Yeşil Binaların Gizli Riskleri

Yazan: J. David Odom, Richard Scott, AIA, LEED AP
            George H. Dubose, Liberty Building Forensics Group LLC

Çeviren: Meriç Noyan Karataş

Özellikle nem birikimi ve küf oluşumu ile ilgili konularda başarı garantisi olmayan LEED sertifikası

Geçmişteki yıllarda, tüketicinin en çok dikkatini çeken pazarlama iddiası bir ürün veya hizmetin ‘NASA tarafından geliştirilmiş’ olmasıydı .  Günümüzde ise, ya ‘yeşil’ ya da onun herhangi bir varyasyonu (“organik olarak üretilmiş”, “çevre dostu” vb.) olmasıdır. Benzer şekilde, binalar söz konusu olduğunda, en büyük sorumluluğu taşıyan onay mührü LEED (Enerji ve Çevre Tasarımında Öncülük) sertifikasıdır. Fakat her nasıl “NASA tarafından geliştirilmiş” olması bir başarı garantisine sahip değilse, LEED sertifikalı olması da bir problem yaratmayacağının garantisini vermez; özellikle nem birikimi ile ilgili konularda.

Yeni bina tasarımlarının yüzlercesinin incelenmesi ve son 20 yılda yine yüzlerce bina arızasının gözlenmesi aşağıdaki sonuçları ortaya çıkarmaktadır:

• Bina işletmeye alma konusuna şu anki endüstriyel yaklaşımla, nem bazında zorluk derecesi en düşük iklimler haricinde
  (az yağmur yağışı, yıl boyu ılıman hava ve az nem), nem kaynaklı ve benzer bina arızalarını önlenmesi mümkün görünmemektedir.
• Yeni bina ürünleri bazen, özellikle duvar ve çatı montajlarında, önemli ölçüde nem birikimi ve küf oluşumunu tetikleyerek
  çoğunlukla beklenmedik şekilde kötü bir performans göstermektedir.
• Arttırılmış havalandırmanın faydaları; bina içerisinde yarattığı potansiyel yüksek nem problemi tarafından bastırılmaktadır.
  Forensik mühendislerin içlerinden ilave hava geçtiğinde binaların beklenmedik şekilde kötü performans gösterdiklerine dair güçlü kanıtları bulunmaktadır.

Bu makale LEED sertifikalı binaların nem kaynaklı arızalarında işletmeye almanın, yeni materyallerin, arttırılmış havalandırmanın, iç ortam hava kalitesinin (IAQ) ve kimyasal ve kirletici kaynakların rollerini incelemektedir. Bunun doğurduğu endişeler iklim veya bölgeyle sınırlı değil, tersine, en toleranslı iklimler haricindeki heryer için evrenseldir.

Yeşil binalarda nem problemlerini önlemenin püf noktası LEED- sertifikasyon prensipleri ile su yalıtımı / HVAC’nin en iyi uygulamalarını harmanlamaktır. LEED’nin bu en iyi uygulamaları barındırdığını varsaymak pek akıllıca olmaz. Yeşil-bina uygulamaları dış su yalıtımı, nem kontrolü ve yapı malzemelerinin gereken özenle seçimi gibi konularda her zaman en iyi uygulamalara hizmet etmelidir.

Tablo 1, yeni yapılar için LEED kredileri ve önkoşulları (LEED-NC) arasında nem ve küf problemlerine yol açması muhtemel olanların bir özetidir. Aşağıda en fazla riski içeren kredi ve ön koşulların tartışması verilmiştir; 

İşletmeye Alma

Enerji & Atmosfer (EA) Ön koşulu 1, Bina Enerji Sistemlerini İşletmeye Alma’nın Temelleri’nin amacı, enerji ile ilgili sistemlerin kullanıcının gerekililiklerine, tasarıma ve yapı dokümanlarına göre kurulduğunun, kalibre edildiğinin ve çalıştığının doğrulanmasıdır. Diğer yanda, EA Kredi 3, Gelişmiş İşletmeye Alma’nın amacı, sistem performans doğrulamasını takip eden ilave faaliyetlerle işletmeye almaya tasarım sürecinin başarında başlamaktır.

