BİNA OTOMASYONUNDA YENİ ÇAĞ: AKILLI BİNALAR

Gazi Üniversitesi Mimarlık Fakültesi’nin 23-24 Mayıs 2013 tarihli etkinliği “Akıllı Binalar, Yeşil Binalar Kongre ve Sergisi” ismini taşıyor. Kongrenin ‘Sunuş’ metninden aktaralım: “Günümüz yaşam ve çalışma koşullarını etkileyen teknolojik gelişimler sonucu ihtiyaç duyduğumuz her türlü gereksinimi sağlayan yapılar Akıllı Binalar olarak adlandırılmaktadırlar. Akıllı binalar için tek bir tanım bulmak oldukça zordur. Bazı özelliklerini sıralayarak açıklamak daha akılcı olmaktadır. Örneğin, akıllı bir binanın birçok teknolojiyi bir arada kullanıyor olması gerekmektedir. 

Aslında binalar halen kullanılan birçok ileri teknolojiye sahiptirler, burada önemli unsur, teknolojilerin birlikte çalışabilirliğinin sağlanmasıdır. Bu kongrede bir binayı, akıllı bir binaya dönüştüren sistemler birinci grup konu olarak ele alınmıştır. Akıllı binalar oluşturup, kullanıcıların yaşam kalitesini arttıran özelliklerle donatılan binalar tasarlarken, bizden sonraki nesillere yaşanabilir bir dünya bırakmak adına almamız gereken tedbirlerin sorumluluğunu taşımamız gerekmektedir. Yeşil Binalar; bu anlamda, enerji kullanımını azaltan, yeni ve enerji kaynaklarına yönelen, doğaya en az müdahaleyi amaçlayan yöntemleri ilke edinmiş sistemler ile kongremizin ikinci başlığını oluşturmaktadır…”
 
Bizim bu metinden çıkardığımız mesajlara gelelim:
1) Akıllı Bina’lar, kullanıcıların yaşam kalitesini arttıran özelliklerle donatılan binalardır.
2) Akıllı Bina’nın bir sonraki aşaması, enerji kullanımını azaltan, yeni ve enerji kaynaklarına yönelen, doğaya en az müdahaleyi amaçlayan yöntemleri ilke edinmiş sistemlere sahip Yeşil Bina’lardır.
 
Kongrede “Akıllı Binalar” konu başlığı altında sıralanan alt başlıklar şöyle:
*İklimlendirme
*Havalandırma Sistemleri 
*Yangın algılama Sistemleri 
*Alarm sistemleri 
*Güvenlik sistemleri 
*Aydınlatma Sistemleri 
*Asansörler
*Kartlı geçiş sistemleri
 
Kongrede “Yeşil Binalar” konu başlığı altında sıralanan alt başlıklar ise şöyle:
*Dönüşebilen ve Geri Kazanılabilen Malzemeler 
*Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Kullanımları
*Gün Işığından Yararlanan Sistemler 
*Isıtma, Soğutma, Havalandırma ve Aydınlatma Sistemleri 
*Gri Su ve Katı Atık Yönetimi Sistemleri 
*Bina Kabuğu Yalıtımları ve Enerji Performans Sistemleri
 
Şimdi de Mimar Sinan Üniversitesi Araştırma Görevlisi Özlem Eşsiz’in, “Akıllı Bina Kavramı ve Uygulama Örnekleri” başlıklı yazısından aktarıyoruz: “Geleceğin binaları yaşanan ve gelişimi giderek hızlanan teknolojiye uygun olmak zorundadır. Binalardaki gelişmeler önce yükselme şekilde ortaya çıkmıştır. Yükselme çabaları sürerken, gelişen teknoloji önce yapıma-yapım sistemine, sonra da binayı oluşturan bileşenlere ve kullanıma yönelmiştir. Bilgisayarlarda ve iletişim sistemlerindeki gelişmeler alabildiğine hızlanmıştır. Bu durumda bina tasarımlarında güncel gereksinmelerin yanında geleceğe yönelik olasılıklar da hesaba katılmalıdır. Bu doğrultuda değerli alanlardan en iyi şekilde yararlanmakla kalmayıp, çalışanların bilgi dosyalarına her an kolayca ulaşmalarının sağlanması düşünülmektedir. Bu düşünce ile büyük büro sistemlerinde hızla bu yola gidildiği gözlenmektedir. Gelişen teknoloji ve artan gereksinmeler geleneksel bina yapım ve düzenlerinin aşılmasını zorunlu kılmakta, ‘akıllı bina’ olgusunu öne çıkarmaktadır. Yaşanan ve giderek hızlanan bilgi ve iletişim çağı akıllı bina yapımını kolaylaştırmıştır. Öyle ki yakın gelecekte, eski binalarda da akıllıya yönelme doğrultusunda bir değişimin başlaması kaçınılmaz görünmektedir. 
 
