Konut binalarında su tüketiminin azaltılmasına yönelik bir yaklaşım: İstanbul örneği

An approach to reduce water consumption in residential buildings: A case study of i̇stanbul

Tez No: 789804
Yazar: NAZLI İPEK ŞAHİN
Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
Tez Türü: Doktora
Konular: Mimarlık, Architecture
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2023
Dil: Türkçe
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
Sayfa Sayısı: 256

Özet

Hızlı nüfus artışı, göçler, iklim değişikliği, kontrolsüz ve sağlıksız şehirleşme, arazi kullanımındaki değişiklikler, ekonomik büyüme gibi küresel değişiklikler suya erişimi kısıtlamakta ve suyun aşırı tüketimini teşvik etmektedir. 21. yüzyılının en stratejik kaynaklarından olan su kaynaklarının yetersizliği nedeni ile yaşanacak olan su sıkıntısının Orta Doğu ve bazı bölgelerde daha da derinleşeceği ve su krizine dönüşeceği öngörülmektedir. Kişi başına düşen kullanılabilir su potansiyelinin yılda 1346m³ olduğu Türkiye'de, 2030 yılında bu oranın 1,000 m³/yıl'a düşeceği tahmin edilmektedir. Kullanılabilir tatlı su kaynaklarının giderek azalmasına engel olmak için farklı su korunumu stratejilerinin geliştirilmesi ve konut binalarının su korunumlu hale dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu çalışmanın amacı mevcut konut binalarında kullanıcı davranışıyla doğrudan ilişkili olan, farklı eylemlerdeki su tüketim miktarlarının belirlenmesi ve belirlenen su tüketim miktarlarını azaltabilmek amacıyla farklı su çıkışlarında uygun su korunumu senaryolarının önerilebilmesi ile su tüketiminin azaltılmasıdır. Bu amaçla İstanbul ilinde, farklı ilçelerde, kişi başına düşen su tüketim oranlarının farklı olduğu 30 konutta 1 aylık dönem içerisinde farklı eylemler sonucunda tüketilen su miktarları belirlenmiş ve belirlenen su tüketim miktarlarını azaltabilmek amacıyla farklı su çıkışlarında uygun su korunumu senaryolarının önerilebilmesi ile su tüketiminin azaltılmasını hedefleyen bir yaklaşım geliştirilmiştir. Çalışma 7 bölümden oluşmaktadır: Birinci bölümde, Dünya'daki su kaynaklarının sınırsız olmaması, nüfus artışı ve iklim değişikliği gibi sebeplerden ötürü suyun doğal döngüsünü tamamlayamadan tüketilmesi nedeni ile giderek daha da azalması ve gelecek dönemde Türkiye'de ve İstanbul'da yaşanması muhtemel senaryolar tartışılmış, çalışmanın amacı olan konut binalarında evsel su tüketiminin azaltılmasının gerekliliği vurgulanmıştır. İkinci bölümde, Dünya'daki su kaynakları potansiyeli ile su kıtlığı ve ölçüm kriterleri ele alınarak nüfus artışı ve iklim değişikliğinin su kaynakları üzerindeki etkisi değerlendirilmiş su kaynaklarının sürdürülebilir kullanımı konusunda Dünya'da ve Türkiye'de yapılan çalışmalar ile gelecek dönemdeki hedefler değerlendirilmiştir. Üçüncü bölümde, binalarda su tüketimini etkileyen faktörler ele alınarak su gereksinmesini etkileyen faktörler değerlendirilmiştir. Su gereksinmesini etkileyen faktörler çevresel faktörler, su ile ilgili faktörler, toplumsal faktörler, teknolojik faktörler, fonksiyonel faktörler'dir. Küresel su talep yönetimi kapsamında; talep tarafı yönetim ve arz tarafı yönetimi kavramları ele alınmıştır.Talep tarafı su yönetiminde,“su kaynaklarının korunması”prensibi temel alınmakta olup binalarda verimli su yönetimi ile su kullanımının azaltılmasının hedeflendiği, arz tarafı su yönetiminde ise su temini seçeneklerinin çeşitlendirilmesinin amaçlandığı belirtilerek, konut binalarında tüm Dünya'da yaygın olarak kullanılan teknolojiler değerlendirilmiştir. Dördüncü bölümde, konut binalarında su tüketim miktarlarının belirlenmesini ele alan mevcut yöntemler açıklanmıştır. Bu yöntemler tartışıldığında, konut binalarında yapılan çalışmaların kısıtlı sayıda konut için yapıldığı, tüm su korunumu stratejileri yerine stratejilerin bir kısmının ele alındığı, çalışmalarda kullanıcı farklılığı gözetilmediği, elde edilen sonuçların, kullanıcı davranışı açısından değerlendirilmediği görülmüştür. Beşinci bölümde, konut binalarında, kullanıcı davranışlarına bağlı olarak ortaya çıkan