1. Ödül, Enerji Verimli Bina Tasarım Yarışması

Samsun ÇŞB retrofitting projesi, mimari yaklaşımları, farklı boyutlarda fiziksel konfigürasyonu, sosyal ve çevresel sürdürülebilirlik kararları, bağlamsal referansları tasarımı ve planlamayı şekillendirmektedir.

Yapının mevcut durumunda enerji verimliliği açısından ciddi problemler tespit edildiğinden, cephede ve çatıda radikal bir yenilemeye gidilmiştir. Proje ekibi, bu süreci yalnızca rakamsal değerleri iyileştirmek değil, binaya mimari anlamda değer katmak için de fırsat olarak görmüştür.

Proje ekibi, farklı disiplinlerde yaptığı çalışmalarını senkronize yürütebilmek amacıyla süreç yönetimini tasarlayarak işe başlamıştır. Ekibin doğal ve kültürel kaynakların sürdürülebilir kullanımına verdiği önem nedeniyle proje sürecinin başından itibaren sürekli yapılmakta olan güneş, yağış, rüzgar, aydınlatma ve bina enerji analizleri ışığında tasarım süreci şekillenmiş ve bulguların bir kısmı rapora yansıtılmıştır. Tasarım süreci boyunca tek bir BIM (yapı bilgi modelleme) modeli üzerinde çalışılmış, veri giriş çıkışı model ile doğrudan bağlantı kurarak yapılmıştır. Böylece yapının farklı fazları dahil (mevcut durum, yarışma kapsamı, retrofit senaryosu) tüm veriler tek model üzerinde toplanmıştır. Çalışmalar, proje kapsamının dışında bırakılan yemekhane ve misafirhane bölümleri hariç tutularak yapılmıştır. Öncelikle tüm iklimsel verilere göre (sıcaklık, nem, yağış, rüzgar, vs.) stratejiler, psikometrik tablo üzerinden belirlenmiştir.

• Pasif solar iklimlendirme için güney cephesinde transparan yüzey oranı yüksek tutulmalı ve yazın aşırı ısınmanın önün geçilmesi için gölgelendirme elemanları kullanılmalı.
• İklim göz önünde bulundurulduğunda, bu büyüklükte bir bina eğer süper yalıtımlı ve hava sızdırmaz olarak tasarlanırsa, ısınma yükünün önemli bir kısmını iç mekan kullanıcı aktiviteleri ve verimli aydınlatma elemanlarının yaydığı ısı karşılayacaktır.
• İç mekanda masif malzeme kullanımı, güneşten gelen ısının depolanmasını sağlayarak bina içi gece-gündüz ısı farkını azaltır.
• Arazi ılıman bir iklim bölgesinde bulunduğundan, sıcak günlerde bina içi hava sirkülasyonu fanlarla desteklendiği taktirde serinlemeye farkedilir ölçüde katkı sağlayacaktır.
• Isıtma elemanları ve boiler kazanları yüksek verimli ve iyi yalıtılmış olmalıdır.
• İç mekan yerleşimi özellikle kışın güneşin hareketi göz önünde bulundurularak yapılırsa, gün ışığından maksimum kazanç sağlanır.
• Masif olmayan, hava sızdırmazlığı yüksek, kalın yalıtımlı duvar kullanımı, özellikle bu iklimde, serin ve bulutlu havalarda, sabahları binanın ısınma süresini ve ilk ısınma için gereken enerjiyi ciddi oranda düşürür.
• Bu iklim bölgesi süper yalıtımlı bina uygulaması için uygundur.
• Depo veya data odası gibi alanlar, planda kışın soğuk rüzgarların estiği tarafa yerleştirilirse ekstra tampon bölge görevi görecektir.
• Açılabilen pencereler, kış ayazını almayacak şekilde yerleştirilirse, doğal havalandırma büyük ölçüde yeterli olacaktır.
• Yüksek yalıtımlı ve hava geçirmezliği olan binalarda HRV kullanımı, iç mekan hava kalitesinin yüksek verimle sağlanması için önemlidir.
• Yükseltilmiş çatı uygulaması özellikle serin ve çok yağışlı iklimlerde yağmur, kar ve buzu bina kabuğundan uzak tutarak ekstra yalıtım sağlar.

