dört daire vardır. Çatıda bir teras, güneÅŸ panelleri tesisatı ve mekanik cihaz olası yer almaktadır. Bakınız Åžekil 1 ve Åžekil 2.

 

Yapı Sistemi

Bina kabuÄŸu 200 mm derin oyuklu kalın tabakalı beton elemanları taşıyan gayet iyi yalıtılmış ve yük taşıyan prefabrik sandviç duvar elemanlarından oluÅŸur (150 mm beton, 250 mm EPS (Expanded Polystern- GenleÅŸtirilmiÅŸ Polistren Sert Köpük-,70 mm beton). Ä°zolasyon kalınlığı, beton zemin levhaları beton duvarın iç tarafına oturduÄŸundan hemen hemen her yerde aynıdır. Bu nedenle ısının hızla aktığı soÄŸuk köprüler çok düÅŸüktür: DiÄŸer pasif evlerde normal izolasyon kalınlığı 400 mm’nin üzerindedir. Bakınız Åžekil 3.

 

Duvar ve beton levha daha sonra birlikte dökülür. Bu yapım tekniÄŸi membranların birleÅŸme noktalarında bant ÅŸeklinde ilave herhangi bir sızmazlık elemanı gerektirmediÄŸinden son derece hava sızmaz bir bina formu oluÅŸturur. Zemin kat levhası 300 mm’lik bir EPS izolasyon maddesi üzerinde 250 mm’lik bir beton tabaka içerir. Çatıda ise ortalama 400mm kalınlığında bir EPS izolasyon malzemesi vardır. Hava sızmazlığının onaylanması için Kraliyet Teknoloji Enstitüsü Mayıs 2010 yılında tüm binaya basınç testi uygulamıştır. Test sonucunda 50 Pa’lık test basıncında sızıntı bina kabuÄŸunun her metre karesi için 0,27 l/s m² olarak bulunmuÅŸtur. 

 

HVAC Sistemi

HVAC sistemi mekanik bir besleme ve rotary tip eÅŸanjörü olan bir egzoz havası sistemini içerir. Bina havalandırma, ısıtma ve soÄŸutma için ThermoDeck (ısıl güverte) adı verilen bir sistem kullanmaktadır. Bu sistemde iç ortama verilen besleme havası odaya girmeden önce beton bloktaki oyuk göbek içerisindeki bir labirent kanaldan geçer. Bakınız Åžekil 4.  Klima ünitesi çatının üzerine koyulmuÅŸtur. Hava klima ünitesinden dış hava sıcaklığına baÄŸlı olarak 13-27°C arasında çıkar. Burada her apartman (daire) için banyo veya giriÅŸ kısmı üzerinde buluna yapma tavan üzerine yerleÅŸtirilmiÅŸ bir ısıtıcı kangalı olan ayrı bir klima ünitesi bulunmaktadır. Ayrıca yatak odası için kısa bir bölme perdesi bulunmaktadır. Besleme havasının kalan kısmı beton blok içinde bulunur. Besleme havası sıcaklığı maksimum 49°C’a kadar ısıtılabilir. Apartmanlardaki besleme havası akışı her oturulan bölüm birim alanı için 0,40…0,50 l/s m² arasında deÄŸiÅŸir.

Isıtma kangalı oda içine yerleÅŸtirilen bir termostat yardımıyla kontrol edilir. Termostat daireyi kullanana sıcaklığı 20-23°C arasında ayarlama imkânı saÄŸlar. Her dairede havanın dağıtıldığı ikisi oturma odasında ve biri de banyoda olan üç adet dağıtıcı, difüzer, bulunur. Bakınız Åžekil 5.

  

Egzoz havası banyodan alınarak atılır. Mutfakta yemek piÅŸirirken kullanılan ve klima ünitesine baÄŸlı olmayan ayrı bir ocak aspiratörü bulunur.

 

Her banyo ev elektrik sistemine bağlanan bir elektrikli havlu kurutucusu vardır.

 

Isıtma ve Sıcak Su Sistemi

Isıtma toprak kaynaklı bir ısı pompası vasıtasıyla saÄŸlanır (yıllık ortalama COP deÄŸeri 2,7 olan 8,4 kW lık elektrik gücü olan sistem), sistem enerji tüketiminin en az %90’ını geri kazanacak ÅŸekilde tasarlanmıştır ve sistem en soÄŸuk günlerde desteklenmesi maksadıyla 9 kW’lık bir elektrik ısıtma kangalına da sahiptir. Binada herhangi bir radyatör yoktur ve tüm apartmanlar sıcaklığı 49°C’a kadar yükselebilen sıcak hava ile ısınırlar. 

