Yeşil Binalarda Küresel Yaklaşımlar: Her İklimde Aynı Çözümler İşe Yarar mı?

Yapı sektörü, toplam enerji tüketimini ve karbon emisyonlarını azaltmada hayati bir rol oynamaktadır. Avrupa Birliği’nin 2050 yılına kadar bina CO₂​ emisyonlarında %88 azalma hedefi, yeşil binaların artık zorunluluk hâline geldiğini bizlere göstermektedir. Geleneksel yapılara göre daha az enerji ve su kullanan sürdürülebilir yeşil binalar, yaşam döngüsü, kullanıcı sağlığı ve atık yönetimi gibi çok boyutlu sürdürülebilirlik kriterlerini de karşılamak zorundadır. Ancak, Köppen – Geiger İklim Sınıflandırması ile tanımlanan 5 ana iklim bölgesi (A, B, C, D ve E) ve buna bağlı olarak 30 farklı alt iklim bölgesi, yapı malzemeleri ve pasif tasarım yöntemlerinin seçimini doğrudan etkilemektedir. Bunun ötesinde, aktif çözüm seçimlerini bile etkilediğini görmekteyiz.

Bu yazıda, küresel sertifikasyon sistemlerinin ötesine geçerek, farklı iklim bölgelerinde uygulanan sürdürülebilir tasarım müdahalelerini çeşitli ülkelerden (Türkiye, ABD, İngiltere, Çin, Bahreyn, Hollanda, Yunanistan, İtalya ve diğerleri) seçilen binaları örnek vaka üzerinden karşılaştırmalı olarak inceleyeceğiz. Odak noktamız, binaların LEED ve BREAM gibi sertifika statüsü yerine, yenilenebilir enerji, su kaynakları, mimari ve pasif tasarım stratejileri olacaktır.

Sürdürülebilir Yeşil Binaların Önemi ve Temelleri

Sürdürülebilir yeşil binalar (SYB), geleneksel binalara kıyasla tasarım, inşaat ve işletme aşamalarında enerji, su, arazi ve malzeme gibi kaynakları daha verimli kullanan yapılardır.

SYB’lerin tüm dünyada kabul gören temel bileşenleri şunlardır:

• Yenilenebilir enerji kullanımı,
• Enerji verimli ekipman ve çevre dostu ekipman kullanımı,
• Verimli su kullanımı ve su geri dönüşümü,
• Yapı yönetim sistemleri (BMS),
• Termal konfor ve iç hava kalitesi,
• Şantiyelerde çalışanlar için minimum rahatsızlık koşulu ve sıfır problem,
• Geri dönüştürülmüş / geri dönüştürülebilir ve toksik olmayan malzeme kullanımı.

Tasarım aşamasındaki pasif yöntemler (bina yönü, şekli, zarf sistemi, gölgeleme ve camlama) enerji tüketiminde önemli maliyet etkinliği ve tasarruf sağlamaktadır. Örneğin, enerji tüketiminin %36’sı erken tasarım aşamasında şekil faktörüne bağlı olarak azaltılabilir.

Küresel Derecelendirme Sistemleri (GBRS) ve İklim İhtilafı

SYB’lerin sürdürülebilirliğini değerlendirmek için LEED, BREEAM, DGNB, CASBEE ve GREEN STAR gibi uluslararası sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemlerin çoğu, enerji, su, malzeme (kaynaklar) ve konum gibi temel kategorilere odaklanan çok kriterli bir yaklaşım izler.

LEED ve BREEAM

Dünya çapında yaygın olup, puan veya derece bazlı değerlendirme yaparlar.

DGNB (Almanya)

Daha kapsamlıdır. Sürdürülebilirliği yalnızca çevresel değil, aynı zamanda ekonomik, sosyal, teknik, işlev ve süreç kaliteleri üzerinden altı boyutta inceler.

YeS-TR (Türkiye Yeşil Sertifika Sistemi)

Türkiye Cumhuriyeti Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı tarafından geliştirilen yerli ve ulusal yeşil bina sertifikasyon sistemidir. Bu sistem, binaların ve yerleşimlerin çevresel sürdürülebilirlik performansını değerlendirmek ve belgelendirmek amacıyla tasarlanmıştır.

