Yüksek yapılar ve sürdürülebilir enerji

Abstract

Günümüzde, fosil bazlı enerji kaynakları tükenmekte ve bu kaynaklardan bazıları yapı malzemelerinin üretiminde de kullanılmaktadır. Sözkonusu üretimlerde enerji kaynağı olarak sürdürülebilir alternatif çözümler geliştirilmeye çalışılırken, yapı üretim sektörü içinde hızla sayıları artan yüksek yapılarda da enerji ihtiyacı için önlem alınması gerekli hale gelmiştir. Rüzgar, güneş, jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının, az katlı ya da ufak ölçekli yapılarda enerji üretimi amaçlı kullanılması mümkün iken; kat adedi gittikçe artan, az katlılara göre daha karmaşık sistemleri içeren çok yüksek yapılarda uygulanmaları zorlaşmaktadır.Bu çalışmada, yenilenebilir kaynakların yüksek yapılarda uygulanabilirliği, örneklerle göste-rilmiştir. Yapıya entegre sistemler ile yenilenebilir kaynakların etkin kullanımı ya da yapının form ve detay tasarımında alınabilecek önlemler ile yüksek yapının daha az mekanik enerji harcaması mümkündür.Bu çalışmanın Birinci Bölümünde çalışmanın amaç ve kapsamı belirtilmiştir.İkinci Bölümde; yüksek yapıların tanımı ve gelişim nedenleri ortaya konulmuştur. Yapı yüksekliği ölçüm teknikleri ile ilgili bilgi verilmiş; form, fonksiyon, şehir içindeki konumları ve yarattığı etkiler üzerinde durulmuştur.Üçüncü Bölümde; sürdürülebilirlik kavramı ve gelişimi ile yenilenebilir kaynakların özellikleri ortaya konulmuş; yüksek yapılarda sürdürülebilir enerji kullanımı konusunda alınacak önlemlerden bahsedilmiştir.Dördüncü Bölümde; rüzgar enerjisi kullanımının önemi vurgulanarak; rüzgar türbinlerinin gelişimi, yüksek yapılarda kullanım ilkeleri ve etkinlikleri konu edilmiştir.Beşinci Bölümde; güneş enerjisinin yapılarda genel kullanım alanları irdelenmiştir. Güneşten elektrik enerjisi üretmeye yönelik güneş pili (PV) teknolojileri, tipleri ve enerji verimlilikleri ile yüksek yapılardaki örneklere ait montaj ve uygulama detayları ortaya konmuştur.Altıncı Bölümde; jeotermal uygulamalar ve ısı pompaları anlatılmıştır. Isı pompası tipleri, yöntemleri ve yapılarda uygulaması detaylandırılmıştır.Çalışmanın Yedinci Bölümünde yüksek yapılar için enerji ihtiyacının en fazla olduğu iklim-lendirne sistemleri açısından, doğal havalandırmanın sağlanması ve yöntemleri anlatılmış; iklimle dengeli tasarım ilkeleri, yüksek bina örnekleriyle verilmiştir.Sekizince Bölümde, cephe sistemleri için yapılan ön çalışmalar, testler ve yüksek yapı cephelerinden beklenen performanslar belirtilmiştir.Dokuzuncu Bölümde; cam seçimi, mevcut ve yeni teknolojilerle geliştirilen cam tipleri, çalışma esasları ve detayları değerlendirilmiştir. Yüksek yapılarda cam kullanımının gelişimi ve günümüzde tercih edilen cam tipleri ortaya konmuştur.Onuncu Bölümde; yapıların çevresel etkilerini; tasarım, uygulama, sistem içerikleri gibi pek çok açıdan değerlendirerek sertifikalandıran LEED, BREEAM, CASBEE gibi sistemler açıklanarak; yüksek yapılarda bu belgeleri almış yapıların özellikleri tanımlanmıştır.Onbirinci Bölüm; çalışmada incelenen konulardan varılan sonuçları içermektedir.

In response to exhausting fossil fuel sources, intensive researches on alternative renewable energy have been continued all over the world. Alternative sources instead of fossil energy sources on the production of construction materials have been investigated nowadays. Preventions are necessary not only for construction materials but also for increasing high rise buildings. It is possible to use sun light, wind etc. as renewable energy sources on low-story buildings; but it is more difficult to use these sources in super high and more complicated buildings which contain complex systems.The purpose of this thesis is to demonstrate the compatibility and applicability of renewable energy sources to tall buildings. The building integrated systems using advanced technology enables buildings to save energy via the usage of renewable energy or precautions taken during the design and detailing of the building.The First Section presents the purpose and scope of this study.Definition of tall buildings and development needs are depicted in the Second Section. Measurement techniques of building height are briefly explained. Moreover, form, function, the positioning of the buildings over the urban areas and their effects on the on city planning and society is presented.In the Third Section, description of sustainability and its development is given. By presenting the state of art of renewable resources and systems used in tall building requiring energy consumption; the precautions that can be taken in the scope of sustainability are explained.Through the Fourth Section, the importance of usage of wind energy is enlightened together with the development of wind turbines, principles, effectiveness and methods of their integration with tall buildings.The objectives of utilization of solar energy in tall buildings are represented in the Fifth Section. Developed photovoltaic technologies converting solar energy into electrical energy, types and energy efficiency of PV?s, mounting and application details on tall buildings are illustrated.The Sixth Section denotes geothermal energy applications and heat pumps. Types of heat pumps, installation methods and utilization of heat pumps in tall buildings are detailed.Throughout the Seventh Section of the thesis, it is explained that the ventilation, heating and cooling systems consumes the largest share of energy in tall buildings. Regarding the effective usage of energy, methods of natural ventilation and principles of bioclimatic designs are exemplified.Preliminary studies on cladding systems, tests and anticipated performance of façade systems are presented in the Eighth Section.The selection of glass type and the smart glazing developed by the recent technological methods and working principle of smart glazing are evaluated. The usage of glazing in tall buildings and most preferred glass types are presented through the Ninth Section.The Tenth Section explains LEED, BREEAM; CASBEE certifications which evaluate the environmental impacts of structures in terms of design, application, content of systems. Features of the certified buildings are detailed.Conclusions of the study are illuminated in the last section.