PASĠF EV YAPILARDA GÜNEġ, BĠYOGAZDAN

ISSN: 2148-0273 Cilt 4, Sayı 2, 2016
Vol. 4, Issue 2, 2016
PASĠF EV YAPILARDA GÜNEġ, BĠYOGAZDAN VE YAĞMUR
SUYUNDAN YARARLANMA
Zeki BARAN1, Deniz YILMAZ2
Özet
Pasif ev yapılar enerji bakımından kendi kendine yetine bilinen binalardır. Bu tür yapılarda
ikamet edenlerin konforları için ısınma ve klima gibi soğutma işlemleri az miktarda enerji tüketilerek
sağlanmaktadır. Pasif evler Türkiye’de standart yapılar ile karşılaştırıldığı zaman eşdeğer yaşam
konforunun sağlanması için kullanılan enerji miktarında %95 kadar enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu
makale dünyamız ve ülkemizdeki küresel ısınmanın verdiği etki ile enerjiye bağımlılık oranları göz önüne
alındığında pasif ev yapılara ve alternatif enerji kullanımı günümüzdeki standart yapıların pekiştirilmesi
ve Pasif ev yapıların avantajlarını görmemiz açısından örnekler ile bu makale ele alınmıştır.
Anahtar kelimeler: Pasif ev, Biyogaz ,Yağmur suyu, Güneş enerjisi
BENEFIT FROM BIOGAS AND SOLAR AT PASSIVE HOUSE
BUILDINGS
Abstract
Passive houses are known as being neutral in energy consumption. Resident in this kind of
building needs less energy consumption to reach living comfort such as heating and cooling. Passive
houses in comparison to standard construction in Turkey could reach 95 % of energy consumption. In this
study, regards to the effect of the global warming in our country and in the world, regards to the
dependency of energy consumption, some information about the passives structures and the use of
alternatives energy are done through examples in order to consolidate standard structures.
Keywords: Passive houses , biogas , rain water, solar energy
1
Tunceli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli, e-mail:
[email protected]
2
Yrd. Doç. Dr., Tunceli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü e-mail:
[email protected]
Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 39
1. GiriĢ
Artan ülke ve dünya nüfusunun aynı oranda enerji tüketim ihtiyacı da artmaktadır.
Ülkeler bu enerji ihtiyacını karşılamak için ülke ekonomilerinin büyük bir kısmını enerji
sektörüne harcamakta veya bu enerjileri üretmek için kullanmaktadır. Daha karamsar
düşünürsek enerji uğruna savaşlar büyük can ve mal kayıpları ile büyük yıkımlar
yaşanmaktadır. Peki bu denli mücadelelere ve harcamalara nedenli gerek var? Bu
ihtiyaçlarını minimize etmek mümkün müdür? Yapılan enerji tüketimini azaltmamız,
enerji ve doğal kaynaklar üzerindeki baskımızı azaltacaktır. Yeşil binalar, pasif evler
veya ekolojik yapılar adı altında yapılan çalışmalar sonucunda daha az enerji ile daha
çok verimli faydalar sağlanabildiği göstermiştir. Günümüzde hem teknoloji olarak hem
de bilgi olarak bu alt yapı mevcuttur; ancak bu teknolojilerin tanımı eksik olmakla
birlikte bunlar inşaat sektöründeki kullanımına teşvik mekanizmaları yok denilecek
kadar az.
Yapılarda
yalıtım,
enerji
tasarrufu
sağlanabileceği
bilimsel
çalışmalar
ve
uygulamalarla kanıtlanmıştır. Bu eksende yapı malzemelerin endüstrisinin geliştirmiş
olduğu yeni ürünler sayesinde pasif ev kavramı hayatımıza giriyor. Pasif evler en basit
açılımı ile iyi yalıtımlı bir konutun iç mekândaki havanın ısıtılması ve bu ısıtılmış
havanın dışarıya çıkmamasını sağlayarak çok az bir enerjiden % 90 gibi rakamlara
varan verim sağlanmış ola bilmektedir. İyi yalıtılmış ve tasarlanmış bir evde 40
metrekarelik vücut ısımızı da katarak sadece bir ampul ile ısıtmamız mümkündür.
