LEED SERTİFİKASYONU İÇİN DOĞAL HAVALANDIRMA SİSTEM TASARIMI

Transkript

1 LEED SERTİFİKASYONU İÇİN DOĞAL HAVALANDIRMA SİSTEM TASARIMI Dr. İbrahim ÇAKMANUS 1. Giriş Havalandırmanın amacı, binalara yeterli miktar ve kalitede taze hava verilerek sağlık ve konforun korunmasını sağlamaktır. LEED de (diğer yeşil bina standartlarında da) ısıl konforu bozmadan havalandırma yapılması ön koşuldur. Konforu bozmadan havalandırma yapmanın garantili yolu mekanik havalandırma yapmaktır. Ancak mekanik havalandırma hem pahalıdır hem de fanlar ile havanın ısıtılıp soğutulmasında enerji kullanıldığı için işletme maliyeti getirmektedir. Bu nedenlerle mümkün olabilen durumlarda doğal havalandırma yapılması önem kazanmaktadır Diğer yandan konut tipi binalarda mekanik havalandırma yapılmamakta olup, buna karşın son yıllarda yüksek katlı konut binaları yapılmaktadır. Doğal havalandırma ile ilgili bir çok makale yayınlanmıştır. CIBSE am gibi standartlar söz konusudur. Bunların yanında, son zamanlardaki bazı projelerde ortaya çıkan tartışmalar ve farklı yorumlar LEED de doğal havalandırmanın hangi şartlarda yapılabileceği konusunun incelenmesinin gerekli olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada LEED sertifikalı binalarda (bu doğrultuda elbette tüm binalarda) doğal havalandırma yapılabilme koşulları incelenmiştir. 2. LEED Dökümanlarında Doğal Havalandırma

2 ASHRAE Standard paragraf Natural Ventilation. Use of natural ventilation systems designed in accordance with this section shall be permitted in liue of or in conjuction with ventilation systems. Exception: An engineered natural ventilation system when approved by the authority having jurisdiction need not meet requirements of the sections and Location and Size Openings. Naturally ventilated spaces shall be permanently open to and within 8 m (25 ft) of operable wall or roof openings to the outdoors, the openable area of which is a minimum 4% of the net occupiable floor area. Where openings are covered with louvers or otherwise obsturcted, openable area shall be based on the free unobstructed area through the opening. Where interior spaces wihtout direct openings to the outdoors are ventilated through adjoining rooms, the opening between rooms shall be permanently unobstructed and have a free area of not less than 8% of the area of the interior room nor less than 25 ft2 (2.3 m2).

3 Control and Accessibility. The means to open required openable openings shall be readily accessible to building occupants whenever space is occupied. Unmet.

4 Dış Mahal Kirliliğinin Etkisi: Kentsel alanlarda dış mahal kirliliği doğal havalandırma yönünden ciddi bir sınırlayıcıdır. Yüksek düzeydeki, dış mahal kirliliği, kötü iç mahal hava kalitesi, kötü yaşam kalitesi ile bina ve anıtların yıpranmasında da temel nedendir. Dünya sağlık örgütüne 1 göre dış mahal kirleticileri: kükürt dioksit, azot oksit, karbon monoksit, ozon, parçacık halindeki maddeler ve kurşundur. İç mahaldeki kirleticiler çevresel sigara dumanı, parçacıklı maddeler (biyolojik olan ve olmayan), uçucu organik bileşikler 2, azot oksitleri, kurşun, radon, karbon monoksit,asbest, değişik sentetik kimyasallar ve diğerleridir. Kirlenmeden potansiyel kaçınma politikaları aşağıdakileri içerir: Korunmalı cephelerde havalandırma açıklıklarının yerlerini belirlemek ve bunların merkez hatlarını yayınım kaynaklarından yeteri kadar yüksekte bulundurmak. Filtrasyonlu besleme havalandırması yada, egzost havalandırması veya filtarsyon gibi doğal havalandırmaya alternatif çözümler üretmek. Ayrıca CIBSE, dış mahal kirleticiler ile bunların iç mahal hava kalitesini etkileme biçimlerine referans olmak üzere bir teknik doküman yayımlamıştır. Bu teknik doküman,kirlilik kaynaklarından çapraz kirlenme olasılığını en aza indirmek için tasarımcılara havalandırma ağızlarının nasıl bırakılacağına ilişkin öneriler getirmektedir. [6]. Gürültü Kirliliğinin Etkisi: Gürültü, çoğu zaman doğal havalandırma önünde kısıtlayıcı bir parametre olarak düşünülür. Ölçmelerden elde edilen veriler, kentsel alanlardaki gürültü düzeylerinin kanyon geometrisine ve trafik yoğunluğuna bağlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, Gürültü düzeylerinin azaltılmasında sokak düzeyinden olan kat yüksekliğine dikkat edilmelidir. Ses azaltımının maksimum düzeyi, genellikle kenarlar-oranının bir fonksiyonudur. Buna göre sokak genişliği azaldığında, trafik yoğunluğundan nkaynaklanan gürültü artar. Kat yüksekliğine bağlı olarak, balkonlar, gürültü azaltımına 2-4 db kadar bir katkı yapabilirler. Doğal havalandırma sistemlerinde, bina tasarımında bir dizi gürültü kontrol stratejisi gerçekleştirilebilir. Tipik cephelerde yol trafiğine bağlı hava akımı ve gürültü azaltım indekslerine ilişkin teorik çalışmalar şunu göstermiştir: Yüksek gürültüye sahip alanlarda hibrid havalandırma stratejisi doğal havalandırmayı gerçekçi bir çözüm haline getirebilir. Düşük rüzgar hızları durumunda meskun mahaldeki iki yada daha fazla pencerenin açılması ile sağlanan çapraz havalandırma uygun bir hava akımı sağlayabilir. Karşıt yadda çapraz havalandırma tek yanlı havalandırmada çok daha etkilidir. Kentsel oluşumda gündüz sıcaklığının serbest olarak 2.5 C ve iklimlendirilen binalarda 1 C lik düşmesi sonucu geceleri doğal havalandırma ortaya çıkar. Buna karşılık belirli bir bina için gece soğutması bir çok parametrelere bağlıdır: bina tasarımı ve malzemeleri, günlük sıcaklık oynamaları, sitenin yerleşim biçimi, dış-hava akış miktarı, hava akımı ile bina ısıl kütlesinin etkili bir ikili oluşturması ve varsayılan işletme koşulları. Kentsel çevrelerdeki hava akımını iyileştirmek için doğal havalandırma stratejileri 1 World Health Organisation 2 VOC; volatile organic compounds

