Pasif İklimlendirme ile Yapılara Ekolojik Özellikler

Doğal havalandırma yöntemlerinde sedece yapının kendi elemanları kullanılmakta enerjiye gereksinim duyulmamaktadır. Bu şekilde enerji kkullunıını azaltmak yapılara önemli ekolojik özellikler kazandırmaktadır.

Tasarımcıların önde gelen sorumluluklarından biri de, yapıların kullanıcıların güvenliği, konforu ve sağlığı üzerindeki etkilerini kontrol etmektir. İnsanların barınma ihtiyacı karşılanırken, aynı zamanda yapı içinde sağlıkları için uygun koşullar oluşturulmalıdır. Bu koşullardan biri de uygun iç hava kalitesinin sağlanmasıdır. Yapı içindeki iç hava kalitesinin insan sağlığı ve çalışma verimi üzerinde oldukça büyük bir etkiye sahip olduğu bilinen bir gerçektir. Oysa yapılan bazı çalışmalarda, insan yaşamının ortalama % 90’ın geçtiği iç ortamlardaki hava kirlilik seviyesinin çoğu zaman dış ortamdan daha yüksek olduğu belirtilmektedir. Yine aynı çalışmalarda, iç ortamlardaki kirliliklerin her yıl binlerce solunum yolu hastalıkları ve yüzlerce kanser ölümlerine neden olduğunun tahmin edildiği, iç hava kirliliklerine maruz kalan binlerce çocuğun kanındaki kurşun seviyesinin yükseldiğinin anlaşıldığı açıklanmaktadır. Bu nedenlerle iç ortamlarda uygun bir hava kalitesi sağlayan çözümlerin uygulanması tasarımcıların önde gelen sorumluluklarından biri olmaktadır.

İyi bir iç hava kalitesi oluşturulmasında etkili bir havalandırma sağlanması önemli rol oynamaktadır. Ancak havalandırmanın mekanik sistemler yerine doğal yöntemlerle karşılanması ekonomik ve çevresel yararlar sağlamaktadır. Çünkü yapılarda yaşam döngüsü boyunca tüketilen toplam enerjinin %94.4’ü kullanım sırasında HVAC (ısıtma-havalandırma-iklimlendirme) sistemleri için tüketilmektedir.

Oysa doğal havalandırma yöntemlerinde sadece yapının kendi elemanları kullanılmakta enerjiye gereksinim duyulmamaktadır. Bu şekilde enerji kullanımını azaltmak yapılara önemli ekolojik özellikler kazandırmaktadır. Enerji kullanımı, türüne ve miktarına bağlı olarak önemli çevre sorunlarına neden olmaktadır. Yapıların çevre üzerindeki olumsuz etkileri de en çok bu nedenle ortaya çıkmaktadır. Çünkü yapılar küresel ve bölgesel olarak tüketilen enerjinin yaklaşık %40’ından, sera gazı emisyonlarının ise % 30’undan sorumludur. Yapılarda enerjiyi verimli kullanmak, toplam enerji tüketimini azaltmada etkili bir yol olmaktadır. Türkiye’de yapılarda enerji etkinliği ile ilgili yapılan düzenlemeler, uygulamalar ve denetlemeler henüz yeterli seviyede değildir ve bu konuda yeterli bir bilinç oluşmamıştır. Tüm sektörlerde olduğu gibi yapı sektöründe de enerjinin daha verimli kullanılma yöntemlerinin araştırılması ve uygulamaya sokulması gerekmektedir.

Bu durumda yapı sektörünün, enerji verimliliği sağlamak için yapı içi konfor koşullarını sağlamaya yönelik tüketilen enerji üzerine yoğunlaşması gerekmektedir. Yapı içi konfor koşullarının, basit fiziksel kuralların kullanılabileceği uygun yapı elemanı tasarımı ile sağlanabilmesi mümkündür. Bu yöntemler arasında “pasif iklimlendirme yöntemleri” önemli bir yere sahiptir. Yapılarda, havalandırmayı ek enerjiye olabildiğince az gereksinim olacak şekilde sağlayan bu yöntemler, önemli derecede enerji tasarrufu sağlamaktadır. Doğal yöntemlerle havalandırılan bir bina, mekanik yöntemlerle havalandırılan aynı özellikteki binalara kıyasla %90’lara varan oranlarda enerji tasarrufu sağlayabilmektedir.