su tüketiminin azaltılması amacıyla farklı su korunumu senaryolarının değerlendirilmesi ve en uygun senaryoların belirlenerek su korunumunun sağlanmasına yönelik yeni bir yaklaşım açıklanmıştır. Bu yaklaşımın adımları aşağıdaki gibidir: • Konut Binalarında Su Tüketim Miktarlarının Belirlenmesi: Bireysel ve toplumsal özelliklere bağlı olarak değişim gösteren su tüketim alışkanlıkları su tüketim oranlarının belirleyicileridir. Yaklaşımın uygulanacağı il içerisinde farklı ilçelerdeki farklı konutlarda kullanıcı davranışlarına bağlı olarak farklı eylemler için su tüketim miktarlarının belirlenmesi gerekmektedir. Bir ilde farklı ilçelerdeki kişi başına düşen günlük su tüketimi miktarlarının belirlenmesi: Bu veriler ilgili şehrin Su ve Kanalizasyon İşleri İdaresi tarafından kayıt altında bulundurulmakta olup aylık ve yıllık değerleri elde etmek olanaklıdır. Elde edilen veriler yardımıyla farklı ilçelerdeki su tüketim miktarlarına bağlı olarak, günlük kişi başına düşen su tüketim oranlarının belirlenmesi“TS 1258 Temiz Su Tesisatı Hesap Kuralları Standardına”göre kişi başı su tüketiminin 100litre/gün (±1 litre) olduğu konutlar, 100litre/günün altında ve 100litre/günün üstünde olan ilçelerdeki konutlar“ şeklinde gruplandırılması gerekmektedir. • Alan çalışmasının yapılacağı ilçelerin belirlenmesi:”TS 1258 Temiz Su Tesisatı Hesap Kuralları Standardına“ göre kişi başı su tüketiminin 100litre/gün (±1 litre) olduğu konutlar, 100litre/günün altında ve 100litre/günün üstünde olan ilçelerdeki konutlar”şeklinde gruplandırılması sonrasında tüm hesaplamalar belirlenen gruplar için seçilmiş pilot ilçeler esas alınarak yapılacaktır. Söz konusu gruplandırmaya göre seçilecek pilot konutlarda uygulanacak su korunumu senaryoları ile su tüketiminde ne oranda bir azaltım sağlanacağının belirlenmesi, Türkiye'ye ve şehre özgü yerel değerlerin belirlenmesini sağlamış olacaktır. • Alan çalışması yardımı ile farklı ilçelerde farklı su çıkışlarına bağlı olarak su tüketim miktarlarının belirlenmesi:Kullanıcı davranışıyla doğrudan ilişkili olan, farklı eylemlerdeki su tüketim miktarlarının belirlenmesi ve belirlenen su tüketim miktarlarını azaltabilmek amacıyla farklı su çıkışlarında uygun su korunumu senaryolarının önerilebilmesi amacıyla farklı eylemler için kullanım sıklıklarının alan çalışması yolu ile belirlenmesi gerekmektedir. • Alan çalışmasında kullanılacak olan farklı su çıkış ağızlarının belirlenmesi: Konutlarda su tasarrufu senaryolarının uygulanabilmesi için öncelikle farklı su çıkış ağızlarındaki su tüketim miktarlarının belirlenmesi gerekmektedir. Bu işlem ıslak hacimlerde bulunan ve suyun kullanıldığı sağlık gereçlerine ve çamaşır ve bulaşık makinalarına bağlı olarak belirlenebilir. Buna göre su korunumu önlemleri alınacak olan su çıkış ağzı için belirlenen su tasarrufu senaryolarından bir veya birkaç tanesi seçilebilecektir. • Alan çalışmasında kullanılacak olan kullanım sıklığı tablolarının oluşturulması:Seçilen pilot konutlarda farklı su çıkış ağızlarındaki su tüketim miktarlarının belirlenmesi kullanıcı davranışına yani eylemlerin gerçekleştirilme sıklığına göre değişmektedir. Bu nedenle su tüketiminin gerçekleştiği su çıkış ağızlarında farklı eylemlerin ne sıklıkta gerçekleştiğinin belirlenmesi gereklidir. Kullanım sıklıklarının belirlenmesi amacıyla bir ay (30 gün) boyunca konutta yaşayanların farklı eylemler için her kullanımdan sonra işaretlemesi amacıyla bir kullanım sayısı çizelgesi oluşturulması gerekmektedir. Bu çizelgeler, kullanım sırasında kullanıcı tarafından işaretlendiğinde farklı eylemlerin gerçekleştirilme sayısı ve buna bağlı olarak 30 gün boyunca gerçekleşecek olan toplam su tüketim miktarları belirlenebilecektir. Ayrıca aynı işaretlemeler su çıkış ağızları ile bağlantılı olan çamaşır makinası ve bulaşık makinası için de yapılmalıdır. • Alan çalışması yardımı ile farklı su çıkış ağızlarında aylık ortalama kişi başına düşen kullanım sayısının belirlenmesi: Kullanıcıların su tüketim alışkanlıklarının tespit edilebilmesi amacıyla 30 gün boyunca her kullanım sonrasında