PROF. DR. MEHMET KARPUZCU NİSAN 2014 Gri SU KULLANIMI, KENTSEL TASARIM VE KAZANIMLARI (GREY WATER USE AND URBAN DESIGN) PROF. DR. MEHMET KARPUZCU NİSAN 2014

GİRİŞ Küresel ısınma, kentsel tasarıma, altyapı sistemlerinin sürdürülebilir ve doğal çevre sistemlerine entegrasyonu için yeni bir boyut kazandırmaktadır. Küresel ısınmanın, en görünür bileşeni sudur ve dünya çapında karbon emisyonlarının azaltılması yerel yönetimler tarafından ele alınmaktadır, pekçoğunun küresel ısınmaya karşı çözümü ise eko-kent’lerdir.

Eko-Kent: Global Isınmaya en iyi cevap (Eco-city: best response to global warming) Şekil 1: sulak alanlar ile filtre edilmiş gri su, güneş panelleri ve enerji tasaruflu binaları olan EVA, Lanxmeer eko-kenti.

Eko-Kent: Global Isınmaya en iyi cevap Eko-kent, atık düşüncesini kabul etmez, yerine atıkların kent için faydalı kullanıma çevrilmesini araştırır. Bunu yaparken su ve enerji girdilerini düşürmeyi araştırır. Bu kavram, enerji ve gıda üretiminin yerelleştirilme gayretleri arkasındadır ve daha fazla yeşil istihdam oluşturur.

Yapı Seviye Çözümleri - Enerji: koruma & yerinde üretim Koruma (Conservation): 40 dan fala yıldır 1970lerden beri, yapılarda enerji tasarrufuna odaklanan çalışmalara yönlenilmiştir. Yürütülen Ar-Ge çalışmaları, süper yalıtım, güneş enerjisi, gölgeleme, doğal havalandırma, günışığı ve enerji tasarruflu aydınlatma ve uygulamaları üzerine sağlam bir temel oluşturmaktadır. Çalışmalar, bu stratejilerin uygulanması ile %40-60 oranlarında enerji tasarrufu sağlandığını göstermiştir (McKenzie & Company, 2009). Akıllı ve yerinden enerji üretimi (Smart and Decentralized Energy Production): Teknolojideki son gelişmeler, ledli aydınlatma, verimlilik ve akıllı binalar- kablosuz aydınlatma kontrolleri, kişiye duyarlı sensörler, ve gerçek zamanlı HVAC (ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme) yönetim sistemleri alanında yüksek verimlilliğe ulaşmaktadır. Fotovoltaik (PV) üretimindeki malzeme araştırma ve üretimindeki atılımlar, yapılardaki maliyetler üzerinde fotovoltaiklerin geniş çaplı uygulamalarının gerçekleşmesinde bir eşiktir. Hatta günümüzde california gibi bazı pazarlarda Fotovoltaikler maliyet etkindir. Bu yörüngede «sıfır karbon « salınımlı binaların tasarlanması, uzak olmayan bir hedeftir.

Yapı Seviyesi Çözümleri - Su Geçmiş 20 yılda, tasarımcılar ve planlamacılar, taşkınları önelemk ve bina ve site düzeyinde su taleplerini düşürmek üzere çözümler oluşturmuşlardır. Gelişen dünyada aşağıdaki yenilikler, %50-85 oranlarında konutlardaki su talebini düşürebilmektedir. 1-Gri Atık su (Gray Waste Water). gri suyun tekrar kullanımı, son 20 yıldır çeşme suyunun kullanımını düşürmek için önemli bir araçtır. Pacific Enstitüsü, Amerika’da evlerde kullanılan suyun yarısının sulama ve tuvalet rezervuarlarında kullanılabileceğini tahmin etmektedir. Amerika dışında tuvalet temizliğinde gri su sistemlerinin yaygın kullanılmaktadır (Allen, et al.,2010).