Son zamanlarda bina kalitesinin sağlanmasında ülkemizde de bu yönde çabalar göze çarpmaktadır. Binaların ve alt sistemlerin tasarlanması, kullanıcılara ve kalite gereksinimlerine uyacak şekilde değişecektir. Bu doğrultuda bilgisayarlarda ve iletişim teknolojisinde daha da büyük gelişmeler beklenmektedir. Bunun sonucunda otomasyon her alanda olduğu gibi binada da ağırlık kazanacak, böylece akıllı binaların oluşturulması kolaylaşacaktır. Değişen işlevsel gelişmelerin yanı sıra bina içi konforunda da kalitenin büyük ölçüde artacağını öngörmek mümkündür. Geliştirilmiş mekanik, elektrik ve elektronik sistem tasarımları, binada daha verimli çözümler, daha çok yararlılık/kalite elde edilmesini sağlayacaktır. 
 
Sonuç olarak, şimdi binaların içinde yer alan aktivitelerin verimliliğine ve bina ortamının kendi kalitesinin arttırılmasına verilen önemle birlikte yeni bir çağa girilmektedir. Bu çağda seçeneklere ve kaliteye daha fazla önem verilecektir. Bu çağ mikro işlem/tele haberleşme/ bina otomasyonu çağıdır. Bu dönem elektronik/bilgisayar/bilgi çağıdır. Bu, daha kaliteli malzemelerin ve gelişmiş tasarımların dönemidir. Bu yeni çağ ‘yüksek kalite beklentilerinin’ dönemi olarak da nitelendirilebilir.”
 
Bu noktada, Aygün Atasoy’un Kasım 2009 tarihinde Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’ne verdiği “Akıllı Bina Teknolojisinin Yapısal Özellikler Açısından İncelenmesi” isimli Yüksek Lisans Tezi’ne bakıyoruz.
Şöyle diyor Aygün Atasoy, tezin ‘Giriş’inde: “İnsanoğlunun korunma ve konfor ihtiyacından doğan ‘yapı’ başta teknoloji, sosyoloji ve çevre olmak üzere birçok etken ile şekillenmektedir. Yapının yaratıcısı ve tasarımındaki ilk etken olan insan, öncelikle fiziki ihtiyaçlarını gidermeyi, sonra yapının kullanış rahatlığını, uygun bir yaşam alanı veya iyi bir çalışma ortamı olmasını gözetmektedir.
Yadsınamaz bir etken olan çevre; tüm canlıların ve varlıkların, uyum ve döngüsel bir alışveriş içinde yaşadıkları, başta fiziki özellikleri bakımından insanı koşullara uygun tasarımlar yapmaya itmektedir. Ancak insanın doğal kaynakları aşırı tüketmesi, fosil yakıtları kullanarak zehirli gazların salınımına ve dolayısıyla küresel ısınmaya sebep olması ve benzeri müdahaleleri sonucunda giderek kirlenen çevre, insanı bu konuda önlemler almaya yönlendirmekte ve tasarımlarında doğaya uyumlu olmasını gerektirmektedir. Bu sebeple binaların; çevreye duyarlı, enerji verimli, doğal kaynaklardan faydalanan ve sürdürülebilir olmaları önem kazanmaktadır.
 
