Bina İyileştirme Uygulamalarının, Sürdürülebilirlik Endesklerine Direk Ve Çapraz Etkilerinin Değerlendirilmesi

Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Energy Institute, Yüksek LisansTez (eng) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, Yüksek LisansThe main objective of this thesis is to identify the sustainability indexes for a specified area (Kartal District of Istanbul) and further to analyze influences of the building retrofitting interventions on them. Specifically, this thesis covers the effect of 8 interventions such as thermal insulation, window change, LED (Light Emitting Diode) lighting, heat pump, solar thermal panels, automation & monitoring systems, application of water saving systems and radiant heating on sustainability indexes which are grouped under 6 topics such as energy, economical, comfort, social, environmental and urban. At the same time, the interventions mentioned above have influences on 7 energy consuming parameters such as lighting, miscellaneous equipment, space heating, space cooling, pumps, ventilation fan, domestic hot water. Additionally, one part of the thesis examines effects of the sustainability indicators on each other such as the effect of an energy indicator on an economy indicator. Another part consists of the standardization of sustainability indexes according to national and international standards to classify the sustainability indicators. In the introduction part, purpose of thesis is given and the literature is reviewed including studies that are related with the content of the thesis to be informed about the techniques and measures to evaluate sustainability indexes, energy efficient retrofitting interventions, mathematical models and related national and international standards. In the methodology part, the description of sustainability indexes is given in addition to their measurement technique. Then, the national and international standards are given to classify the sustainability indexes. Building retrofitting interventions are given with the scenarios. 6 scenarios are the combinations of 8 retrofitting interventions. The 7 energy consuming parameters are expressed. The methodology to measure the effects of retrofitting interventions on energy consuming parameters are given. The methodology to calculate the effects of interventions on sustainability indexes constitutes the next section. Methodology part ends with the techniques which indicate cross effects of sustainability indexes to each other. Furhermore, case study chapter begins with the general overview and climatic conditions for Kartal Demo Site. There are three buildings such as one elderly house, and two residential apartments. The meteorological information is included because it effects the selection of retrofitting strategies along with the configuration and type of selected strategies. Features of the building prior to retrofitting interventions are clearly identified in order to highlight the effects of intended retrofitting targets. Therefore, buildings envelope, mechanical systems, electrical systems are described. In order to enhance the inadequate parts for the demo site purpose and summary of the interventions are mentioned. Building energy simulation which is used to calculate the energy demand and comsumption of the buildings and the effects of retrofitting interventions is explained. Scenario 6 is chosen which includes all of the interventions. Results section includes the qualitative and quantitative outcomes of mentioned methodologies. Results chapter begins with the evaluated sustainability index table. The classification results of sustainability index according to standards is expressed. Percentage effects of retrofitting interventions on energy consuming parameters are given. Therefore a sensivity matrix is formed including no sensivity, partly sensitive, reasonably