farklı eylemler için oluşturulan çizelgeleri işaretlemeleri sonucunda, her konutta farklı eylemler için elde edilen kullanım sıklıkları sayısının hane halkı sayısı ile oranlanması ile kişi başına düşen kullanım sayısını belirlenebilmektedir. • Farklı su çıkışlarında su kullanım sürelerinin ve standart su tüketim miktarlarının seçilen bir pilot konutta ölçüm yoluyla belirlenmesi:Farklı eylemlerde tüketilen su miktarının belirlenmesinde kullanım sıklığı gibi kullanım sürelerinin de belirlenmesi gerekmektedir. Ancak bu amaçla her konuta girebilmek de olanaklı değildir. Bu nedenle farklı eylemlerde tüketilen standart su miktarlarının belirlenmesi için ortalama kullanım süresi ve akış miktarının belirlenmesi gerekmektedir. Her farklı eylem için tüketilen standart su miktarı alan çalışması yapılan günlük su tüketiminin 100litre/gün olduğu konutlardan biri seçilerek konutun kullanıcıları tarafından ölçüm yoluyla belirlenmelidir. Konutlarda beyaz eşya ile yapılan su tüketiminin belirlenmesi için, alan çalışmasından elde edilen veriler ışığında, standart bir program ve bu programın tüketeceği su miktarı kabul edilebilir. • Konutta farklı su çıkışları için aylık su tüketim miktarları ile aylık kişi başına düşen su tüketim miktarlarının belirlenmesi: Farklı eylemler süresince farklı su çıkış ağızlarında tüketilen günlük su miktarları aşağıdaki formül ile hesaplanmaktadır: Cd = F x t x Q (1) Cd =Armatürün günlük su tüketimi (litre/gün) F= Armatürün günlük kullanım sayısı t= Ortalama kullanım süresi (saniye) Q= Armatürün akış miktarı (litre/saniye) Bu bağıntı, su tüketimi hesaplanmak istenilen armatürün günlük su tüketimine ilişkin olup bağıntıda armatürün günlük kullanım sayısını (F) armatürün aylık kullanım sayısı olarak hesaplamalara katmak ve böylece armatürün aylık su tüketimini hesaplamak olanaklıdır. • Farklı Su Korunumu Senaryoları ile Su Tüketiminin Azaltılması: Mevcut konut binalarının su korunumlu konutlara dönüşebilmesi için tek bir senaryo uygulanabileceği gibi farklı ölçekte birden fazla senaryo da uygulanabilmektedir. Su tüketim oranlarına bağlı olarak farklı su korunumu senaryoları da belirlenmelidir. Seçilen senaryoya bağlı olarak su tüketim oranlarındaki azaltım da her konutta ayrı olabilmektedir.“Su Korunumlu Akış Organları ve Sağlık Gereçleri Kullanılarak Alınan Önlemler”ya da“Yenilenebilir Su Teknolojileri Kullanılarak Alınan Önlemler”den hangilerinin kullanılacağı belirlenmeli daha sonra da senaryoların ayrı ayrı kullanımı veya tüm senaryoların bir arada kullanılması ile aylık su tüketimi miktarlarındaki düşüş oranları ayrı ayrı belirlenmelidir. • Karma Senaryolar ile Su Tüketiminin Azaltılması: Seçilen pilot konutlarda farklı su korunumu senaryolarının uygulanması ile oluşabilecek su tüketimindeki azaltım oranları hesaplanmalıdır. Ele alınan her konut için en yüksek azaltım oranının sağlandığı su korunumu senaryosu veya senaryoları belirlenmelidir. Altıncı bölümde, yaklaşımın İstanbul ilinde farklı ilçelerdeki" 30 farklı konutta uygulamasından oluşmaktadır. Elde edilen uygulama sonuçları grafikler ve tablolar yardımıyla değerlendirilmiş olup yedinci bölümde çalışmanın sonuçları açıklanmış ve önerilerde bulunulmuştur.

Özet (Çeviri)

Global changes including fast increasing population, migrations, climate change, uncontrolled and unhealthy urbanization, changes in the use of lands, economic growth have been limiting access to water and promote excessive consumption. Water scarcity as a result of insufficient water resources which is one of the most strategic resources in the 21st century is expected to grow worse and turn into a water crisis in the Middle East as well as some other regions in the world. Water availability per capita per year is 1346m³ in Turkey but this number is expected to drop to 1,000 m³/year in 2030. Different water conservation strategies should be developed to prevent gradual diminishing of fresh water resources and residential buildings should be made water efficient. The purpose of this study is to determine water consumption