AKILLI BİNA KAVRAMI ve UYGULAMA ÖRNEKLERİ

 Araş.Gör.Özlem EŞSİZ MSÜ Mimarlık Fakültesi

 1.GİRİŞ

Çağdaş yapım teknikleriyle gerçekleştirilen akıllı binalar, tasarım aşamasından kullanıma kadar çok çeşitli altsistemler ile bunların tasarım ve üretimini üstlenen disiplinleri uyum içinde biraraya getirmekte ve son derece titiz bir çalışmayı gerektirmektedir.

Akıllı binalarda amaç enerjinin en verimli şekilde kullanılması ve çevresel sistem teknolojilerini bütünleştirerek çalışma performansının arttırılmasını amaçlar.İlk olarak 1980’lerde enerji kullanımını azaltmak için özel mekanik ve elektiriksel sistemler geliştirilmiştir ve yeni bina ürünleri kullanılmıştır.

Akıllı binalar konusunda Amerika’daki düşünce bir modern ofis bloğunda sağlanacak çok çeşitli kolaylıklardan biri olan etkin enerji kullanımıyla ortaya çıkmıştır.

Akıllı ofis binası enerji yönetimi sistemlerini bir adım daha öteye götürür. Amaç sadece enerji tüketimini kontrol etmek değil, aynı zamanda binadaki diğer sistemlerin birçoğunu da en iyi şekilde işletmektir.

1.1. Akıllı Bina Kavramı,Tanım

Endüstri toplumlarında, bina yapımında, kullanımında ve işletilmesinde, bilgisayarların, paket programlar şeklinde, giderek ağırlık kazandıkları ve hizmet alanını genişlettikleri gözlenmektedir.Yapım sonrasında da kurulan merkezi bilgisayar sistemi, işletme ve kullanıma yönelik tüm hizmetlerin gerçekleştirilmesinde yoğun olarak kullanılmaktadır.Güvenlik, yangın, telefon, işletme, enerji kullanımı, asansörlerin yönetimi, hatta çevre koruma çalışmalarında bilgisayar kullanımı, yönetici ve çalışanların işlerinde yoğunlaşmalarını sağlayarak verimi büyük ölçüde arttırmaktadır.Bina içine yerleştirilen optik kanallar tüm bilgilerin anında bina yönetim merkezindeki ekranlara yansıtılmasını sağlamaktadır.Böylece kullanım amacı doğrultusunda en verimli çalışma ortamının sağlandığı, işletme masraflarının en aza indirildiği, işletmede en ileri teknolojilerin kullanıldığı problemsiz binalar "akıllı bina " olarak nitelendirilmektedir.Bu akıllılığın sağlanmasında, kullanım gereksinmelerine bağlı olarak farklı düzenlemelerin yapılabileceği açıktır.Hepsinde ana amaç bina ortamında kontrol ağının egemen kılınmasıdır.Bu yoldan yerel ve merkezi kontrollar arasında denge kurulmakta, kullanıcıların kendi ortamlarını belli sınırlar çerçevesinde ayarlamaları sağlanmaktadır. 

