Farklı türdeki yapı ve ısı yalıtım malzemelerinin bina enerji performansı ve ısınma maliyetine etkisi

Enerji, ekonomik ve sosyal kalkınmanın temel taşlarından biridir ve yaşam standartlarının yükseltilmesinde hayati bir rol oynamaktadır. Tarım, sanayi, ulaşım ve inşaat alanlarındaki teknolojik gelişmelere paralel olarak, enerji ihtiyacı da önemli ölçüde artmıştır. Enerji tüketimindeki önemli artış, temel enerji kaynaklarının hızla azalmasına sebep olurken; küresel ısınmanın etkisini, sera gazı emisyonu seviyesini, yakıt maliyetleri ve çevre kirliliğini arttırmayı hızlandırmıştır. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler enerji sorununu çözmek için iki önemli konuya odaklanmıştır. Bunlardan ilki enerji tasarrufu ve sistemlerin verimliliğini arttırmaktır. İkincisi ise yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmektir. Enerji tüketim sektörü binalar, sanayi, ulaşım ve tarım olmak üzere dört ana alana ayrılabilir. Binalardaki enerji tüketimi, toplam enerji tüketiminin yaklaşık olarak %30'una ulaşmakta ve bu enerji tüketiminin yaklaşık %60'ı bina yüzeylerindeki alan ısıtma ve soğutmasından kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla binalardan kaynaklanan enerji kayıpları, enerjinin korunumu ve enerji tüketimi açısından büyük bir önem teşkil etmektedir. Bu sebeple, son zamanlarda yapı sektörlerinde de yenilenebilir enerji ve enerji tasarruf teknolojilerinin yayılması için uyarıcı önlemler kullanılmaktadır. Uygun bir tasarım ve yapı bileşenlerinin seçimi ile enerji tüketimi önemli ölçüde azaltılabilir. Böylece duvar ve çatıdaki ısı yalıtımında %77' ye kadar enerji tasarrufu sağlanabilir. Bu tez çalışmasında, TSE 825 yönetmeliğindeki açıklamalar ve bilimsel çalışmalar referans alınarak incelenen bir konut binasında, ısıtma ve soğutmadan kaynaklanan enerji kayıplarının en aza indirilebilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, referans binada tüketilen enerji miktarı ve buna bağlı yakıt maliyetlerini en aza indirmek amacı ile farklı yalıtım ve yapı malzemeleri kullanılarak çözüm önerileri aranmıştır. İlk olarak literatür araştırması yapılarak piyasada var olan yalıtım ve yapı malzemeleri ile bunların teknik özellikleri incelenmiştir. Çalışma iki ayrı koldan yürütülmüştür. Öncelikle PMS katkılı poliüretan malzeme için enerji ve maliyet analizleri yapılmıştır. Daha sonra aynı bina için vermikülit oranları farklı beton (yapı malzemesi) kullanılarak analizler elde edilmiştir. Çalışmanın temel amaçlarından biri de binanın bulunduğu iklim koşullarının önemini vurgulamaktır. Bu sebeple tüm bu analizler aynı bina kabuğu için, dört farklı iklim bölgesindeki, dört ayrı şehir için yapılmıştır. Yapılan nümerik analizler EES programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir ve kullanılan her malzeme için enerji tüketim miktarı ve yakıt maliyeti miktarları karşılaştırılmıştır. Ayrıca tüm alternatifler için ekonomik etkenler göz önünde bulundurulmuştur. Sonuç olarak ise, önerilen malzemeler için elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Standart poliüretan malzeme yerine, PMS katkılı poliüretan yalıtım malzemesi kullanıldığında tüm bölgelerde neredeyse yarıya kadar yalıtım malzemesi kalınlığının azaldığı gözlenmiştir. Böylece yalıtım malzemesi maliyeti de azalmıştır. Isı ihtiyacı farkı 1.bölgede 4.15 kWh/m2 iken bu değer 4.bölgede 13.6 kWh/m2'ye çıkmaktadır. Yakıtlardan sağlanan yıllık tasarruf miktarı incelendiğinde en çok tasarrufun LPG yakıtında gerçekleştiği ve bunun da 1.bölgede 0.44 $/m2 iken 4.bölgede 1.456 $/m2'ye ulaştığı gözlenmiştir. Doğalgaz yakıtından sağlanan tasarruf 1.bölgede 0.07 $/m2 iken 4.bölgede 0.23 $/m2'ye ulaşmıştır. Kömür yakıtından sağlanan tasarruf miktarı da 0.14 $/m2'den 0.46 $/m2'ye ulaşmıştır. Ayrıca poliüretan malzemenin yalıtım kalınlığına bağlı atmosfere salınan karbondioksit gazı miktarının hangi ölçüde azaltıldığı araştırılmıştır. Sonucunda ise en çok azalmanın kömür yakıtında olduğu gözlenmiştir. Bu azalma 1.bölgede 0.115 kg.m2/yıl iken 4.bölgede 0.378 kg.m2/yıl değerine ulaşmıştır. Vermikülit katkılı betondan elde edeceğimiz sonuçlara bakacak olursak, 0.2041 m beton kalınlığı için, 1.bölgede standart beton yerine %37.2 gözenekliliğe sahip beton kullanıldığında, bir yıllık toplam ısı ihtiyacı 26.21 kWh/m2'den 24.48 kWh/m2'ye düşmüştür. Yine bu değer 4.iklim bölgesi için 101.9 kWh/m2'den, 96.18 kWh/m2'ye düşmüştür. LPG yakıtından sağlanan yıllık tasarruf miktarı 1.bölgede 0.18 $/m2 iken 4.bölgede 0.62 $/m2'ye ulaşmıştır. Doğalgaz yakıtından sağlanan yıllık tasarruf miktarı 0.03 $/m2' den 0.1 $/m2'ye çıkmıştır. Son olarak, standart beton yerine %37.2 gözenekliliğe sahip katkılı beton kullanıldığında, kömürden sağlanan yakıt tasarrufu 0.06 $/m2'den, 0.19 $/m2'ye yükselmiştir. Tüm bu sonuçlar binanın toplam alanı için hesaplandığında göz ardı edilemeyecek miktarda enerji tasarrufu sağlandığı sonucuna varılmıştır.