İşletmeye alma – EA Kredi 3’ün gelişmiş versiyonu bile- katastrofik nem ve küf problemlerini önlemez çünkü:

• “Bakım standardı” olarak teknik emsal bir değerlendirme yerine, tasarım incelemesinin sadece binanın devreye alınıp
  alınamayacağına ve tasarımın kullanıcının amacına uyup uymadığına karar vermeyi amaçlaması muhtemeldir.
  Böyle bir inceleme nem ve küf problemleri ihtimalinden bahsetmez.
  
  
• Tasarım incelemelerinin bina zarfı – bir binanın en sık ve genellikle en çarpıcı şekilde başarısız olduğu kısmı - analizini kapsaması gerekmez.

Nem ve küf problemleri çoğu zaman, tasarım aşamasının başlarında bile,  oldukça öngörülebilirdir. Bir tasarım incelemesinin başarılı olabilmesi için, inceleme ekibi bazı tasarım seçimlerinin bileşik etkileri hakkında fikir sahibi olmalıdır. (Şekil 1)

Nem ve küf problemleri riskini azaltmak için:

Tasarım süreci esnasında sadece potansiyel nem problemlerini değil çözümlerini de tanımlayan teknik emsal bir değerlendirme başlatılmalıdır. Bu değerlendirme konu hakkında yeterli bilgi ve deneyim sahibi olmayan geleneksel bir işletmeye alma yüklenicisi tarafından yapılmamalıdır. Bina zarfı ve HVAC sistemleri arasındaki ilişkinin işletmeye alma işlemi sırasında göz önünde bulundurulduğundan emin olunmalıdır. Bu karşılıklı ilişki çoğu zaman göz ardı edilir, çünkü içinde iki ayrı teknoloji alanı barındırmaktadır. Bina zarfının yağmur sızıntılarını, aşırı miktardaki hava kaçaklarını ve yoğuşma problemlerini önleyecek şekilde işletmeye alındığına emin olunmalıdır. Hem pencere gibi tekli zarf elemanları hem de bitişik parçaların montajları teste tabii tutulmalıdır. Tekli elemanların testi arızanın çoğunlukla oluştuğu bağlantı noktalarına ve kesişme yerlerine yönelik değildir. Motaj testi ASTM Uluslararası testleri gibi niteliksel (Foto A) ve niceliksel (Foto B) testlerin karışımını içerebilir.

Yeni Malzemeler

Malzeme ve Kaynakların 14 kredi ve önşartı bina bileşenlerinin ve malzemelerinin yeniden kullanımı; inşaat atıklarının yönetimi, sertifikalı ahşap kullanımını, bölgesel ve hızla yenilenebilen mazlemelerin kullanımı ile ilgilenir.

Genellikle yeni malzemeler birçok LEED kredisinin gerekliliklerini karşılar. Örneğin organik bazlı yalıtım malzemeleri, MR Kredi 6, Hızlı Yenilenebilir Malzemeler; EA Önkoşul 2, Minimum Enerji Performansı; EA Kredi 1, Enerji Performansının Optimizasyonu ve İç Ortam Hava Kalitesi (EQ) Kredi 4.1, Düşük Yayınımlı maddeler: Yapıştırıcılar & Dolgu Malzemeleri gibi LEED kredi ve önkoşullarının gerekliliklerini karşılar. Birçok yeni malzeme ve konsept ayrıca Yenilik ve Tasarım (ID) gerekliliklerini de karşılamaktadır. Yeni bir malzemenin performansına az çok yabancı isek, bu malzemenin bitişiğindeki malzemelerle etkileşimine de yabancıyızdır. Bu yabancılık basitçe ihmal edilmemelidir çünkü üretici, malzemenin LEED sertifikalı binalara uygun olduğunun garantisini vermektedir. Yenilikçi ürünlerin kullanılması ek riskler taşımakta ve geliştirme ekiplerine bu ürünlerin değerlendirilmesi aşamasında büyük sıkıntılar çıkarmaktadır.

