Yeni bir bina çok dikkatli planlanmış olsa bile, kullanıcıların tüm gereksinmeleri karşılanmamış olabilir. HVAC sistemlerinin enerji maliyeti, yazın aşırı ısınma ve istenmeyen havalandırma gibi sorunlar bunlardan en çok rastlananlarıdır. Bu sorunların temel nedenleri, bina planlamasının sınırları ve olanakları içerisindedir. Durumu çözüme kavuÅŸturmak için yeni yöntemler önermek ve yeni teknolojiler geliÅŸtirmek için geniÅŸ bir çaba harcanması gerekmektedir.

 

Örnek: Londra’daki Ä°sviçre Bankası tasarım yanlışları nedeniyle 20.000.000 Euro’dan fazla kayba uÄŸramıştır.  Dünyanın hemen her ülkesinde benzer durumlarla karşılaÅŸmak olasıdır.

 

Sonuç olarak bina planlaması ve inÅŸaatı ile ilgili deÄŸiÅŸik bireyleri olaya dahil etmek için “Binaların bütüncül planlaması”  gibi yeni bir kavram geliÅŸtirilmiÅŸtir. (IPB). Buradaki amaç, uzmanlarımızın ve bina simülasyonları yapan modern bilgisayar sistemlerimizin yardımıyla yatırım ve iÅŸletme maliyetlerinin düÅŸürülmesidir. Bütüncül planlama her proje partnerinin (mimar, mühendis, inÅŸaatçı ve yatırımcı) gereksinimlerinin erkenden saptanmasını içerir. 

 

1. Binaların Bütüncül Planlaması 

Bir binanın enerji tüketimi, projenin baÅŸlangıç aÅŸamalarında bir mimari öneriyle aÅŸağı yukarı belirlenmiÅŸtir. Ä°nÅŸaat alt yapısının ve bu deÄŸerlerin deÄŸiÅŸmesi olasılıkları oldukça sınırlıdır. Buna göre teknik planlamacılar ve mühendisler proje tasarımını deÄŸiÅŸtirmeksizin ellerinden geleni yapmak zorundadırlar. 

 

Bir binanın güç gereksinimi geniÅŸ ölçüde tasarım sürecinde belirlenir. Bugün belirli bir tasarım için optimal bir enerji kavramı geliÅŸtirmek mühendisin görevidir. Çok baÅŸlardan itibaren yatırımcı, mimar, mühendis ve simülasyon uzmanı arasındaki koordinasyon güç gereksinimlerini ve sonuçta bina maliyetini azaltmakta, en yüksek iç mahal konforu baÄŸlamında anahtar öneme sahiptir. 

 

Bütüncül (ya da bütünler planlama) binanın mimari potansiyelini, HVAC ekipman ve tesisatını optimalleÅŸtirmek üzere ilgili her kesimin ilgilerini yönetmek, ortaya mükemmel bir ürün koymak adına yatırımı, iÅŸletme maliyetlerini optimalleÅŸtirmek üzere bir yol ortaya koyar. DiÄŸer bir deÄŸiÅŸle, yılın her saatinde iç mahal konforu saÄŸlayan bir optimal bina elde etmek olanaklıdır. 

 

Bu baÄŸlamda en önemli uzmanlık aracı simülasyon yazılımıdır. Bina simülasyonu, kritik tasarım kararları alınmadan önce optimal bina performansını desteklemek üzere önemli bir görüÅŸ saÄŸlar. Çalışmamızda konforlu bir iç mahal iklimi ile iÅŸletme (aydınlatma, ısıtma, soÄŸutma, havalandırma) ve sermaye maliyetlerinin azaltılmasına odaklanırız. Aynı zamanda  gün ışığından yararlanma ya da hava hızı / hava çekmeleri ile ilgili deÄŸiÅŸik yazılımlar kullanırız. 

 

Bina projesinde enerji tasarruflu planlama ya da etkin enerji yönetimine göre tasarımda aÅŸamalar aÅŸağıdaki gibi olmalıdır. 

2. Bina Simülasyonu

 

2.1. Girdiler

Yeni veya mevcut bir binada, iç mahal konforunu saÄŸlamak, ekipman boyutlandırması yapmak, ve enerji talebi belirlemek için bina simülasyonu; meslek adamlarının deÄŸiÅŸik ısıtma / soÄŸutma alternatiflerini karşılaÅŸtırma olanağı veren ve deÄŸiÅŸik cephe tasarımı yapmaya olanak saÄŸlayan tam bir süreçtir.  Öncelikle gerek duyulan ÅŸey; bir 3-D modelleme yapabilmek veya bir CAD-dosyası import edebilmek için binanın planlarıdır.