PASİF İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİ

Pasif sistemler kullanılarak, yapı içinde insan sağlığı ve çalışma verimi için gerekli olan konfor koşullarını enerji kullanımı gerektirmeden belli oranlarda sağlamak mümkündür. Özellikle ısısal konfor ve iç hava kalitesi oluşturulmasında doğal yöntemlerle sağlanan havalandırmanın etkisi önemli olmaktadır. Etkili bir doğal havalandırma ile ortamdaki kirleticiler dışarı taşınabilir ve soğutma sağlanabilir. Tarih boyunca insanlar pasif iklimlendirme yöntemlerinden kendilerini ve hayvanlarını serinletmek, yiyecek ve içeceklerinin bozulmasını önlemek için yararlanmışlardır. Geleneksel yapı uygulamalarında da yapı malzemeleri güneşin ısısını dengelemek için kullanılmıştır. Ilıman bölgelerde hafif kütle oluşturmaya yönelik bir yaklaşımla, ahşap döşeme ve duvarlar kullanılmıştır. Kışın soğuğa karşı yalıtıma ihtiyaç duyan bölgelerde ise kütlece yoğun kerpiç veya kâgir duvarlar kullanılmıştır. Bu duvarlar aynı zamanda yazın gündüzleri güneş ısısını depolayarak, gece depoladığı ısıyı serin havayla birlikte radyasyon yoluyla geri vermektedir. Günümüz pasif iklimlendirme yöntemleri, gelişmiş yapı malzemeleri ve yeni bilgilerle birlikte bu eski ve etkili yöntemlerden de yararlanmıştır.

PASİF İKLİMLENDİRMEDE DOĞAL HAVALANDIRMA

Yapılarda doğal havalandırma, açıklıklardan rüzgâr veya basınç farkı dolayısı ile oluşur. Açık pencerelerden, kapılardan veya doğal olarak havalandırma sağlamak için açılan bölgelerden sağlanan hava akımı ile iç ortamda uygun sıcaklık seviyesi sağlanabilir ve iç ortamdaki kirleticiler ortamdan uzaklaştırılabilir. Doğal havalandırma, bir yapının masrafsız ve çevre dostu yollardan havalandırılabildiği bir yöntem olup, sadece doğal hava hareketine bağlı olduğundan, sürdürülebilir kalkınma için de oldukça önemlidir. Çünkü bu şekilde mekanik havalandırma ve iklimlendirmeye olan gereksinimi azaltarak, fosil tabanlı enerji kullanımından önemli bir tasarruf sağlar. İlk çağlardan beri yapı tasarımcıları, kirli ve nemli havayı uzaklaştırmak, kişisel ısısal konfor şartlarını sağlamak gibi yapının iki temel ihtiyacı için doğal kaynaklı hava hareketini kullandılar. 1950’lerden itibaren özellikle, hafif ve oldukça geniş pencere açıklıkları olan modern yapılarda aşırı ısı kazancını ve ısı kayıplarını dengelemek için mekanik iklimlendirme sistemleri kullanılmıştır.

Bu şekilde mekanik servislerin kullanımının artması, yapı kabuğu tasarımında ve iç tasarımdaki esneklik açısından yapı tasarımcıları ve müşterilerine büyük bir özgürlük sağlamıştır. Ancak, kullanıcı kontrollü yerine merkezi kontrol sistemlerinin kullanılması maliyeti çok daha yüksek enerji tüketimine sebep olmuştur.

Enerji tüketiminin azaltılması ihtiyacı ve kullanıcıların yakın çevrelerinde daha fazla kontrol sağlamaları, yapılarda doğal havalandırma uygulamalarının yeniden değerlendirilme zorunluluğunu ortaya koymaktadır.

Tasarımda doğal havalandırma uygulamaları için kısıtlamalar olabilir, bu durumlarda tasarımcıların en azından aşağıdaki şartları göz önünde bulundurmaları gerekir,

• Yerleşim düzeni ve yapı formu tasarımında hafif yaz rüzgârlarının avantajlarından yararlanmak.

