Geri Dön

Investigation of green buildings towards net zero carbon: example in itu ayazağa campus

Net sıfır karbon hedefi doğrultusunda yeşil binaların incelenmesi: İTÜ ayazağa kampüsü örneği

PDF İndir

  1. Tez No: 945208
  2. Yazar: MERVE MAÇİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL TORÖZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Küresel iklim değişikliği karşısında şehirler, hem sera gazı emisyonlarının kaynağıdır hem de azaltılmasında kritik bir rol oynamaktadır. Kent altyapılarının en önemli bileşenlerinden biri olan binalar, Avrupa Birliği genelinde karbon emisyonlarının %36'sından ve enerji tüketiminin %40'ından sorumludur. 1970'lerdeki petrol krizlerinden bu yana Avrupa, enerji verimliliği politikalarını giderek daha iddialı hale getirmiştir. Özellikle 2000 yılından itibaren enerji verimliliği önceliği daha fazla önem kazanmış ve politika değişimleri hızlanmıştır. Avrupa Birliği, bu kapsamda sırasıyla 2000, 2006 ve 2011 yıllarında yayımlanan Enerji Verimliliği Eylem Planları ile politika yönünü belirlemiştir. Bu planlar, 2002 yılında kabul edilen Binaların Enerji Performansı Direktifi (EPBD - 2002/91/EC) gibi yasal düzenlemelerin temelini oluşturmuştur. Direktif, 2010 yılında yeniden düzenlenerek (2010/31/EU) enerji performans gerekliliklerini güçlendirmiş, uygulamaları netleştirmiştir. Bu kapsamda üye devletler, yeni ve mevcut binalar için asgari enerji performansı standartları belirlemek, enerji performans sertifikası uygulamak ve bina sistemlerinin düzenli denetimlerini sağlamakla yükümlü hale gelmiştir. 2011 yılı Eylem Planı'nın bir sonucu olarak 2012'de kabul edilen Enerji Verimliliği Direktifi (EED - 2012/27/EU), bugüne kadarki en kapsamlı enerji verimliliği mevzuatıdır. Direktif, AB'nin 2020 yılına kadar birincil enerji tüketiminde %20 tasarruf hedefini gerçekleştirmek amacıyla, özellikle kamu binalarının yıllık %3 oranında yenilenmesi ve uzun vadeli renovasyon stratejilerinin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. 2019 yılında açıklanan Avrupa Yeşil Mutabakatı (European Green Deal) ile Avrupa Birliği, 2050 yılına kadar iklim nötr olmayı taahhüt etmiş ve bu hedef doğrultusunda enerji verimliliğini temel politika unsurlarından biri olarak belirlemiştir. Bu kapsamda başlatılan Renovasyon Dalgası Girişimi (Renovation Wave Initiative) ile bina yenileme oranının iki katına çıkarılması ve derin renovasyonların yaygınlaştırılması hedeflenmiştir. 2021 yılında açıklanan Fit for 55 Paketi, 1990 yılına kıyasla sera gazı emisyonlarında %55 azaltım hedefiyle, enerji verimliliği ve bina performansına yönelik düzenlemeleri daha da sıkılaştırmıştır. Bu kapsamda, Enerji Verimliliği Direktifi (EED) ve Binaların Enerji Performansı Direktifi (EPBD) yeniden gözden geçirilmiş; 2023 yılında revize edilen EED ile 2030 yılına kadar nihai enerji tüketiminde %11,7 oranında bağlayıcı azaltım hedefi getirilmiştir. Ayrıca, enerji yoksulluğunun azaltılması ve savunmasız binaların performansının iyileştirilmesi de öncelikler arasında yer almıştır. Bu politikalar doğrultusunda, bina sektörünün (AB enerji tüketiminin yaklaşık %40'ını oluşturması nedeniyle) hem 2030 ara hedeflerinin hem de 2050 iklim nötr olma hedefinin gerçekleştirilmesinde kritik rol oynadığı kabul edilmektedir. Bu nedenle, üye devletler, uzun vadeli renovasyon stratejilerini daha da geliştirerek, sürdürülebilir bina dönüşümünü hızlandırmak üzere somut önlemler almakla yükümlüdür. Avrupa Yeşil Mutabakatı, Fit for 55 Paketi ve Enerji Verimliliği Direktifi gibi uluslararası çerçeveler (genelden daha spesifik kapsamlıya doğru sıralanmıştır), 2050 yılına kadar karbon nötrlüğüne ulaşmayı hedeflerken, bina sektörü bu süreçte önemli dönüşümler geçirmelidir. Bu bağlamda, bu tez, yeşil bina sertifikasyon sistemlerinin (özellikle LEED v3.2009'un) net sıfır karbon hedeflerine nasıl katkı sağladığını, İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı (BIDB) binası özelinde detaylı bir vaka çalışmasıyla incelemektedir. LEED Platinum sertifikasına sahip olan bu bina, veri erişilebilirliği ve