Analyzing the sustainability of primary schools' external walls within the scope of life cycle assessment in Turkey and developing new details for improving
Türkiye'de ilkokul binalarının dış duvar detaylarının sürdürülebilirliklerinin bina yaşam döngüsü kapsamında incelenmesi ve iyileştirilmesi için yeni detay alternatiflerinin geliştirilmesi
- Tez No: 661009
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH YAZICIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 338
Özet
Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve buna bağlı olarak CO2 salınımlarının kritik seviyelere ulaşması sürdürülebilir kalkınmanın sağlanmasının küresel ölçekte tüm ülkelerin ortak hedefi haline gelmesine neden olmuştur. Özellikle enerji tüketiminin büyük bir kısmını binaların oluşturması bu bağlamda kullanılan enerjiyi ve CO2 salınımlarını sınırlamak için sürdürülebilir tasarım kriterlerine ilk tasarım aşamasından itibaren uyulmasını gerekliliğini ortaya koymuştur. Bu yüzden, sürdürülebilir ve enerji etkin bina çevrelerinin oluşturulmasına yönelik politikaların geliştirilmesi çevresel sürdürülebilirliğin sağlanmasında rol oynayan önemli bir olgudur. Bu bağlamda, binaların yapımında tüketilen enerji ve buna bağlı olarak oluşan CO2 salınımlarını sınırlamak için binaların çevresel sürdürülebilirliklerinin değerlendirilmesi ve tüketim ve salınımları azaltmak için yeni çözümler geliştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, sürüdülebilir bina çevrelerinin oluşması için hammaddelerinin çıkarımı, malzemelerin üretimi, binaların yapımı ve kullanımı, yapı elemanlarının yeniden onarımı ve yıkım evrelerini kapsayan yaşam döngüsü evrelerini içine alarak bir bütün olarak değerlendirilmesi ve buna bağlı olarak çözülmesi çerçevesinde gerçekleştirilmelidir. Tüm dünyada olduğu gibi Türkiye'de de sürdürülebilir kalkınma hedefleri kapsamında çevresel sürdürülebilirliğin sağlanmasına yönelik politikalar ve yasal düzenlemeler geliştirilmiştir. Bunlardan biri 2023 yılına kadar kamu binalarının enerji tüketimlerini %15 düşürmek ve eğer gerekli görülürse bina kabuğunun iyileştirilmesine yönelik çözümlerin geliştirilmesidir (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019). Dış çevre ile olan iletişiminden dolayı bina kabuğunun performansının yeterli ve sürdürülebilir olması enerji etkin bir bina oluşturulmasında en önemli etkenlerden biridir. Bu sebeple yasal düzenlemeler temel olarak bina kabuğu üzerinde geliştirilmektedir. Tez çalışması kapsamında, Türkiye'de ilkokul binalarının dış duvarlarının çevresel sürdürebilirliklerinin bina yaşam döngüsü kapsamında incelenmesi ve sürdürülebilirliklerinin geliştirilerek çevresel etkilerinin azaltılması için dış duvar detay alternatiflerinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç çerçevesinde geliştirilen çalışmanın, •hükumet tarafından belirlenen çevresel kalkınma hedefleri kapsamında geliştirilen politikalara destek sağlaması, •karbon nötr ve enerji etkin kamu binalarının yapılmasında ve sürdürülebilir bina çevrelerinin oluşturulması için yapılacak olan çalışmalara temel oluşturması, •bina yaşam döngüsü yaklaşımının çevresel sürdürülebilirliğin değerlendirilmesinde ulusal politika ve yasal düzenlemelerde ortak bir dil olmasının sağlanması ve böylece ilk tasarım aşamasında sürdürülebilir ve enerji etkin tasarım kararlarının verilmesini desteklemesi, •sektörün doğal ve çevresel etkisinin minimum olduğu alternatif malzemeleri kullanmasının desteklemesi, hedeflenmektedir. Bu kapsamda ilk problem sorusu ilkokul binalarının dış duvarlarının sürdürülebilir ve enerji etkin olup olmadığı, elde edilen sonuçlara göre ikinci soru ise bu dış duvar detaylarının enerji etkin ve minimum çevresel etki sağlayacak şekilde nasıl geliştirilip iyileştirilebilinecekleridir. Türkiye'de bina yaşam döngüsü analizi çevresel sürdürülebilirliğin değerlendirilmesinde yeni bir yaklaşımdır. Bu konuda önemli düzeyde çalışmalar mevcuttur, fakat hala gelişmiş bir bina yaşam döngüsü veritabanı ve değerlendirme aracı bulunmamaktadır. Bu çalışma ile ilkokul