Zayıf bir HVAC sisteminin tahrip edemeyeceği bir duvar sistemini hiçbir mimar zihninde canlandırmaz demek abartı olmayacaktır. Diğer taraftan, yüksek performanslı bir HVAC sistemi sıradışı olarak tasarlanmış bir bina zarfını, nem problemlerinin hiç yaşanmadığı bir seviyeye kadar telafi edebilir. Fakat son derece yüksek performanslı bir HVAC sisteminin telafi edemeyeceği durum zayıf tasarlanmış bir duvar sistemidir (özellikle yağmur suyunu ve sızıntıları içeriye fazlasıyla alanlar). Basitçe anlatıldığında:

• Kötü tasarlanmış bina zarfı + Kötü HVAC tasarımı = garanti nem problemleri
• İyi tasarlanmış bina zarfı + Kötü HVAC tasarımı = muhtemel nem problemleri
• Kötü tasarlanmış bina zarfı + İyi HVAC tasarımı = muhtemel nem problemleri
• İyi tasarlanmış bina zarfı + İyi HVAC tasarımı = muhtemel başarı

(Not: “İyi tasarlanmış bina zarfı” doğru şekilde tasarlanmış ve inşaa edilmiş bir hava bariyerini, buhar geciktiricisini ve ısıl bariyeri işaret etmektedir. “İyi HVAC tasarımı” ise iklime uygun bir bina basınçlandırmasını, uygun nem almayı ve uygun hava dağıtımını işaret etmektedir.)

Yeni duvar sistemi ürünleri öngörülemeyen bir performans gösterebilirler ve duvar ve çatı sistemlerindeki nem akış şeklini önemli ölçüde değiştirerek yoğuşma ihtimalini artırabilirler. Yeni duvar sistemi ürünlerinin kullanımı tasarımcıya aşağıdaki sayılanları zorunlu kılar:

• Performans karakteristiklerini daha iyi anlamak. Bunun için, geleneksel ürünler için yapılması gerekenden çok daha titiz bir değerlendirme (performans deneylerini ve model oluşturmayı da içerien) gerektirir. Bu tip bir değerlendirme her ne kadar tasarım ekibinin kapsamı ve uzmanlığı dışında olsa da, yine de böyle bir çalışma yürütülmelidir. Fotoğraf B’de, yeşil binalar için pazarlanan yeni bir yalıtım malzemesinin, veri kataloğunda emici olmadığı yazılmış olmasına rağmen hatrı sayılır miktarda suyu emmiş olduğu görülmektedir.
• Bu malzemeyi duvar boşluklarında kullanmak büyük ölçekli küf problemlerine sebep olabilir, çünkü su, suya dirençli bir bariyerden sızıyorsa, normal ıslanma-kuruma döngüsünün oluşma ihtimali düşüktür.
• Bir duvar sistemi içerisine yeni bir ürün yerleştirileceği zaman (eğer yerleştirilecek ise) bu yeni ürünün buhar geciktiriciliği, hava bariyeri ve su sızdırma özellikleri analiz edilmelidir.
• Tasarımın erken safhalarında duvar sisteminin su buharı taşınımı ve yoğuşma performansını öngörebilmek için duvar sisteminin modelinin yapılması. En azından bu modelleme, binanın bulunduğu lokasyonun en ekstrem mevsiminde; çiğ noktası lokasyonunu ve buhar iletim profilini öngörmelidir.
• Özellikle karmaşık ek yerleri ve düzlemdeki değişiklik olan bölgeler için yağmur suyu bariyer geometrisinin üç boyutlu analizinin yapılması gereklidir.

Geleneksel veya yeni, hangi tip malzeme kullanılırsa kullanılsın, iyi bir duvar sistemi tasarımı için gerekli olan standart uygulamalar takip edilmelidir. Bu uygulamalar aşağıda sıralananları içerir:

• Savunma hattının ön cephesi olarak su geçirmez bariyerlerin kullanımı.
• Suyun zarftan aşağı ve zarfın dışına yönlendirilmesi için drenaj düzlemlerinin kullanımı.
• Güvenlik için ikincil bariyerleriln kurulumu
• Duvar eteğinin ve sızdırmalığı sağlanmış ek yerlerinin doğru tasarımı.