in different activities which are directly related to users' behaviour in the residential buildings selected for this study and to reduce water consumption by recommending the best water conservation scenarious for different water outlets to reduce water consumption. Therefore water consumed in 1 month during different activities in 30 flats in different districts of İstanbul which have different water consumption rates per occupant was calculated and an approach that aimed to reduce water consumption by recommending the best water conservation scenarious for different water outlets to reduce water consumption was developed. The study consists of 7 chapters: The first chapter discusses increasing scarcity of water since water is consumed before it completes its natural cycle due to several reasons such as limited number of water resources, increasing population in the world and climate change and potential scenarios anticipated for Turkey and Istanbul in the future and underlines the necessity to reduce domestic water consumption in residential buildings which is the purpose of this study. The second chapter evaluates the effect of increasing population and climate change on water resources using several information such as water resources and reserves in the world and water scarcity and measurement criteria and reviews the actions taken to achieve sustainable use of water resources in the world and in Turkey and evaluates future goals. The third chapter discusses the factors that affect water consumption in buildings and evaluates the factors affecting water demand. Factors affecting water demand are environmental factors, water related factors, social factors, technological factors, functional factors. As for global water demand management, demand-side management and supply-side management are discussed. The study discusses that demand side water management aims to reduce water consumption with efficient water management in buildings based on the principle of“conservation of water resources”and supply side management aims to diversify water supply options and encourage the use of a range of technologies that are widely used in residential buildings in the world were evaluated for the demand side management and supply side management. The fourth chapter explains the available methods to determine the amount of water consumed in residential buildings. When these methods were discussed, the present study found that studies on residential buildings were done on limited number of buildings; instead of using all conservation strategies, only some of them were used, differences in occupants were ignored in studies and the results obtained were not evaluated for occupant behaviour. The fifth chapter explains a new approach with which a variety of water conservation scenarious are evaluated to reduce water consumption based on occupant behaviour in residential buildings and optimum scenarious for water conservation are determined. The main steps of this approach are listed below: • Determine the Amount of Water Consumed in Flats Water consumption habits that vary depending on personal and social characteristics are determinants of water consumption rates. It is necessary to determine water consumption during different activities depending on the occupant behaviour in every unit in each chosen district of the city where the approach is implemented. • Calculate daily water consumption per person in different districts of a city Monthly and yearly water consumption data is available in the Water and Sewerage Administration of the city. Based on the water consumption figures in different districts according to this data, it is necessary to determine daily water consumption per person and this data should be classified as units with 100l/day water consumption per person, units with less than 100l/day and more than 100/l day water consumption per person according to the standard no“TS 1258 Rules for Calculation for Installation Water Supply on Building”. • Select the districts