Diğer önemli bir etken olan teknoloji, binaların tasarımında, iç ve dış yapı malzemelerinde, bina sistemlerinde kendini göstermektedir. Teknolojik gelişmelerin hızlanması, özellikle bilgisayar teknolojilerinde hızlı bir ilerlemenin olması sayesinde akıllı binalarda iletişim teknolojileri, enerji yönetimi, ısıtma, soğutma, iklimlendirme, güvenlik sistemleri, yangın güvenlik sistemleri, asansör sistemleri v.b otomatik kontrol sistemleri, bina otomasyon sistemleri gibi çok çeşitli sistemler kullanılmakta ve bu sistemler birbirleriyle bağlantı içinde çalışmaktadırlar.
Yukarıda sıraladığımız bu ana etkenlerin doğrultusunda gelişen yapı tasarımı “akıllı bina” kavramını ortaya çıkarmaktadır. Akıllı binayı şu şekilde tanımlayabiliriz: Akıllı bina, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan, içinde teknolojik alt sistemleri barındıran, yapımında akıllı malzemeler kullanılan, sahip olduğu aktif ve pasif sistemlerle; enerjiyi verimli ve etkin kullanan, konfor ve sistem işletimi en yüksek düzeyde olan, bugünün ve yarının kullanıcılarının fiziksel ve psikolojik gereksinmelerine cevap verebilecek, esnek kullanım özelliklerine ve çözümlerine sahip, ekolojik açıdan duyarlı, sürdürülebilir yapıdır…”
 
Aygün Atasoy’un “Akıllı Bina Teknolojisinin Yapısal Özellikler Açısından İncelenmesi” tezine göre, “Dünyada, Endüstri Devriminden günümüze kadar yapılan sayısız teknolojik gelişmeler beraberinde doğal kaynakların hızlı bir şekilde tüketilmesini getirmiştir. Bu iki etkene, 7 milyara yaklaşan dünya nüfusu da eklenince dünyamızın önemli bir tehlike altında bulunduğu görülür. Ortaya çıkan kirlilik, artan çöplük alanları, zehirli atıklar, küresel ısınma, ozon tabakasının zarar görmesi, doğal kaynakların giderek azalması gibi problemler bir an önce önlem alınmasını ve geleceğe atılacak her adımda dikkatli olunmasını gerektirmektedir. Bu konuda önemli bir rol de, kaynakların tükenmesinde ve ekolojik dengenin bozulmasında büyük bir payı olan yapı sektörüne düşmektedir. Bu yüzden yapıların tasarımında insanların beklentileri kadar çevreye duyarlılığın da önemi büyüktür…
 
1973’lerde yaşanan enerji krizi, özellikle enerji açısından dışarıya bağımlı olan Avrupa ülkelerinde, enerji korunumunu ve enerji etkinliğini ön plana çıkartmıştır. Bu durum, mevcut enerji tüketimini azaltmayı amaçlayan yöntemler ve kendisini yenileyebilen, çevreyi kirletmeyen, doğada kendiliğinden varolan alternatif enerji kaynaklarının değerlendirilmesini ve yaygınlaştırılmasını sağlayacak araştırmaların birden patlamasına neden olmuştur. Bu gelişmelerin desteklediği bir tasarım anlayışı olarak “Enerji Etkin Tasarım Yaklaşımları” geliştirilmiştir.
 
Enerji Etkin Tasarım, şöyle tanımlanmaktadır: Binanın tasarımı, işletimi, bakımı-onarımı ve yıkımı aşamalarını da içerecek şekilde, yani doğumundan ölümüne kadar ‘enerji girdilerinin bireysel ve toplumsal yarara yönelik olarak miktar ve maliyetinin minimize edilmesidir’.
 