benzersiz enerji profili nedeniyle seçilmiştir. Standart akademik yapılarla kıyaslandığında, yüksek enerji talebi bulunan sunucu odaları içermesi, operasyonel karbon emisyonlarının analiz edilmesi açısından kritik bir önem taşımaktadır. Tez, iki aşamalı bir metodoloji izlemektedir: İlk olarak, IPCC 2021 yönergeleri doğrultusunda karbon ayak izi değerlendirmesi yapılmakta; ardından LEED tabanlı bir analiz ile sertifikasyon kriterlerinin net sıfır hedefleriyle uyumu incelenmektedir. Karbon ayak izi değerlendirmesi, Kapsam 1 (doğrudan yerinde emisyonlar), Kapsam 2 (satın alınan elektrikten kaynaklanan dolaylı emisyonlar) ve Kapsam 3 (tedarik zinciri faaliyetleri, su kullanımı ve atık yönetimiyle ilişkili dolaylı emisyonlar) olmak üzere GHG Protokolü'nün üç kapsamına dayanmaktadır. Bulgular, binanın elektrik tüketiminin (esas olarak binadaki sunuculardan kaynaklanan) kampüsün toplam enerji talebinin %7'sinden fazlasını oluşturduğunu ve karbon ayak izine önemli ölçüde katkı sağladığını göstermektedir. Yapı malzemelerinden kaynaklanan emisyonlar, özellikle beton ve çelik kullanımı, gömülü karbon miktarını daha da artırmaktadır. Kapsam 1 ve Kapsam 2 emisyonları, 2023 yılı doğal gaz ve elektrik tüketim verileriyle hesaplanırken, Kapsam 3 emisyonları atık yönetimi ve ulaşım verileri temel alınarak tahmin edilmiştir. LEED sertifikasyon değerlendirmesi, ana kredi kategorilerini ve net sıfır karbon hedeflerine olan katkılarını incelemektedir. Net sıfır karbon hedefleri, emisyonların azaltılmasına odaklanarak enerji verimliliğinin artırılması, yenilenebilir enerji kullanımı veya emisyonların denkleştirilmesi yoluyla gerçekleşmektedir. Karbon emisyonlarını doğrudan veya dolaylı olarak azaltmayı amaçlayan LEED kredileri incelenmiş ve en uyumlu kategorinin“Enerji ve Atmosfer (EA)”olduğu tespit edilmiştir. Minimum Enerji Performansı ön koşulu (EAp2) ve Optimize Edilmiş Enerji Performansı kredisi (EAc1), bina genelinde enerji simülasyonlarını destekleyerek enerji verimliliğinde en az %10 iyileşme hedeflemektedir. Yerinde Yenilenebilir Enerji (EAc2), temiz enerji teknolojilerinin teşvik edilmesi yoluyla doğrudan karbon azaltımına katkı sağlamaktadır. Ölçüm ve Doğrulama (EAc5) ve Enerji Performans İzleme Yolu (EApc107) gibi kriterler uzun vadeli enerji takibi ve operasyon sonrası performans değerlendirmesini destekleyerek operasyonel karbon azaltımlarının sürdürülmesi açısından kritik öneme sahiptir. Ancak, Temel Soğutucu Yönetimi ön koşulu (EAp3) sınırlı bir uyum sunmaktadır. Ozon tüketen CFC'leri ortadan kaldırmasına rağmen, düşük Küresel Isınma Potansiyeline (GWP) sahip veya iklime nötr soğutucu gazların kullanımını zorunlu kılmamaktadır. Bu durum, LEED'in tüm ön koşullarının net sıfır karbon hedefleriyle doğrudan uyumlu olmadığını göstermektedir. Malzemeler ve Kaynaklar (MR) kategorisinde yer alan bazı krediler, net sıfır hedeflerini orta seviyede desteklemektedir. Geri Dönüştürülmüş İçerik kredisi (MRc4), geri dönüştürülmüş malzemelerin kullanımını teşvik ederek ham madde çıkarma ve işleme süreçlerinden kaynaklanan gömülü karbonu azaltmaktadır. Yerel Malzemeler kredisi (MRc5), bölgesel malzeme kullanımını teşvik ederek nakliye kaynaklı emisyonları azaltmaktadır. Sertifikalı Ahşap kredisi (MRc7), sürdürülebilir orman yönetimini teşvik ederek karbon tutulumunu desteklemektedir. Atık Yönetimi kredisi (MRc2) doğrudan emisyon azaltımına katkıda bulunmasa da atık yönlendirme ve geri dönüşümü teşvik ederek dolaylı olarak gömülü karbon azaltımına destek sağlamaktadır. Sonuç olarak, ITU BIDB Binası vaka çalışması, LEED sertifikasının sürdürülebilir inşaat için güçlü bir araç olmasına rağmen, operasyonel ve gömülü karbon açısından performansı değerlendirmede eksiklikler içerdiğini ortaya koymaktadır. Karbon muhasebesini LEED sistemine dahil etmek, uzun vadeli izleme araçları benimsemek ve kredi yapısını yaşam döngüsü analizini içerecek şekilde revize etmek gerekmektedir. Kamu teşvikleri, politika uyumu ve kurumsal çerçeveler sürdürülebilir yapıların dekarbonizasyon sürecini daha etkin hale getirecektir.

