Yeşil Binalarda Aydınlatma Sistemleri…

Kategori : ENERJİ GÜNDEMİ, ENERJİ VERİMLİLİĞİ - Tarih : 01 Haziran 2014

Yapı sektöründe sürdürülebilirlik, dünya kamuoyunun geçtiğimiz 40 yılda hemfikir olduğu “Sürdürülebilir Kalkınma” fikrinin bir gereğidir. Gerek bugünkü insanlar arasındaki eşitsizliği gidermek, gerekse kuşaklar arası eşitliği garantiye almak amacıyla ortaya çıkan bu akım, uluslararası konferanslarda çoğunluk tarafından kabul görmüş, sorunların kaynağına, yani insanların temel gereksinimlerine inerek çözüm üretmeye çalışmıştır. “Yeşil Bina” kavramının temelini oluşturan sürdürülebilir tasarım, bugünün gereksinimlerinin, gelecek kuşaklara kalacak doğal kaynak stoğunu riske sokmaksızın karşılanmasıdır.

Şehirlerin ve binaların çevresel etkileri ve enerji kullanımı gibi spesifik konularının yanı sıra, sosyal ve ekonomik sürdürülebilirlik konularını da içermelidir. Anahtar konuları, düşük enerji, tasarım esnekliği ve kaynak etkinliğidir [1]. Ekonomiyi gözeten, teknik yeterliliğe sahip, çevreye zarar vermemenin ötesinde çevreyi koruyan ve toplumların kültürel birikimlerine katkı sağlayan mimari anlayış, sürdürülebilir mimarlığa ortam hazırlayabilmektedir. Bina aydınlatma sistemlerinin sürdürülebilir olması ise sürdürülebilir mimarlığın gereksinimlerinden biridir.

Yeşil Binalarda Aydınlatma Sistemleri

Günümüz binalarında aydınlatma amacıyla tüketilen enerji, toplam enerji tüketiminin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Binalarda yüksek orana sahip enerji tüketiminin daha etkin hale getirilmesi, yenilenebilir kaynakların araştırılması, teknolojik yeniliklerin uygulanması, bunları yaparken de kullanıcı gereksinimlerinden ödün verilmemesi veya yeniden tanımlanması, Yeşil Binalarda önemli bir şart durumuna gelmektedir. Yeşil Bina aydınlatma sistemlerini oluşturan sürdürülebilir aydınlatma sistemlerinin, enerji tüketiminin minimize edilmesi, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması, sera gazı salımlarının önlenmesi veya azaltılması, geri dönüşüm-atık yönetimi konularında yeterli olması gerekmektedir. Söz edilen bu konular, sistemlerin ön tasarım süreçlerindeki fikirlerle sağlanabilecektir. Günümüzde aydınlatma sistemlerine dair aydınlığın niceliği, enerji tüketimleri ve sera gazı salımlarının ön tasarım aşamasında kontrol edilebileceği simülasyon programlarının kullanımı da sürdürülebilir sistemlerin tasarımları için yardımcı olmaktadır. Bu programlarda iç mekan veya dış mekanlardaki günışığı ve yapma ışık kaynakları ile ilgili hesaplarla, görsel ve teknik sonuçlar alınabilmektedir. Böylece, görsel konfor gereksinimlerinin kontrolü, aydınlatma konsepti öngörüleri ve enerji tüketimi değerlendirmeleri, tasarım aşamasında alternatifleriyle ve hızlıca yapılabilmektedir. Aydınlatma enerjisinin minimize edilmesiyle ilgili 3 etken önem kazanmaktadır:

– Gereksinimler kadar enerji kullanımı, yüksek düzeyde enerji tüketen sistem ve ürünlerden kaçınılması

– Hedeflenen amaç için daha etkin bir enerji dönüşümü sağlanması

– Yenilenemeyen kaynakların azalması ve sera gazı salımlarının artmasına önlem olarak yenilenebilir kaynakların kullanımının yaygınlaştırılması.