sensitive and highly sensitive influences. Effects of interventions on sustainability indexes is shown in the next part with the intended effects and side effects. Cross effects of chosen sustainability indexes to each other concludes the results chapter. Discussion part to evaluate the results and provide conclusions are placed at the end of the thesis.Bu tezin amacı, Kartalın Yakacık mahallesi için oluşturulan sürdürülebilirlik endekslerini belirlemek ve değerlendirmek bunun yanısıra; burada proje kapsamında seçilen üç binaya uygulanan iyileştirme müdahalelerinin enerji tüketen parametrelere ve sürdürülebilirlik endekslerine etkilerini belirlemektir. Bu bağlamda sekiz iyileştirme uygulamasının (ısı yalıtımı, cam değişimi, led ışıklandırma uygulaması, ısı pompası entegrasyonu, güneş paneli ekleme, otomasyon & izleme sistemlerinin kurulması, su tasarruflu armatürlerin eklenmesi ve radyant ısıtma sistemlerinin kurulması) sürdürülebilirlik endekslerine (enerji, ekonomi, konfor, sosyal, çevresel, kentsel) etkileri incelenecektir. Aynı zamanda az önce belirtilen bina iyileştirme uygulamalarının belirlenen yedi enerji tüketen parametreye (ışıklandırma, ısıtma, soğutma, pompalar, havalandırma fanları, evsel ısıtma suyu, çeşitli ekipmanlar) etkileri incelenmektedir. Buna ek olarak tezin bir kısmında belirlenen sürdürülebilirlik endekslerinin birbirlerine çaprazlama etkileri örneklendirilmektedir. Tezin bir diğer kısmında sürdürülebilirlik endekslerinin araştırılan ulusal ve uluslararası standartlara uygunluğu hesaplanmaktadır. Bu sayede yapılan bina iyileştirme uygulamalarının ulusal ve uluslarası standartlarda yarattıkları etki gözlemlenebilecektir. Tezin giriş bölümü tezin amacı ile başlamaktadır. Ardından tezin içeriği ile alakalı çalışmaların incelendiği literatür taraması yer alacaktır. Literatür taraması sürdürülebilirlik endesklerini hesaplamada kullanılan teknikleri, enerji verimli bina iyileştirme uygulamalarını, kalitatif ve sayısal modelleri, ilgili ulusal ve uluslararası standartları içermektedir. Dünyada uygulanan sürdürülebilirlik indeksleri, bu indekslerin seçiminde, hesaplanmasında ve birbirleriyle kıyaslanmasında dikkate alınan esaslar incelenmekte ve Kartal Demo Alanı ile karşılaştırılması yapılmaktadır. Sürdürülebilirlik endekslerini doğrudan veya dolaylı etkileyen enerji, ekonomi, sosyal, çevresel, komfor ve şehircilik parametreleri detaylı şekilde irdelenmektedir. Bina bazındaki enerji verimli tekniklerin (enerji verimli camların kullanımı, enerji koruyan duvar yalıtım malzemelerinin kullanımı) ve yenilenebilir enerji kaynaklarının binalara entegrasyonunun sürdürülebilirlik alanında doğurduğu olumlu etkilere yer verilmektedir. Bina ve bölgesel bazda değerlendirilen sürdürülebilirlik kavramını etkileyen senaryolar ve uygulama kombinasyonları incelenerek Kartal saha çalışması ile benzerlik ve farkları ortaya konmaktadır. İstatistiksel methodlar ve bunların kullanılış biçimlerinin incelenmesi tezin methodolojisini oluşturmada altlık olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde bu tezin kapsamı içinde yer alan sürdürülebilirlik endekslerinin tümünü tek tek inceleyen bir sürdürülebilirlik standardizasyonu bulunmamaktadır. Bundan dolayı dünyada uygulanan standardizasyon yöntemleri ve bunların dayandığı temeller incelenmekte, bu bağlamda bina enerji uygulamalarınınstandartlara uygunluğu değerlendirilmiştir. Dolayısıla tezin bu bölümü bölgesel veya ulusal bazda sürdürülebilirlik incelemesi yapmak isteyen ya da sürdürülebilirlik endeksi oluşturmak isteyen yetkili otoriteleri ilgilendirmektedir. Aynı zamanda bina enerji modellemeleri ve bu modellemelerde dikkate alınan noktaların ekonomik, çevresel ve sosyal etkilerine değinilmiştir. Bina enerji modellemelerinde kullanılan metodların özellikleri ve bu özelliklerin Kartal saha çalışması ile ilgisi de belirtilmiştir. Literatürde yer alan bina iyileştirme