Küresel Metodoloji Eksikliği

GBRS’ler ilk olarak yerel koşullara göre tasarlanmış, ancak daha sonra küresel pazara açılmıştır. Bu süreçte, küresel geçerliliği olan kriterlere odaklanılmış, yerel iklim ve coğrafi koşullara uyum gerektiren mekanizmaların bazıları elimine edilmiştir. Bu durum, yerel iklimler için tasarlanmış çözümleri göz ardı etme riskini doğurmuştur. Sürdürülebilirlik bileşenlerini değerlendirmek için küresel olarak kabul görmüş tek bir metodoloji bulunmamaktadır. Dolayısıyla yerel iklim farklılıklarına göre tasarım müdahalelerinin sistematik olarak incelenmesi zorunludur.

İklimlere Göre Tasarım Stratejileri

Dünyayı 30 farklı alt bölgeye ayıran Köppen-Geiger İklim Sınıflandırması, iklim çeşitliliğini gözler önüne sermektedir. Türkiye’de Akdeniz ikliminin (büyük çoğunluğu Csa tipidir) hakim olduğu bir bölgedeki tasarım, yaz kuraklığına ve kuvvetli güneşe karşı gölgeleme, su toplama ve ısıl kütle kullanımı gibi stratejiler geliştirirken; İngiltere’nin ılıman deniz ikliminde (Cfb) öncelik, doğal ışığı içeri almak ve nemle mücadele etmek olmuştur. Bahreyn’in sıcak çöl ikliminde (BWh) ise dayanılmaz güneş ışınlarından korunmak ve gece serinliğini depolamak en önemli hedef olarak belirlenmiştir.

Aşağıda, her ana iklim bölgesinden (Köppen-Geiger ana kategorileri A, B, C, D, E) seçilen bir binanın, SYB müdahaleleri açısından karşılaştırmalı analizi sunulmuştur:

A Bölgesi – Tropikal İklim (Örnek Bina: COR Tower, Miami / ABD – Am)

• ​Bina Bilgisi: Konut ve ticari işlevli.
• ​Enerji Kullanımı: Yapı, rüzgâr türbinleri, fotovoltaik (güneş panelleri) ve güneşle su ısıtma gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak kendi enerjisinin bir kısmını üretmeyi hedefler.
• Aktif Tasarım: Fotovoltaik paneller ve rüzgar türbinleri kullanılmıştır.
• Pasif Tasarım: Betondan yapılmış yapısal bir perde duvar (shear wall), doğal soğutma için termal kütle ve güney cephede güneş kazancını azaltmak için gölgeleme sağlar.
• Su Kullanımı: Çift kademeli tuvaletler ve susuz pisuarlar kullanılmıştır.
• Kaynak Kullanımı: Yerel taşlar ve ithal edilmeyen malzemeler tercih edilmiştir. Ayrıca, sıcak su ihtiyacının bir kısmı güneş enerjisiyle karşılanmaktadır.
• Konum / Alan: Oturanlar için gölge sağlamak üzere tasarlanmış bina zarfı (bina dış cephesi) bulunmaktadır. Ayrıca, otobüs duraklarına yürüme mesafesinde olup enerji tüketimini toplumsal düzeyde azaltmaktadır.

B Bölgesi – Kurak İklim (Örnek Bina: Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi, Manama / Bahreyn – BWh)

• Bina Bilgisi: Ticari işlevli.
• Enerji Kullanımı: Elde edilen yaklaşık 1.1-1.3 GWh / yıl enerji, binanın genel enerji tüketiminin önemli bir kısmını karşılayarak karbon ayak izini düşürmeye katkı sağlar.
• Aktif / Pasif Tasarım: Dünyanın ilk rüzgar türbini entegre yüksek binasıdır; türbinler, kulelerin toplam elektrik tüketiminin %11-15’ini (1.1 gigawatt-saat) üretmektedir. Isı geri kazanım sistemi, değişken hacimli soğutulmuş su pompası ve enerji verimli floresan aydınlatma mevcuttur.
• Pasif Tasarım: “S” şeklindeki bina formu rüzgar gücünü artırır. Çakıl çatılar, çalıştırılabilir pencereler ve yerel buharlaşmalı soğutma sağlamak için girişlerde yansıtıcı havuzlar kullanılmıştır.
• Su Kullanımı: Fars Körfezi’nden alınan deniz suyu, klima ünitelerini soğutmak için kullanılır. Atık su bahçeleri sulamak için kullanılan çift drenaj sistemi mevcuttur.
• Kaynak Kullanımı: Düşük gölgeli cam sistemi.
• Kullanıcı Memnuniyeti: Dış ve iç mekanlar arasında tampon alanlar sağlanmıştır.