Dünyanın doğal kaynaklarının yok olmasını engellenmesi ve en az zarar vermenin
yöntemlerinden biride pasif ev üretimine geçilmesidir (Demirel, 2014).
Sartory ve Hestnes (2007) literatürde bulunan 60’e yakın pasiv ev ısı enerji
tüketiminin değerlendirme çalışmasında pasiv evlerde yıllık ısı enerjimi tüketimini 70
kwh/m2 altında olduğunu vurguluyor. Tunceli kent merkezinin son beş yılda yapılan
binalar dış cehpe ısı yalıtımlıdır ve merkezi kömür sitemi ile ısınmaktadır. Ortalama
100 ile 150 m2 arası daireler için tüketilen kömür yıllık miktarı 2 tondur çıvarındadır.
Bir kilogram kömürün 8,33 kwh enerjiye eş değer olduğunu kabul edersek Tunceli’deki
binaların ısınma için yıllık metrekare başına yaklaşık 110-170 kwh’ tüketmektedir. Bu
değer Tunceli’nin aynı iklim koşullarında sahip kentler için kabul edebiliriz. Yalıtımsız
40 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma
evler içinde bu değerin yaklaşık 2-2,5 katı fazla olarak kabul edebiliriz. İZODER
Türkiye’de yalıtımsız evlerin yıllık enerji tüketimi yaklaşık 300 kwh/m2 olduğunu ve
bunun yeni yönetmelikte 120 kwh/m2 indirilmesi yalıtımla hedefleniyor. Bunu sadece
yönetmelikler ile değil aynı zamanda eğitim, bilgilendirme ve teşvikler ile
desteklenmesi lazım.
Yapılan bir diğer araştırmalarda Avrupa’daki evlerde %27, ticari binalarda ise %30
tasarruf potansiyeli bulunuyor. Türkiye de ise 19 milyon adet binanın %85 yalıtımsız
bina olduğu düşünüldüğün de ne kadar çok enerji harcamalarımızın olduğunu ve ülke
ekonomisine verdiği zararı daha net görebiliriz. Buda her yıl ortalama 9 milyar 265
milyon doları havaya savuruyoruz demektir. Yine başka bir araştırmada pasif ev
konsepti İngiltere de uygulandığında geçerli regülâsyona göre %77 inin üzerinde
verimliliğe ulaşmak olası oluyor. İrlanda da ise normal bir konutu pasif ev
dönüştürülerek %85 oranında enerji tasarrufu elde edilmiştir.
Paralel olarak enerji
tüketimindeki bu azalma karbon emisyonların da % 95’e varan düşüş ve dünya üzerinde
karbon ayak izinin azalmasını sağlıyor (Demirel, 2014) Yani yalıtım sorununu henüz
çözememişken, yeni yeni yönetmelikler çıkarmaya uğraşırken, Avrupa ülkeleri
neredeyse hiç harcama yapmayan çevreci yapılar inşa ediyor. Gelişen dünyada bizimde
yerimizi almamız enerjide dışa bağımlılığımızı azaltmamız için yalıtımlı, daha az enerji
tüketen pasif ev projesinden faydalanmamız, hayata geçirmemiz,
hatta bu alanda
ARGE çalışmalarıyla daha gelişmiş yapılar inşa etmemiz ve bunu teşvik etmemiz gerek.
Böylelikle refah düzeyi yüksek bir toplum, teknolojik anlamda daha gelişmiş ve bu
teknolojiyi uluslararası piyasada pazarlama şansı buluruz.