Artırılmış Havalandırma

İç Ortam Kalitesi Kredi 2, Artırılmış Havalandırma’nın amacı iskan halindekilerin konforunu, refahını ve verimliliğini daha fazla dış hava takviyesi ile iyileştirmektir. Ticari ve kurumsal binalara verilen dış hava miktarının artırılması veya azaltılması, yıllardır mekanik tasarım camiasında tartışma konusu olmuştuır. İki tarafta da sağlam savlar olsa da, birçok forensik bina uzmanı (özellikle ülkenin doğudaki yarısı) ilave dış hava miktarının bina performansını artırarak daha sürdürülebilir bir binaya ulaşmaya yardımcı olduğuna inanmamaktadır (Fotoğraf C ve D).

Dış ortam çiğ noktasının ve bağıl nemin yüksek olduğu bölgelerde (ABD’nin doğu yarısının büyük bir kısmı), nem problemlerinin sayısı ile arttırılmış bina havalandırma oranı arasında doğru bir orantı bulunmaktadır. Bir bina içerisinde büyük miktarlarda hava dolaştırılıyor ve hava besleme tarafından dönüş tarafına akarken yapısal ve mimari elemanlar tarafından kısıtlanıyor ise binanın havalandırma dengesi bozulabilir (yani bazı kısımlar düşük basınçlı kalabilir). Bu gibi durumlarda nem problemleri daha yaygın olarak gözlemlenir. Bu yüzden, ilave havalandırma tasarlanırken, tasarımcı o havanın dağıtımındaki etkisini de göz önünde bulundurmalıdır. Bunun için, binada dış ortam koşullarına nispeten daha düşük basınç yaratıp dışarıdaki nemli havayı bina zarfı boşluğuna veya mahallere çekecek potansiyele sahip olan bölgelerin belirlenmesi gereklidir (Not: Düşük nemli bölgelerde bile, dengesiz bir HVAC sistemi havadaki kirleri ve kokuları bina içerisine taşıyabilir).

Florida Güneş Enerji Merkezi, bina kompleksitesi (mimari ve yapısal), HVAC faktörlerinin yoğunluğu (hava debileri ve basınçlar) ve bina hata riski arasındaki ilişkiyi ortaya koymuştur (Şekil 3). Çözüm daha az havalandırılan veya daha basit tasarlanmış binalar değil; havalandırmanın verimli olarak yapıldığının garanti altına alınmasıdır. Yani, hedef sadece havanın istenilen mahale ulaşmasını sağlamak olmamalı, ulaşırken binayı negatif anlamda etkilememelidir. 

Nem denetiminin altın kuralı havalandırmayı arttırmak için hiçbir zaman gerekli olan nem alma miktarından öndün vermemektir. Yazın ülkenin birçok kesiminde, dış hava tarafından beslenen nem yükü, hava koşullandırma sisteminin etkin olarak alabileceği nem miktarını aşabilir. Çözüm:

• Hava akışının doğru dağıtımını garanti altına almak (basınç dengesizliklerini önlemek için). Genellikle tasarım aşamasında tam olarak öngörülebilir.
• Bina işletmeye alma ve çalıştırma programlarının yaygınlaştırılması. İşletimin ilk yılı boyunca, detaylı basınç haritalama ile uygun hava dağıtımının ve sıcaklık ve bağıl-nem veri toplayıcılarını kullanarak da şartların doğrulanması. Bina boşluklarını gözden kaçırmayın.

Tasarım sürecinde potansiyel riskler göz önünde bulundurulduğunda ve binanın inşaasından sonra performans ve şartlar doğrulandığında; tecrübeler yüksek miktarlarda dış havanın binaya güvenli bir şekilde alınabileceğini göstermektedir.