 

Sıcak su temin etmek için topla alanı 37 m² olan 16 adet güneÅŸ paneli binanın Batı ve Güney tarafına bakacak ÅŸekilde yerleÅŸtirilmiÅŸtir. Kullanılan sıcak suyun en azından %50’sinin bu panellerden elde edilmesi planlanmıştır. 

 

Pasif Evler ve Isıl Kütle

Pasif evler gayet iyi yalıtıldıklarından, infiltrasyon (sızıntı) oranları düÅŸük ve enerji tasarruflu HVAC sistemleri kullandıklarından enerji kullanımını azaltmak için inÅŸa edilmiÅŸlerdir. Ancak bu evler göreceli olarak yüksek ısıl kütleye sahiptir ve bu da büyük kısmı güneÅŸ enerjisinden saÄŸlanan yüksek pasif enerji kazançları nedeniyle aşırı ısınırlar ve ısıl konfor dereceleri bu nedenle düÅŸer. Ä°lave olarak, önceki araÅŸtırmalar ağır inÅŸaatların özellikle yaz aylarında düÅŸük iç ortam havası sıcaklıkları ve en fazla enerjiye ihtiyaç duyduklarında daha düÅŸük enerjiyle yetinebilme gibi önemli üstünlükleri olmaktadır.

 

Pasif evler için zorunlu ÅŸart olan 10W/m² ısı talebi ÅŸartını aÅŸmamak için pencere alanı çok büyük tutulamaz ve duvarların içindeki (normal olarak>400 mm), çatıda (normal olarak >500 mm) ve zemin katta (normal olarak >400 mm), olan izolasyon oldukça kalın olmalıdır. Gerekli olan duvar kalınlığı büyük miktarda duvarlardaki soÄŸuk köprülerin seviyesine baÄŸlıdır.

 

Termal Kütle Ä°ç Ortam Isıl Ä°klim Åžartlarını Nasıl Etkiliyor

ThermoDeck sistemi havalandırma, ısıtma ve soÄŸutma için kullanılmaktadır. Besleme havası sıcaklığı (içi oyuk beton bloktan geçtikten sonra) odaya girdiÄŸinde, beton oyuÄŸuna 49°C da girse dahi, hiçbir zaman 24… 25°C’ın üzerine çıkmamaktadır. Bakınız Åžekil 6. Bu ÅŸekilde yatak odalarının aşırı ısıtılma tehlikesi önlenmekte ve daha iyi ve hatta ısı tüm apartman dairesine tavandan tabana sabit bir sıcaklıkta dağıtıldığından, daha düzgün bir iç ortam iklimi elde edilmektedir. Sıcak yüzey alanları da ayrıca yüksek bir ısı konforu saÄŸlamaktadır.

 

Bu sistemle aşırı ısıtma da azaltılmaktadır, zira gece dışarıdaki 13°C’a kadar düÅŸen soÄŸuk hava sisteme beslenecek ve bu da gündüz depolanan ısıyı harcayacak ve beton bloÄŸu soÄŸutarak onu ertesi gün ısı absorbe edecek hale getirecektir. Klima ünitesinde yapılan hatalı bir ayarlama nedeniyle en düÅŸük besleme havası sıcaklığı 18°C’a ayarlanmıştır. Bakınız Åžekil 7.

 

Bu durumun 2011 yılında deÄŸiÅŸmesi bekleniyordu ancak problem halen devam etmektedir. Buna raÄŸmen, 1. katta Güneybatıya bakan dairenin iç ortam sıcaklığı yıl içinde hiçbir zaman 90 saatten fazla 26°C’ın üzerine çıkmamıştır. Bu rakam 440 saat olan pasif ev yönetmeliklerinin çok çok altındadır. Bakınız Åžekil 8. Maksimum sıcaklık hiçbir zaman 27°C’ı aÅŸmamıştır. Kuzeybatıya ve KuzeydoÄŸuya bakan dairelerdeki iç ortam hava sıcaklıkları hiçbir zaman 26°C’ı aÅŸmamıştır. Bu süre içinde dış ortam sıcaklıkları 30°C ile en yüksek seviyeye çıkmıştır (Temmuz ayında ortalama dış ortam sıcaklığı normalin 2°C üzerindedir). En sıcak zamanlarda gerekli olan soÄŸuk egzoz havasından geri kazanılan ısıdan saÄŸlanmaktadır. Bu nispeten düÅŸük sıcaklıkları elde etmek için, büyük ihtimalle pencere camlarının orta kısımlarındaki panjurların kapatılmış ve daire sakinlerinin camları açmış olmaları gerekmektedir. Klima üniteleri doÄŸru ayarlandığında, maksimum iç ortam havası sıcaklığının 30… 40 saat civarında 26°C’ı aÅŸacağı tahmin edilmektedir. Çok iyi yalıtılmış ve hava sızmaz bir binada mevcut olan yüksek miktarda ısıl kütleyi de beraber kullanarak (açık beton bloklar ve duvarlar nedeniyle) binanın zaman sabiti yükselmektedir (350 saatin üstüne). Bu ÅŸekilde hesaplamalarda kullanılacak dış ortam sıcaklığı referansı pasif evler için yürürlükte olan Ä°sveç standardına göre -18°C’dan -10°C’a getirilebilmektedir.

