Geleceğin kentleri-Yüksek Katlı Binaların Dezavantajları-Isı Kayıpları vs:

 

1—Yüksek Binalar-Isı Kayıpları-Kazançları:

 

1--Bir binada kat adedi (n) arttıkça bina toplam dış cephe yüzeyi (DCA) de(yaklaşık doğrusal orantılı)artmaktadır.

 

2-- Yapılan bir hesaplamaya göre yapımı sırasında ülkemizin iki yıllık toplam CO2 salımlarından daha fazla CO2 salımına neden olacak bu projenin yüksek binalarla daha da çevreyi kirleteceği modellenmeli ve yenilenebilir enerji

kaynaklarına da büyük önem verilmeli uygun olacaktır.

 

3-- Çinin Ningbo kentinde 7 aylık ısıtma mevsimi yaşandığından FAR(toplam döşeme alanının binanın zemine oturduğu alana oranının (FAR: Floor Area Ratio) arttıkça (yüksek bina) bir miktar güneşlenme kazancı olsa da bina cephelerinden oluşan ısı kayıplarının çok daha fazla olduğunu derece-gün tabanlı analizlerinde göstermişlerdir.

 

4-- Hong Kong da 25 binada yapılan araştırma sonuçlarına göre kat adedi ile güneş enerjisinden yararlanma olanağı azalmasına karşın bina yükleri de tam tersine artmaktadır.

 

2—Yüksek Binalar-Ulaşım:

 

1--İrlanda hükümeti ise kat yüksekliği konusunda bir yönerge yayınlamıştır.Bu yönergede yüksek binaların oluşturulabilmesi için çok etkin bir ulaşım altyapısının önemi vurgulanmıştır.

 

 

3—Yüksek Binalar-Bina Elektrik Üretme Kapasitesi:

 

1--3 katlı bir klasik Londra evinde brüt çatı alanının (BCA) toplam brüt döşeme alanına (BDA) oranı (CDO) yaklaşık 1/3 dür. The Shard of Glass binasında bu oran yaklaşık 1/95`dir. Çatı alanının tamamına yıllık ortalama verimleri, ηPV %16 olan PV gözeler uygulansa bile (APV ≤ 100 m2) (sıcak günlerde PV gözeler PVT sistemlerinde olduğu gibi soğutulmadığı için verim düşmektedir), ortalama çatı yüzeyine dik ışınım yoğunluğu, Id 700 W/m2 (0.7 kW/m2) olarak kabul edildiğinde, elde edilecek yıllık ortalama elektrik gücü yaklaşık 11 kWe olur. Bu kapasite, binadaki tam kat adedi, n (zeminden itibaren yukarıya) sadece 3 olan bir ev için yeterli olabilir.

 

2—Kısaca Binanın Elektrik İhtiyacını karşılayan çatı tipi panel sistemi ancak 3 katlı bir bina için sözkonusu olabilir.

6.2-- Bir binanın elektrik güç talebinin-bugünün piyasasında mevcut PV göze verimlerine pek bağlantılı olmaksızın-tamamının karşılanabileceği (KO =1)  en fazla kat adedi 5 tir.

 

2.1--Yüksek binalarda cam yüzeylerde saydam/yarı saydam PV, duvarlarda ise PV gözeleri uygulanabilse de gömülü enerji ve diğer nedenlerden dolayı çevresel ve ekonomik olmamaktadır.

 

3--Yapılan bir çalışmada; Yüksek binaların kat sayıları arttıkça güneş enerjisinden etkin olarak yararlanma olasılığının çevresel ve ekonomiklik gibi açılardan ortadan kalktığının haberini vermektedir.

 

4--Geleceğin çok katlı gözelerinde 0,6 verime ulaşıldığı gerçekleşse de kat adedi 19 olacaktır.

 

5--Bir binanın sadece elektrik gücünün değil de ısı talebinin de düşey duvarlarda ve çatılarda kısmen karşılandığı PVT sistemlerinin ek katma değeri ile bu çözüm bina zarfı cam olmayan yüksek binalarda yararlı olabilir. Soğuk iklimlerde üretilen ısının ekserjisi çok düşük olduğundan akışkan dolaşım pompanın(larının) ekserji talebi (Elektrik) daha fazla olduğu durumlarda ekserji farkına (Ekserji yıkımı) orantılı biçimde önlenebilir CO2 salım sorumluluğu doğar.