where field study is going to be done After units in residential buildings are classified as units with 100l/day water consumption per person, units with less than 100l/day and more than 100/l day water consumption per person according to the standard no“TS 1258 Rules for Calculation for Installation Water Supply on Building”, all calculations will be done in the pilot districts for the identified groups. Calculation of water consumption reduction rates with water conservation scenarious in the pilot flats selected according to the above classification will allow us to determine local potential for potable water savings for the city and Turkey. • Calculate the water end-uses in the districts of the city in the field study Water end-uses for different activities which are directly related to occupant behaviour should be calculated and frequency of use of each water outlet for different activities should be found to recommend optimum water conservation scenarious to reduce calculated water consumption with a field study. • Select the water outlets that will be used in the field study First, the amount of water consumed in each water outlet should be calculated to implement water conservation methods in flats. This can be calculated according to the sanitary equipment and washing machines and dishwashers in wet areas, which use water. After this calculation, one or more water conservation scenarious can be used on the water outlet on which water conservation scenarious are planned to be implemented. • Create frequency of use tables which will be used in the field study The amount of water consumed at different water outlets in the selected pilot units varies depending on the occupant behaviour, or frequency of activities. Therefore, the frequency of different activity at the water outlets where water is consumed should be determined. Occupants of a unit should create a consumption chart to enter every water use for every activity for a period of one month (30 days) to determine the frequency of use. When these charts are marked by the occupants for every water use, it will be possible to find the frequency of each activity and thus the total water consumption in a period of thirty days. Information about the use of washing machines and dishwashers with water connections should also be entered in these charts. • Calculate monthly average number of use of each water outlet per person during the field study When occupants enter their use of water outlets for every activity for a period of 30 days to determine water consumption habits of the users , it is possible to calculate frequency of use per person in each unit by dividing the frequency of use for each activity to the number of occupants in that unit. • Determination of water use duration and standard water consumption amounts at different water outlets by measuring in a selected pilot house In addition to the frequency of use, duration of use should also be calculated to determine the amount of water consumed for each activity. However, it is not possible to enter every flat in a residential building for this purpose. Therefore an average duration of use and amount of flow rate should be set to determine standard water consumption for each activity. Standard amount of water consumed for each activity is measured by the occupants of a selected unit where daily water consumption is 100 lt/day in the field study. In order to calculate water consumption by washing machine and dishwasher in units, a standard program and water consumed with this program can be accepted based on the data obtained in the field study. • Calculate monthly water consumption for each water outlet and monthly water consumption per person in a unit in a residential building Daily water consumption at each water outlet during each activity is calculated using the following formula. Cd = F x T x Q (1) Cd : Daily water consumption of each plumbing fixture (litres/day) F : Daily frequency of use of each plumbing fixture (times/day) T : Average time of