Elekrik, elektronik, bilgisayar, ısıtma, soğutma ve telefon donanımları gibi işletme kapsamındaki tüm hizmetlere bakacak personel, binada ya da yakınındaki tesislerde çalışacaktır.Böylece sorunlar ortaya çıkmadan, özel aletlerle saptanarak önüne geçilmesi mümkün olucaktır.Diğer taraftan servis ve bakım işlerinin daha da ağırlık kazanması beklenmektedir.Bu doğrultuda uzmanlaşmış hizmet sektörünün önemi de artacaktır.Bu sektör uzman eleman yetiştirmenin yanında uygun donanımın seçilmesini ve değişen hizmetlere çözüm üretimini de sağlamak durumundadır. Akıllı binada iç düzen kanal içine yerleştirilmiş sistemlerde gizlidir.Bu durumda eklenen güç gereksinmelerini ve diğer mekanik sistemleri karşılamak için döşeme yüksekliklerinin artması zorunlu olmaktadır.İleri teknoloji için gerekli kablolama hacmi, yükseltilmiş döşemelerin örneğin 23 cm' den 46 cm' ye çıkarılmasını zorunlu kılmaktadır.Günümüzde ve gelecekte büro binalarını, ileri teknoloji donanımıyla donatmak büyük önem kazanmıştır.Tasarım aşamasında güç ve iletişim gereksinmelerinin mümkün olduğunca ileriye dönük planlanması şarttır.Akıllı binalar için tek bir tanım bulmak oldukça zor olmaktadır.En başta, akıllı bir binanın bir çok teknolojiyi bir arada kullanıyor olması gerekir. Aslında binalar halen kullanılan ve  birçok ileri teknolojiye sahiptirler, burada önemli unsur,  teknolojilerin entegrasyonunun  ya da birlikte çalışabilirliğinin gözardı edilmesidir. Teknolojinin imkanlarını bunları birbiriyle bağdaştırarak kullanmak ve onlardan gelen verilere göre yanıt vermek akıllı bina kavramının ana koşullarından biridir. Akıllı bir bina değişen iç ve dış çevre koşullarına göre kendini korumasını bilmeli ve bu koşullara göre insanlara hizmet vermelidir. Hava durumu, yerleşim, nüfus, servis yönetim ve denetim mekanizmaları binaların içinde ve dışında sık sık değişir.Bu durumda akıllı binalardan beklenen, bu değişikliklere cevap vermesi dışında, kontrol parametrelerini de çevre koşullarına göre uyarlamasıdır. 

1.2. Akıllı  Binalarda  Kullanılan  Sistemler

Yeni çağda, özellikle büyük kentlerde yüksek binaların daha da yükselerek artması beklenebilir.Bunların tasarımında bilgi tabanlı tasarım programlarının kullanımı gelişerek sürecektir. Bu arada bu tür binalarda çok işlevlilik eğiliminin giderek ağırlık kazandığı gözlenmektedir.Aynı binalarda birçok işlevin birlikte yeraldığı bu tip uygulmaların, özellikle büyük şehirlerde yaygınlaştığı göze çarpmaktadır. Yüksek binaların taşıyıcı sistemlerine ilişkin hesap, yapım ve üretim sorunları büyük ölçüde çözülmüştür. Hızla gelişen teknoloji, yakın gelecekte yüksek bina üretiminde ağırlığı oluşturan taşıyıcı sistem yapımını daha da kolaylaştıracaktır. Bu gidişle yüksek binalar gelişecek ve kullanıcılar değişse bile bir yüzyıldan fazla hizmet edecektir.Yüksek bina esnek ve uyumlu bir sistem olduğunu ispatlamıştır.Geleceğin yüksek binaları, değişen iletişim, bilgisayar ve diğer elektronik sistemlere uyum sağlayan "akıllı binalar" olacaktır. Daha fazla enerji etkin olacaklar, duvarlar tüm yönlenme olaylarına karşılık verecek şekilde düzenlenecektir.Binaların ağırlığı azalacak, mühendislik hizmetleri doğru bir şekilde yapılacak, daha etkin ve bunun için de daha ekonomik olacaklardır.Kompozit strüktürler yaygınlaşacak, çelik, beton, betonarme, alüminyum ve diğer malzemeler daha rasyonel, etkin, endüstriyel ve daha kaliteli olacaktır .

Akıllı bir binada ana hatları ile izleme, kontrol ve raporlama işlemleri yapılır.Bu işlemler alt düzeyde birçok algılayıcılar, kontrol mekanizmaları, bilgisayarlar ve gerekli tesisatı içerirler.Binalarda kurulabilecek sistemler çağa ayak uydurarak sürekli değişebilir ve çeşitlenebilirler.Kurulabilecek bazı sistemlerin temel işlevleri şunlardır:

Çevre Düzenleyici Sistemler: Isıtma, soğutma, havalandırma, nemlendirme, sulama, ses düzeni vb sağlamak.

Yangın ve Kaçış:Yangın durumunda güvenliği aramak ve kaçış yollarını hazırlamak.