çalışmaları ve bu iyileştirmelerin enerji korunumuna faydaları ile duyarlık analizi bağlamında incelemeleri irdelenmektedir. Metodoloji kısmı, sürdürülebilirlik endekslerinin açıklamaları ve hesaplama yöntemleri ile başlamaktadır. Burada enerji, ekonomi, konfor, sosyal, çevresel ve şehircilik alanında seçilen indekslerin tanıtımlarına ve hesaplama yöntemlerine değinilmektedir. Ardından sürdürülebilirlik endekslerini sınıflandırmak adına seçilen standartlar belirtilmektedir. Bu standartlar tek bir kaynaktan alınmamıştır, ulusal ve uluslarası düzeyde standartlar seçilmektedir ve bina iyileştirme uygulamalarının bu standartlardaki etkisi gözlemlenmeye çalışılmaktadır. Bina iyileştirme uygulamalarının isimleri(ısı yalıtımı, cam değişimi, led ışıklandırma uygulaması, ısı pompası entegrasyonu, güneş paneli ekleme, otomasyon & izleme sistemlerinin kurulması, su tasarruflu armatürlerin eklenmesi ve radyan ısıtma sistemlerinin kurulması)tablo halinde belirtilmektedir. Bunun ardından sekiz bina iyileştirme uygulamasının kombinasyonları olan altı senaryo gösterilmektedir. Yedi adet enerji tüketen parametre (ışıklandırma, ısıtma, soğutma, pompalar, havalandırma fanları, evsel ısıtma suyu, çeşitli ekipmanlar) bu bölümde listelenmektedir. Bundan sonra bina iyileştirme uygulamalarının enerji tüketen parametlere etkilerini ölçmek için uygulanan metodoloji bölümü yer almaktadır. Bu bölümde iyileştirme yapılırken hedeflenen enerji koruma etkilerinin yanı sıra yan ve olumsuz etkilere de yer verilmektedir. Ardından bina iyileştirme uygulamalarının sürdürülebilirlik endekslerine olan etkilerini hesaplamada kullanılan metodoloji yer almaktadır. Bu kısım binaların şehir bazındaki sürdürülebilirliğe etkisinin önemini açıkça göstermektedir. Metodoloji bölümü sürdürülebilirlik endekslerinin birbirlerine olan çaprazlama etkilerinin hesaplanma yöntemi ile son bulmaktadır. Çapraz etkileri incelemedeki hedef birbirinden bağımsız hesaplanmış sürdürülebilirlik indekslerinin aslında birbirinden ne oranda etkilendiğini kanıtlamaktır. Sonrasında Yakacık vaka analizi kısmı gelmektedir. Bu bölüm Yakacık demo alanının genel bakışı ve iklimsel koşulları ile başlamaktadır. Demo alanı üç bina incelemesinden oluşmaktadır. Bu binaların ikisi konut apartman olup biri büyük ölçekli bir huzurevidir. Bölgeye ait meteorolojik veriler bina iyileştirme uygulamalarının seçimini ve konfigürasyonlarını etkilediği için burada yer almaktadır. Binanın iyileştirme uygulamalarından önceki durumu; bina dış cephesi, mekanik sistemleri ve elektrik sistemleri kapsamında anlatılmaktadır. Bu eksiklikleri gidermek bağlamında uygulanan iyileştirmelerin amaçları ve özetleri bir sonraki kısmı oluşturmaktadır. Bina enerji simülasyonu binanın enerji ihtiyacı, enerji tüketimi ve uygulanan iyileştirmelerin etkilerini ölçmek amaçlı kullanılmaktadır. Aynı zamanda bina enerji simulasyonu binanın mevcut enerji etüdünü analiz etmekte de kullanıkmaktadır. Sekiz uygulamayı da içeren altı kodlu senaryo demo alanı için uygun görülmektedir. Sonuç bölümü, değerlendirilen sürdürülebilirlik endekslerin hesaplanmış tablosu ile başlamaktadır. Ardından sürdürülebilirlik endesklerinin standartlara göre durumları tablo halinde sunulmaktadır. Takip eden bölümde bina iyileştirme uygulamalarının enerji tüketen parametrelere yüzdesel etkileri yer almaktadır. Bu kısımda duyarlılık analizi matriksi yer almaktadır. Bu matriks: duyarlı olmayan, kısmi duyarlı, orta derecede duyarlı ve çok duyarlı etkileri içermektedir. Diğer bir yandan bina iyileştirme uygulamalarının sürdürülebilirlik endesklerine hedeflenen ve yan etkileri detaylı bir tabloda sunulmaktadır ve açıklanmaktadır. Sonuç bölümünün sonunda sürdürülebilirlik endekslerinin birbirlerine olan çaprazlama etkilerinin beş örneği yer almaktadır. Tartışma bölümü sonuçların değerlendirilmesi ve önerilerin sunulması ile tezin sonunu oluşturmaktadır.M.Sc.Yüksek Lisan