Özet (Çeviri)

In the face of global climate change, cities have emerged as both contributors to and potential mitigators of greenhouse gas (GHG) emissions. Among urban infrastructures, buildings play a central role, accounting for 36% of carbon emissions and 40% of energy consumption within the European Union. As international frameworks such as the European Green Deal, the Fit for 55 Package, and the Energy Efficiency Directive (ordered from broader to more specific scope) push toward carbon neutrality by 2050, the building sector must undergo substantial transformation. In this context, this thesis investigates how green building certification systems, particularly LEED v3.2009, contribute to net zero carbon goals through a detailed case study of Istanbul Technical University's Department Information Technologies (throughout this thesis, BIDB will be used as the abbreviation for the Department of Information Technology, which in turn is derived from the Turkish name of the building) Building. This building, awarded LEED Platinum certification, was selected due to its data accessibility and unique energy profile. Unlike standard academic structures, it incorporates high-energy-demand server rooms, making it a critical site for understanding operational carbon emissions. The thesis follows a dual-framework methodology: first, a carbon footprint assessment in alignment with IPCC 2021 guidelines; second, a LEED-based evaluation to examine how well certification criteria align with net zero ambitions. The carbon footprint assessment follows the GHG Protocol's three scopes: Scope 1 (direct on-site emissions), Scope 2 (indirect emissions from purchased electricity), and Scope 3 (indirect emissions from supply chain activities, water, and waste). It reveals that electricity usage, primarily from server operations, accounts for over 7% of the entire campus's energy demand, contributing significantly to its carbon footprint. Emissions from building materials, notably concrete and steel, further amplify embodied carbon. Scope 1 and Scope 2 emissions were calculated using natural gas and electricity data from 2023, while Scope 3 was estimated using waste management of materials and transport data. The LEED certification evaluation investigates key credit categories and their contributions to net zero carbon objectives. Net zero carbon targets focus on reducing carbon emissions, primarily by improving energy efficiency, using renewables, or offsetting emissions. The LEED credits explicitly designed to lower carbon emissions, and sustain energy effeciency or create synergies that help with energy efficiency supports net zero goals directly or indirectly. The Energy and Atmosphere (EA) category was found to be the most directly aligned. The Minimum Energy Performance prerequisite (EAp2) and the Optimize Energy Performance credit (EAc1) support whole-building energy simulations and the prerequisite (EAp2) aims for at least a 10% improvement in energy efficiency compared to baseline standards. These criteria create a robust foundation for low-carbon building operation. On-site Renewable Energy (EAc2) directly supports carbon mitigation by incentivizing on-site generation through clean energy technologies. Measurement and Verification (EAc5) and Energy Performance Metering Path (EApc107) focus on long-term energy tracking and post-occupancy performance evaluation, both of which are critical for maintaining and verifying operational carbon reductions. The Enhanced Refrigerant Management credit (EAc4) strengthens this alignment by encouraging HVAC systems that use refrigerants with low Global Warming Potential (GWP), reducing both direct and indirect emissions associated with building operation. In contrast, the Fundamental Refrigerant Management prerequisite (EAp3) offers limited alignment. While it effectively eliminates ozone-depleting CFCs, it does not require the use of low-GWP or climate-neutral refrigerants. This limitation demonstrates that not all prerequisites within LEED are designed with net zero carbon alignment in mind. Within the Materials and Resources (MR) category, several credits provide moderate support for net zero goals. The Recycled Content credit (MRc4) encourages the use of materials with post-consumer or pre-consumer recycled content, lowering the embodied carbon associated with the extraction and processing of virgin materials. The Regional Materials credit (MRc5) promotes the use of locally sourced materials, thereby reducing transportation emissions and supporting regional supply chains. Certified Wood (MRc7) contributes by encouraging the use of wood products sourced from responsibly managed forests, which sequester carbon and reduce lifecycle environmental impacts. While the Storage and Collection of Recyclables prerequisite (MRp1) and the Construction Waste Management credit (MRc2) do not directly reduce emissions, they promote waste diversion and recycling, which indirectly support embodied carbon reduction. The Indoor Environmental Quality (EQ) and Sustainable Sites (SS) categories display a more nuanced relationship to carbon targets. Credits such as Daylight (EQc8.1) enhance visual comfort while reducing reliance on artificial lighting, thereby lowering energy demand. Heat Island Effect – Nonroof (SS) can reduce urban heat buildup, which in turn lowers cooling loads and associated emissions. However, many credits in these categories—such as Minimum IAQ Performance (EQp1) or Lighting Control (EQc6.1)—focus primarily on occupant health and satisfaction. Although these are essential elements of sustainable design, their carbon-reduction potential is secondary unless paired with energy-efficient strategies such as demand-controlled ventilation or smart lighting systems. The ITU BIDB Building's sustainable features complement its LEED certification and reflect a broader commitment to carbon-conscious design. The building is equipped with energy-efficient mechanical systems, including high-efficiency heating and cooling pumps that are optimized for performance. It includes rooftop solar panels, which currently provide approximately 3% of its annual electricity consumption, helping to offset grid-based emissions. Water conservation is achieved through advanced strategies such as smart irrigation systems, rainwater harvesting enabled by permeable concrete surfaces, and active carbon water filtration. The building also incorporates regionally sourced and recycled construction materials and employed low-impact construction practices to minimize site disturbance, dust emissions, and noise during the building phase. Despite achieving LEED Platinum status, the thesis identifies a critical gap between certification outcomes and actual operational carbon performance. Given the building's server-dense design and high electricity demand, the LEED BD+C: Data Centers rating system would have been a more appropriate choice for the design phase, as it is specifically tailored to address the intensive energy needs of data-centric facilities. Additionally, the LEED BD+C: New Construction system does not include a lifecycle-oriented framework, which limits its ability to reflect ongoing building performance. To address this limitation, a certification system capable of evaluating real operational data, such as LEED O+M (Operations and Maintenance), should be implemented to ensure continuous monitoring, emissions tracking, and alignment with net zero carbon targets over the building's full lifespan. Strategically, this thesis recommends prioritizing energy efficiency before implementing on-site renewable energy systems to maximize emission reductions. It emphasizes the need to integrate carbon accounting into LEED or comparable frameworks, adopt long-term monitoring tools like ENERGY STAR Portfolio Manager, and revise credit structures to reflect embodied carbon and lifecycle performance. Government incentives, policy alignment, and institutional frameworks that support lifecycle-based assessment are also crucial to drive meaningful decarbonization in the built environment. Additionally, stakeholder education and occupant engagement in energy-conscious behavior play an important role in bridging the gap between design intent and operational outcomes. Although this research is centered on a single case study, it presents a replicable dual-framework model that can be applied to other institutional and municipal buildings. It highlights the necessity of linking certification tools with verified carbon metrics and supports the broader transformation of green buildings from energy-efficient spaces into operationally net-zero carbon assets. In conclusion, the ITU BIDB Building case study demonstrates that while LEED certification is a powerful tool for sustainable construction, its current framework must evolve to better address operational and embodied carbon. Aligning certification systems with the rigor of GHG protocol-based carbon accounting and lifecycle performance tracking is critical for cities and campuses that are actively pursuing net zero carbon targets. This thesis offers not only a building-level analysis but also a framework for future policy development, institutional planning, and academic discourse in the field of sustainable architecture and urban development.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    574054