Yapıda kullanılan enerji miktarı kullanıcı alışkanlıkları ile birlikte; yapının güneşe yönelimi, mimari tasarım, malzeme kararları ve detaylar gibi tasarım sürecinde alınan kararlarla ilişkilidir. Binaların kent gibi yapılaşmanın yoğun olduğu bölgelere konumlanmasıyla, yapılaşmanın az olduğu kırsal alanlarda konumlanması enerji etkin tasarım için oldukça önemli bir farklılık teşkil eder. Yapılaşmanın yoğun olduğu alanlarda hava hareket hızı daha az, hava sıcaklığı daha yüksek, hava kirlilik oranı daha fazla, artan hava kirliliği nedeniyle güneş ışınımı daha zayıf, azalmış bitki dokusuyla nem oranı daha düşüktür.
 
Aktif Sistem: Aktif sistemler, yapılarda genellikle güneş enerjisinden faydalanmak amacıyla güneş toplaçları (güneş kolektörleri), fotovoltaik malzemeler gibi teknolojiden faydalanılarak üretilen sistemlerin yapıya entegre edilmesidir. Aktif sistemlerin uygulamasında malzemelerin sonradan yapıya eklenmesi değil tasarım aşamasında yapıya entegre edilmesi, işlevinin artması ve yapının estetiğinin bozulmaması açısından önemlidir. Diğer aktif yöntemler rüzgardan, akarsudan, jeotermal kaynaklardan ve deniz enerjilerinden elektrik üretmeye dayalıdır.
 
Pasif Sistem: Pasif sistemler, yapının tasarım özelliklerinden faydalanılarak güneş enerjisinin yapıya alınması ve ısı elde edilmesi ilkesine dayanmaktadır. Güneşten dünyamıza gelen ışınların kışın yatık, yazın ise dik konumda olması, mimari tasarımın biçimlenmesinde önemli bir etkendir. Kuzey yarım küre için güney yönü, güneşten kış aylarında gereksinim duyulan enerjinin temini, yaz aylarında ise güneş ışınlarından korunum açısından önem kazanmaktadır. Güneş enerjisinin toplanması depolanması, iç mekanlara dağıtılması ve gerektiğinde kullanılması pasif sistemlerdir. Kısaca doğal çevreye ilişkin tasarım parametreleri pasif sistemlerdir…”
 
Aygün Atasoy,  ‘Yeni Malzemeler ve Yapım Sistemleri’ başlığı altında şöyle diyor: “Mimarlık-teknoloji ilişkisinin bir başka boyutu da yapı malzemelerindeki gelişmelerdir. Geçmişte taşıyıcı görevde olan ve getirdiği zorunluluklarla tasarımı şekillendiren malzemenin mimarlıkla olan ilişkisi gelişen teknoloji ile dönüşmüş, günümüzde malzeme ona ifadesini yükleyen tasarımcının yeteneği ile şekillenen ve yapıya estetik dilini veren bir araç haline gelmiştir.
 
Yapı malzemesini, kendi özellikleri oranında insanın yaşamı için gerekli fiziksel ortamı ve yapının gelecek çağlara devrini sağlayarak yapıyı oluşturan, çeşitli elemanlar olarak tanımlamak mümkündür. Yapı malzemelerinin çevreye duyarlı olması, doğal kaynaklara zarar vermemesi, malzemenin atık miktarının az olması ve geri dönüşüme elverişli olması tercih edilmektedir…
 
Nanoteknoloji: Nanoteknoloji 21.yüzyılda yeni bir sanayi devrimidir. ‘Nano’ kelimesi Yunanca nannos kelimesinden gelir ve ‘küçük yaşlı adam’ veya ‘cüce2 demektir. Nano sözcüğü, herhangi bir fiziksel birimin bir milyarda biri anlamına gelmektedir. Bir nanometre (nm), metrenin milyarda birine denk gelir. Atomları ve molekülleri tek tek işleme ve yeniden düzenleme yoluyla kullanışlı; materyal, araç ve sitem yaratma sanatı ve bilimidir. Amerika, Japonya gibi gelişmiş ülkelerde nanoteknoloji üzerine ciddi yatırımlar yapılarak, önemli çalışmalar yürütülmektedir.
 