Görsel konfor gereksinimlerinin karşılanması ve aydınlatma enerjisi korunumu açılarından kontrol altına alınmış hacim düzeyinde bir yapma çevrenin oluşturulmasında, aydınlatma tasarımından sorumlu kişinin kontrolü dışında olan, yıl ve gün içinde değişim gösteren “doğal tasarım parametreleri” ve tümüyle yapma çevreye ilişkin olan, tasarımcının kontrolündeki “fiziksel tasarım parametreleri” etkili olmaktadır [2]. Doğal tasarım parametreleri; göğün parıltı dağılımı ve aydınlığı; güneşin durumu, parıltı ve aydınlık etkisi; yer örtüsünün ışık yansıtma özelliği ve doğal dış engeller iken fiziksel tasarım parametreleri ise, yapma dış engeller; pencerelerin baktığı yön; pencerelerin boyut, biçim ve yerleşimleri; pencerelerin ışık geçirme özellikleri; hacim boyutları; iç yüzeylerin ışık yansıtma katsayıları; yapma ışık kaynaklarının nitelik ve nicelikleri; yapma aydınlatma elemanlarının nitelik ve nicelikleri; yapma ışık kaynak ve elemanlarının yerleşimleri ve yapma aydınlatma araçlarının donatım ve kontrolleridir.

Yeşil Bina Sertifika Programları ve Aydınlatma Sistemleri

Günümüzde, binalarda enerji verimliliği çalışmaları kapsamında enerji tüketimini azaltmak, yenilebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelmek ve sürdürülebilir gelişmeyi sağlamak amacıyla çeşitli sertifikalandırma modelleri geliştirilmiştir. Yeşil Bina sertifika programları, farklı yapı tipleri için kendi içinde farklılaştırılarak, ele alınan yapı tipinin taşıması gereken özelliklerin değerlendirilmesi sağlanmıştır [3]. Yaygın kullanıma sahip oldukları kabul edilebilecek sertifka programlarından LEED (ABD), BREEAM (İngiltere), CASBEE (Japonya) ve GreenStar (Avustralya) programlarında ele alınan aydınlatma konuları özetle şu şekildedir:

Bina türüne göre değişen gerekli aydınlık düzeyi, aydınlığın düzgün dağılımı, kamaşma kontrolü gibi gereksinimlerin karşılanması
Çevresel etkiler açısından ışık kirliliğinin azaltılmasına yönelik önlemlerin alınması
Aydınlatma sistemlerinin tasarımında CO2 emisyonlarının düşürülmesi ve bu doğrultuda enerji tüketiminin azaltılması.
Enerji tüketiminin minimize edilmesi amacıyla binalarda günışığının etkin kullanılması
Enerji konusundan bağımsız olarak, kullanıcı konforu ve psikolojik fayda için dış görüşün sağlanması
Enerji tüketiminin minimize edilmesi amacıyla verimli aydınlatma aygıtı ve bileşenlerinin kullanılması.
Binalarda günışığı veya kullanıcı duyarlı kontrol sistemlerinin kullanılması, aydınlatma sisteminin bölgelere ayrılarak kontrolünün sağlanması, kullanıcıların aydınlatma sistemlerini kontrol edebilmelerinin sağlanması
Aydınlatma ve diğer bina alt sistemlerinin enerji tüketimlerinin ayrı ayrı ölçülmesi.

Yeşil Binalarda Aydınlatma Sistemleri için Yenilikçi Fikirler

Günümüzde yeni teknolojilerin kullanıldığı gelişmiş doğal aydınlatma sistemleri, binalarda elektrik tüketimini olabildiğince azaltmayı ve bunun yanı sıra iç mekanın ışık kalitesini önemli oranda arttırmayı hedeflemektedirler. Gelişmiş günışığı sistemlerine örnek olarak ışık rafları, ışık tüpleri, anidolik sistemler ve dinamik camlar sıralanabilmektedir.