Pasif ev standartları her ne kadar ilk önce Orta ve Kuzey Avrupa mevsim
koşullarına göre tasarlanmış olsa da, daha sonra sıcak iklimli yerleşim yerlerine uygun
hale getirilmiştir. Sıcak iklimlerde güneş ısı ve ışığının fazla olmasına rağmen, hava
sızdırmazlığının ve yalıtım düzeyinin yüksek olması sebebi ile yapının aşırı ısınmasına
engel olunur
2. Pasif Ev Yapılar
Pasif ev yapılar dilimize Almancadan gelen bir deyimdir. Yani kendi dilimizde daha
iyi anlayabileceğimiz şekli ile büyük oranda kendi kendine yetebilen yapılardır. Daha
Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 41
az enerji ve daha az masrafla ekonomik anlamda büyük kazançlar sağlanarak konut , iş
yeri vb. yerlerde ısıtma ve soğutma yaparak %90 lere varan enerji tasarrufu sağlanabilir
(Efe, 2009).
2.1 Sıcak Bölgelerde Pasif Ev Detayları
Ülkemizin birkaç bölgesi hariç (örneğin Erzurum) sıcak bölge olarak kabul edilir. Sıcak
bölgeler içinde pasif ev tasarım kriterleri bu bölümde ele alınmaktadır.
a-Yüksek düzeyde yalıtım:
Dört mevsimin yaşandığı ülkemizde 19 milyon adete
varan binalarımızın % 85 i yalıtımsız olduğu göz önüne alındığında tüketilen enerjinin
ne kadar büyük olduğu ortada . bu nedenle yapılacak yapılarda bölgesel iklim koşulları
göz önüne alınarak bölge şartlarına göre yalıtımlı binalar yapılmalı , yalıtımsız binalarda
da bunun uygulanması sağlanmalı.
b-Yüksek performanslı ve yalıtımlı pencere kapı sistemleri : Binalarda ve
konutlarda hava sirkülasyonunun en fazla olduğu yerlerin (% 70) kapı ve pencere
olduğu düşünüldüğünde en dikkat edilmesi gereken yalıtımın buralar olduğunu görürüz.
Amaca uygun güneş ısı ve ışığını en verimli şekilde oda içerisine aktaran hava boşluklu
pencere sistemlerinin kullanılması daha uygun olur.
c-Hava sızdırmaz bina kabuğu: Soğuk iklim koşullarında dona karşı, sıcak havalarda
çürümeye karşı dayanıklı bina dış yüzeyine en uygun yalıtım şekli uygulanmalı.
d-Yüksek verimli ısı geri kazanımlı havalandırma sistemleri : Dışarıdaki soğuk
havayı içeriye güneş enerjisinden faydalanarak ısıtan ve böylelikle oda sıcaklığını çok
etkilemeyen havalandırma sistemleri yapılmalı.
e-Yenilenebilir enerji sistemi entegrasyonu: Geri dönüşümlü veya yenilenebilir enerji
yöntemleri o kadar çok ki ülkemizde hemen hemen her türlü yenilenebilir enerji
üretmek mümkün. Pasif evler tasarlanırken bu enerji türlerini evlere uygun yöntemler
tasarlanarak uygulanmalı.
42 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma
3. Yenilenebilir Enerjilerin Pasif Evlerde Uygulanması
Avrupa ülkelerine oranla ülkemizde yenilenebilir veya alternatif enerji çeşitleri daha
fazla ve kullanımı daha kolaydır. Anadolu’da hayvan gübresi ile biogaz üretmek,
Güneydoğu Anadolu Bölgesinde güneş enerjisinden elektrik üretmek, Karadeniz
Bölgesinde yağmur suyundan faydalanmak, kaplıcalardan sıcak su elde etmek ve
benzeri birçok yöntem mevcuttur. Bunları istediğimiz kadar çoğaltıp çeşitlendirebiliriz.
