Eco-Sensitive Building Shells

October issue of the Turkish Eko Yapı magazine focused on the subject of facade systems in energy efficient buildings. The magazine covered the facade of TMB building that opened this month in Ankara in the artickle titled “Eco Sensitive Building Shell”.

—

Full text in Turkish:

ENTEGRE TASARIM VE SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

Türkiye Müteahhitler Birliği Genel Merkezi, tipik bir ofis binasının gereksinimlerini en optimize şekilde karşılamanın yanında, bir dernek binasının, özellikle de TMB gibi yoğun aktiviteleri olan ve çok sayıda yerel ve uluslararası ziyaretçiyi ağırlayan ve üst düzey konukları da sıkça davet eden bir yapının özel ihtiyaçlarına da cevap verecek şekilde farklı fonksiyonları barındırır. Tasarım, daha en başından bu programı dışavurumcu bir kütle kompozisyonu ile organize ederken, öte yandan yapının çevresel faktörlerle ilişkisini ön planda tutar ve sürdürülebilirliği bu yapıya en doğal şekilde entegre etmeye çalışır.

Entegre tasarım, disiplinlerarası işbirliği ve dayanışma sürecini tarif eder ve tasarımın, tüm bileşenlerin harmanlandığı ortak bir ürüne dönüşmesini sağlar. Bu anlamda TMB Genel Merkezi hem ileri seviyede çağdaş düşünceyi temsil eder, hem de sürdürülebilirliğin üst düzeyde ele alındığı sofistike binaların ancak böylesi bir işbirliği ile ortaya çıkarılabileceğini gösterir.

Yapı, yüksek performanslı binalar arasında ülkemiz için yeni bir eşik oluştururken, gelecekteki yapılaşma sürecine, tasarıma yatırım yaparak nasıl düşük karbon emisyonlu yapılar elde edilebileceği konusunda ilham vermeyi ve örnek teşkil etmeyi hedefler.

PASİF ISITMA VE SOĞUTMA

Proje, pasif ısıtma ve soğutma teknikleri açısından Türkiye’de ilk kez kullanılacak sistemleri bünyesinde barındırmaktadır. Ankara’daki tipik karasal iklim koşullarının en belirgin göstergesi olan gündüz ve gece sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkını kullanarak ısıtma ve soğutmadaki enerji sarfiyatını minimize etmek üzere, bodrum katlardaki otoparkların altına bir betonarme labirent tasarlanmıştır. Yazın gece boyunca dış ortamdaki soğuk hava bacalardan gecerek bu labirenti katederken, yoğun beton kütlenin soğumasına ve adeta bir batarya gibi bu soğukluğu hapsetmesine yardımcı olur. Gündüz ise dışardaki sıcak hava bu bataryadan geçirilir, soğuk beton kütle sayesinde sıcaklığını bırakır ve ön şartlandırılmış olarak klima santrallerine ulaşır ve kullanım alanlarına yönlendirilir. Ofis katlarına ulaşan bu hava, yine betonarme döşemeler içerisine döşenmiş borulardan geçirilerek ‘chilled beam (soğuk kiriş)’lere ulaşır ve mekana bırakılır. Chilled beam, ortam koşullarına göre konforun sağlanması için gerektiğinde kontrol edilerek bir son ısıtma/soğutmaya yardımcı olur. Labirent, yer altında olmasının etkisiyle, bölgenin senelik sıcaklık ortalamasına sahiptir. Bu sayede kış aylarında gündüz dış ortamdaki hava labirenti katettiğinde bu sefer ısınarak klima santrallerine ulaşır. Bu döngü sayesinde klimalara en az yük bindirilmiş ve enerji sarfiyatı engellenmiştir. Bu durum mekanik tasarımda da ekipman boyutlarını belirleyerek maliyeti de olumlu yönde etkilemektedir.

EKO DUYARLI YAPI KABUĞU

Binaların kabuk tasarımı yapılar için temel ve en kritik unsurlardan biridir. Yapının cephe tasarımının önemi, kullanıcıyla yapının ilk karşılaşma anının bir aktörü olmasından kaynaklanmaktadır. Cephe, tasarımın dışarıya yansıyan yüzüdür. Bir yüzün hatlarını mükemmel kılan da estetik orantıların yanı sıra çevresel faktörler ile uyumdur.

Tıpkı insan yüzleri gibi yüz hatlarını oluşturan faktörler estetik olmanın yanı sıra çevresel faktörler tarafından şekillenmiştir. Mesela Afrika savanlarında veya çöl iklimi koşullarında evrimleşen insanlarda kalın ve çıkık kaşlar güneşin yoğun ve dik ışınlarından gözü korumaya yararken, kirpikler ve burun kılları ise çöl tozlarının göz ve buruna kaçmasını önlemek üzere evrimleşiyor. Cildimizi kaplayan ve bizi soğuktan koruyan tüyler ise giysi kullanma alışkanlığı yaygınlaştıkça seyrelmiştir.

