A framework for improving energy efficiency in municipality buildings

Abstract

Türkiye Ulusal Enerji Verimliliği Eylem Planı'na göre, enerji dağıtım talebi, binaların toplam enerji tüketiminin % 35'ini oluşturduğunu ve küresel CO2 emisyonlarının kabaca %25'ine neden olduğunu göstermektedir. Bu bilgiye dayanarak, 2007 yılından beri, belediyeler tarafından, karbondioksit emisyonunun 2020 yılına kadar en az % 20, 2030 yılına kadar da en az % 40 oranında azaltılması çalışmaları dünyanın her yerinde uygulanmaya başlanmıştır. Belediye Başkanları Küresel Sözleşmesi bağlamında, bölgesel ve yerel yönetimler Avrupa Birliği (AB), projelerinin vizyonunu, sonuçlarını ve deneyimlerini paylaşarak iklim değişikliğine uyum sağlama konusunda endişe duymaktadır. Türkiye bir ortak olarak, 10 belediyede sınırları içinde CO2'de % 20'lik bir azalma hedefine ulaşmayı ve bu hedefi aşmayı hedefliyor; bunlardan ikisi büyükşehir ve sekizi ilçe belediyeleridir. Bunun yanı sıra, belediye binaları toplumla daha etkileşimli ilişkilere sahip oldukları için diğer kamu binalarından ayrılıyor. Belediye binalarının önemi açıktır ki; bu bölgelerde yaşayan vatandaşlar için en iyi örnek yapılardır. Bu nedenle, bu çalışmanın odak noktası, ofis tipi bina olarak çalışan belediye idari binalarıdır.Bu çalışmanın amacı, Türkiye'de belediye binalarının program gereksinimleri ve enerji tüketim standartları için bir çerçeve oluşturmaktır. Bu anlamda, henüz inşa edilmemiş olan belediye binaları için enerji verimliliği performansının iyileştirilmesi için bir kılavuz, simülasyon aracı yardımıyla incelenmiştir. Bu incelemeyle ilgili, tez sorusu, belirli iyileştirmelerden sonra ne kadar enerji verimliliği kazanıldığına yönlendirilmiştir. Tezin üç amacı vardır, (1) belediye binalarının optimum program ihtiyaçlarını bulmak, (2) bir enerji tüketimi standardı belirlemek ve (3) İzmir, Türkiye'de ki örnek bina simulasyonları aracılığıyla mimari tasarım parametrelerini değiştirip enerji verimliliği seviyesini değerlendirmek.Sonuç olarak, tez, tasarım aşamaları ile ilgili olarak herhangi bir belediye binasının performansa dayalı tasarımı için bir çerçeve sunmaktadır:Erken Tasarım Aşaması: Belediye binalarının erken tasarım aşamaları için rehber olarak her belediye türü alanı için bir tasarım programı oluşturmak. Her belediye türü için bir bina programı elde etmek için bir kaynak anket analizi yapılmıştır. Bu analiz 1985-2015 dönemi için 22 belediye binası mimari yarışmasının değerlendirilmesi ile elde edildi. Bina programları, yarışmaların şartname ve standartların karşılaştırmasıyla oluşturulmuştur.Tasarım Aşaması: İzmir için belediye binaları anketi, enerji tüketiminin araştırılması ve sınırlandırılmasına ilişkin bir örnektir. Sekiz belediyeyle bireysel temas yardımı ile anket yöntemi kullanılmış ve belediye binaları için ortalama bir elektrik tüketimi belirlenmiştir.Gelişmiş Tasarım Aşaması: Enerji performans parametrelerinin simülasyonu ile ideal bir model olarak enerji verimliliğini değerlendirmek. Örnek bina, İzmir'de mimari yarışma projesi aracılığıyla tasarlanan Konak Belediye Binası olarak kararlaştırılmıştır. Simulasyon aracı, enerji performans parametrelerini (cam çeşitleri, pencere / duvar oranı, duvar tipi, yönlendirme, gölgelendirme cihazı) değerlendirmek için OpenStudio olarak seçilmiştir.Tez, bu konuların tümünü içeren altı bölümden oluşmaktadır.Anahtar sözcükler: enerji verimliliği, belediye binası, bilişimsel araçlar, simülasyon, OpenStudio, performansa dayalı tasarım, sürdürülebilirlik

According to National Energy Efficiency Action Plan for Turkey, energy distribution demand illustrates that the buildings account for 35% of total energy consumption and cause roughly 25% of global CO2 emissions. In the highlight of this knowledge, since 2007 the Covenant of Mayor's projects have begun to be implemented all over the world by municipalities to reduce CO2 emissions at least by 20% by 2020 and at least 40% by 2030. Regional and local authorities in the European Union (EU) are concerned with adapting to climate change by sharing their project's vision, results and experiences; namely in the context of the Global Covenant of Mayors. Turkey, as a partner, has recently aimed to reach and exceed the objective of a 20% reduction in CO2 within the boundaries of their districts in 10 municipalities; two of them metropolitans and eight of them districts. Besides that, the municipality buildings dissociates from other governmental buildings as having more interactive relations with the community than others. The significance of municipality buildings are obvious; these are the best-case example for citizens who live in that district. Therefore, the focus of this study is on the municipality administrative buildings working as office type building. The aim of this study is to ascertain a framework for programmatic requirements and energy consumption standards of municipality buildings in Turkey. In this sense, a guide for improvement of energy efficiency performance for the municipality buildings, that have not been built yet, have been studied with the help of simulation tool. Regarding to the track, the question of the thesis has been directed as what amount of the energy efficiency is gained after specific improvements. Considering all, three goals of the thesis are (1) to find the optimum program necessities of municipality buildings, (2) to set an energy consumption standard and (3) to evaluate energy efficiency level by alterning architectural design parameters by simulations of case building in İzmir, Turkey.Consequently, the thesis provides a framework for performance based design of any municipality building regarding to the design phases: Early Design Stage: to create a design program for each type of municipality total areas as a guide for the early design stage of municipality buildings. A bibliographic survey analysis has been used to obtain a building program for each type of municipality. This analysis has been obtained by assessing 22 municipality building architectural competitions in the 1985-2015 period. The building programs have been created by competitions' specifications and standards comparison.Design Stage: For İzmir, municipality buildings' survey is a sample of the investigation and limitation of energy consumptions. The help of personal contact has used questionnaire survey method with eight municipalities, and an average electricity consumption has been set for municipality buildings.Advanced Design Stage: to evaluate energy efficiency by the simulation of energy performance parameters' impact as an ideal model. The case building has been decided as Konak Municipality Building designed by the architectural competition project for İzmir. The tool has been chosen as OpenStudio to evaluate the energy performance parameters (glazing type, window to wall ratio, wall type, orientation, shading device).The thesis consists of six chapters that include all of these subjects.Keywords: energy efficiency, municipality building, computational tools, OpenStudio, simulation, performance-based design, sustainability