The Impacts of Agricultural Waste-Based Thermal Insulation Materials on Building Energy Performance in Türkiye

Abstract

Yapı sektörü küresel enerji tüketiminde ve karbon emisyonunda önemli bir paya sahiptir. Bu bağlamda, binaların çevresel performansının iyileştirilmesi ve enerji verimliliği sağlayan çözümlerin geliştirilmesi yapı sektöründe kaçınılmaz bir gereklilik haline gelmiştir; ısı yalıtımı ise ısıtma ve soğutma enerji ihtiyaçlarını doğrudan azaltmada kilit rol oynamaktadır. Bu nedenle, binalarda enerji tüketiminin azaltılmasında ısı yalıtım malzemelerinin kapsamlı bir şekilde ele alınması önem taşımaktadır. Yapı sektöründe kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin büyük çoğunluğu iyi ısı yalıtım performansı sağlasa da, üretim süreçleri önemli miktarda enerji gerektirmekte ve önemli miktarda karbon emisyonuna neden olmaktadır. Buna karşılık, biyobazlı yalıtım malzemelerinin üretim süreci düşük enerji gerektirmekte ve düşük karbon emisyonuna yol açmaktadır. Genleştirilmiş polistiren (EPS), ekstrüde polistiren (XPS), poliüretan (PUR), cam yünü ve taş yünü, Türkiye'de yaygın olarak kullanılan ısı yalıtım malzemeleridir. Öte yandan, buğday samanı, arpa samanı ve mısır sapı tarımsal atıkları, Türkiye'deki biyokütlenin önemli miktarını oluşturmaktadır. Bu nedenle, bu çalışma, Türkiye'de yaygın olarak kullanılan konvansiyonel yalıtım malzemeleri ile Türkiye'de üretilebilecek biyobazlı yalıtım malzemelerinin bina enerji performansı üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak değerlendirmektedir. Bu doğrultuda, çalışmanın amacına uygun bir vaka çalışması tasarlanmış ve yalıtım malzemelerinin Türkiye'nin farklı iklim bölgelerinde bina enerji performansı üzerindeki etkileri, bina enerji modellemesi (BEM) yöntemi ve OpenStudio aracı kullanılarak nicel bir yaklaşımla değerlendirilmiştir.The building sector is responsible for a significant portion of global energy consumption and carbon emissions. In this context, improving the environmental performance of buildings and developing energy-efficient solutions have become essential in the building sector, with thermal insulation playing a key role in directly reducing heating and cooling energy needs. Therefore, it is essential to consider thermal insulation materials comprehensively in reducing energy consumption in buildings. Although the vast majority of thermal insulation materials used in the construction industry provide good thermal insulation performance, their manufacturing processes require significant energy and generate substantial carbon emissions. Conversely, the manufacturing process for bio-based insulation materials requires low energy and results in low carbon emissions. Expanded polystyrene (EPS), extruded polystyrene (XPS), polyurethane (PUR), glass wool, and stone wool constitute the commonly used thermal insulation materials in Türkiye. On the other hand, wheat straw, barley straw, and corn stalks, which are agricultural wastes, constitute a significant amount of biomass in Türkiye. Therefore, this study comparatively evaluates the impacts of conventional insulation materials commonly used in Türkiye and bio-based insulation materials that could be produced in Türkiye on building energy performance. Accordingly, a case study aligned with the study's purpose was designed, and the impacts of insulation materials on building energy performance in different climate zones in Türkiye were quantitatively assessed using the building energy modeling (BEM) method and the OpenStudio tool.