Binalar da yirminci yüzyılın ortalarına dek benzer bir evrimden geçerek gelişmişlerdir. Ta ki teknolojik olanakların artması ile bizler bu evrim ile bağlarımızı koparana dek. Suni iklimlendirme ve aydınlatma teknolojilerinin gelişmesi “akıllı” tasarıma olan bağlılığımızı giderek azaltmış ve azaltmaya devam etmektedir.

İstisnalar mevcut olmak ile birlikte, günümüzde üretilen çoğu yapı sadece yüzeysel estetik kalite kriterine karşılık veren, dış ortam ve iç ortam arasındaki geçişi sağlayan cephenin yapının bütünsel ihtiyaçlarına cevap vermesi problematiğini göz ardı eden bir tavır sergilemektedir.

TMB binasında bu bütünsellik ilişkisi en baştan itibaren tasarımın odak noktalarından biri olmuştur. Yapının tasarımına başlarkern, karlar kendi aralarında dik düzelminden bağımsızlaşarak saga ve sola kaymalar yapmış, bu şekilde birbirinin tam üzerine binmeyen katlar bir digger kata açık alanlar ve saçaklara dönüşmüştür. Bu kütleyi kaplayan cephe kabuğu ise iki katmandan oluşmaktadır. Yapıyı saran ilk katman klasik bir cam cama birleşimli panel sistemdir. İkinci katman ise gölgelendirme ve güneş kontrolünü sağlayan paslanmaz çelik meshtir. Hassasiyetle tasarlanan bu katmanın yoğunluğu bina sakinlerinin dışarısı ile ilişki kurmalarına engel olmadan güneş ışınlarının yönelimine göre tasarlanmıştır.

Cephe tasarımında ısı kazanımı kadar kaybı da hesaba katılmalıdır. Kış mevsiminde ısı kaybına karşı en ideal durum tamamen kapalı ve yüksek izolasyon sağlayan cephelerken aynı zamanda suni aydınlatmanın kullanımını en düşük seviyede tutmak üzere yeterince gün ışığının içeri girmesini mümkün kılmaktır. Bir yandan da düşük hava sıcaklıklarında güneşin cepheyi ısıtmasından en etkin biçimde faydalanabilmek için gölgelendirme minimumda tutulmalıdır.

Yaz mevsiminde ise iklimlendirme zincirinde labirent sayesinde kazanılan serin havanın binanın dışına sızmasını ve cepheyi serinletmeye harcanmasını önlemek için etkin bir gölgelendirme gerekirken yine suni aydınlatmanın kullanımını en düşük seviyede tutmak üzere yeterince gün ışığının içeri girmesini sağlamak gerekmektedir.

Oldukça karmaşık gibi görünen bu denklemin çözümü, mevsimsel değişikliklere uyum saylayabilecek dinamik bir cephe kurgulamaktır. Ancak bu yöntem yüksek maliyeti sebebiyle sınırlı uygulama bulabilmektedir. Bu şartlar altında bizim yaklaşımımız binanın her bir cephesi için cam ve dolu panelleme ile mesh yoğunluğunun orantısını optimize etmek olmuştur..

Bu doğrultuda direk güneş ışınlarının ve ısı kazanımının en az yoğunlukta olduğu kuzey doğu cephesinde cam kullanımı toplam yüzeyin %60’ı ile maksimize edilirken, mesh doğal ısı ve ışık kazanımını en yüksek seviyede tutmak üzere %80 açık alan bırakacak şekilde tasarlanmıştır.

Güney batı cephesinde ise cam kullanımı ısı kazanımına karşı %30 ile sınırlandırılmış, mesh ise toplam yüzeyin %40’ını açıkta bırakacacak şekilde tasarlanmıştır. Bu sayede katlar yeterince gün ışığı almakla beraber bu yönden gelen yoğun gün ışığına karşı korunmuştur.

Tasarım sürecinde bizler için belirleyici olan, estetik yapısal kompozisyonu ele alırken, çevre mühendisleri ve yapının çevresel performansını modelleme yoluyla hesaplayan LEED danışmanlarımız ile sürdürdüğümüz yoğun entegre tasarım yaklaşımı olmuştur. Bu yaklaşım neticesinde tasarımımız Batı Avrupa ve Orta Asya bölgesinde en yüksek derece ile LEED PLATINIUM’a aday gösterilen ilk yapı olmuştur.

Hedefimiz ileride hava koşullarına günlük ve mevsimsel olarak uyum sağlayarak ısı kazanımı ve kaybını tamamen engelleyebilecek dinamik cepheler üzerinde çalışabilmektir. Umarız böyle bir proje ile dünya LEED sıralamasında daha da önlerde yer alırız.