 

6--PV verimlerinde büyük artışlar olmadığı sürece bir binanın elektrik gücünün tamamının karşılanması için en fazla kat adedi 5 dolayındadır.

 

6.1--Bu sayıyı arttırmak için günümüzde elektrik güç talebinin azaltılması, az da olsa pik yükleri düzlemek üzere enerji depolaması düşünülebilir.Bu konuda Tesla Şirketinin ev tipi bataryaları (Power Wall) piyasaya çıkmıştır fakat

çok pahalıdır. Bu tür bir 13,5 kW-h kapasiteli batarya yaklaşık 65000 TL dir

 

7--Yüksek binalar yoğunlaştıkça birbirlerini gölgeleme olasılıkları da artmaktadır. Bazı binalar kendi geometrilerine bağlı olarak kendi cephelerini

de gölgeleyebilmektedirler. Bu sorunlar İstanbul ve Ankara da yaşanmaktadır.

 

7.1--Yüksek binaların çevrelerini gölgeledikleri gibi kümeleştikleri alanlarda birbirlerini de gölgeledikleri görülmektedir. Sık ve yüksek kentleşme, gölgeleme sorunu oluşturmanın yanında bırakın bölge ısıtma ve enerji sistemlerine yeterli alan bırakmayı, afet durumlarında toplanma yerlerini bile giderek çok azaltmaktadır.

 

7.2—Bu denli yoğunlaşma ve dikey gelişim sadece güneş enerjisine değil diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına ve sistemlerine de uygulanabilecek serbest alan bırakmamaktadır

 

4—Yüksek Binalar-Ortak Toplanma Alanları:

 

1--Son verilere göre İstanbul kentinde afet toplanma alanları son yıllarda %84 azalmıştır.

 

5—Yüksek Binalar-Isı Pompaları:

 

1--Yüksek binaların derin temel betonları içerisine ısı değişim boruları konularak ısı pompaları kullanılarak ısıtma ve soğutma yapılacağı öne sürülse de enerji kalitesinin (Ekserji) akılcı kullanılması için ısı pompasının minimum etkinlik katsayısı COPmin değerinin en az 8 olması gerekir

 

2-- İstanbul gibi kentlerde toprak kaynaklı ısı pompalarının ısı değiştirici ve mevsimlik ısı depolama hacimlerine yer kalmamıştır.

 

6—Bölgesel Enerji Sistemlerinin Önemi:

 

1-- Bölge enerji sistemlerine geçilmesi ile bireysel anlamda binalarda güneşten hasat edilen elektrik gücü ve sıcak suyun paylaşımına ve akılcılığına büyük ölçüde katkıda bulunacak olan yenilenebilir enerji ağırlıklı ısı ve güç santralleri de gündeme gelecektir.

 

1.1--Bu santrallerin kapasite büyüklüğü ve merkezi işletim, bakım ve onarım

avantajlarına bağlı olarak daha verimli olmalarından da önemlisi, kentin biyogaz,rüzgâr ve büyük olasılıkla jeotermal -ve kesinlikle toprak ısısından- yararlanmak ve merkezi ısı depoları kullanılarak yaygın kentlerde daha geniş bir alanda oluşan eşzamansızlık bandında tepe yüklerin daha etkin düzleştirilmesi mümkün olacaktır.

 

1.2—Çok yüksek binaların çok yoğun olmaması ön koşulu ile, bireysel binaların gölgelenme sorununun da geniş bir bölgeye yayılması söz konusu olacağından bu sorun bir ölçüde kendiliğinden çözülmüş olacaktır.