Yapı Senaryosu
İnsanların birbirleriyle etkileşirken aynı zamanda doğayla ve çevreyle bağlantı kurması hem sağlıklı yaşam için hem de sürdürülebilir bir yapı senaryosu kurabilmek için elzemdir. Söz konusu arazideki yoğun kent dokusu nedeniyle arazideki peyzajın bu büyüklükte bir ofis binası için yeterli olmadığı tespit edilmiştir. Bu nedenle, kullanıcıların sosyal ve rekreatif aktivitelerini gerçekleştirebilecekleri bir başka katman yapının çatısında kurgulanmıştır. Yarı kapalı bu alan, nemli ve ılıman Samsun ikliminde kullanıcıların yağış ve doğrudan güneş ışığından korunarak ılıman iklimi tecrübe etmelerini sağlamaktadır. Aynı zamanda bu yarı açık alan, yapı kabuğunun dışında, bir yükseltilmiş tavan aralığı görevi görmekte ve yağışın etkilerini binadan uzak tutarak ekstra yalıtım sağlamaktadır. Bu yükseltilmiş çatı yüzeyi, dilenirse çatı üzeri güneş enerjisi üretimi için kullanılmaya müsaittir. Yarı kapalı bu alan, kışın hakim güneybatı-kuzeydoğu doğrultusundaki rüzgarları kesecek şekilde konumlandırılmış olup, rüzgar koridoru yaratmaz ve rüzgardan korunmuş bir açık kamusal alan yaratır. Yazın ise kuzeybatı rüzgarlarının serinletici etkisinin hissedilmesine izin verir. Arazinin rüzgar potansiyelini incelediğimizde, konsept tasarımda rüzgarın dikkate alınması gerektiğini görüyoruz.

Enerji Tasarrufu Stratejileri
Proje ekibi, binanın gerçek enerji değerleri ile simülasyon sonuçlarının karşılaştırılmasının güvenilir sonuçlar vermeyeceğinde mutabık olmuştur. Bu nedenle, öncelikle projenin mevcut hali equest programında referans proje haline getirilerek bir enerji simülasyonu yapılmış ve elde edilen referans enerji değerleri gerçek harcamalarla kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonucu hesaplanan yanılma payı, sapma miktarı olarak referans senaryo ve iyileştirilmiş senaryo karşılaştırmasında kullanılmıştır. Güvenli tarafta kalmak için, tasarım senaryosu; hem referans senaryo ile, hem de gerçek değerler ile karşılaştırılmıştır. Projenin enerji simülasyonu equest programında yapılmıştır.

Tasarım senaryosunda doğalgaz kullanımı tamamen sıfıra indirildiğinden, yıllık enerji ihtiyacı toplam kWh bazında karşılaştırılmıştır. Buna göre; tasarım senaryosu gerçek tüketim verilerine oranla 34%, referans modele göre ise 60% tasarruf sağlamaktadır.

Kat planları mekanların güneş ışığından daha iyi faydalanabilmesi için yeniden yerleştirilmiştir. Bu şekilde hem iç mekan ışık kalitesinin arttırılarak ofis ortamının performansının arttırılması, hem de gündüzleri yapay ışıklandırma kullanımının azaltılması hedeflenmiştir. Giydirme cephe için yüksek verimli hava sızdırmaz üçlü cam pencereler önerilmiştir. (0.73 W/m2K) Saydam yüzeyler, güneş ışığından maksimum verim sağlamak için kat yüksekliğinde yerleştirilmiştir.

