Geleceğin Cepheleri
Çuhadaroğlu Metal San. ve Paz. A.Ş. Genel Müdür Yardımcısı Dr. Metin YILMAZ, geleceğin cephe sistemlerinde olması gereken özellikler ile ilgili teknik bilgiler verdi.
Son yıllarda belki de en fazla duyduğumuz kelimelerin başında “sürdürülebilir” (sustainable) kelimesi gelmektedir. Neden bu kadar çok konuşulur, tartışılır hale geldiğini düşündüğümüzde de aslında dünya nüfusunun hızla arttığını (2050 itibariyle 9 milyar olması beklenmekte. Şekil 1), kişi başı gereksinimlerin arttığı dolayısıyla doğal kaynakların sınırlı olduğu ve tüketildiği, çevrenin hızla kirlendiği gerçekleri sebebiyle aslında şu an sahip olduğumuz koşulların ve olanakların sürdürülebilir olmadığını görmekteyiz. 2050 yılında önlem alınmaması halinde bugünkünden dört kat daha büyük bir dünya ekonomisinin, %80 daha fazla enerji tüketmesi öngörülmektedir.
Bu nedenle sürdürülebilir bir gelecek için birçok çalışmalar, protokoller, kanunlar, yönetmelikler ve yaptırımlar gündeme gelmektedir. Şekil 1’den görülebileceği gibi nüfus eksponensiyel bir artış potansiyeli oluştururken, doğal kaynakların sınırlı olması bazılarının tükeniyor ve çevrenin de kirleniyor olması, yeryüzünü sınırlı bir dünya nüfusuna zorladığı hatta tükenen kaynaklar nedeniyle dünya nüfus kapasitesinin zamanla azalacağı görülmektedir. Yine öngörüler çerçevesinde 2050 yılına kadar dünya nüfusundaki artışla beraber çok gelişmiş ülkelerde nüfusun %75’i şehirlerde, az gelişmiş ülkelerde nüfusun %45’i şehirlerde yaşamaya başlayacağı öngörülmektedir.
Bütün bu öngörüler ışığında Maslov’un ihtiyaçlar piramidinde üst sıralarda yer alan “barınma ihtiyacı” gelecekte daha da önemli olacaktır. İnsanların ihtiyaçları arasında konfor, güvenlik, hijyen, huzur gibi unsurlar özellikle yapının taşıyıcı sitemi ile birlikte yapının temel bileşenlerinden biri olan yapının kabuğu, yani cephesi tarafından sağlanmaktadır. Şekil 2’de görüldüğü gibi bir cepheden beklentiler arasında; enerji tasarrufu sağlaması hatta üretebilmesi, temiz hava ihtiyacını karşılaması, aydınlanma ihtiyacını karşılaması, çevreyi görebilme, güvenli ve konforlu bir ortam sağlaması gibi unsurlar sayılabilir.
Teknoloji tarihi incelendiğinde aslında teknolojinin gelişimini sürükleyen temel bilimin gelişmesinden çok var olan malzeme ve malzemelerin üretim teknolojileri olmuştur. Aslında teorik olarak insanoğlunun beklentilerini çözmek çoğu zaman mümkün olmasına rağmen bunu uygulamaya geçirecek teknolojinin var olmamasından kaynaklanan engeller nedeniyle elde edilememektedir.
Binaların cepheleri mevcut teknoloji ve malzemelerin izin verdiği ölçüde zaman içinde değişiklik göstermektedir. Bir yapının cephesinden beklenen güvenlik, enerji, aydınlık, ısı, ses, hava gibi unsurlarda seçici geçirgenlik konusu ön plana çıkmaktadır. Günümüzde bir yapının cephesinin performansı söz konusu olunca, yapılan testler ile ölçülen hava geçirgenliği, su sızdırmazlığı, ısı yalıtımı gibi unsurlar ne kadar düşük ise (yani ne kadar geçirimsiz ise) o kadar performansı yüksek olarak değerlendirilmektedir. Oysa gelecekte geçirimsizlik değeri yerine seçici geçirgenlik daha da çok gündemde yer alacaktır. Günümüzde yapının iç ortamında konfor unsurlarını sağlayabilmek için dış ortam ile cepheyi geçirimsiz hale getirip, iç ortamda gerekli konforun sağlanması için yeniden enerji veya harici kaynak kullanılmaktadır.