 

Binanın 3D-modelini yarattıktan sonra zonları grafik olarak oluÅŸtururuz. Bir zon, bir ofis, bir daire, bir giriÅŸ holü ya da bir alış-veriÅŸ alanı olabilir. Buraların iç koÅŸulları, kulllanım programları  (schedule) ve hava deÄŸiÅŸimleri belirlenmelidir.  

 

Bundan sonra, doÄŸrudan ve dağınık radyasyonun hesaplanması için yılın her saatine göre bina yerleÅŸimi, çevredeki binalar ve ufuk çizgisi dikkate alınarak  binanın bir gölgeleme simülasyonu yapılır.

 

3D simülasyon modelimiz, gerçekçi biçimde fiziksel dünyayı temsil eder. DoÄŸal hava akışını ve bina yapısından gün ışığı geçiÅŸini tahmin ederek binanın dinamik tepkisini belirleyebiliriz. Isıl kütlenin etkin kullanımı, güneÅŸten korunma ve doÄŸal ya da karışık mod havalandırma rejimlerinin hepsi, bütüncül bir simülasyonda görülebilir. Pencerelerin açılması, güneÅŸ kontrollerinin kullanımı, meskun mahal ve dış iklime göre bir dizi performans parametresine göre programlanabilmektedir.  

 

2.2. Ä°ç KoÅŸullar

Bir binadaki insan sayısı, deÄŸiÅŸik günler ve kullanım programlarına göre bir takvim oluÅŸturur. 

 

2. 3. Dış Hava KoÅŸulları  

Dünya genelinde 2.500’den fazla kayıtlı hava istasyonuna ulaÅŸmış durumdayız. Bunlardan elde edilen veriler; güneÅŸ radyasyonu, saatlik deÄŸerler, sıcaklık, nem, rüzgar hızı ve yönüdür. 

 

2.4. Isıtma/ HVAC

Bir eleman kitaplığından [component library] seçilen simgelerle bir sistem diyagramı oluÅŸturulur. Bu basit süreç sistem ve kontroller için bir simülasyon modeli oluÅŸturur.  Binanın ve tesisin birleÅŸik simülasyonu ekipman büyüklüklerini, hava debilerini, ekipman ve tesis baÄŸlamında enerji tüketimini otomatik olarak verir. Fanlar, chiller’ler, kazanlar vb.nin kısmi yük karakteristikleri açıklanabilir. 

 

2.5. Gün Işığı Analizi

Simülasyon modeli gün ışığı analizine de uygulanır. Radyasyon hesapları için hazırlanmış üçgen haldeki ızgara yapısına sahip deÄŸiÅŸik konstrüksiyon ve cam türleri de eksport edilebilir. Gökyüzü koÅŸullarını belirleyerek, binayı herhangi bir tarih ve zamanda dünyanın herhangi bir yerine yerleÅŸtiririz. 

 

Aydınlatma simülasyonu bittiÄŸinde sadece bir görünüÅŸ deÄŸil bütün binaya ait fotoÄŸraf kalitesinde model oluÅŸturulur. Bu model, her hangi bir konumdan görüntülenebilir ve bölümler arasında uçuÅŸ yapılabilir. Gün ışığı analizi, herhangi bir iç yüzeydeki gün ışığı düzeylerini belirlemek üzere mahallere göre de yapılabilir. Aydınlatma lüks düzeyleri sınır çizgileri veya renkli harita görünümü ile verilebilir. 

 

3. Sonuçlar

Isıtma ve soÄŸutma yüklerinin belirlenmesi mühendisin önemli görevlerindendir. DeÄŸiÅŸik ısıtma ve soÄŸutma stratejilerinin yararlarını karşılaÅŸtırmak için simülasyonu kullanırız. Bu yolla, standart fan-coil veya VAV sistemleri de dahil olmak üzere yer deÄŸiÅŸtirme havalandırması, soÄŸuk tavanlı mahallerde taze havanın döÅŸemeden verildiÄŸi daha yeni sistemler de analiz edilebilmektedir. Öncelikle aşırı yaz ve kış performanslarını belirlemek için tipik hava koÅŸulları araÅŸtırılır.

 

Her iÅŸaret ölçülen bir deÄŸeri ifade eder.Bu diyagram yılda 250 saatten fazla konfor zonunda kalışı göstermektedir. Birçok gün boyunca, sıcaklık dış mahal sıcaklığından 8 ºC’ye kadar yüksektir. Burada gölgelemenin yeterli olup olmadığı fazladan soÄŸutma sistemine gerek olup olmadığı kontrol edilir. Simülasyon için harcanan ek bedeller elde edilen tasarruflarla ortalama 1-3 yıl gibi kısa sürede karşılanır.