‘Vertical Water Sponge’: Su taşkınlardan ve aşırı sıcaklardan korunmada ‘Dikey Su Depolama Sistemleri’
Şiddetli yağmurlar geniş çapta betonlaşmış/yüzeyi kaplanmış şehir alanlarına düştüğünde veya uzun süreli sıcak hava dalgaları şehir merkezlerini ısıttığında, mevcut drenaj ve soğutma konseptleri hızla kapasite sınırlarına ulaşmaktadır. Klasik önlemlerin hareket alanı, özellikle yoğun yapılaşmanın olduğu şehir merkezlerinde oldukça kısıtlıdır.
Bunlar arasında, örneğin fazla yağmur suyunu geçici olarak depolayan yapay olarak oluşturulmuş tutma havuzları veya toprağı yeniden su geçirgen hale getirmek için asfalt veya betonun söküldüğü yüzey açma işlemleri yer almaktadır.
Bu nedenle Oberhausen'deki Fraunhofer Çevre, Güvenlik ve Enerji Teknolojisi Enstitüsü UMSICHT'in ‘Vertical Water Sponge (Dikey Su Süngeri)’ araştırma projesinde, bina cephelerini ve diğer dikey yüzeyleri yağmur suyu deposu olarak kullanan yenilikçi bir su tutma sistemi geliştirilmektedir.
Fraunhofer UMSICHT Yapı Malzemeleri Grup Başkanı ve Proje Yöneticisi Dr. Holger Wack, kendileriyle yaptığımız röportajda; Vertical Water Sponge projesini, kentsel su yönetimine yönelik yenilikçi yaklaşımları ve bu projenin araştırma, ekonomi ile bir inovasyon merkezi olarak NRW için sunduğu fırsatları anlatıyor.
Vertical Water Sponge sürdürülebilir kentsel gelişimi ne ölçüde teşvik ediyor ve kentsel alanların şiddetli yağmur ve aşırı sıcaklar gibi doğal olaylara karşı daha dirençli hale gelmesine nasıl yardımcı oluyor?
İklim değişikliği, şehirleri giderek artan sıklıkta görülen şiddetli yağışlar ve uzayan sıcaklık dönemleri şeklinde çift taraflı bir zorlukla karşı karşıya bırakıyor. Özellikle şiddetli yağışlar neredeyse her yerde meydana gelebilir, genellikle çok kısa sürede gelişir ve mevcut drenaj altyapısına ciddi yük getirir. Aynı zamanda, "sünger şehir" (sponge city) ilkesi, iklime uyarlanmış kentsel gelişimin vizyoner bir modeli olarak giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Ancak bugüne kadar uygulanan önlemlerin çoğu açık alanlar, yüzey açma çalışmaları veya kapsamlı derin altyapı mühendisliği gerektirmektedir; bu imkanlar ise özellikle yoğun yapılaşmanın olduğu şehir içi mahallelerde genellikle oldukça sınırlıdır.
"Vertical Water Sponge" konsepti ve sistemi tam da bu noktada devreye giriyor. Sünger şehir ilkesini bugüne kadar neredeyse hiç kullanılmamış olan dikey boyuta taşıyor ve bina cephelerini yağmur suyu için ek bir depolama alanı olarak kullanıyor. Mevcut çatı drenajı aracılığıyla yağış suyu doğrudan bina üzerinde toplanıyor, geçici olarak depolanıyor ve buharlaşma yoluyla zaman gecikmeli olarak tekrar çevreye veriliyor. Bu sayede doğal buharlaşma döngüsü güçlendiriliyor, buharlaşma soğutması ile yerel mikro klima iyileştiriliyor ve kentsel ısı adası oluşumu azaltılıyor.
Aynı zamanda sistem, şiddetli yağış anında kanalizasyon ağının yükünü hafifletiyor, yerel su baskınlarını azaltıyor ve böylece insanları, binaları ve altyapıyı korumaya katkı sağlıyor. Sistem tamamen pasif çalıştığı için harici bir enerji kaynağına ihtiyaç duymuyor ve aşırı hava olayları nedeniyle enerji kesintisi yaşansa bile işlevselliğini koruyor. Ayrıca sistem, karmaşık altyapı kazılarına gerek kalmadan hem yeni binalara hem de yapısal koşullara bağlı olarak mevcut bina stokuna entegre edilebiliyor.
Sistemin merkezinde, yağış suyunu emen ve zaman gecikmeli olarak buharlaşmayla dışarı veren mineral esaslı bir granül yer alıyor. Bu malzemenin hangi özel kentsel gereksinimlere dayanıklı olması gerekiyor?
Depolama malzemesi ‘Vertical Water Sponge’ sistemi içinde merkezi bir işlev üstlenmekte ve bu nedenle birden fazla ihtiyacı aynı anda karşılamalıdır. Odak noktasında yüksek su emme ve depolama kapasitesi, iyi kılcal özellikler ve suyun malzeme içinde dengeli bir şekilde dağılması yer alır. Depolanan yağış suyu ancak bu sayede kontrollü ve zaman gecikmeli bir şekilde buharlaşabilir ve soğutucu etkisini mümkün olan en uzun süre boyunca sürdürebilir.
Dayanıklılık da bir o kadar kritik bir faktördür. Malzemenin donma-çözülme döngülerine, UV ışınımına, hava koşullarına ve yaşlanma süreçlerine dayanması gerekir. Ayrıca çok sayıda kuruma-ıslanma döngüsünden sonra bile depolama ve buharlaştırma performansından kayda değer bir kayıp yaşamamalıdır.