Önemli olan bu alternatif enerji çeşitlerini pasif evlere amacına göre ve ihtiyaca göre
uygulamak böylelikle daha ergonomik ve neredeyse sıfır maliyetle kullanıma
sunabilmektir.
a - Kesik besleme yöntemi
Kesik besleme yönteminde reaktörde ortalama 2 ayda bir doldurma işlemi yapılır. Gaz
alındıktan sonra boşaltma işlemi yapılarak tekrar doldurulur. Reaktör (fermantasyon
tankı) ihtiyaca göre 50 – 300 m3 hacmi olan bir yapıdır. Bu depo taze çiftlik gübresi ile
doldurulur hava almayacak şekilde iyice kapatılır. Yaklaşık 15-20 gün beklenerek
fermantasyona uğraması sağlanır. Depoya bağlanan bir boru yardımı ile oluşan gaz
gazometre denilen gaz toplama deposuna aktarılır ve burada biriktirilir. Bu gaz ile hem
elektrik üretilir hem de yapının ısıtılmasında kullanılır. Tankın her dolduruluşunda
fermantasyon olumu tamamlayıp biogaz üretiminin başlaması için 15-20 gün kadar
beklenir. Bu nedenle üretim belli aralıklarla kesintiye uğrar. İşte bundan dolayı sözü
edilen biogaz üretim yöntemine kesik besleme yöntemi adı verilmiştir.
b - Sürekli besleme yöntemi
Sürekli besleme yöntemi ise atıklar günlük olarak reaktöre gönderilir ve gaz çıkışı
günlük olarak gerçekleşir. Özellikle küçük oranda hayvancılık yapan çiftçiler için ideal
bir yöntemdir.
3.1 Biyogaz’ın Isıl Değeri
1 m3 biyogazın sağladığı ısı miktarı: 4700-5700 kcal/m3. Bu rakam ortalama :
• 0,62 litre gazyağı
• 1,46 kg odun kömürü
• 3,47 kg odun
Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 43
• 0,43 kg bütan gazı
• 12,3 kg tezek
• 4,70 kWh elektrik
enerjilerine eşdeğerindedir.
Değişik atıklardan elde edilebilecek gazın fermantasyon sürelerini Tablo 1.de
görebiliriz.
Fermantasyon sıcaklıklarına
bağlı olarak
minimum
ve
optimum
fermantasyon sürelerini gösterilmiştir. Örneğin, 20 derecelik bir ortamda ve 28 gün
fermantasyon süresinde sonra elde ede bileceğimiz enerji miktarlar Tablo 2 atık türüne
göre verilmiştir.
Tablo 1. Fermantasyon sıcaklıklarına bağlı olarak minimum ve optimum fermantasyon
süreler (AlibaĢ, 1985).
Fermantasyon sıcaklığı
(°C)
20
25
30
35
40
Minimum Fermantasyon Süresi
(gün)
11
8
6
4
4
Optimum Fermantasyon Süresi
(gün)
28
20
14
10
10
Tablo 2. Türkiye'nin Hayvansal Atık Potansiyeline KarĢılık Üretilebilecek Biyogaz
Miktarı (Köçer ve ark, 2006)
Hayvan Cinsi
Sığır
Koyun Keçi
Tavuk Hindi
Toplam
Hayvan Sayısı
(Adet)
11.054.000
38.030.000
243.511.000
292.595.000
YaĢ Gübre Miktarı
(Ton/Yıl)
39.794.400
26.621.000
5.357.242
71.772.642
Biyogaz Miktarı
(m3/yıl)
1.313.215.200
1.544.018.000
417.864.876
3.275.098.076
3.2 Reaktör Nasıl Yapılır
Örnek olarak günde 100 kg hayvan dışkısı üreten bir çiftçi ele alınırsa. 100 kg
gübreyi inceltmek için 100 litre su gerekir. Kaba hesapla 200 litrelik bu karışımın
reaktörde bekleme süresi 30 gün olarak aldığımızda gübre büyüklüğü 200 litre x 30
44 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma
gün=6000 litre hacme ihtiyaç vardır. Bu reaktöre 1/3 oranında biyogaz birikmesi için
boşluk eklediğimizde (2000 litre) reaktörün toplam hacmi 8000 litre eder buda 8 m3 tür.