 

Ağır ve Hafif Sıklet Binaların Mukayesesi

Mälardalens Högskola, Ä°sveç’te yapılan bir yüksek lisans tezi Lärkträdet’i incelemiÅŸtir. Ä°lk olarak Lärkträdet’in teorik bir modeli IDA , Ä°ç ortam Ä°klimi ve Enerji, simülasyon yazılımında enerji kullanımının ön iÅŸaretlemesini yapmak için oluÅŸturuldu. Daha sonra bina kabuÄŸu orijinal ÅŸekli olan beton ağır modelden, binanın iç ortam iklimi ve enerji ve elektrik enerjisi ihtiyacı hafif modele geçtiÄŸinde nasıl olacağını mukayese etmek için, (ThermoDeck kullanmaksızın) daha hafif bir model olan bina iskeletlerinde kullanılan aÄŸaç dikmelere çevrildi.

 

Minimum 22°C sıcaklıkta simülasyona göre binanın tümünde ısıtma için enerji kullanımı aÄŸaç dikme yapıda ağır beton yapıya nazaran %7,4 daha yüksek olarak görülmüÅŸtür. 

 

AÄŸaç dikme yapı ile yapılan mukayesede beton yapının en büyük üstünlüÄŸü nispeten daha iyi iç ortam iklim ÅŸartları olarak bulunmuÅŸtur. AÄŸaç dikme yapıda gerçek iç ortam sıcaklığı binadaki incelenen apartman dairesi için saat olarak (673’e karşılık beton ağır dairenin 175 deÄŸeri olarak) hemen hemen 4 kat kabul edilen sınırların dışındaydı. Ayrıca ağır binalarda gerçek iç ortam sıcaklıkları çok daha kararlıdır. Konu kapsamında Güney ve Batıya bakan pencereleri olan bir apartman dairesi incelenmiÅŸtir. örneÄŸin hafif sıklette binada, iç ortam hava sıcaklıkları Mart ayında dahi 26°C civarındadır. (Åžekil 9.)

 

Enerji tüketimi

Satın alınan toplam enerjinin 30,5 kWh/m², yıl olması tasarlanmıştı. Ä°lk yıl için, ölçülen deÄŸer 37,9 kWh/m² olmuÅŸtu. Bu deÄŸer Aralık 2010 ile Kasım 2011 arası süreçte sürekli olarak azalmıştır, Kasım 2011 de deÄŸer 33,1 kWh/m² yıl dır (Her periyot 12 aydan oluÅŸmaktadır). Haziran-Kasım 2011 arası satın alına elektrik enerjisi aylık bazda 2010 yılının aynı periyoduna nazaran %25…40 arası azalmıştır. Isıtma için normal yıl düzeltmesi yapılmamıştır. AÅŸağıdaki paragrafta anlatılan 4 nolu madde dikkate alındığında (2…3 kWh/m² azaltma), bina kurumuÅŸ ve madde 2,6 ve 7 daki hususlar ayıklanmış olarak toplam elektrik enerjisi alımının normal bir yıl için 28 kWh/m² olması beklenmektedir. Bu huÅŸular için Tablo 1 ve Åžekil 10’a bakınız.

 

Tasarlanan ve Gerçek Veriler Arasındaki Farklar

Projenin tasarımı sırasında kullanılan girdi verileri ölçülen gerçek verilerle karşılaÅŸtırılmıştır. Tüm simülasyonlar IDA,iç ortam Ä°klimi ve Enerji, yazılımıyla yapılmıştır.

 

1. Isı eÅŸanjörünün verimi tasarımın %80’i olarak hesaplanmıştır. ÖlçüldüÄŸünde verimin %73 civarında olduÄŸu bulunmuÅŸtur. Simüle edilen yıllık artırılmış ısıtma konumu için enerji tüketimi: 2,5 kWh/m² (düÅŸmesi beklenmemektedir).