binalarının çevresel sürdülebilirliği bütüncül bir yaklaşım ile değerlendirilebilinecek ve bu analizlerin sürdürülebilir bina çevrelerinin oluşturulmasında hem sektör hem araştırmacılar tarafından kullanılması desteklenebilecektir. Bu hedef doğrultusunda tez 5 ana bölümden oluşmaktadır. Ilk bölümde giriş ile birlikte tez çalışmasının amacı, kapsamı ve kullanılan metodlar verilmiştir. Ikinci bölümde çalışma alanı olarak seçilmiş olan dış duvar elemanları hakkında yapılmış literatür çalışmasına yer verilmiştir. Dış duvarların tarihsel gelişimi, dış duvar tipleri ve dış duvarların performans gereksinimleri detaylı olarak açıklanmıştır. Üçüncü bölümde binaların çevresel sürdürülebilirliklerinin tanımı ve değerlendirilmesine yönelik literatür incelemesine yer verilmiştir. Bu bağlamda, sürdürülebilirlik, enerji etkinliği ve çevresel sürdürülebilirlik tanımlamaları verilmiş ve bunun devamında bina yaşam döngüsü analizi aşamaları ve hesaplama yöntemleri detaylı olarak açıklanmıştır. Bu bölümde son olarak gömülü ve operasyonel enerji ve btu konuda yapılan yenilikçi gelişmiş tasarımlar ilgili literatür incelemeleri verilmiştir. Dördüncü bölümde İstanbul ili içerisinde tip planların ve dış duvarların belirlenmesi için 103 okulun uygulama projesi incelenmiştir. Bu projeler içinden farklı tip planları ve dış duvar detayları belirlenmiş 10 okul seçilmiştir. Seçilen 10 okulun bina yaşam döngüsü kapsamında çevresel sürdürülebilirliklerinin analizleri verilmiştir. Bu analizlerin başlıca adımları olarak; •örnek binaların tanıtılması, dış duvarlarının yerinde incelenmesi ve güncel durumlarının belirlenmesi, •örnek binaların uygulama projelerinin incelenmesi, dış duvar detaylarının verilmesi ve detaylarda kullanılan malzemelerin toplam ağırlıklarının hesaplanması, •u-değerinin dış duvar ve pencereler için TS 825 standartına göre hesaplanması, •bina enerji yaşam döngüsü analizlerinin gömülü enerji ve operasyonel enerji kapsamında hesaplanması, •bina karbon salınımı yaşam döngüsü analizlerinin gömülü enerji ve operasyonel enerji kapsamında hesaplanması, •tüm vaka analiz sonuçlarının birim metrekare alan için karşılaştırılması ve sonuçların çevresel sürdürülebilirlik kapsamında değerlendirilmesi, •seçilen örnek binaların dış duvar detaylarının çevresel sürdürülebilirlik ve performanslarının iyileştirilmesi için optimum alternatiflerin geliştirilmesi ve önerilen yeni durumların bina yaşam döngüsü hesaplamalarının yapılması, •yeni sonuçların değerlendirilmesi ve eski durumlar ile karşılaştırma analizlerinin yapılması, açıklanmaktadır. Bu kapsamda yapılan çalışma İstanbul ili içerisindeki toplam devlet ilkokulu sayısının %6'sını temsil etmektedir. Buna ek olarak çalışma İstanbul ili içerisinde bulunan devlet ilkokullarının toplam sirkülasyonun %8'ini etkilemektedir. Beşinci bölümde elde edilen sonuçlar genel çerçevede değerlendirilmiş, yapılan çalışmanın sınırlamaları ve potansiyelleri belirtilmiştir. Bu kapsamda çalışmanın sonuçlarına göre betonarme malzeme yüksek miktarda bulunmasından dolayı gömülü enerji ve buna bağlı olarak CO2 salınımını en fazla etkileyen malzeme olarak bulunmuştur. Bununla birlikte saydamlık oranı ve soğutma yükü operasyonel enerjiyi en fazla etkileyen bulgular olarak bulunmuştur. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, kamu binalarını çevresel sürdürülebilirlik kapsamında iyileştirmek ve gelecek politikalarda uygulanmak üzere çalışma kapsamında öneriler geliştirilmiştir. Bu öneriler gömülü enerji ve CO2 salınımı kapsamında doğal elyaflı yalıtım malzemelerinin kullanılması ve geri dönüştürülebilir, yeniden kullanılabilir malzemelerin kullanılması yönündedir. Bununla birlikte çevresel etkisi daha düşük malzemelerin strüktür sistemi olarak kullanılması önerilmiştir. Kullanım evresi çevresel etkinin azaltılmasına ilişkin öneriler ise başlıca bina operasyonel yükünün azaltılması yönündedir. Pasif tasarım stratejileriyle birlikte ısıtma,soğutma ve havalandırma sistemlerinin yükünün azaltılması ve yüksek performanslı camların kullanımı üzerine öneriler geliştirilmiştir. Aynı