Dikdörtgen şeklinde yapacak olursak 2 metre derinlik, 2 metre uzunluk, 2 metre
genişlikte bir havuz ile bunu yapabiliriz. Ve bu havuz toprağın 60-80 cm altında
olmalıdır. (şekil 1. de örnek biyogaz rektörlerini görebiliriz.)
ġekil 1:Biogaz Reaktörü
4. GüneĢ Enerjisinden Elektrik Üretmek
Güneş enerjisi ile elektrik üretmek günümüz teknolojisi ile mümkün. Bu yöntemden en
iyi şekilde yararlana bilmek için bir yıl boyunca 2000 saatten fazla güneşli güne sahip
bölgelere bu tesislerin kurulması ise verim alınabilir. Türkiye’de bu verilere sahip en
elverişli bölge yıl boyunca 3016 saat ile Güneydoğu Anadolu Bölgesi’dir. Güneş
enerjisinden elektrik üretme üzerine Diyarbakır Büyükşehir Belediyesi çevre koruma
daire başkanlı ile Teknokent işbirliği kapsamında örnek bir çalışma yapılmıştır. Evlerin
çatılarına kurulan güneş panelleri sayesinde güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürüp
ev içerisinde kullanılması sağlanıyor. Üretilen bu elektrik sadece evlerde değil ihtiyaca
göre değişik ebatlardaki güneş panelleri vasıtası ile sokak lambaları , trafik uyarı
levhaları vb. gibi yerlerde de kullanmak ve bunu ülke geneline yayıldığını
düşündüğümüzde enerji tasarrufu anlamında büyük kazançlar sağlar. Bu sistemde
sadece ilk üretim maliyeti yüksektir. Çünkü güneş panellerinin seri üretildiği tesisler ve
bunları piyasaya sunacak alt yapı henüz yeterince gelişmemiştir. (DBB Çevre Koruma
Daire Başkanlığı) (şekil 2 de Diyarbakır’da güneş ev tasarımı resimleri )
Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 45
ġekil 2:Güneş Ev Tasarımı (Erengezgin, 2009)
5. Yağmur Suyunun Kullanılması
Dünya genelinde küresel ısınmanın etkisi ile artan yağışlar sayesinde yerkürede
normalde görünenden çok daha fazla birikmiş bulunmaktadır. Kendi haline
bırakıldığında akıp gidecek ve yarardan fazla zarar getirecektir. Gereken önlemler
alındığı takdirde tahmin ettiğimizden çok daha kullanışlı hale getirilebilir. Bu suyu
gelecekteki kurak mevsimlere kadar elimizde tutmak ve günlük hayattaki su
ihtiyaçlarımızı giderebilmek için uyumlu hale getirebilir miyiz ?
Özellikle yaz aylarının kurak geçtiği mevsimlerde o bölgelerde yeraltında yapılacak
yağmur suyu toplama depoları ile su ihtiyacı karşılanabilir. Evimize varıp musluktan
akana kadar maliyet fiyatı epey artan bu suyu düşüncesizce harcıyoruz. Bir evin su
tüketiminin %70 ini tuvaletler, bahçe sulama, araç ve çamaşır yıkamada kullanıyoruz.