Şekil 3 te görüldüğü gibi yaz ve kış aylarında, gün içinde gündüz ve gece ortam sıcaklıkları farklı ve ışıma katsayıları farklı değerlerdedir. Gündüz daha fazla sıcaklık nedeniyle dışarıdan iç ortama ısı akışı cephe elemanları tarafından yalıtım ile engellenmeye çalışılmakta, gece ise tersine olan ısı akışı için benzer durum söz konusudur.
Bahar aylarında gündüzleri dış ortamdaki mevcut olan ve iç ortama almayı reddettiğimiz ısı enerjisine gece ihtiyaç duymakta ve bunu harici enerji kaynaklarını (elektrik, fosil yakıt vs) kullanarak dengelemeye çalışmaktayız. Aslında 12 saatlik bir faz farkı ile cephe elemanlarının ısıyı depolayıp, daha sonra transfer edilmesi halinde yeniden harici bir enerji ihtiyacı doğmayacaktır. Son yılarda uygulamasına sık rastlanan çift cidarlı cepheler aslında bir nebze olsun bu konuya çözüm sağlamak üzere tasarlanmışlardır.
Benzer şekilde hava geçirimsiz bir cephe düşünüldüğünde iç ortamda bir süre sonra temiz havaya ihtiyaç duyulmaktadır. Canlı bulunan ortamlarda oksijen azalışı, karşılığında da karbondioksit ve nem artışı meydana gelmektedir. Her şeyden önce insan vücudunun oksijene ihtiyacı vardır. Yapı kabuğunun dış ortamdaki oksijeni uygun konfor koşuluna getirdikten sonra iç ortama geçirmesini ve içerideki karbondioksit, nem, istenmeyen koku ve organik artıkları dışarı atması beklenmektedir. Günümüzde bu ihtiyaç harici havalandırma ve cephe üzerindeki açılırlar ile sağlanmaktadır. Ancak bu durumda taze hava ile birlikte; enerji kaybı, dış ortamda bulanabilecek istenmeyen toz, gaz, koku, gürültü, yabancı maddeler gibi diğer unsurlarında iç ortama geçmesine neden olmaktadır. Öğle bir malzeme olsun ki zeolitlerde (moleküler filtreler) olduğu gibi bazı moleküllerin (oksijen gibi) bünyesinden geçmesine izin verirken, bazı moleküllerin (azot gibi) ve parçacıkların geçmesine izin vermemesi. Bu malzemelerin aynı zamanda bakteri gibi mikro organizmaların gelişimine barınmasına izin vermeyecek hijyen sağlayabilecek özellikte olması da vazgeçilmez bir unsurdur.
Yine yaz aylarında öğle vaktinde aşırı keskin ve yoğun gelen gün ışığını yumuşatıp (difüze edip), filtreleyip uygun miktarda iç ortama dengeli bir şekilde (sadece pencere kenarlarında değil, yapı içinde ücra köşelere kadar ışığın taşınabilmesi) alınabilmesi, pencere önlerinde güneş kırıcı kullanılmasını ve karanlık kısımlarda da elektrikle aydınlatma ihtiyacını ortadan kaldıracaktır. Son zamanlarda fiber optik malzemeler sayesinde beton dahi kısmi olarak transparan hale getirilebilmiştir. Benzer şekilde ışığı dış ortamdan alıp, homojen bir şekilde iç ortama dağıtacak fiberlerin yapı içinde kullan ılm ası ge lecekte mümkün olacakt ır. Ayrıca gelişen güneş pili ve LED aydınlatma teknolojisi sayesinde verimliliklerin %30 u geçmesi ile birlikte enerji depolama ve elektrik enerjisi olarak aktarılması çok daha ekonomik ve mantıklı olacaktır.