zamanda çalışmayı daha ileriye taşımak için gereken önermeler yapılarak tez sonlandırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Rising need for energy consumption and consequently, CO2 emissions reaching at critical levels have caused all nations to aim sustainable development in a global scale. In particular, the fact that buildings constitute a large share of total energy consumption has revealed the necessity to integrate sustainable design options from the first design stage in order to limit energy consumption and CO2 emissions. In this context, it becomes necessary to evaluate the sustainability of buildings and develop new solutions for improvement to limit the energy consumption and resulting carbon emissions from construction of buildings. Therefore, to provide sustainable building environment, it should be evaluated as a whole by including life cycle phases of the building that comprises extraction of materials, producing components, construction and operation of building, renovation on building components and destruction of building. As in the whole world, several policies and regulations have been developed in Turkey to achieve environmental sustainability in the scope of sustainable development targets. In the scope of this thesis, it is aimed to analyze the external wall details of primary school buildings in the scope of life cycle assessment in Turkey and develop improvement alternatives for external wall details in order to reduce environmental impacts and providing energy efficient and sustainable external wall details. In this context, the developed study aims that; •It supports the policies that the government aims to achieve in the scope of sustainable development targets, •It can be a base for future examinations and construction of carbon neutral and energy efficient public buildings for providing sustainable building environment, •It leads up to use of LCA as a common evaluation tool in local standards and regulations in Turkey, and enable making sustainablility decisions in the initial stage of design process, •It supports the industry to use alternative materials that are natural and low environmental impact. In the line of these goals, this thesis consists of 5 main chapters. In the first chapter, the introduction is provided along with the aim, scope and methodology of the thesis. In the second chapter, a literature review on external wall systems is given. The historical development of external walls, types of external walls, and performance requirements are explained in detail. In the third chapter, a literature review is given on the definition of buildings' environmental sustainability and evaluation methods. In this context, sustainability, energy efficiency and environmental sustainability definitions are given, and in the continuation, life cycle assessment stages and analyzing methods are explained in detail. Finally, embodied and operational energy definitions are given along with the literature review about emerging technologies and innovative solutions on achieving energy efficient building envelopes. In the fourth chapter, 103 primary school buildings' construction projects are reviewed to determine typical plans and external wall details in Istanbul. 10 buildings, which have different plans and external wall details, among them are selected as case study buildings. Their environmental sustainability analysis is made on the scope of life cycle assessment approach in this chapter. This analysis is made as following steps; •introduction of case buildings, examination of external walls on site and determination of their current status, •reviewing the external walls of case buildings from their construction projects, providing their external wall detail drawings and calculation of materials' total weights used in buildings, •the calculation of u-value for both external walls and glazing parts according to TS 825 standard, •calculation of external walls' life cycle energy analysis within the scope of embodied energy and