Ilıman C Bölgesi – Ilıman İklim (Örnek Bina: The Crystal London, Londra / Birleşik Krallık – Cfb)

• ​Bina Bilgisi: Sergi binası.
• Enerji Kullanımı: The Crystal binası fosil yakıt kullanmadan tamamen elektrikle işletilir ve yüksek enerji verimliliği hedefler; çatıdaki 1 580 m²’lik fotovoltaik paneller yıllık elektrik ihtiyacının ≈ %20’sini üretir ve yer kaynaklı ısı pompası sistemleri bina ısıtma ve soğutma ihtiyacının büyük çoğunluğunu karşılar, bu sayede bina benzer ofis binalarına göre yaklaşık %50 daha az enerji tüketir ve CO₂ emisyonu ≈ %65 daha düşük olur.
• Aktif Tasarım: 21m derinliğinde enerji kazıkları, ısı pompaları, solar termal paneller, fotovoltaik paneller, yüksek yalıtım, hava geçirmez kaplama, doluluk tespiti, konfor sensörleri ve otomatik ışık kontrolü. Sahada fosil yakıt kullanılmamakta, tamamı elektrik kullanılmaktadır.
• Pasif Tasarım: Doğal soğutma (yönetim sistemi ile) ve binanın zarfı ile geometrisi, doğal gün ışığına izin verirken güneş kazancını azaltır.
• Su Kullanımı: Siyah su geri dönüşüm tesisi, doğal soğutma, jeotermal sondajlar (sıcak su için), yağmur suyu hasadı (ve içme suyu için arıtma). Sulama ihtiyacını en aza indirmek için düşük su talebi olan bitki türleri (peyzajda) kullanılmıştır.
• Kaynak Kullanımı: Farklı cam tipleri şeffaflığı optimize eder.
• Konum/Alan: Hafif raylı sisteme yakın konum (2 dakikalık yürüme mesafesi). 66 bisiklet park yeri ve 15 elektrikli araç şarj noktası mevcuttur.
• Kullanıcı Memnuniyeti: Sıcaklık, ışık ve hava üzerinde (hem doğal hem de mekanik yollarla) yüksek derecede kullanıcı kontrolü sağlanmıştır.

D Bölgesi – Soğuk İklim (Örnek Bina: SIEBB Building, Pekin / Çin – Dwa)

• ​Bina Bilgisi: Araştırma binası.
• ​Enerji Kullanımı: Tasarımında pasif ve aktif stratejiler birleştirilerek enerji tüketimi ve CO₂ salımı önemli ölçüde azaltılmıştır.
• ​Su Kullanımı: SIEEB binasında yağmur suyu toplama sistemi ve gri su geri kazanımı birlikte kullanılmakta; toplanan su tuvalet rezervuarlarında, peyzaj sulamasında ve temizlik amaçlı değerlendirilmektedir. Düşük debili armatürler sayesinde iç mekân kullanım suyu tüketimi yaklaşık %35 – 40 oranında azaltılmış, yağmur ve geri kazanılmış su kullanımıyla birlikte toplam şebeke suyu ihtiyacında yaklaşık %50’ye varan tasarruf sağlanmıştır. Peyzaj tasarımında yerel ve düşük su ihtiyacına sahip bitkiler tercih edilerek sulama suyu tüketimi ilave olarak düşürülmüştür. Bu bütüncül yaklaşım, Dwa iklim koşullarında binanın yıllık su kullanım performansını benzer eğitim yapılarının belirgin şekilde altına indirmektedir.
• ​Kaynak Kullanımı: SIEEB binasında kaynak kullanımı, yaşam döngüsü yaklaşımı esas alınarak optimize edilmiştir. Yapım sürecinde yerel olarak temin edilen malzemelerin oranı ≈ %60’ın üzerinde tutulmuş, böylece taşıma kaynaklı enerji tüketimi ve emisyonlar azaltılmıştır. Yapısal ve kaplama elemanlarında geri dönüştürülmüş içerik oranı ≈ %25 – 30 olan malzemeler tercih edilmiştir. Cephe ve taşıyıcı sistemler uzun ömürlü ve düşük bakım gereksinimli olarak tasarlanmış, bu sayede bina ömrü boyunca malzeme yenileme ihtiyacı ve kaynak tüketimi azaltılmıştır. İnşaat sürecinde ortaya çıkan atıkların yaklaşık %70’i geri dönüşüm yoluyla değerlendirilmiş, işletme aşamasında ise modüler sistemler sayesinde kaynak verimliliği yüksek bir kullanım hedeflenmiştir.
• ​Konum / Alan: Çin’in başkenti Pekin’de, Tsinghua Üniversitesi kampüsü içerisinde konumlanmaktadır. Bina, üniversite yerleşkesinin akademik ve araştırma odaklı bölgesinde yer almakta ve eğitim-araştırma yapısı olarak kullanılmaktadır. Yaklaşık 5 000 m² toplam kapalı alana sahip olan yapı, kompakt kütle formu ve araziye uyumlu yerleşimi sayesinde arazi kullanım verimliliğini artıracak şekilde tasarlanmıştır. Kampüs içi konumu, yaya erişimini ve toplu ulaşım kullanımını teşvik ederek ulaşıma bağlı enerji ve kaynak tüketimini azaltmaya katkı sağlamaktadır.
• ​Kullanıcı Memnuniyeti: Bina kullanıcılarının yaklaşık %80–85’inin iç mekân konfor koşullarından memnun olduğunu belirttiği raporlanmıştır.