 

7—En Yoğun CO2 Salımı-Gömülü Enerji:

 

1-- Bazı Yapı Malzemelerinin Gömülü Enerji, Gömülü Ekserji ve Gömülü CO2 Değerleri-Toplam Salım:

1—Alüminyum……………..85,1

2—Cam-Renkli…………….23,9

3—İnşaat Demiri…………..17,5

4—Sunta……………....……...5,7

5—Tuğla……………......……..2,1

6—Beton……………......…….1,18

 

1-- En yoğun CO2 salımı ve en fazla gömülü enerji ve ekserji kullanımı alüminyum da gerçekleşmekte, onu da cam takip etmektedir.Bu bağlamda, beton en az salıma ve enerji tüketimine ve ekserji yıkımına sahiptir.

 

1.1—Bu anlamda alüminyum cephe kaplama sistemleri CO2 salımı yönünden en fazla salım yapan sistemler olup-cepheleri alüminyum vs kaplama yerine beton esaslı malzemeler ile kaplamak daha uygun olabilir.

 

8—Yüksek Katlı Binalar-Dikey Taşınım:

 

1—Yüksek katlı binalarda  İşletme sırasında gene asansörlerin tükettiği

enerji önemli boyuttadır.

 

2--Kullanım suyunun (Sıcak ve soğuk) dolaşımında kullanım açık devreli olduğu için pompa giderleri de kat adedi yani basma yüksekliği ile orantılıdır.

 

3-- Ara kat tesisat istasyonları, dikey havalandırma ve klima kanalları (sonuçta atmosfere açık) yangın emniyeti daha pahalı ve pencereler açılmadığı için yapay havalandırma yükleri ve klima yükleri de daha fazladır.

 

4-- Ortalama kat adedi azaldıkça binaların gömülü enerji ve CO2 miktarı azalır.

 

9—Geleceğin Kentleri Nasıl Olabilir:

 

1-- Geleceğin yüzde-yüz sürdürülebilir enerjili kentin tahmini nüfusu 200.000 kişi olacaktır.Bu anlamda kentler 200.000 nüfuslu ilçelere ayrılabilir.ve ileçeler arasında yeşil kuşaklar oluşturulabilir.

 

2-- Kentin güneş enerjisinden en fazla düzeyde yararlanabilmesi için binaların hem uygun dış cephelerine tümleşik biçimde hem de hem çatılarına PV gözeler yerleştirilecektir.

 

3—Yüksek katlar genel olarak 15 kat altı olabilir.

 

4—Bina ısıtma-soğutma-elektriğini fotovoltik panel destekli trijenerasyonlu doğalgazlı-hidrojen yakıtlı sistemle sağlayabilir.Böylece binada oturanların kullanacağı elektrikli araçların elektrik şarj üniteleri bodrum katta bulunan otoparkta şarj edilebilir.

 

4.1—Ayrıca yakında termik santral-jeotermik santral vs varsa bunlar ile ısıtma-soğutma sistemi desteklenmekte.

 

5—Binadan çıkan atık su paket atıksu filtrelerinden temizlenip tekrar binada lavabo-alafranga helalara basılmaktadır.İçme suyu için ayrı bir hat tasarlanıp bu hat şehir şebekesi-ters osmozlu bir sistem olabilir.

 

6—Binada katlarda ortak geridönüşüm atık kutularına atıklar tasnif edilerek atılmakta.Plastikler belli ömrü olan(3 aylık vs) biyoplastikten üretilmekte.Bez çanta-çuvalla bakliyat vs toptan alımlar ön plana çıkmakta.

 

7—Binanın yeşil alanında % 50 meyve+%50 süs ağacı dikli olmakta.

 

8—Bina CO2 salımı en az olan beton-tuğla-ahşaptan imal edilmekte-ısı yalıtımı ahşap-perlit esaslı yongalarla sağlanmaktadır.

 

9—200.000 kişilik şehrin gıda ihtiyacı çevre köylerden ve yüksek katlı dikey çiftliklerden sağlanmakta.Çiftliklerin gübre ve su ihtiyacı şehir kanalizasyonun arıtılması ile sağlanmakta.

 

Kaynak:Yapılardaki Kat Adedinin Büyük Kentlerin Güneş Enerjisinden Akılcı Yararlanmasına Etkileri-Birol Kılkış-Mühendis ve Makine cilt 61, sayı 699, s. 81-115, 2020