Yapı Seviyesi Çözümleri - Su 2-Siyah ve Kahverengi atıksu (Black and Brown Waste Water). Küçük ölçekli teknolojilerin hızla ilerlediği alanlardır. Bu kavram, atıksuyu yerinde işler ve tuvalet temizleme ve sulamada yeniden kullanır. Arıtmada bir yaklaşım; eko-makine, yaşayan makine veya özellikle butik mühendislik gibi doğal süreçleri kullanır. Bu sitemler, canlı bitkiler in atıkları temizlediği ve metalleri giderdiği çıkış suyunu temizler. Diğer yaklaşım, Membran Biyo Reaktörleri (MBR), membraandaki çok küçük delikler boyunca atık tuvaalet suyunun filterlenmesi için kullanır. MBR’ler, virüsleri, ilaç ve hatta metalleri filtreleyebilir. Fakat, filtreden atılan partikül büyüklüğü küçüldüğünden , atıksuyu arıtmak için gerekli enerji artar. MBR’lerin minyatürleştirilmesi , ile dayanıklı küçük boyuttaki watıksu arıtma tesisinde maliyetteki hızlı düşüş ve ve artan enerji verimini verirken minimum bakım maliyeti ile çalışabilir (Asano et al, 2008; Judd, 2006).

Yapı Seviyesi Çözümleri - Su Yağmur suyu(Stormwater). Yapılarda yağmur suyu toplama, önemli bir su kaynağıdır, ve pek çok durumda bir yapının veya kentin su ihtiyacını, yarısından 2 katına kadar sağlayabilir. İlaveten , şekil 2’de görüleceği gibi global ısınmanın sonucu olan taşkın veya kuraklıklarda, kentlerde, suyun doğal döngüsü, toprağa karışma veya atmosfere dönmesi, çatılar, geçrimsiz kaldırımlar ve yeraltındaki kanalizasyonda yağmursuyu kanalları ile engelenir. Yeşil çatılar ve duvarlar, kentsel ısı adası ve enerji kullanımını düşüren araçlardır (Novotny et al., 2010).

Yağmur suyu akışı - karşılaştırma Şekil 2. Yağmur suyunun kırsal, tarımsal ve kentsel alanda akışının karşılaştırılması. Courtesy of Herbert Dreiseitl, Atlier Dreiseitl.

Su, Atık ve Enerji için Entegre Sistemler Entegre yerinde kavram içindeneme ölçeği (Pilots for Integrated On-Site Concept). Avrupa’da ve Gelişmekte olan dünyada, sürdürülebilir su, atıksu ve atık kavramları geliştirilmektedir. Siyah, gri ve sarı sular yapı düzeyinde ayrılır, arıtılır ve besi ve enerji kazanımı ile yeniden kullanılır. Pekçok deneme, siyah ve sarı sudan besi maddelerinin geri kazanım gayretleri olarak başlamıştır, fakat, onların yerleri biyogaz ve metan üretimi boyunca enerji üretimine dönüşmüştür, gıda atıkları ile birleştirilen insan biyokatı maddeleri daha etkin alternatif olmuştur(Elmer, 2009). The GTZ (Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit—şimdi GIZ’in bir bölümüdür) ‘nin Almanya’daki merkez binası, sulak alanlarda işlenmiş gri suyu ayırmaktadır. Ayrıca ürin, gübre olarak kullanılırken biyogaz üretimi için gıda atıkları ile karışacak dışkıları ayırma tuvaletleri kaynağı vardır. Londra Liman alanındaki gibi Avrupadaki diğer yapılar kısmen entegre sistemlere sahiptir.

Mahalle ölçekli çözüm için ihtiyaç Bina ve site düzeyinde enerji, su ve atıkların bireysel akışları, küçüktür. Onlar kendi site ve iklimi ile kısıtlanmışlardır, enerji ve su kullanımlarının boyutu ve zamanlamasını belirleyen operasyon programları ile sınırlandırılmışlardır. Buna ek olarak, tek başına bir tasarım problemi olarak değerlendirildiğinde, önemli bir dış enerji ve su akışlarının bağlı olduğu binalar dahil değildir. Komşu su yolları gibi bir binanın yaşanabilirlik için önemli unsurları, site düzeyinde ele alınamaz . Son olarak , Genellikle bir şehir ya da bölgesel düzeyde, ilgili katı atık , enerji ve besin içine dönüşen atıksu işleme sürecinde önemli bir unsur olarak ortaya çıkar. Bu perspektiften bakıldığında, Binalar, "sıfır emisyon" sahibi eko-kente ulaşmada önemli bir bileşendir, büyük ölçekte sürdürülebilirliği oluşturma fırsatlarını öneren büyük sistemler vardır.