    Building performance optimization through design decision process with a holistic approach

    Bütünsel bir yaklaşımla tasarım süreci boyunca bina performans optimizasyonu

    DUYGU UTKUCU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HATİCE SÖZER

  2. Tez No

    895393

    How green construction enhances the quality and profitability of office buildings focusing on leed: A case study of energy-cost analysis and benefit assessment

    Ofis binalarinin kalitesini ve karliliğini artiran yeşil yapi: Leed odakli enerji maliyeti analizi ve fayda değerlendirmesi üzerine bir çalişma

    SANA ADİBNİA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Ekonomiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜRKAN EMRE GÜRCANLI

  3. Tez No

    467101

    Alışveriş merkezlerindeki mağazaların satış yoğunluğunun mekansal dizim yöntemiyle irdelenmesi

    The examination ofsales density of stores in shopping malls by space syntax method

    ELİF TAVUKÇUOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER ÜNLÜ

  4. Tez No

    541319

    Strategies and policy of green design implementation in building projects of Libya

    Libya'daki yapı projelerine yeşil tasarım uygulama stratejileri ve politikası

    MOHAMED ALMACKI SHABAN AKREIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    İç Mimari ve DekorasyonÇankaya Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE SÜZER

  5. Tez No

    960205

    Kompozit dış duvar malzemeleriyle üretilen bir yapının yeşil yapı bilgi modellemesi açısından irdelenmesi

    Investigation of a building produced with composite exterior wall materials in terms of green building information modeling

    NİHAL BENLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    İnşaat MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LATİF ONUR UĞUR

Geri Dön