Enerji Kontrolü:Enerji tüketimini sürekli izleyip, kontrol altında tutmak, raporlar verip harcama durumunu bildirmek.

Güvenlik ve Koruma: Yabancıları aldatmak, korkutmak ve tehlike anında güvenliği haberdar etmek.

Işıklandırma Elektrik Sistemleri: Tüm elektriksel sistemlerin optimum kullanımını sağlamak.

Bina Onarım ve Bakımı: Bina içi arızalı bölgeleri bakım birimlerine zamanında bildirmek.

Tüm bu sistemler bilgisayarlar tarafından kontrol edilen algılayıcılar ve kontrol sistemleri ile çalışırlar.İyi bir kontrolde amaç, binanın en iyi şekilde ölçme ve değerlendirme yapabilmesi, çeşitli işlemleri kontrol edebilmesi, beklenmeyen durumlarda kendini o duruma göre adapte edip cevap verebilmesidir. 

21 yüzyılda ayakta kalması beklenecek bu çok büyük binaların tasarımında şu noktalar unutulmamalıdır.

1.    İnşa edilecek yerde zorlamaya sebep olmayacak uygun strüktürü olmalı,

2. Döşeme sistemleri, mekanik, elektrik ve hidrolik servislerin yeniden düzenlenebilmesine uygun şekilde olmalıdır.

3. Döşeme yükleri tasarımı, mühendislerin önceden tahmin etmedikleri ancak kullanıcıların daha sonra düzenlemede istedikleri değişikliklere uygun olmalıdır.

4.Yanal yükler, özellikle yüksek binalardaki rüzgar yükü hareketi kabul edilebilir limitlerde olmalı ve bugünkü konfor koşullarını sağlamalı ve gelecekte, civarda yapılabilecek yüksek binalarda da ekstra rüzgar yüküne sebep olmamalıdır.

5.Döşemeden döşemeye olan yükseklik, sistemlerin kurulması için yeterli olmalıdır.

6.Korozyon probleminden kaçınmak için strüktürel çerçeve dış etkenlere maruz bırakılmamalıdır. 

Yurt dışı örneklerde, daha çok Amerika,İngiltere,Japonya gb, kalkınmış ülkelerde akıllı bina projelerinde,özellikle çok katlı binalarda çelik strüktürün son yıllarda betonarmenin yerini aldığı bilinen bir gerçektir. Bunun bir çok sebebi vardır. En geçerli ve birinci sebep zaman tasarrufudur.Bir çelik strüktürün betonarme strüktüre göre çok daha hızlı inşa edileceği muhakkaktır. Bir  çelik strüktürün betonarme strüktüre göre çok daha hızlı inşa edilceği muhakkaktır. Hazır çelik profillerin ve diğer prefabrike elemanların montajı ve farklı malzemelerle birleşimleriden ibaret olan çelik yapım süreci oldukça dikkat gerektirmektedir. Yüksek kalitede işçilik,uzmanlık ve çok iyi bir koordinasyona ihtiyaç vardır. Detaylandırma çok iyi çözülmüş ve eksiksiz olması, montaj aşmasında da titiz davranılması gerekmektedir. 