E Bölgesi – Kutup İklimi (Örnek Bina: Appiseq Dormitory, Sissimut / Grönland – ET)

• Bina Bilgisi: Yurt binası.
• ​Enerji Kullanımı: ET (Tundra) ikliminin hâkim olduğu bölgede bina, yüksek ısıtma yüklerini azaltmaya yönelik pasif tasarım stratejileri ile öne çıkmaktadır. Yapıda çok katmanlı yüksek performanslı ısı yalıtımı, hava sızdırmaz bina kabuğu ve üç camlı (triple glazing) pencereler kullanılmaktadır. Isıtma sistemi ağırlıklı olarak elektrik ve bölgesel enerji kaynaklarına dayalı olup, ısı geri kazanımlı mekanik havalandırma (HRV) sayesinde havalandırma kaynaklı enerji kayıpları %60 – 70 oranında azaltılmaktadır. Bu yaklaşımla bina, bölgedeki benzer yurt yapılarının altında bir birim alan başına enerji tüketimi hedeflemektedir.
• ​Su Kullanımı: Soğuk iklim ve don riskleri nedeniyle Appiseq Dormitory’de su kullanımı verimlilik ve dayanıklılık odaklı ele alınmıştır. İç mekânlarda düşük debili armatürler kullanılarak kullanım suyu tüketimi yaklaşık %30 oranında azaltılmıştır. Dış mekânda sulama ihtiyacı neredeyse bulunmadığından, peyzaj kaynaklı su tüketimi minimum seviyededir. Tesisat sistemleri, donmaya karşı yalıtımlı ve kontrollü olarak tasarlanmıştır.
• ​Kaynak Kullanımı: Yapım sürecinde yerel ve bölgesel olarak temin edilebilen malzemeler tercih edilerek uzun mesafeli taşımalara bağlı kaynak tüketimi azaltılmıştır. Taşıyıcı ve cephe sistemlerinde uzun ömürlü, düşük bakım gerektiren malzemeler kullanılmış; böylece bina yaşam döngüsü boyunca malzeme yenileme ihtiyacı minimize edilmiştir. Prefabrik yapı elemanları sayesinde şantiye atıkları azaltılmış, ortaya çıkan atıkların önemli bir kısmı geri dönüştürülmüştür.
• ​Konum / Alan: Yapı, Arktik bölgeye özgü zorlu iklim koşulları altında faaliyet gösteren bir öğrenci yurdu olarak tasarlanmıştır. Yaklaşık 2 000 – 3 000 m² kapalı alana sahip olan bina, kompakt yerleşimi ve rüzgâr yönlerine göre optimize edilmiş konumu sayesinde ısı kayıplarını minimize edecek şekilde araziye yerleştirilmiştir.
• ​Kullanıcı Memnuniyeti: Appiseq Dormitory’de kullanıcı memnuniyeti, özellikle termal konfor ve iç hava kalitesi üzerinden şekillenmektedir. Yüksek yalıtım seviyesi ve hava sızdırmazlık sayesinde iç mekân sıcaklıkları dış ortamdan büyük ölçüde bağımsız ve kararlı tutulmaktadır. Isı geri kazanımlı havalandırma sistemleri, taze hava ihtiyacını karşılayarak kullanıcıların büyük çoğunluğunda olumlu konfor algısı oluşturmaktadır. Yapı, Arktik koşullarda yaşayan kullanıcılar için güvenli, konforlu ve enerji etkin bir barınma ortamı sunmayı hedeflemektedir.