Güvenlik unsuru söz konusu olduğunda, hırsızlık, saldırı, yangın, patlama veya deprem gibi konularda olmazsa olmaz standartlar kısa sürede oluşturulacak ve şartnamelerde zorunlu olarak yer almaya başlayacaktır. Bir cephenin estetik, fonksiyonellik, görsellik gibi özelliklerinin yanı sıra güvenlik açısından da belirli şartları yerine getirebilmesi zorunlu olacaktır. Bir örnek verilmesi gerektiğinde; yıllardır polietilen dolgulu alüminyum kompozit malzemeler, renk alternatifleri, işleme kolaylığı, görselliği, hafifliği gibi birçok iyi özellikleri nedeniyle cephelerde yaygın olarak kullanılmasına rağmen son zamanlarda yangın yönetmeliklerinin getirdiği zorunluluklar nedeniyle polietilen dolgu yerine mineral dolgulu alüminyum kompozitlerin (A2 sınıfı) kullanılma zorunluluğu getirilmektedir.
Yapı kabuğunda kullanılan malzemelerin geri dönüşebilirliği, karbon ayak izi, ekolojik tolere edilebilirliği, beşikten mezara hayat döngüsü içinde oluşturduğu karbon ayak izi gibi konular oldukça önem kazanmakta ve gelecekte daha da önemli olacaktır. Günümüzde yeşil bina sertifika çalışmalarında bu etkiyi görebilmekteyiz. Birinci aşamada kullanılacak malzemenin elde edilme noktası ile kullanılacak yer arasındaki mesafe, üretim süreçlerinde oluşacak emisyonlar, enerji tüketimi, çevreye etkisi, ikinci aşamada ürünün kullanım döneminde enerji tasarrufuna, emisyon azaltılmasına katkısı, üçüncü aşamada ise ürün kullanım ömrünü doldurduğunda geri dönüşebilirliği, geri dönüşüm karbon ayak izi büyüklüğü, çevreye olan etkisi olmak üzere üç safhada değerlendirilmek zorundadır. Dolayısıyla geleceğin cephelerinde kullanılacak malzemelerin sadece fonksiyonel, estetik, ekonomik değil aynı zamanda da ekolojik olma zorunluluğu da doğacaktır.
Günümüzde kullanımı devam eden ve geleceğin cephe malzemeleri arasında yerini koruyacak iki vazgeçilmez aday bulunmaktadır. Bunlardan biri cam diğeri ise alüminyumdur. Şekil 4’de alüminyum ve camın kullanıldığı bir cephe örneği gösterilmiştir. Her ikisi de sırasıyla yerkabuğunda en çok bulunan metalik elementlerden oluşmaktadır. Cam silisyum metalinin oksijen ile bileşiği, alüminyum ise doğada bulunan boksit madeninden oksijenin ayrıştırılması ile elde edilen metaldir. Alüminyum; işlenebilirliği hafifliği, geri dönüşebilirliği, dünyadaki rezervleri, parlaklığı, mukavemet ve fiziksel özellikleri ile kendini gösterirken; cam ise şeffaflığı, doğallığı, işlenebilirliği, mekanik özellikleri, geri dönüştürülebilirliği ile gelecekte de varlığını cephe elemanı olarak garantilemektedir. Ancak her geçen gün yeni gelişmeler sayesinde bu iki t emel malzeme üzerinde de değişiklikler olmaktadır. Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler sayesinde kendini temizleyen cam yüzeyler elde edilmesini sağlarken, her geçen gün sayısı hızla artan yeni alüminyum alaşımları ile çok daha yüksek mukavemet ve fiziksel özellikler elde edilmektedir.
Günlük hayat telaşı içinde aslında hızla değişen dünyanın çok da farkında olmadan, bazen teknolojinin bazen de moda akımlarının getirdiği yenilikler ile hayatımız sürekli bir yenilenme içindedir. Genelde temel ihtiyaçlarımızla ilgili taleplerimiz mevcut olanaklar içinde karşılanmaya alışılmış ve çoğumuz tarafından yadırganmayan bir durum iken, yeniliğe açık, proaktif, öngörüsü güçlü olan insanlar tarafından sürekli bir değişime zorlanmaktayız. Bu değişimin bir kısmı tamamen insan egosuna hitap ederek moda akımları şeklinde oluşurken, (zaman içinde kalıcı olmayan) bir kısmı da gerçekten yukarıda bahsedilen ihtiyaçların en doğru şekilde elde edilmesini sağlayan bilimsel ve teknolojik gelişmelerin ürünü akılcı ve kalıcı çözümler oluyor. Sonuç olarak karar aşamasında, gelecek öngörüleri ışığında doğru kararlar verebilmek için geniş spektrumlu ve analitik değerlendirmeler yapılmalıdır.