operational energy, •calculation of external walls' life cycle carbon emission analysis within the scope of embodied carbon emission and operational carbon emission, •comparison of case study results per unit m2 area and evaluating the results within the scope of environmental sustainability, •developing the optimum alternatives for improving the environmental sustainability and performances of selected case buildings' external walls and calculation of life cycle analysis for proposed conditions, •evaluation of results and comparison between current results and proposed results. According to statistics, the outcomes of this study represents 6% of public primary schools in Istanbul. In addition, this study influences 8% of human population which are students and teachers, in public primary schools in Istanbul. In the fifth chapter, the obtained results are evaluated in a general framework, and discussion is made on the limitations and potentials of the study. In this regard, the results show that reinforced concrete is found to be the primary material that influence the results of embodied energy and carbon emission due to being present in high quantities. In addition, it is found that rising on glazing percentage and cooling load cause the results to increase proportionally. According to evaluation of results, the thesis is completed with recommendations for the Government to apply on future policies and improve the environmental sustainability of public schools. These recommendations are towards the use of natural fiber insulation materials and the use of recyclable and reusable materials within the scope of embodied energy and CO2 emissions. In addition, it is suggested to use alternative structural systems and materials with lower environmental impact in place of reinforced concrete structural system. Recommendations for reducing the environmental impact of the usage phase are mainly towards reducing the operational load of the building. Along with passive design strategies, recommendations are developed on reducing the load of HVAC systems and supporting the use of high-performance glasses. The thesis is finalized by making the necessary suggestions for further studies.
Benzer Tezler
- An evaluation of enviromental aspects of primary school buildings in reference to leed system: A case study of primary schools in Mosul, Iraq
İlköğretim binalarının leed sistemine ilişkin çevresel bir değerlendirilmesi: Irak, Musul ilköğretim okullarına ilişkin bir örnek inceleme
NOOR ABDULWAHID ABDULWAHHAB AL-ABBASI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
MimarlıkAltınbaş ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYKUT KARAMAN
- Okul müdürlerinin paylaşılan liderlik yaklaşımı ile okullarda örgütsel sürdürülebilirlik arasındaki ilişki
The relationship between shared leadership aproach of school principals and organizational sustainability in schools
GÜLDEN ÇALIŞKAN TÜYLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimDokuz Eylül ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMİHA ŞAHİN
- İlkokul ingilizce öğretim programlarının karşılaştırılması (Finlandiya, Polonya ve Türkiye örneği)
The comparison of english language curricula in primary schools (The example of Finland, Poland and Turkey)
ÜMİT FERİT ALDIM
Doktora
Türkçe
2018
Eğitim ve Öğretimİnönü ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN ARIBAŞ
- Vatandaşlık yeterlikleri bağlamında ortaokul ekonomi okuryazarlığı standartlarının belirlenmesi ve öğretim programlarındaki yerinin incelenmesi
Determination of the middle school economic literacy standards in the context of citizenship competencies and investigation of the place of these standards in curricula
GÜLTEN YILDIRIM
- Tarihi kentsel çevrelerde mekansal kalitenin algısal değerlendirilmesi: Zeyrek Camii ve çevresi dünya miras alanı örneği
Perceptual evaluation of spatial quality in historic urban environments: Zeyrek Mosque and its surroundings world heritage site
HÜSEYİN ATAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH TERZİ