Şekil: Nanomalzeme yapısı ve Nanoteknolojinin ilgili olduğu bilim dallarını gösteren şema.
 
Özellikle son yıllarda gelişmiş ülkelerin Ar-Ge harcamalarında nanoteknoloji daha fazla pay almaktadır. Materyal bilimi artık nanoteknoloji olmadan düşünülemez hale gelmiştir. Bütün bu çalışmalar ve gelişmeler elektronik, kimya, fizik, malzeme bilimi, uzay ve hatta sağlık bilimlerini bir ortak arakesitte buluşturmuştur.
 
Önümüzdeki birkaç on yıl içerisinde nanoteknoloji sayesinde süper-bilgisayarlara mikroskop altında bakılabilecek, insan vücudunun içinde hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren, ameliyat yapan nano-robotlar bulunabilecek, insan beyninin kapasitesi ek nano-hafızalarla güçlendirilebilecek, kirliliği önleyen nano-parçacıklar sayesinde fabrikalar çevreyi çok daha az kirletecektir. Yalıtım, nakil ve aydınlatma alanlarında ciddi enerji kazanımı sağlayacak olan nanoteknoloji, güvenlik alanında ise biyolojik ve kimyasal etkenlere karşı ön uyarı amaçlı kullanılabilecektir.
 
Akıllı Malzemeler: Akıllı malzemeler, çevresel olayları hisseden, çevreden gelen verileri işleyen ve nasıl programlandıysa ona göre harekete geçen malzemelerdir. Akıllı malzemelerde üç bileşen bulunmaktadır:
1- Algılayıcı (sensör): Sinyalleri algılar,
2- İşletici (actuator): Algılanan sinyaller uyarınca görev yapan ve belirli mekanizmaları harekete geçirir,
3- Kontrolör (controller): Çevresel şartları algılayarak, içinde bulunduğu ortama göre tepki verir ve bu durumu uyum sağlar.
 
Akıllı malzemelerin ileride çok yaygınlaşacağı tahmin edilmektedir. Mimaride kullanılan bazı akıllı malzemeler şunlardır:
*Akıllı beton: Deformasyonu önceden hisseder. Silindirik karbon lifler içeren beton malzemelere elektrotların yerleştirilmesiyle, yapının kullanım esnasındaki strüktürel davranışı, maruz kaldığı basınç, çekme gerilmeleri ölçülebilmektedir.
*Akıllı cam: Camın özelliklerini isteğe göre değiştirme olanağını yaratarak, gizlilik veya ışıktan korunma, Güneş spektrumunun farklı dalga boylarındaki ışınımları seçerek geçirme özelliğine sahiptir. Elektrik enerjisi ile kararır. Fotokromik camlar, elektrokromik camlar, termokromik camlar, holografik camlar ve sıvı kristallerin kullanıldığı camlar akıllı camlara örnek olarak verilebilir. Nitelikleri geliştirilmiş akıllı camlar, camlı yüzeylerin mevsimlik değişimlerine adaptasyon yeteneğine sahip, dinamik filtreler olarak tasarlanmaktadır. Doğal aydınlatmayı sağlarken, güneşten ısı kazancını, güneş kontrolünü amaca göre seçen farklı cam tipleri geliştirilmektedir. ABD Lawrance Berkeley Ulusal Laboratuarı (LBL), bu alanda önemli çalışmalar gerçekleştirmektedir. 
 
Cam stabil olarak kullanımın ötesinde çevresel etkilere tepki vererek dış ortam koşullarına karşı kendini uyum sağlayacak şekilde değiştirmektedir. Akıllı camların, dış ortamdan gelen ışık, elektrik akımı, sıcaklık, elektrik alanı gibi uyarılar karşısında; geri dönüşümü olacak şekilde renk ve saydamlıkları değişir. Bunun sonucu olarak da ışık geçirgenlikleri değişir…”
Aygün Atasoy’a göre “Yapılan tanımların ışığında akıllı binayı şu şekilde tanımlayabiliriz; yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan, içinde teknolojik alt sistemleri barındıran, yapımında akıllı malzemeler kullanılan, sahip olduğu aktif ve pasif sistemlerle; enerjiyi verimli ve etkin kullanan, konfor ve sistem işletimi en yüksek düzeyde olan, bugünün ve yarının kullanıcılarının fiziksel ve psikolojik gereksinmelerine cevap verebilecek, esnek kullanım özelliklerine ve çözümlerine sahip, ekolojik açıdan duyarlı, sürdürülebilir yapıdır.
 
