Bina bilgi modelleme uygulamaları ile binalarda enerji analizi

Abstract

Enerji kullanımının önemli bir kısmının konutlardan kaynaklandığı bilinmektedir. Bina bilgi modelleme programları kullanılarak, enerji kullanımını azaltmaya yönelik analizleri binaların tasarım aşamasında gerçekleştirmek veya uygulanmış bir binanın enerji etkinliğini arttırmak mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada Bina Bilgi Modelleme (BIM) uygulamalarının binaların enerji performansı üzerindeki etkisi bir uygulama çalışması ile ortaya koyulmuştur. BIM, bir binanın yaşam döngüsü boyunca tasarımını ve proje verilerini dijital formatta yönetmek için oluşturulmuş politikalar, süreçler ve teknolojilerin bütünü olarak tanımlanabilmektedir. Bu yaklaşım, inşaat sektörünün bina ve altyapıyı daha verimli planlama, tasarlama, inşa etme ve yönetme konusunda bilgi ve araçlar sağlayan üç boyutlu model tabanlı bir sürecini oluşturmaktadır.Çalışmada halihazırda kullanılmakta olan bir konutun, bina bilgi modelleme programı olan Revit ile enerji analitik modeli oluşturulmuştur. Model üzerinden enerjinin etkin kullanımına yönelik çalışmalar yapılmıştır. İlk olarak çalışmanın doğruluğunu teyit etmek amacıyla, seçilen konutun Autodesk Revit 2017 ve Carrier'in Hourly Analysis (HAP) programlarında ısıtma ve soğutma yükleri hesaplanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak her iki program için bulunan ısıtma ve soğutma yüklerinin birbirine yakın değerlerde olduğu görülmüştür. Daha sonra seçilen konutun mevcut hali için bina enerji performansını etkileyecek parametreler (bina yönelimi, güney cephe saydamlık oranı, yalıtım malzemesi ve kalınlığı) belirlenmiş ve bu parametrelerin ayrı ayrı ele alındığı analiz çalışmaları yapılmıştır. Sonuçlar; yakıt ve elektrik kullanımlarının ele alındığı enerji analizleri, yaşam döngüsü analizleri ve yakıt kullanımından kaynaklanan CO₂ emisyon miktarına göre değerlendirilmiştir. Binanın mevcut konumu `0˚ yönlenme` olarak kabul edilip, yönlenme saat yönünde 15˚ lik artan açılarla değiştirilmiş ve +195º en uygun yönlenme açısı olarak belirlenmiştir. Mevcut durumda % 6.5 olan güney cephe saydamlık oranının % 15, 30, 40, 50, 65, 80 değerleri için analizleri yapılmış ve % 40 değeri uygun saydamlık oranı olarak belirlenmiştir. Mevcut durumda yalıtım bulunmayan dış duvarlar için 3, 5 ve 8 cm kalınlığında XPS, EPS, camyünü ve taşyünü için değerlendirmeler yapılmış ve 8cm'lik XPS uygun yalıtım malzemesi ve kalınlığı olarak belirlenmiştir. Son olarak belirlenen uygun bina yönelimi, güney cephe saydamlık oranı, yalıtım malzemesi ve kalınlığının kullanılmasıyla oluşturulan alternatif bina ile mevcut bina arasında kıyaslama yapılmıştır. Buna göre mevcut durumda 62810 $ olan yaşam döngüsü maliyeti, oluşturulan alternatif durum için 46574 $ olarak elde edilmiştir. Yakıt kullanımı için elde edilen CO₂ emisyon değerleri ise mevcut ve alternatif durumlar için sırasıyla 6.2 Mg ve 3.3 Mg olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak, tasarım aşamasında veya uygulanmış bir yapı için BIM tabanlı programlar kullanılarak, binaların enerji performansının iyileştirilebildiği ve bu sayede sağlanacak çevresel etki somut olarak ortaya koyulmuştur.

It is known that a significant part of energy use comes from the houses. By using building information modeling programs, it is possible to perform analyzes to reduce energy use during the design phase of buildings or to increase the energy efficiency of an applied building. In this study, the effect of Building Information Modeling (BIM) applications on the energy performance of buildings have been demonstrated by an application study. BIM can be defined as a set of policies, processes, and technologies created to manage the design and project data in a digital format throughout the life cycle of a building. This approach constitutes a three-dimensional model-based process of the construction sector that provides information and tools to plan, design, build and manage buildings and infrastructure more efficiently.In this study, energy analytical model of a house which is currently in use was created with Revit, a building information modeling program. Efforts were made to use energy efficiently through the model. Firstly, in order to confirm the accuracy of the study, the heating and cooling loads of the selected house in Autodesk Revit 2017 and Carrier's Hourly Analysis Program (HAP) were calculated and the results were compared. As a result, it was seen that the heating and cooling loads for both programs were close to each other. Then, the parameters that will affect the building energy performance (building orientation, south façade transparency ratio, insulation material, and thickness) were determined for the current condition of the selected house and analysis studies were conducted in which these parameters were handled separately. Results were evaluated according to energy analysis derived from fuel and electricity use, life cycle assessment and CO₂ emissions from fuel use. The current position of the building is accepted as `0˚ orientation, and the orientation is changed with 15 ˚ incrementing angles and + 195º is determined as the most appropriate angle. In the present case, the southern facade transparency ratio, which is 6.5 %, were analyzed for 15, 30, 40, 50, 65, 80 % values and 40 % was determined as the appropriate transparency ratio. For the external walls which are not insulated at present case, evaluations have been made for XPS, EPS, glass wool and rock wool with a thickness of 3, 5 and 8 cm and XPS of 8 cm has been determined as the suitable insulation material and thickness. Finally, the determined building orientation, south façade opening, insulation material, and thickness were used to compare the alternative building with the existing building. Accordingly, the current life cycle cost of $ 62810 was $ 46574 for the alternative case generated. CO₂ emission values obtained for fuel use were obtained as 6.2 Mg and 3.3 Mg for current and alternative situations, respectively. As a result, it has been demonstrated that the energy performance of buildings can be improved during the design phase or using BIM-based programs for an applied structure and thus the environmental impact will be achieved.