Işık Rafları

Işık rafları, güneş ışığını engellemek ve günışığını tavana yönlendirmek amacıyla tasarlanan, pencerenin iç veya dış yüzeyinde yer alan yatay veya yataya yakın elemanlardır. Cepheyle bütünleşmiş bir eleman olabileceği gibi sonradan monte edilen bir eleman da olabilirler. Işık rafı genellikle göz seviyesi üzerine yerleştirilir. Pencerenin alt bölümü dış görüşü sağlarken, üst bölüm ışığın içeri alınmasına hizmet eder. Işık rafları hacimde pencereye yakın bölgeyi güneş ışığından korurken, yansımış ışık tavanı aydınlatmaktadır. Kışın, ışık rafının altında ve üstünde kalan pencere bölümlerinden hacme güneş ışığı girebilmektedir. Anidolik tekniğinin uygulanması ile optik özellikleri geliştirilmiş ışık rafı ile ışığın hacimlerin derin kısımlarına kadar iletilmesi sağlanabilmektedir (Şekil 1). Sistemin içinde yapay ışık kaynaklarının bulunması durumunda da aynı yöntemle ışık dolaylı olarak çalışma düzlemine iletilmektedir. Böylece ışık rafı sisteminin uygulandığı hacimlerde doğal ve yapma aydınlatma için benzer durumlar elde edilir [4].

Işık Tüpleri

Işık tüplerinde, küçük çatı ışıklıklarından alınan günışığı, yansıtıcı borularla hacmin tavanına taşınmaktadır. Işığın hacme dağılımı içte yer alan yayıcı elemanlarla sağlanmaktadır. Borunun içine veya yayıcı elemana yerleştirilen günışığına duyarlı yapma aydınlatma elemanı günışığı ile bağlantılı çalışabilmektedirler. Bu şekilde düzenlendiklerinde enerji tasarrufu açısından da olumlu sonuçlar vermektedirler. Doğrudan güneş ışığı mevcut olduğunda performansları daha iyidir. Küçük mekanların aydınlatılması için uygun bir sistemdir, büyük mekanlarda ızgara düzeni sağlanırsa düzgün bir günışığı dağılımı elde edilebilir [4].

Anidolik Tavanlar

Anidolik sistemler parabolik toplaçların optik özelliklerini kullanarak yayınık günışığını toplayan sistemlerdir. Bu sistem ışığı odanın arka taraflarına yönlendirebilen tavanın altındaki aynalı bir tüp sistemiyle birleştirilmiştir. Bu sistemler daha çok kapalı gök koşullarının hakim olduğu bölgelerde bulunan yerlerde kullanılırlar (Şekil 3.) Sistemlerin başlıca özellikleri; gün ışığını kamaşmasız olarak kullanım mekanlarına yönlendirmesi, düzgün bir aydınlatma sağlaması ve mekanların, geleneksel sistemler ile yeterli derecede aydınlanmayan kısımlarındaki aydınlık düzeyini önemli miktarda arttırmasıdır. Anidolik tavanlar ticari, endüstriyel ya da eğitim amaçlı yapılarda kullanılabilirler. İklim ve enleme göre farklı anidolik tavan çözümleri üretilebilmektedir [4].

Heliostatlar

Bu sistemler ışığı dışarıda toplayarak bina içerisine ileten sistemlerdir. Heliostat, otomatik takip sistemi ile güneşi takip eden, bir veya daha fazla aynadan ve bir mercekten (Fresnel merceği) oluşan ve güneş ışınlarını toplayan bütünleşik bir sistemdir. Ancak bu sistem tek başına bir günışığı aydınlatma sistemi değildir, topladığı güneş ışınlarını ışık taşıyıcı bir sisteme, çoğunlukla ışık kılavuzlarına (light pipes) iletmektedir. Işık kılavuzlarında taşınan güneş ışığı daha sonra dağıtıcı bir çıkış ünitesi ile bina içerisine yayılmaktadır. Bu sisteme yapay bir ışık kaynağı (kükürtlü lamba) da eklenerek günışığı yetersiz olduğu zamanlarda da kullanılabilmektedir. Bu sistemlerin amacı penceresiz veya doğal aydınlatma imkanı olmayan mekanları günışığı ve ona takviye olarak kükürtlü lamba ile aydınlatmaktır. Bu düzeneğin ilk parçası olan heliostatların temel işlevleri, genellikle çatıda bulunan aynaların üzerlerine düşen ışınları birbirlerine yansıttıktan sonra en son merceğe yansıtması ve merceğin bu ışınları odaklayarak ışık iletim sistemine yönlendirmesidir. İkinci parça olan ışık kılavuzlarının görevi ise bu ışınlarını iletmektir [4].