Akıllı bina özellikleri:
1) Kullanıcı rahatlığı ve uyumunu sağlayarak, rahat ve güvenli bir çalışma veya yaşama ortamı sağlamalı,
2) Enerji etkin tasarım kriterlerini içermeli,
3) Ekolojik tasarım kriterlerine uyarak çevreye duyarlı olmalı,
4)İleri teknoloji sistemlerini kullanmalı, bu sistemler algılayan, ölçen değerlendiren, gerektiğinde karar veren ve birbirleriyle entegre çalışan ve değişime uygun bir teknolojik altyapı olmalı,
5) Akıllı malzemeler kullanılmalı,
6) Sürdürülebilir olmalı,
7) Tasarım aşamasında maliyet analizleri yapılmalı
8) Atıklar azaltılmalı
9) Tüm bu kriterler tasarım aşamasında dikkate alınarak akıllı bina yapımı; mimar, ilgili mühendisler, çevrebilimciler ve kullanıcılar ile birlikte organize olarak yürütülmeli, şeklinde sıralayabiliriz.”
 
Aygün Atasoy’un “Akıllı Binalarda Tasarım Ve Teknolojik Sistemler” değerlendirmeleri şöyle: “1970’lerdeki enerji krizi ile birlikte ister istemez, yeni bir anlayış gelişerek, yapılarda sadece mekanik sistemler değil, ancak mekanik sistem çözümleri ile yapının kendi tasarımının birleşimi sayesinde, konforun verimli bir biçimde sağlanabileceği fikri kabul görmüştür. 1980’ler den itibaren ise, mimari tasarımların mekanik ve elektrik uzmanlık alanları ile entegrasyon ihtiyacı ve bu doğrultuda gelişimi, ‘yapı teknolojisi’ biliminin ayrı bir uzmanlık dalı olarak ortaya çıkmasına yol açmıştır.
 
İnşaat teknolojilerinin sürekli gelişmesi sonucu büyük ilerleme gösteren inşaat sistemlerinde, her geçen gün bir yenilik ortaya çıkmakta ve binalar; çağdaş, modern ve güvenli bir görünüm kazanmaktadır.
 
Akıllı binalar için yapılan tüm çalışmalar ışığında, teknoloji kavramının karar almadaki önemli faktörlerden birisi olduğu görülmektedir. Akıllı bir binada bir çok teknoloji bir arada kullanılır, ancak önemli olan bu teknolojilerin entegrasyonu ya da birlikte çalışabilmesidir. Akıllı binaların bünyesinde çok sayıda bilgi, yönetim ve otomasyon sistemleri bulunmaktadır. Bu sistemlerin tümünün etkin bir biçimde işletilmesi gerekmektedir ve bu çok çeşitli yollarla yapılabilir. Bu yollardan akıllı olanı, bina kullanıcıları ve işletmecilerinin bu sistemlerin bazılarını ya da tümünü kullanarak nasıl kar edeceklerini anladıktan sonra buna izin veren teknik ve operasyonel entegrasyon stratejisini geliştirmektir. Asıl amaç uygun olan her yerde toplam bir bütünleşmeyi tek ve kolay anlaşılır işletme işlevini gerçekleştirerek sağlamaktır. 
 
Konfor ve donanım artışının maliyetini düşürmek için, bina performansının bina bütününde optimizasyonu, enerji etkin sistem tasarım ve işletimi, entegrasyon, otomasyona dayalı enerji ve maliyet denetimi önem kazanmaktadır…”
 

Öne Çıkanlar

Endüstri Otomasyon Eksen Yayincilik hizmetidir.