İşte bunlar için öncelikle evin bahçesine veya bodrumuna 10-15 m3 lük depolar
yerleştirilir. Bu depo filtreden geçirilmiş yağmur suyu çıkışana bağlanır, çatı ve terastan
akan yağmur suları PVC borular yardımı ile depoya aktarılır. Depolarda toplanan su
küçük bir su pompası yardımı ile bahçe sulama, araç yıkama, lavabo suyu ve mutfak
gibi yerlerde kullanabiliriz. Bunu dışında yoğun yağış alan Karadeniz Bölgesinde eğimi
fazla olan yerlerde suyun akış hızından ve debisinden faydalanılarak kurulacak mikro
tribünler yardımı ile bir evin elektrik ihtiyacını karşılayabiliriz.(şekil.3 yağmur suyu
depo tasarımı en kesiti)
46 | Pasif Ev Yapılarda Güneş, Biyogazdan ve Yağmur Suyundan Yararlanma
ġekil 3:Yağmur Suyu Depo Tasarımı
Yağmur suyunu depolama veya geçici olarak tutma için görülen başka bir sistem yeşil
teras çatılardır. Bu sistemde çatı üzerinde inşa edilir ve şehir yağmur suyunun
şebekesinin yükünü hafifleştirir, ayrıca yalıtımı olmayan yapılara kısmi yalıtım sağlar
(Yilmaz ve ark, 2015).
6. Sonuç Ve Öneriler
Bu makalede pasif ev tanımı ve tasarımı ile ilgili bilgi sunulmuştur. Pasif ev yapıları ve
alternatif enerji kaynaklarından, biyogaz ve güneş enerjisi örnekleri ele alınmıştır. Pasif
ev yapılarını tasarlarken yüksek yalıtımla enerji tasarrufu sağlayabileceğimiz gibi
yapının yapılacağı bölgenin olanaklarından, alternatif enerji çeşitlerinden, yer altı ve
yerüstü kaynaklarından yüksek oranda fayda sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Bu tür
yapılar için tesisler kurup yeni iş olanakları sağlanarak istihdam anlamında da ülke
ekonomisine katkı sağlamış ve ayrıca küresel ısınmaya karşı pozitif eylemde bulunmuş
oluruz. Pasif ev tasarımındaki asıl amaçların başında yeni nesiller için yaşanılabilir
temiz ve doğal bir dünya bırakmak. Bunu başarabilmek için doğayı tahrip etmeden,
yaşam alanlarını kısıtlamadan, zarara uğratmadan, doğadan ve topraktan gelen faydaları
akılla birleştirip farklı proje uygulamalarıyla gelecek nesiller için yeni bir dünya
yaratmalıyız. Bunun geliştirilmesi için araştırmalar, yaygınlaşması için de eğitimler ve
seminerler verilmeli. Dünyada faydalanılacak alternatif enerjiler keşfedilmeli.
Kaynaklar
Alibaş, K. (1985). Çeşitli Fermantasyon Biçimi ve Sıcaklıklarında Değişik Organik
Maddelerden Biogaz Üretiminin ve Değişen Çevre Sıcaklığı Koşullarındaki Fermantör
Enerji Bilançolarının Saptanması.Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal Kongresi Bildiri
Kitabı. Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Mekanizasyon Bölümü. s 304-323.
Zeki BARAN, Deniz YILMAZ | 47
Demirel, B. (2014). “Pasif Ev Uygulamasının Türkiye İçin Değerlendirilmesine
Yönelik Bir Çalışma“. Doktora Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, İstanbul.
Efe, A. (2009). “Pasif Ev güneş evlerinde bina kabuğu tasarımı“.Yüksek Lisans
Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Erengezgin, Ç.(2009). "Diyarbakır Güneş Evi." Yapı Dergisi Yapıda Ekoloji Eki.
Koçer, N. N., Öner, C., & Sugözü, İ. (2006). Türkiye’de Hayvancılık Potansiyeli ve
Biyogaz Üretimi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, 17-20
Sartori, I., & Hestnes, A. G. (2007). Energy use in the life cycle of conventional
and low-energy buildings: A review article. Energy and buildings, 39(3), 249-257.
Yilmaz, D., Sabre, M., Lassabatere, L., Dal, M., Rodriguez, F. (2016). Storm water
retention and actual evapotranspiration performances of experimental green roofs in
French oceanic climate. European Journal of Environmental and Civil Engineering,
20(3),344-362.