Binalarda kullanım için pratik yapısal özellikler de önemli bir rol oynamaktadır. Malzemenin özgül ağırlığı mümkün olduğunca düşük olmalı, yanmaz olmalı, düşük bakım gerektirmeli, geri dönüştürülebilir olmalı ve mümkün mertebe ikincil ham maddelerden üretilmelidir. Aynı zamanda ekonomik olarak da uygulanabilir olmalıdır.
Şu anda depolama malzemesi olarak perlit kullanmaktayız. Perlit; su emme ve buharlaşma davranışı açısından belirtilen gereksinimlerin birçoğunu şimdiden karşılamaktadır. Bununla birlikte, sistemi performans, dayanıklılık, sürdürülebilirlik ve ekonomiklik açısından sürekli optimize etmek amacıyla uygun depolama malzemelerinin seçimi ve geliştirilmesi araştırmalarımızın ana konusunu oluşturmaya devam etmektedir.
‘Vertical Water Sponge’; malzeme araştırmaları, su yönetimi, mimari ve şehir planlama alanlarındaki uzmanlıkları birleştiriyor. NRW'deki AR-GE ve inovasyon altyapısı, böylesine disiplinler arası bir projeyi başarıyla hayata geçirmek için ne tür avantajlar sunuyor?
NRW, ‘Vertical Water Sponge’ gibi disiplinler arası inovasyonların geliştirilmesi ve uygulanması için ideal koşullar sunmaktadır. Eyalet; Fraunhofer enstitüleri ve üniversiteler gibi kurumların yer aldığı güçlü bir araştırma altyapısına ve yüksek performanslı bir sanayiye sahiptir. Bu birleşim, araştırma ile uygulama arasında yakın bir bilgi akışı sağlamakta ve yeni teknolojilerin uygulamaya transferini hızlandırmaktadır.
Buna ek olarak su yönetimi alanında kurulmuş güçlü ağlar mevcuttur; örneğin “Emschergenossenschaft, Lippeverband, DWA NRW Eyalet Birliği” veya “NRW Gayrimenkul Drenajı Eyalet Ağı” bunlara örnektir. Bu ağlar teknik bilgi alışverişini teşvik etmekte, bilim dünyası, belediyeler, planlama büroları ve sanayi ortakları arasındaki iş birliğini kolaylaştırmaktadır.
Ayrıca NRW; yüksek yapı yoğunluğu, çok çeşitli bina tipleri, kentsel dönüşüm projeleri ve geniş bina stoku ile pilot projeler ve gerçek yaşam laboratuvarları için ideal zemin sunuyor. Yenilikçi çözümler böylece gerçek kullanım koşulları altında test edilebilir, bilimsel olarak takip edilebilir ve nispeten hızlı bir şekilde geliştirilebilir.
Politik açıdan da iklim uyumu yüksek bir önceliğe sahiptir. KRiS (Uluslararası Etki Gücüne Sahip İklim Dirençli Bölge) gibi teşvik programları ve çok sayıdaki belediye "Sünger Şehir" projesi, yenilikçi yaklaşımların açıkça desteklendiğini göstermektedir. Genel olarak NRW, araştırma sonuçlarını iklime dirençli şehirler için pratik çözümlere verimli bir şekilde dönüştürmek adına mükemmel çerçeve koşullar sunmaktadır.
Kentsel sıcak hava dalgaları ve şiddetli yağışlar dünyanın her yerindeki şehirleri aynı zorluklarla karşı karşıya bırakıyor. ‘Vertical Water Sponge’ için uluslararası pazar potansiyelini nasıl görüyorsunuz?
‘Vertical Water Sponge’ için çok büyük bir uluslararası pazar potansiyeli görüyoruz. Nehir taşkınlarının aksine, şiddetli yağışlar belirli bölgeler veya su havzalarıyla sınırlı değil. Prensip olarak her yerde meydana gelebilir, genellikle kısa sürede gelişir ve önceden tahmin edilmesi de oldukça güçtür. Aynı zamanda küreselleşen dünyada kentleşme ve betonlaşma artarken, birçok şehir yoğun yapılaşma nedeniyle klasik sünger şehir önlemleri için açık alan bulmakta zorlanmaktadır. Buna ek olarak, iklim uyumuna ilişkin artan yasal gereksinimler ve Kopenhag gibi uluslararası alanda dikkat çeken öncü projeler eylem ihtiyacını daha da netleştirmektedir.
Vertical Water Sponge'un özellikleri çok yönlü kullanım imkanları sunmaktadır; konut ve büro binalarından kamu tesislerine, sanayi tesislerinden mahalle ölçeğindeki kentsel dönüşümlere ve kritik altyapılara kadar geniş bir alana hitap eder. Gelecek perspektifinde, bu temel prensip başka uygulamalara da aktarılabilir. Örneğin; yağmur suyu bağlantısı olan, bu suyu depolayan ve buharlaşma yoluyla yoğun kullanılan kamusal alanların soğutulmasına katkı sağlayan bağımsız veya entegre şehir mobilyaları düşünülebilir. Aynı şekilde, binaların termal yükünü azaltmak için buharlaşmalı soğutmanın kullanılabileceği ‘Veri Merkezleri’nde de potansiyel görüyoruz. Bizim açımızdan ‘Vertical Water Sponge’, iklime dirençli kentsel gelişimin uluslararası alanda uygulanabilir bir yapı taşı olma potansiyeline sahiptir.