use of each plumbing fixture (seconds/time of use) Q : Water flow rate of the each plumbing fixture (litres/second) Although this formula is used to find daily water consumption of the plumbing fixture for which water consumption needs to be calculated, it is also possible to change daily number of use of the plumbing fixture (F) to monthly number of use to calculate monthly water consumption. • Reduce Water Consumption Using a Range of Water Conservation Scenarios It is possible to use one method or several scenarious in different scales to transform existing residential buildings into water efficient buildings. Different water conservation scenarious should also be determined depending on water consumption rates in these buildings Depending on the method chosen, reduction in water consumption can vary in each residential building. It should be decided whether to use“Measures Taken Using Water Conserving Plumbing Fixtures and Water Conserving Sanitary Equipment”or“Measures Using Renewable Water Technologies”and then reduction rates in monthly water consumption should be calculated by using these scenarious individually or by using all scenarious at the same time. • Reduce Water Consumption Using Mixed Water Conservation Scenarios Reduction rates in water consumption that can be achieved by using mixed water conservation scenarios in selected pilot units should be calculated. Water consumption scenario or scenarious which allow the highest reduction rate for each unit included in the study should be determined. The sixth chapter explains the implementation of the approach in 30 units with 100l/day water consumption per person, units with less than 100l/day and more than 100/l day water consumption per person according to the standard no“TS 1258 Rules for Calculation for Installation Water Supply on Building”in Istanbul. The results of the implementation are evaluated using figures and tables. The seventh chapter explains the results of the study and makes recommendations.

Benzer Tezler

Tez No
548007
A new approach to increase energy efficiency of luxury high-rise residential blocks in complex buildings by utilizing advanced HVAC systems
Karma yapılardaki yüksek katlı lüks konut binalarının enerji verimliliğinin gelişmiş mekanik sistemlerden faydalanarak arttırılması için yeni bir yaklaşım önerisi
ALPAY AKGÜÇ
Doktora
İngilizce
2019
Enerji İstanbul Teknik Üniversitesi
Mimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
PROF. DR. MARCO PERINO
Tez No
863452
Comparative evaluations of traditional house to achieved passive house standard in terms of global warming potential and energy efficiency
Geleneksel ev ile ulaşılan pasif ev standardının küresel ısınma potansiyeli ve enerji verimliliği açısından karşılaştırılması
SİMGE VAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Enerji İstanbul Teknik Üniversitesi
Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SÖZER
Tez No
643930
Syrian household energy consumption in Istanbul
İstanbul'da yaşayan Suriye hane halkının enerji tüketimi
EBRU ACUNER TÜRET
Doktora
İngilizce
2020
Enerji İstanbul Teknik Üniversitesi
Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
Tez No
854322
Türkiye'deki mevcut konut binalarının enerji verimliliği iyileştirmeleri ile nSEB'e dönüştürülmesi: Finansal bariyerler ve çözüm önerileri
Transformation of existing residential buildings in Turkey into nZEB with energy efficiency improvements: Financial barriers and solution proposals
BEGÜM DİKER
Doktora
Türkçe
2024
Mimarlık İstanbul Teknik Üniversitesi
Mimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH YAZICIOĞLU
Tez No
439522
A new approach to define economically applicable energy efficient retrofit solutions for residential buildings in Turkey
Türkiye'deki konut binalarının enerji etkin iyileştirmesi için ekonomik olarak uygulanabilir çözümlerin belirlenmesinde yeni bir yaklaşım
TOURAJ ASHRAFIAN BONAB
Doktora
İngilizce
2016
Mimarlık İstanbul Teknik Üniversitesi
Mimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ

Geri Dön