Mahalle ölçekli çözüm için ihtiyaç Yakın ve orta ölçekten büyük ölçeğe karma kullanım geliştirme projeleri, ilginç avantajlar ve fırsatlar sunmaktadır. Birincisi, mahalleler, yüklerini dengeleme ve yenilenebilir temini eşleştiren karma kullnımlara sahiptir. İkincisi, mahalleler , daha büyük enerji, su ve atık akımlarına sahiptir. Üçüncü olarak, tasarımları, ulaşım seçeneklerini etkileyebilir ve otomobil kullanımını azaltabilir. Dördüncü olarak, mahalle ölçeğinde kentsel peyzaj, enerji ve hatta gıda için iklimi düzenleme, karbon emilimi, temiz yağmur suyu, biyokütle sağlama için tasarlanabilir ( Şekil 3’e bakın).

Şekil 3. Eko-komşuluk veya Eko-bloklar için (an Eco-Neighbourhood or Eco-Block) Sürdürülebilir Altyapı Sistemleri Şeması. Source: Harrison Fraker and team. 2010, University of California

Altı Eko-Mahalle (SIX ECO-NEIGHBOURHOODS) Avrupa şehirlerinde, kentsel tasarıma bütün sistem yaklaşımını örnekleyen 6 eko-çevre kurulmuştur: Bo01/Western Harbor /Malmo ve Hammarby /Stockholm, Sweden; Kronsberg /Hannover ve Vauban /Freiberg, Germany; Lanxmeer /Culembourg, NL; SolarCity Pinchling /Linz, Austria. Şekil 4. SolarCity Pinchling /Linz Austria. Kent planı. Source: Linz AG website

Altı Eko-Mahalle (SIX ECO-NEIGHBOURHOODS) Bu mahalleler, sürdürülebilir tasarım için temel kriterleri sağlarlar; Her biri , yürüme, bisiklet ve uygun bir ulaşım ile ile 5 dk içinde merkeze kolay ulaşmak için transit odaklıdır. Tüm günlük ulaşımların %50 -80 ‘i yaya, bisiklet veya toplu ulaşım iledir. herkes, agresif koruma hedeflerine -toplam enerji kullanımı için 100kWh/m2-year ve yerel yenilenebilir enerji stratejilerinin çalıştırılması- sahiptir. Herkes, su/atıksu için kapalı devre sistemlere ve toplum tasarımına entegre edilmiş doğal Su özelliklerine sahiptir; Tüm konut işleri için en az% 50 arasında bir dengede karma kullanım vardır. Her biri, yaklaşık 30-40 birim ve 400 8000 konut birimleri boyutu aralığında net yoğunluğa sahiptir 6) Çoğunda yüksek vatandaş katılımı geliştirilmiştir 7) Yerinde gıda için yerel bahçeler; ve 8) Katı atık , enerji üretimi ile bütünleştirilmiştir

Eko-Mahalleler -Enerji Bu mahalleler, tüm yapıların konumu, tasarım, yalıtım, yer seçimi ve ve kurulumu için  için pasif güneş enerjisi kullanırlar. Uygun enerji kaynaklarını seçmeden önce site içinde veya dışında sürdürülebilir enerji kaynağı geliştirirler. Yerel enerji kaynaklarından: rüzgar, güneş, jeotermal ve atık, herbiri farklı önem ve kombinasyonda, enerji üretmek için dört olası strateji ortaya koyarlar. Bo01/Western Harbor, ısıtma ve soğutma için yerel rüzgar , jeotermal yeraltı ve okyanus suyundan güç üretir. Hammarby , 3 farklı atık-enerji sistemine sahiptir: birinci, yanabilir çöpleri, yerel bölge ısıtma ve elektrik kojenerasyon tesisine güç üretmek için yakar, ikinci; kanalizzasyon arıtma sisteminden ısı geri kazanımıdır ve üçüncü, atık çamuru, 100 birim yemek pişirmek için biyogaza ve yerel otobüsler için güce dönüştürür.