• Yapıların yazın hâkim rüzgâr yönünden maksimum faydayı sağlayacak uygun yönlenmesini yapmak.

• Yapılar arasından hava geçişini kolaylaştırmak için, hâkim rüzgâr yönü boyunca nispeten dar bir plan

formu tasarlamak.

• Yapı kabuğundaki açıklıkları, yapı içinden hava geçişini kolaylaştıracak şekilde yapmak.

• Serinlik hissi oluşturmak için, yapı içerisinde veya yakınında, suyun özelliklerinden yararlanmak.

• Islak yüzeylerden gelen havayı geçirerek, sıcak kuru iklimlerde pasif evaporatif soğutma yöntemlerini kullanmak.

• Havalandırmayı ve serin hava girişini arttırmakiçin, dış rüzgâr yönünü modifiye etmede bitki örtü-sü kullanmak.

• İklimlendirme cihazlarını kullanma ihtiyacını minimize etmek için tavan fanları kullanmak.

DOĞAL HAVALANDIRMA YÖNTEMLERİ

Mekanik veya doğal havalandırma sistemleri, iç ortamda insan sağlığı için uygun ve konforlu bir ortam koşulu sağlamak için tasarlanırlar. Bu koşullardan önde geleni, insan sağlığını olumsuz etkilemeyecek temiz bir iç hava kalitesi, diğeri ise uygun ısısal ortamdır. Ancak ısısal ortam uygunluğu oldukça kalitatif ve bireyseldir. Bireyler arasında farklılık gösterebilir. Mekanik havalandırmanın mimari avantajlarına rağmen, doğal havalandırma 1990’ların sonunda çok ilgi görmeye başlamış ve bu konuda yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler hava hareketinin temel prensiplerine dayalı olarak farklı teknikleri kullanmaktadır.

Uygun havalandırma tekniği seçimi iklimsel koşullara göre değişiklik göstermektedir. Aylık sıcaklık ve bağıl nem bilgileri ile hazırlanan bioklimatik grafikler, binanın iklimine uygun pasif ısıtma ve soğutma tekniklerini göstermektedir. Doğal havalandırma, ısısal kaldırma kuvveti ve rüzgâr gibi iki doğal itki kuvvetinin karakteristiği ve kullanımı ile ilişkilidir. Bu iki kuvvet de bina yüksekliğinden etkilenir. Yapının şekillendirilmesi ile ilgili diğer parametreler arasında doğal kaynaklı hava hareketi önemli bir parametredir. Doğal hava akımı, fizik kanunları ile tanımlanır ve doğal havalandırmalı binaların tasarımında dikkate alınması gereken önemli bir tasarım kriteridir.

DOĞAL HAVALANDIRMA YÖNTEMLERİNDE ÜÇ TEMEL ETKEN DİKKATE ALINMAKTADIR

• Rüzgâr ve ısısal kaldırma kuvveti veya rüzgâr ve ısısal kaldırma kuvvetinin birlikte kullanımı: Bunlar havalandırmayı yönlendiren doğal kuvvetlerdir.

• Havalandırma prensipleri: hacimleri havalandırmada doğal itki kuvvetlerini kullanır. Bu tek taraflı havalandırma, karşılıklı çapraz havalandırma veya baca havalandırması şeklinde olabilir.

• Doğal havalandırmayı gerçekleştirmek için kullanılan karakteristik havalandırma elemanları: En önemli karakteristik elemanlar rüzgar kuleleri, rüzgar yakalayıcıları, bacalar, çift cephe, atrium, ve gömülü kanallardır.

Doğal havalandırma yoluyla iç ortamlarda gün boyu sağlanan hava hareketi, kirleticileri dışarı taşıyarak iç hava kalitesini iyileştirirken aynı zamanda dış hava sıcaklığının iç hava sıcaklığından düşük olduğu durumlarda da iç havanın soğumasını sağlamaktadır.

Kırklareli Üniversitesi, Yrd. Doç. Dr. İzzet YÜKSEK,

Prof. Dr. Tülay ESİN’in Tesisat Mühendisliği Dergisinin 125.sayısında yayınlanan makelesinden derlenerek hazırlanmıştır.