Dış duvar yalıtımı Passivhaus’a göre “süper yalıtım” sınıfına girmektedir ( 0.11W/m2K). Binanın yeni tasarımında her kata eklenen balkon alanları, ısı köprüsü riski yaratmaktadır ve tasarım ekibi, bu soruna getireceği yaklaşımı gösterebilmek adına balkonları projeden çıkarmamıştır. Yeni yapılan binalarda ısı köprüsü önleyen yalıtımlı taşıyıcı modüller, bu problemi kolayca çözse de, bu bir retrofit projesi olduğu için böyle bir çözüm mümkün olmamaktadır. Balkonların altına yerleştirilen ekstra yalıtım alanları, ısı köprüsü etkisini minimuma indirmektedir. Özellikle iç mekan ısı farklarını azaltmak ve sabahları yapay iklimlendirmeye minimum yük bindirebilmek için kalın ve hava sızdırmaz yalıtım katmanı kullanılmıştır. Bu tür yapılarda havalandırma büyük önem kazanmaktadır. İç mekan hava kalitesinin korunması için, ısı geri kazanımlı havalandırma sistemlerinde MERV13 uyumlu filtreler ve iç mekanda su bazlı boyalar önerilmiştir.

Önerilen projede binanın dış cephesi, çatısı, toprak üzerine basan zemini ve çekirdek duvarları yalıtılmaktadır. Bununla birlikte, iç duvar ve döşemelerin mevcut masif yapısı düşünülürse, bu elemanlar kışın gün ışığı gördükleri noktalarda ısı kütlesi olarak kullanılarak pasif iklimlendirmeye katkı sağlayacak şekilde düzenlenebilirler. Projede önerilen kat yüksekliğinde saydam yüzeyler ve metal hasır güneş kırıcılar güney cephesinde böyle bir ısı kazanımı ve neticesinde gün içinde sıcaklık değişimlerinde azalma sağlamak için uygundur.

Tesisat Sistemleri
Yapay aydınlatma tasarrufu için oda kullanım sensörleri ve kademeli aydınlatma devreleri içeren bir aydınlatma otomasyon sistemi önerilmektedir. Her ofis biriminde önerilen termostat kontrolü ile iklimlendirme tasarrufu sağlanmaktadır.

İklimlendirme sisteminin daha verimli çalışabilmesi için, kat planları bölgelere ayrılmıştır. Isı geri kazanım ünitesinin tesisat şeması, bu alanlara ayrı ayrı hizmet verecek şekilde düzenlenmiştir (ikmal – çekme).

Yapının yükseltilmiş çatı yüzeyi tamamen PV panellerle elektrik üretimine ayrılmıştır. Samsun’un güneş potansiyelinin Türkiye ortalamasına göre düşük olması ve çatıda kurulu bir sistem için yeterli alan olmaması göz önünde bulundurulduğunda, sıfır enerjili veya şebekeden bağımsız bir bina senaryosu düşünülememektedir. Proje için önerilen PV sistemi opsiyonel olup, diğer stratejilerden ayrı değerlendirilmiştir. Toplamda 32kWp çatıya entegre PV sistemi önerilmiştir ve binanın yüksek yalıtımı ve tasarruf önlemleri sayesinde bu yatırımın amorti süresi Samsun’un güneşlenme potansiyeline göre ortalamanın üstünde bir değer olan 7 yıl olarak hesaplanmıştır.

