Gazi Üniversitesi ASHRAE Öğrenci Üyeleri Topluluğu, 2016 ASHRAE Öğrenci Dizayn Yarışmasında Dünya Üçüncüsü Oldu

Gazi Üniversitesi ASHRAE Öğrenci Üyeleri Topluluğu; 2016 ASHRAE Öğrenci Dizayn Yarışmasında (ASHRAE Student Design Competition, 2016) Uygulamalı Mühendislik (Applied Engineering Challenge) klasmanında dünya üçüncüsü oldu. Yarışmanın ödül töreni, 28 Ocak-1 Şubat 2017 tarihleri arasında Las Vegas’da düzenlenecek olan ASHRAE 2017 konferansında yapılacak.

ASHRAE Turkish Chapter sponsorluğunda, 2015 yılı Mayıs ayında “Gazi University Mechanical Engineering Student Branch of ASHRAE” kuruldu. Gazi University Mechanical Engineering Student Branch üye sayısı 2016 Temmuz ayı itibarıyla 50 öğrenciye ulaştı. Student Branch olarak 2016 yılında ASHRAE tarafından dünya çapında mühendislik-mimarlık fakülteleri ve enstitüler arasında düzenlenen “ASHRAE Student Design Competition 2016” isimli yarışmaya “Applied Engineering Challenge”, “Design Calculations” ve “System Selection” kategorilerinde üç farklı ekiple katılım sağlandı. “Applied Engineering Challenge” kategorisinden katılım sağlayan Gazi Üniversitesi ASHRAE Öğrenci Üyeleri Topluluğu, dünya üçüncüsü oldu.

• Öğrencilerin gerçekleştirdiği projede; yenilenebilir enerji sistemleri kullanılarak Ankara’da konumlandırılacak olan 5120 m²’lik bir yapının yeşil bina çalışması gerçekleştirildi. Ele alınan yapı okul olup zemin ile birlikte dört kattan oluşuyor. Mevcutta kullanılan sistemler teorik olarak çalışıldı ve bazı sistemlerin imalatı yapılarak deneysel olarak incelendi.
• Yapının en geniş cephesi güney yönüne bakacak şekilde konumlandırıldı, böylece güneşten olan maksimum ısı kazancının sağlanması amaçlandı.
• Kuzey cephe duvarlarına hem ısı geri kazanımlı hem de doğal havalandırma menfezleri yerleştirildi. Ayrıca, güney-kuzey yönünde ön ısıtma sağlayan yeraltı borulama sistemi uygulandı.
• Yapının güney cephe tarafındaki bahçesinde bulunan tören alanının altına yapının içerisine sıcak hava vermek üzere ısı pompası sistemi düşünüldü.
• Yapının güney cephesinde bulunan bahçe duvarları sıcak hava üretimi sağlayan güneş duvarları olarak düşünüldü. İç mekânların ısıtma ve soğutma etkisini artırmak için güney ve doğu cepheye bakan camlara hava kolektör sistemleri uygulandı.
• Yapının çatısında kahverengi sulama ihtiyacı olmayan çatı uygulaması yapıldı, doğal havalandırma bacalarına yer verildi. Ayrıca, güneş enerjisi ile hem su ısıtmak hem de elektrik üretmek amacıyla güneş kolektörleri kullanıldı.
• Rüzgar enerjisinden elektrik üretimi amacıyla bahçede bir adet rüzgâr türbini düşünüldü.
• Proje içerisindeki seçimler, işlemler ve bulunan sonuçların standartlara uygunluğu için ASHRAE tarafından belirlenen Standard 189.1, ASHRAE Standard 62.1, ASHRAE Standard 90.1 ve ASHRAE Standard 55 göz önüne alındı.

Isıtma Sistemleri

Binanın ısı kaybı Carrier Hap programı ve Türk standartlarına göre ayrı ayrı hesaplandı, ihtiyaç duyulan ısı 227 kW olarak belirlendi. Bu ısının 45,8 kW’lık kısmı 60 adet hava kolektör sisteminden, 40,4 kW’lık kısmı 2 adet toprak kaynaklı ısı pompasından, 21,7 kW’lık kısmı yapı içinde kullanılan ısı geri kazanım cihazlarından, 32,8 kW’lık kısmı 20 adet elektrik destekli güneş panelleri ünitelerinden, 86,3 kW’lık kısmı ise doğalgazdan sağlandı. Böylece doğalgazdan % 62 oranında tasarruf sağlandı. Güneş enerjisi destekli cihazların verimleri hesaplamalarda minimum olarak ele alındı.

Uygulama: Hava Kolektörü Sistemi

İç mekânların hava şartlandırma işlemlerinde enerji verimliliğini sağlamak ve doğalgaza bağımlılığı azaltmak amacıyla güneş enerjisinden faydalanılarak ısıtma ve soğutma işleminin yapılması hedeflendi. Ortamların ısıtılması ve soğutulması için tamamen yenilenebilir enerji kullanılarak düşük maliyetli bir sistem oluşturulması hedeflendi. Bu sistem ile kışları güneş ışınlarından elde edilen ısıdan faydalanarak sıcaklığı artırılan hava ile istenilen ortamın gün boyu ısıtılması ve yazın gece dış ortamda oluşan düşük sıcaklıklı havadan faydalanarak iç mekânların soğutulması hedefleniyor.

Elektrik Üretimi

Elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla 550 m²’lik bir alan yapının çatısında, 1000 m²’lik bir alan ise okul bahçesinde kullanıldı. Çatıda 168 adet 250 Wp polykristal PV, bahçede ise 80 adet 140 Wp ince film PV güneş pilleri kullanıldı. Ayrıca, okul bahçesinde bulunan otopark çatısında bulunan 420 m²’lik alanda 115 adet 250 Wp gücünde polykristal güneş pilleri düşünüldü. Kullanılan sistemler ile ihtiyaç duyulan 102 kWp elektrik gücünün 82 kWp’lık kısmı güneş pillerinden geri kalan kısmı ise rüzgâr türbininden sağlanıyor.

Yağmur Suyu Kullanımı

Lavabolardaki pis su ve sulamada kullanılacak su ihtiyacı için yağmur suyunun kullanımı amaçlandı. Bunun için yağmur alan tüm yüzeylerde olabildiğince geçirgen yapı ve uygun çatı uygulamalarından faydalanılarak yağmur suyunun yer altında 85 m³’lük bir su deposunda depolanması amaçlandı. Böylece temiz su kullanımında yaklaşık olarak % 46 tasarruf sağlanması hedeflendi.

Kahverengi Çatı Uygulaması

5120 m²’lik kahverengi çatı yüzeyinin 3800 m²’lik kısmı karbondioksit emilimi en yüksek ve Ankara iklimine uyum sağlayabilecek bitkiler seçilerek oluşturuldu. Böylece ortam hava kalitesinin de artırılması amaçlandı. Projede kullanılan sistemlerin verimleri göz önüne alınarak bütün sistemin maliyet analizi ve 50 yıllık parasal kazancı yapıldı ve sistemin 10 yıl süre içerisinde maliyetini karşılayacağı öngörüldü.