5 Kentsel alanlardaki doğal havalandırma rüzgar hızı ile Şekil 1: Sokak genişliği ve sokaktan olan yüksekliğin bir fonksiyonu olarak iş-hanlarında doğal havalandırma potansiyeli. Doğal havalandırma için uygun olan alanlar UYGUN, doğal havalandırmaya uyugun olmayan alanlar ise UYGUN DEĞİL olarak işaretlenmiştir..bu iki uç bölgenin arasındatasarım çözümü için olası alanlar bulunmaktadır. (Ref 1: Ventilation in the Urban Environment, Assessment and Design) Doğal Havalandırmanın Değerlendirilmesi Kentsel çevrelerde doğal havalandırma potansiyeline karşı ofis ve okul binalarındaki dış mahal kirletici derişimi 3 üzerinde yapılan teorik araştırmalar aşağıdakileri göstermiştir: Doğal havalandırma yapılan binalarda hava değişim miktarı 4 hava kalitesi için belirleyici faktördür. Kentsel çevrelerde verilen dış hava miktarı arttıkça dış kirleticilerin iç mahaldeki miktarı artar. Kentsel bölgelerde doğal havalandırılan binalarda, iklimlendirilen binalara göre iç mahal kirleticileri daha fazladır. Örneğin meskun mahallerdeki kazanların havalandırma havası ile taşınan yanma ürünlerinin bulunmaması gibi durumlarda iklimlendirme yapılan binalardaki iç mahal kirleticilerin derişimi daha yüksek bile olabilir. Kullanılan havalandırma stratejisinden ayrı olarak, iç mahal hava kalitesi binanın kullanımına bağlıdır. Örneğin okul binalarında iç mahal hava kalitesi içeride bulunan insan sayısı ile bunların etkinlik düzeylerine önemli ölçüde bağlıdır. gürültü ve kirliliği de dikkate almalıdır. Binalardaki hava akımını iyileştirmek için pencerelerin açılması dışındaki teknikler, aşağıdaki gibidir:dengeli baca havalandırması, pasif alt-çekimli evaporatif soğutma,çift cidarlı cepheler ve güneş enerjisi desteğinde havalandırma. Dengeli Baca Havalandırması: Dengeli baca havalandırması şeması(şekil 3) değişik sıcaklıklardaki havanın giriş ve çıkışını kullanır: hava soğuk bir bacadan beslenir ve sıcak bir bacadan egzoz edilir. Giriş ağzının yüksekte bir yere yerleştirilmesi yüksek bir hava giriş basıncı ve rüzgar yönünden bağımsızlık sağlar. Hava-girişlerinin, kirlenmenin cadde düzeyinden daha düşük olduğu, rüzgar hızından ve yönünden bağımsızlık gibi özellikler nedeniyle çatının üstünde yerleştirilmesini, bu stratejiyi çekici bir alternatif haline getirir. Pasif Aşağı Çekimli Evaporatif Soğutma: Pasif aşağı çekimli evaporatif soğutma (PDEC) (Şekil 4) şeması, dengeli baca havalandırmasına benzerken burada besleme bacasına evaporatif soğutma eklenmiştir. Öteden beri, evaporatif soğutma besleme havası akımı içerisine yerleştirilen ıslak, gözenekli kaplarla yada bacanın alt kısmındaki havuzları kullanarak sağlanmıştır. 3 concentration 4 air change rate(ach)