Bu örnek binalar dışında, aşağıda çalışmada incelenen diğer binalar tablo hâlinde sunulmuştur. (Köppen–Geiger sınıflandırmasına göre):

Sonuç

İncelenen sürdürülebilir yeşil binalar, küresel olarak tanınan derecelendirme sistemlerinin beş ana kategorisini (enerji, su, kaynaklar, konum ve kullanıcı memnuniyeti) kapsayan kapsamlı tasarım müdahaleleri uygulamıştır. Farklı iklim bölgelerinden elde edilen bulgular, sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için pasif ve aktif tasarım stratejilerinin benzersiz kombinasyonlarını ortaya koymaktadır.

Bu tasarımları aşağıdaki gibi yorumlayabiliriz:

• Ortak Özellikler

İncelenen tüm binalarda, iklim bölgesinden bağımsız olarak, yüksek performanslı bina kabuğu temel bir tasarım kriteri olarak öne çıkmaktadır. Isı yalıtımının artırılması, hava sızdırmazlığının sağlanması ve güneş kontrolünün optimize edilmesi, enerji tüketimini azaltmada evrensel bir strateji olarak uygulanmaktadır. Buna ek olarak, binaların tamamında yenilenebilir enerji sistemlerinin (fotovoltaik paneller, rüzgâr türbinleri, yer kaynaklı sistemler vb.) kullanıldığı ve bu sistemlerin çoğunlukla bina enerji ihtiyacının belirli bir yüzdesini karşılayacak şekilde entegre edildiği görülmektedir.

Su kullanımına ilişkin olarak, farklı iklimlerde yer almalarına rağmen binaların büyük bölümünde düşük debili armatürler, yağmur suyu toplama ve gri su geri kazanımı gibi stratejiler ortak biçimde benimsenmiştir. Benzer şekilde, kaynak kullanımı açısından yerel malzeme tercihi, geri dönüştürülmüş içerik ve uzun ömürlü yapı bileşenleri tüm örneklerde sürdürülebilirliğin temel bileşenleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Kullanıcı memnuniyeti açısından ise, termal konfor, iç hava kalitesi ve günışığı erişimi, tüm binalarda tasarımın merkezinde yer almakta ve sensör tabanlı kontrol sistemleri ile desteklenmektedir.

• İklimlere Göre Farklılıklar

Binalar arasındaki temel farklılıkların, iklim kaynaklı enerji yükleri ve buna karşı geliştirilen tasarım müdahalelerinde yoğunlaştığı görülmektedir. Tropikal (A) ve sıcak-kurak (B) iklim bölgelerinde yer alan yapılarda, doğal havalandırma, gölgeleme elemanları ve rüzgâr enerjisinden yararlanma ön planda iken; soğuk ve karasal iklimlerde (D) yüksek yalıtım, kompakt bina formu ve ısı geri kazanımlı havalandırma sistemleri baskın stratejiler olarak kullanılmaktadır.

Ilıman iklimlerde (C) yer alan binalar ise hem ısıtma hem de soğutma gereksinimlerinin dengelenmesi nedeniyle hibrit çözümler sunmakta; pasif tasarım stratejileri ile aktif sistemlerin birlikte kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca, su yönetimi yaklaşımlarının da iklime bağlı olarak değiştiği; kurak bölgelerde su tasarrufu ve yeniden kullanımın kritik, soğuk bölgelerde ise tesisat güvenliği ve don riskinin öncelikli olduğu belirlenmiştir.

Genel Değerlendirme

Elde edilen bulgular, sürdürülebilir yeşil bina tasarımının tek tip bir çözümden ziyade, iklimle uyumlu ve yerel koşullara duyarlı bir yaklaşım gerektirdiğini ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, enerji verimliliği, yenilenebilir enerji entegrasyonu, su tasarrufu ve kullanıcı odaklı tasarım gibi unsurların iklimden bağımsız olarak sürdürülebilirliğin ortak paydaları olduğu açıkça görülmektedir. Bu bağlamda çalışma, gelecekteki yeşil bina tasarımları için iklim temelli ancak bütüncül bir tasarım çerçevesi sunmakta ve mimar ile mühendisler için karşılaştırmalı bir referans oluşturmaktadır.

Bu yazının fikir ve araştırma aşamasında emeği geçen değerli eşim Yeşil Bina Vergi Uzmanı ve Müfettişi Burcu Turhan’a, Doç. Dr. Nezih Burak Bican ve Prof. Dr. Filiz Bal Koçyiğit’e teşekkürlerimi bir borç bilirim.