2. Ä°malatçı tarafından monte edilen orijinal oda termostatları 17…27°C aralığı içindi ve kışın yüksek oda sıcaklığı oluÅŸturuyordu (23°C’in üzerinde). Bu durum 2011 yılında, Haziran ayında maksimum 23°C olacak ÅŸekilde deÄŸiÅŸtirildi. Ancak oda sıcaklığı Ekim 2011 de hala 24°C’ın üzerindeydi, ısıtma kangalı hala devrede olduÄŸundan bu termostatların doÄŸru çalışmadığın gösterdi. Simüle edilen yıllık artmış ısıtma konumunda enerji tüketimi: 2…3 kWh/m².

3. Dahili ısı kazançları simülasyon için kullanılan pasif evler için olan ÅŸartlardan daha azdır. Evde kullanılan elektrik enerjisi her daire için ayrı olarak ölçülmüÅŸtür. Binada 16…17 kiÅŸi yaÅŸamaktadır. Simüle edilen yıllık artırılmış enerji tüketimi ısıtma için: 3,5 kWh/m² dir (düÅŸmesi beklenmemektedir).

4. Ä°lk ısıtma sezonunda fiili olarak ortalama dış hava sıcaklığı simülasyon için kullanılan sezon ÅŸartlarından 3°C daha azdır. Simüle edilen yıllık artırılmış enerji tüketimi ısıtma için: 5…6 kWh/m²’dir. (Bu deÄŸer yıldan yıla deÄŸiÅŸir). Normal bir yılla karşılaÅŸtırıldığında tüketim 2…3 kWh/m² azalacaktır.

5. Fanların SFP deÄŸeri (Specific Fan Power-Özgül fan gücü) 2,0 kW/m³ olarak ölçülmüÅŸtür. Bu deÄŸer 1,6 kW/m³ olarak tasarlanmıştı. Hesaplanan yıllık artırılmış elektrik tüketimi 1,0 kWh/m² dir (düÅŸmesi beklenmemektedir).

6. Sıcak su tankındaki (akümülatör) sıcak suyu ısıtmak için kullanılan ısı pompasının dışına koyulan bir elektrikli ısıtıcı kangal aşırı kullanılmıştır. Sıcak su sirkülâsyonu durdurulduÄŸunda (7 ay sonra) elektrik tüketimi her ay için 900 kWh’den 300 kWh deÄŸere ani bir düÅŸme yapmıştır. Tahmini artırılmış elektrik tüketimi 3,7 kWh/m²’dir.

7. Bodrumda bulunan bir sızıntı pompası pompayı her gün birkaç saat çalıştırmaktadır. Bu durumun 10 Kasım 2011 tarihinde çözüldüÄŸü rapor edilmiÅŸtir. Tahmini artırılmış elektrik tüketimi 1,7 kWh/m²’dir.

 

Ä°nÅŸaat Maliyetleri

Lärkträdet projesinin toplam inÅŸaat maliyeti her yaÅŸam alanı m²’si için 19 350 SEK’dir (Ä°sveç kronu) (KDV hariçtir). Bu maliyeti klasik bina maliyetleriyle karşılaÅŸtırmak zordur, zira maliyet inÅŸaat tipine, projenin büyüklüÄŸüne, fiyata dahil olan alanlara (park yerleri, ortak alanlar vb.), banyo ve mutfaklar için seçilen standartlar gibi birçok etkene baÄŸlıdır. Ancak, maliyet artışı her ne olursa olsun klasik bir bina (radyatör ve daha az izolasyon kullanan) maliyetiyle karşılaÅŸtırıldığında en fazla %50’den fazla olmayacağı gözükmektedir.   

 

Proje Bilgileri

 

Sonuçlar

• Lärkträdet projesinin ölçümlerinden elde edilen sonuçlar deÄŸiÅŸik odalardaki iç ortam sıcaklılarının apartman daireleri arasında yıl boyunca oldukça benzer olduÄŸunu göstermiÅŸtir.

• Isı kütlesinin aktif olarak kullanılması ÅŸunlara yardımcı olmaktadır:

- bina içinde daha düzgün dağılmış bir sıcaklık ortamı oluÅŸmasına,

- Hem sıcak hem de soÄŸuk dönemlerde oldukça kararlı iç ortam sıcaklıkları saÄŸlamaya,

- Yaz aylarında birkaç saat yüksek sıcaklık görülmesine.

• Pasif ev ÅŸartları soÄŸuk köprülerin düÅŸük tutulması halinde 25,0 mm izolasyon kalınlığı ile saÄŸlanabilecektir.

• DüÅŸük enerjili birçok ailenin kullandığı konut blokları maliyetinin klasik binalardan çok daha fazla olmamasına.