6 Şekil2: Daha az-kirli hava derişimini sağlamak üzere yüksekte yerleştirilmiş besleme havası girişlerine sahip dengeli baca havalandırma sistemi. Şekil 3: Artan nem miktarının dikkate alınmasını gerektiren pasif, alt-çekimli evaporatif soğutmalı baca havalandırması. İki yükseklik farkı birbirinden ayırdedilmelidir: za besleme bacasındaki nemli hava kolonu odaya giriş noktası üzerindeki yükseklik, zb bu nemli hava kolonunun üzerindeki egzozun yüksekliği

7 Şekil 4 ve 5: Pasif alt-çekimli evaporatif soğutmanın SSEES binasındaki örneği.hava binaya üç yanlı bir atriumdan girer ve atrium un üstünde bulunan soğutulmuş-su serpantinleri ile soğutulur. Hava çift cidarlı cephelerde bulunan bacalardan egzoz edilir. (İlk kez [5 de yayımlanmıştır])

8 Daha yakın zamandaki gelişmelerde, besleme havası akımına püskürtme halinde verilen su bu hava akımını soğutur ve besleme havası yoğunluğunu artırarak, hava akımının hareketine neden olan basınç farklılıklarından kaynaklanan kaldırma kuvvetini artırır. PDEC ile ilgili bir örnek Short ve ortakları tarafından tasarlanan, University College London binasındaki School of Slavonic and East European Studies (SSEES) (Şekil 5 ve6). Çift Cidarlı Cephe: Çift cidarlı cephe 2 cam birim ile aralarında bir havalandırma boşluğu içeren bir sistemdir. Arada bulunan boşluk m arasındadır ve buradaki havalandırma doğal yada fan-destekli yada mekanik olabilir. Cephe türü, çoğunlukla iklimsel koşullara, kullanıma,yere,binanın meskun bulunduğu saatlere ve HVAC stratejilerine bağlı olarak farklı biçimlerdedir. Güneşten korunmak için boşluğun iç taraflarına genellikle gölgeleme araçları yerleştirilir. Çift cidarlı cephelerin alternatifi olarak, dış cam cidar güneşe göre dönen pivot ızgaralar içerdiğinden, dış ızgaralar tam olarak kapalı iken bile bu cepheler hiç bir zaman sızdırmaz değildir. Bu tür cephlere yaz döneminde yüksek sıcaklıklara sahip olan bölgelerde rastlanır. Kentsel çevrelerde, çift cidarlı cepheler düzgün bir yalıtım, ek bir gölgeleme ile iç/dış cidarlarda bulunan pencerelerin bağımsız olarak çalıştırılabilmesi nedeniyle doğal havalandırmada iyileştirme sağlarken, rüzgar hızı ile hava koşullarından bağımsızlık ile gece soğutmasında iyileşmeyi de beraberinde getirir. Güneş-Destekli Havalandırma.: Güneş destekli havalandırma tekniği havalandırma bacasındaki havayı ısıtıp iç ve dış sıcaklık arasındaki farkı artırarak bacada havayı kaldırma kuvvetini artırır. Havayı sıtmada kullanılan güneş-enerjisi genellikle sıcak-havalı güneş kolektörleri ile sağlanır. Rüzgar hızının ve bu nedenle binaya olan hava akımlarının düşük olduğu kentsel çevrelerde bu sistemler son derecede yararlıdırlar. KAYNAKLAR 1. Ghiaus C and Allard F, Natural Ventilation in the Urban Environment, Assessment and Design, Series Editor M. Santamo Assimakopoulos DN, Assimakopoulos VD, Chrisomallidou N, Klitsikas N, Mangold D, Michel P, Santamouris M, Energy and C Editor M. Santamouris, Earthscan James & James April Air Quality Guidelines for Europe, Second Edition, World Health Organisation, Regional Office for Europe Copenhagen, WHO No EU URBVENT project ( ), Natural ventilation in urban areas potential assessment and optimal façade design Work p 5. Cook M and Short A, Natural Ventilation and Low Energy Cooling of Large, Non-Domestic Buildings, The International Journa CIBSE TM21, Minimising pollution at air intakes, CIBSE 1999

9