İnşaat İç Ortam Kalitesi

İnşaat/tadilat süresince iç ortamdaki kirlilik seviyeleri yüksek katı parçacık yükü ve yeni kurulan ürünlerden yayılan formaldehit ve diğer gazlar gibi çok çeşitli sebeplerle artabilir. İç Ortam Kalitesi Kredi 3.1, İnşaatın İç Ortam Kalitesi Yönetim Planı: İnşaat Süreci ve İç Ortam Kalitesi Kredi 3.2, İnşaatın İç Ortam Kalitesi Yönetim Planı: İskan Öncesi’nin amacı, inşaat/tadilat kaynaklı iç ortam kalitesi problemlerinin etkilerinin azaltılarak inşaat çalışanlarının ve bina iskan sahiplerinin refahını sağlamaktır.

İnşaat/tadilat kaynaklı iç ortam kirleticilerinin kontrol yöntemleri içerisinde, ilave dış hava kullanılarak binanın durulanması da vardır. İster inşaat sürecinde ister iskan öncesi yapılsın, haftalarca hatta aylarca sürecek hatırı sayılır miktarda (ft² başına 14.000 ft³ miktarında hava) dış hava kullanımını gerektirir. 100.000 ft² alana sahip tipik bir binada, 1,4 milyar ft³ dış ortam havasına ihtiyaç duyulur. Doğu ABD’de yaz süresince, bu miktarda bir havanın nem içeriği yaklaşık olarak 100.000 galon’dur. Bu miktara inşaat aktivitelerinden, temizleme sıvılarından, çimentonun ve boyanın kurumasından ggelecek olan nem miktarını da eklemek gerekir.

LEED tarafından şart koşulmasına rağmen, havanın bağıl neminin %60’tan fazla olmadığı durumlarda, durulama işlemi binanın mevcut ekipmanları ile fizibil olmayabilir. Bina içerisindeki yüzeylere yapılan cila, boya vb. gibi işlemler(aksi taktirde gaz yayıcı başka malzeme olmayacak) tüm binayı küf oluşumuna müsait kılmaktadır. Eğer hava ile durulama işlemi binada oturulmaya başlanmasından sonra yapılırsa, döşemeler de küf oluşumuna müsait olacaktır. 

Hava ile durulamanın ek bir riski (özellikle iskan halinde olan binalarda) genellikle hissedilir ısı yükünün en düşük gizli ısı yükünün en yüksek olduğu akşam saatlerinde yapılmasıdır. Duyulur ısı ile gizli ısının istenmeyen oranı aşırı soğumaya sebebiyet vererek hızlı yoğuşmaya ve bağıl nemin artışına sebebiyet verir. Bu da HVAC sisteminin dengesini bozarak durulama süresince potansiyel nem problemlerinin oluşmasına neden olur.

İç Ortam Kimyasalları ve Kirletici Kaynakları

İç Ortam Kalitesi Kredi 5, İç Ortam Kimyasalları ve Kirletici Kaynaklarının Kontrolü’nün amacı binada yaşayanların, potansiyel zararlı taneciklere ve kimyasal kirleticilere maruz kalma riskini minimize etmektir.

Yazın yüksek miktarda nem yükü olan iklimlerde, havalandırma yaklaşımları; İç Ortam Kalitesi Kredi 5’te belirtilen; içerisinde kimyasal veya kirletici kaynağı olan bir mahalin bitişiğindeki mahaller ile 5 Pascal’lık bir basınç farkına sahip olması kuralını karşılamak için egzoz ve ilave havala debilerinin kombinasyonunu içermelidir. Gerekli olan yaklaşım; içerisinde kimyasal veya kirletici kaynağı barındıran mahalin, bitişiğindeki mahallere göre 5 Pascal negatif basınçta olması ve mahalin her ft²’si için 0.50 ft³’lük minimum hava debisi sağlanmasıdır. Bu yaklaşım yanlış uygulandığında, tüm binanın basıncının alınması ile sonuçlanabilir. Yüksek bina egzoz miktarının doğuracağı riskler İç Ortam Kalitesi Kredi 5’te aşağıdaki gibi açıklanmaya çalışılmıştır:

• Çok hassas test ve dengeleme prosesi gerektiren; birbiri ile bitişik olan bina alanlarında (duvar ve tavan boşlukları da dahil) kazara ortaya çıkan sert basınç azalmaları,
• Tavsiye edilen basınç farkının; test ve dengelemeyi yapan firmanın ölçebileceğinden çok daha hassas olması sebebiyle ortaya çıkabilecek hatalar,
• Tavsiye edilen egzoz oranlarının ve basınç farklarının minimum figürler olması ve uygulayıcıların “fazla her zaman iyidir” mantığı ile hareket etmesi ile kontrol edilmeyen hava akımlarının ve nem problemlerinin artan potansiyeli.

Sahada forensik bina bilimi ile ilgilenen birçok uygulayıcı, binanın bazı bölümlerinde negatif basıncı, kalan bölümlerinde de pozitif basıncı sürdürmenin oldukça zor olduğunu beyan edecektir. 

Sonuç

Yeşil bina hareketi, yüksek performanslı binaların nasıl asarlanıp inşaa edileceğine bütünsel bir yaklaşım ortaya koyup öne çıkararak; tasarımcıların hayatlarında gördüğü diğer tüm yeniliklerden farklı olarak tasarım ve inşaat pazarını tamamiyle dönüştürmüştür. Her ne kadar sürdürülebilir gelişimin ve yeşil bina hedeflerinin sıkıca takibi büyük önem arz etse de; nem ve küflenme problemlerine (özellikle yüksek risk taşıyan alanlarda) özel dikkat gösterilmelidir. Diğer alanlardaki “en iyi uygulamalar” ve “alınan dersler” yeterince hassas bir biçimde uygulanmadığı (en azından nem kontrolü konusunda) görülmektedir. Özet olarak, yeşil bina tasarımlarını iyileştirmek için:

• Bina performansının yeni malzemeler ve ürünlerle nasıl şekilleneceğini öngören bir teknik emsal değerlendirme çalışması yapılmalıdır. En azından, bu değerlendirme daha çok HVAC ve bina zarf sisteminin nem kaynaklı arıza ortaya çıkma riski en yüksek olan kısımlarına odaklanmalıdır. Bu sayede, iklimbilimsel ve bölgesel olarak daha doğru bir yeşil bina tasarımına ulaşılabilir.
• Tasarım ekipleri, nem kontrolü, su geçirmezlik ve bina zarf performansı alanlarında birleşik kurumsal tecrübeye sahip olduklarına emin olmalıdırlar. İç ortam koşulları alanında, bina durulama gibi gözden düşmüş uygulamalar “en iyi uygulamalar” arasında görülmemelidir. Bu tip uygulamalar tarihte çok az fayda göstermiş ve yüksek maliyetlere ve/veya risklere sebebiyet vermiştir.
• Özellikle “yeşil” faydaları olduğı idda edilen yeni ürünler mercek altına alınmalıdır. Bir alanda perfromans kazanmak, genellikle diğer bir alanda kaybetmek manasına gelir. Eğer ki performansından ödün verilen alan kritik bir parametre ise (örneğin duvar yalıtımının su absorpsiyon kalitesi) risk, faydadan bağımsız olarak çok yüksek seviyeye ulaşabilir.

Bu makalenin yazarları, makalede belirttikleri değerlendirmelerin tümünü bir tasarım ekibinin yapabileceği konusunda ne kadar gerçekçi oldukları konusunda emin olmasalar da; bu değerlendirmeler yapılmadığında binada hasar ve arızaların görülmesi kuvvetle muhtemeldir. 1995 Fortune dergisinde yayınlanan bir makalede söylediği gibi: “Eğer değişmeyen tek şey değişimin kendisiyse; büyük hatalar yapmamaya odaklanmak, büyük kazanca odaklanmak gibi dar görüşlü bir yaklaşımdan daha iyi sonuçlar verir”