Mevcut yapıdaki doğalgaza bağlı ısıtma sistemi değiştirilerek elektrikli boiler kaynaklı yerden ısıtma sistemi önerilmiş, böylece doğalgaz kullanımı sıfıra indirilmiştir. Tüm ısınma yükü elektrik enerjisiyle sağlanmaktadır. Artan elektrik enerjisi ihtiyacı göz önünde bulundurularak; çatı yüzeyi tamamen elektrik üretimine ayrılmıştır. Aynı zamanda şebekeden çekme ve geri besleme yöntemiyle güneş potansiyeli Türkiye’ye göre çok yüksek olmayan Samsun’da eksik kalan enerji tamamlanmaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin depolanması için bir batarya sistemi önerilmemektedir. Üretilen enerji; aydınlatma, ofis kullanımı, ısı geri kazanımlı havalandırma sistemi, elektrikli boiler kazanı ve VRF (Variable Refrigerant Flow) soğutma sistemini beslemektedir. Boilerda elde edilen sıcak su, ısıtma aracı ve kullanım suyu olarak değerlendirilmektedir. Yapıda mevcut bir havalandırma sistemi bulunmadığından, önerilen HVR (ısı geri kazanımlı havalandırma) sistemi opsiyonel tutulmuştur.

Su Tasarrufu Stratejileri
Su tasarrufu için alaturka tuvaletlerin klozetlerle değiştirilmesi, çift kademeli rezervuar ve fotoselli armatürler önerilmiştir.

Öte yandan, kullanım suyunun sıcaklığının maksimum 50 derece olması önerilmektedir. Bu sayede ılıtmak için gereken su miktarından da tasarruf edilmesi amaçlanmaktadır. Tüm bu stratejilerin referans projeye göre toplamda %42,54 su tasarrufu sağladığı simüle edilmiştir. LEED v.4 için bu değer minimum 30% olarak belirlendiği için uygulanan su tasarrufu önlemleri yeterli görülmüştür. Gerçek harcama değerleriyle karşılaştırıldığında çok daha ciddi bir tasarruf oranı ortaya çıksa da, güvenli tarafta kalmak için simülasyonlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Yapının çatılarındaki yağmur suyunu toplayıp bodrumda depolayacak bir sistem tavsiye edilmektedir. Ayrıca, yapının peyzajında sert yüzeylerin gözenekli tretuvar olarak seçilmesi, bölgenin yüksek yağış potansiyeline uyumlu olacaktır. Bu şekilde taşkın suları azaltılacak, dilenirse zeminde yağmur suyu toplama sistemi kurulabilecektir.

Yangın Güvenliği
Mevcut yangın merdiveni incelendiğinde, günümüz “Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik”ine uymadığı gözlemlenmiştir. Bu nedenle cephe yenilenmesi sırasında yangın merdiveninin de değiştirilmesi önerilmektedir. Yönetmeliğe göre yangın merdivenindeki bazı kusurlar yeni merdivende düzeltilmiştir:

• Kaçış merdiveni yapının dışına yapılabilir. Fakat binanın yüksekliği 21,50 metreden fazlaysa yapı dışına açık merdiven yapılamaz. (Mevcut merdivende yalnızca korkuluk vardır)
• Kaçış merdivenlerinde her bölüm üzerinde 17 basamaktan fazla olmayan ve 4 basamaktan az olmayan mesafelerle merdivenlerin dönemeç yerlerinde bulunan sahanlıklar yapılmalıdır. (Mevcut merdivende kat arası sahanlık yoktur)
• Merdivenlerin bitirimlerinde ve dönemeç yerlerinde kot farkının en fazla 3 metre olması gerekmektedir. (Mevcut merdivende 3.10)
• Merdiven genişliği en az 1 metre olmalıdır. (Mevcut merdivende 0.80)
• Yangın merdiveni başladığı kattan zemine kadar kesintisiz olmalıdır. (Mevcut merdiven zemine ulaşmamaktadır)
• Yangın merdiveni kapısı, 90 dakika yanma dayanımlı kapı ile iç mekandan ayrılmalıdır.

Ayrıca mevcut yangın merdiveni, zemine ulaşmaması, zemin kat çatısında son bulması nedeniyle zaten işlevini yerine getirememektedir. Tüm bu nedenlerle, yangın merdiveninin de yenilenmesi önerilmektedir.