Doğal Aydınlatma Sistemlerinde Kullanılan Camlar

Pencere camının ışık geçirgenlik değeri hacimlerde gerçekleşen günışığı miktarını etkileyen başlıca değişkenlerden bir tanesidir ve doğal aydınlatma sistemi tasarımı sürecinde görsel konfor ve aydınlatma enerjisi korunumu açısından titizlikle üzerinde durulması gerekmektedir. Fotokromik camların ışık geçirgenliği, üzerine gelen ışık miktarına bağlı olarak değişmektedir. Kamaşmanın önlenerek görsel konforun sağlanması açısından uygundur. Termokromik camların geçirgenliği sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Kullanılan malzeme cam katmanları arasına yerleştirilen bir tür jeldir. Soğukta saydam haldeyken, sıcaklık arttığında saydamlığı azalmakta ve yansıtıcı özelliği artmaktadır. Elektrokromik camlar dinamik pencerelere bir örnektir. Bu pencereler bir EC katmanıyla kaplı olup istenen kontrolü sağlamaktadırlar. Bu tür pencerelerle konfor, enerji tasarrufu ve estetik gereksinmelerin sağlanmasında içte veya dışta herhangi bir güneş kontrolü elemanına gereksinim duyulmaz. Tamamen camlı cepheler için uygundurlar. Uygulanan voltaja bağlı olarak renkli durumdan orta ve tamamen renksiz hale geçmektedirler. Renkli durumdan renksiz duruma geçmesi 30 saniye ile 5-10 dakika arasında değişmektedir. Bu geçiş manuel veya bina işletim sistemine bağlı olarak gerçekleştirilebilir. Gazokromik camların etkileri elektrokromik camlar gibidir; camı renklendirmek için cam katmanları arasına hidrojen verilir ve saydamlığın ilk haline geri dönmesi için de oksijenle birleştirilir. Film kalınlığı ve hidrojen konsantrasyonunun değişmesi ile renklenme özellikleri değişir. Renklenme için süre 20 saniye ve berraklaşma için de bir dakikadan azdır. Tayfsal seçici camlarda, camın günışığı geçirgenliğini olabildiğince yüksek tutabilmek amacıyla yalnızca spektrumun görülemeyen bölümü için etkili olan bazı özel boya ve kaplamalar kullanılmaktadır. Böylelikle elde edilen tayfsal seçici camlar (spectral selective glazing) görülebilen ışınımı olabildiğince geçiren fakat kızılötesi ışınımı yutan veya yansıtan camlardır. Açısal seçici camlar, güneş ışınlarının geçişini açıya bağlı azaltarak yataya yakın gelen ışınları geçirmektedirler, sıcak dönemde güneş yükseliş açısı dik veya dike yakınken gelen ışığı geçirmemekte, küçük yükseliş açılarıyla gelen ışığı geçirmektedirler. Bu camların tepe ışıklıklarında kullanılması da benzer etki yaptığından sıcak iklim bölgeleri için uygun bir çözümdür (Şekil 4). Prizmatik paneller, direkt güneş ışığını kırıp, yaygın ışığı içeri alarak gölgeleme amacıyla kullanılabilmektedir (Şekil 5).

Kaynaklar

[1] Rogers, R., 2001. “Lord Rogers of Riverside” (Green Architecture), Architectural Design, V:71, N:4, 36.

[2] TÜBİTAK, 1995. Enerji Etkin Konut ve Yerleşme Tasarımı, Proje No: İNTAG 201. İnşaat Teknolojileri Araştırma Grubu.

[3] Yener A.K., Uyan F., Şener F, 2009. Binaların Sürdürülebilirliklerinin Belirlenmesinde Aydınlatma Sistemlerinin Değerlendirilmesi, V.Ulusal Aydınlatma Sempozyumu.

[4] Anon, IEA, Daylight in Buildings, Report IEA SHC Task 21, Washington, 2000.

Kaynak: Yeşil Bina