1.3.Geleceğin Akıllı Binalarında Kalite

Geleceğin binalarında çalışılacak, yaşanılacak ve karşılıklı etkileşim içinde ilişki kurulacak daha kaliteli düzenlerin olması beklenmektedir. Gelişen teknoloji ve endüstri ötesi ortamda binalar daha verimli bir şekilde yönetilecek, kullananların gereksinmelerine daha iyi yanıt verecek ve iş dünyasının yüksek teknoloji ürünlerini daha etkili bir şekilde uzlaştıracaktır.Malzemeler ve ürünler daha dayanıklı,daha iyi planlanmış,korunması daha kolay ve daha kaliteli olacaktır.Binaların daha etkili can güvenliği ve emniyet, enerji korunumu imkanları ve çevre kontrolü sağlaması, daha akıllı olmasıyla yetinilmeyecek onları planlayanlar, yapanlar işletenler ve sahip olanların da akıllı olmaları gerekecektir.Önümüzdeki dönemlerde  enerji korunumu ve yaşam güvenliği gibi bugüne ilişkin sorular yok olmayacak, daha da yoğunlaşarak, yeni zorunluluklarla katlanarak artacaktır.Yeni gereksinimler çıkacak, bunlar geliştirilecek ve bunların gelişmesi doğrultusunda ilgi yoğunlaşacaktır.Gelecekteki bina sahiplerinin bugünkünden daha çok mali gücünün olması zorunlu görünmektedir; artan maliyetler ve yükselen standartlar bunu zorunlu kılmaktadır.Bugün de gözlenen ve daha da artması beklenen yarışma ortamında, mal sahiplerinin en iyiye ve kaliteliye ulaşma çaba ve düşüncesi içinde olacakları kuşkusuzdur.İnşaat malzemelerindeki çeşit ve kalitenin hızla arttığı gözlenmektedir.Seri üretimin daha da artması beklenir, ancak seri üretimin esnekliği azaltmasına çözüm aranmaktadır.Bu amaçla, 

·      Standartlaşma sınırlarını daraltarak, özel isteklere yanıt verecek  "ısmarlama üretim " in canlandırılması,

·      Değişen pazar isteklerine hızlı yanıt verebilme yeteneğinin geliştirilmesi, ürünün sık ve hızla yenilenmesinin sağlanması,

·      Küçük çapta ve istek üzerine üretimin gerçekleştirilmesi, 

doğrultusunda çaba harcanmaktadır.Günümüzde gözlenen ve daha da artması beklenen yüksek kaliteli, özel-ısmarlama malzemeye yönelik istekler, bu çabayı zorunlu kılmaktadır.Geleceğin yeni bina çağında, yapı sektörünü kapsamlı değişiklikler, amansız yarışma,sınırsız olanaklar ve tuzaklar beklemektedir.Beklenen aşırı yarışma ve kavgacı toplum olgusunun risk faktörlerini de arttıracağı açıktır.Günümüzde ve gelecekte enerji sorunu da önem kazanmaktadır.1974 krizinden başlayarak, maliyetlerin hızla arttığı gözlenmektedir.Bu sorunun yakın gelecekte daha da büyüyeceği kesin gibidir.Bu doğrultuda gösterilen enerji korunumu ve buna yönelik planlama çabaları sorunu çözecek gibi görünmemektedir.Üretilen enerjinin sınırlı oluşunun yanında, üretimde çevre korunmasına yönelik istek ve zorunlulukların artması, enerji sorununun çözümünü daha da güçleştirmektedir.Örneğin nükleer enerji üretimine duyulan tepki, bu doğrultudaki olanakları ortadan kaldırmaktadır.Bilgisayar, devrim yarattığı kapsamlı olanaklara karşın, büyük bir enerji tüketimine yolaçmaktadır.Gerçekten bilgisayarlar ve yardımcı donanımlar büyük bir enerji tüketimini gerektirmektedir.Hizmete yönelik ekonominin ve binaların gelişmesi ve bunun gerektirdiği çalışmalar daha çok aydınlanma gereğini doğurmaktadır.Aydınlanma  sistem ve kalitesinin yükselmesi de bu konuda olumsuz bir durum yaratmaktadır.Yukarıda belirtilen hususlar, enerji korunumunun önemini artırmaktadır.Bu doğrultuda binalarda kalite sağlanmasında yalıtım ve gerektiğinde aydınlatma kavramları giderek ağırlık kazanmaktadır; enerjinin üretimi kadar tüketiminin de bilinçli yönlendirilmesi gereği açıktır.Endüstri toplumunda tüketimin sınırlandırılması amacıyla, kullanılan /yaşanan ortamdaki ısı ve aydınlatmayı ölçen/sınırlayan duyarlı alıcıların hızla geliştirildiği ve yayıldığı gözlenmektedir. Ancak bunların da elektrikle çalışması ek bir enerji gereksinimini doğurmaktadır. 

3. SONUÇ

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 yanısıra 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 yeralan 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.