Eko-Mahalleler -Enerji Benzer şekilde, Lanxmeer , yerelde, siyahsu, bahçe ve mutfak atıklarının kullanıldığı biyogaz sistemi tasarlamıştır (Şekil 5). Kronsberg, Elektriğin %50 sini üreten gaz ile ısıtma ile kombine edilmiş iki büyük ölçekte rüzgar makinelerine (toplam 3.2 megawatts) ve diğer yarısına elekriği sağlayan kojenerasyon tesisine sahiptir. Vauban, atık odun kırpıntıları ile beslenen yerel ısıtma ve elektrik kojenerasyon tesisine sahiptir. Şekil 5. Water and Waste in the Eco-Neighbourhood

Eko –mahallelerde Su/Atıksu Tüm eko-mahalleler, caddelerden akan yağmur suyunu dere, göl veya yeraltısuyuna karışmadan önce filtreleyerek toplar. Tüm gelişmeler, suyun değerini maximize eder. Su, peyzajı korumak ve şekillendirmek için, rekreasyonel ve ekolojik alanları korumak için kullanılır.

Eko –mahallelerde Su/Atıksu Şekil 6. yürüyüş yolu ve yağmur suyu- Bo1, Malmo, İsveç. Photo by Brandon Schauer http://brandonschauer.com

Eko –mahallelerde Su/Atıksu Gelişmelerin çoğu, kanalizasyon gri su ve diğer ekolojik kanalizasyon sistemlerini işletmek için peyzajı kullanmıştır. Vauban’daki yapı, dışkıları vakum pompalar ile taşır, bu sistemler biyogaz üretirler. Lanxmeer, kendi lağım sularını şehrin atıksu arıtma tesisine göndermeyipi, bunun yerine, gri ve siyah atıksuyu (tuvalet) farklı hatlar ile toplamaktadır ve siyah su biyogaz tesislerine giderken, gri su sazlıklar ve göletlerde arıtılmaktadır (Poetz ve Bleuze, 2008).

Eko –mahallelerde Su/Atıksu Akış ve dere restorasyonu Figure 9-3 Creek Restoration in Tianjin, China. Photo courtesy of Herbert Dreiseitl and Atlier Dreiseitl.

Eko –mahallelerde Su/Atıksu Akış ve dere restorasyonu: Eko-Kent’in bir başka bileşenidir. Yapılarda yağmur suyu çözümleri için önemlidir ve infiltrasyonu geliştirerek yabani çeşitliliği ve başlıca doğal su yolu değerini artırır .

Kentsel Tasarım ve Su Bu mahalleler, sıfır emisyon hedefinin yerinden yönetim ile ulaşılabilir olduğunu göstermektedir. Tasarımcıların zorluğu, sürdürülebilirlik stratejilerinin çevre kurma kalitesini nasıl etkilediğini öğrenmektir. Kentsel tasarım kavramları nasıl olmalı- sürdürülebilirlik için gerekli stratejilerle etkileşimde olan caddelerin, binaların, parkların ve kentsel peyzajın tasarımı-? Çatışmalar var mı? Varsa tercih edilen çıkarlar nedir?

Kentsel Tasarım ve Su Şekil 7. Schematics of urban design patterns for Kronsberg, and Vauban, Germany. Source: Harrison Fraker and team. University of California. Shaded area is ¼ mile diameter.

Sonuç Figure 9-10 Potzdammer Platz, Berlin, Germany. Courtesy of Herbert Dreiseitl, Atlier Dreiseitl.

Sonuç Yukarıda tariflenen eko-mahalleler, atık sistemleri ile kentsel tasarımın entegrasyonu, bulmacanın son parçasıdır. Hedef: «sıfır emisyon» a ulaşmaktır. Zorluk, merkezileştirilmiş hizmetleri ve teknik uygulamaları, sürdürülebilirliği sağlamak için birleştirebilmektir. Bu da yeni kurum ve yollar gerektirmektedir. Su, hayatın kalbidir. Geçmişte, su ve atıksu yapıları, hastalıklardan, taşkın ve kuraklıklardan korunmak için planlandı. Şimdi, doğa ile birlikte çalışan yeni ve gelişen su teknolojileri, mahalleler, şehirler ve havzalar boyunca insan ve doğal ekolojiyi yeniden kuracaktır.

Kaynak: V. Elmer and H. Fraker, 2011 Kaynak: V. Elmer and H. Fraker, 2011. Water, Neighborhoods and UrbanDesign: Micro-Utilities and the Fifth Infrastructure, University of California, Working Paper 2011-04