Konu; Havalandırma ve İklimlendirme Prensipleri

Transkript

1 1 Havalandırma ve İklimlendirme Prensipleri Konu; Havalandırma ve İklimlendirme Prensipleri Konunun genel amacı; Katılımcıların, işyerlerinde havalandırma ve iklimlendirme konularında bilgi edinmelerini sağlamaktır. Öğrenme hedefleri Bu dersin sonunda katılımcılar; İdeal çalışma ortamının havasının özelliklerini açıklar. Çalışma ortamında çalışanların sağlığı ve konforları için gerekli olan havalandırma ve iklimlendirme prensiplerini örneklerle açıklar. Konunun alt başlıkları Ortam havasının özellikleri Havalandırmanın genel prensipleri Havalandırma ve hava ihtiyacı Doğal, lokâl veya genel havalandırma İşyerlerinde iklimlendirme İlgili mevzuat HAVALANDIRMAYA GİRİŞ 1.1 HAVALANDIRMAYA OLAN İHTİYAÇ Havalandırma herhangi bir bölüme doğal çekim veya mekanik güç kullanarak içeri hava verme, dışarı hava atma ve bölümdeki havanın yenilenmesi işlemine denir. Kapalı bir bölümde bulunan; Canlılar: Solunum, terleme, ısı yayma, sigara dumanları ve diğer nedenlerle, İşletmeler: Çalışma esnasında çıkan zararlı toz, gaz, kokular nedeniyle, Depolar: Gıda ve benzeri maddelerin çıkardığı koku, ısı, dolayısıyla bozulan bölüm havasının dışarı atılması, yerine temiz havanın verilmesi gereklidir lerde hasta bina sendromu olarak tanımlanan hava geçirmeyen bina tasarımları, çeşitli kaynaklardan gelen iç mekan kirleri, çevre dumanları, biyolojik kirleticiler, bazı bina malzemeleri, vb. artık temizlenememektedir. Bu tür kirlilikler teneffüs edildiklerinde veya yutulduklarında sağlığı tehdit etmektedirler. Son 20 sene

2 2 içerisinde 1.25 milyondan fazla sızdırmaz bina inşa edilmiştir ve bunların tümü de iç mekan hava kalitesi (IAQ) sorunları için potansiyel problemler oluşturmaktadırlar. Amerikan Çevre Koruma Kurumu (EPA) iç mekan hava kalitesini, dünyadaki en önemli beş çevre konusundan biri olarak değerlendirmektedir. EPA ya göre kötü iç mekan hava kalitesine yol açan unsurlardan bir çoğu daha önce zararsız olduklarını düşündüğümüz hususlardan kaynaklanmaktadır: Halılardan, ahşap mobilyalardan, büro donanımlarından, deodorantlar ve temizlik maddelerinden çıkan gazlar. Kurum aynı zamanda klima cihazı kökenli maya ve bakterileri önemli ölçüde zararlı olduklarını ortaya koymuştur. Yine Amerika da Ulusal İş Güvenliği ve Sağlık Kurumunca yapılan araştırmalarda halka açık binaların %30 unda iç mekan kirliliği tespit edilmiştir yılında laboratuvar birlikleri, İş Güvenliği ve sağlık Kurumu tarafından çalışanları hasta bina sendromuna karşı koruyacak kuralları tanımaya zorunlu bırakılmışlardır. Ulusal İş Güvenliği ve Sağlık Kurumunun ve diğer resmi ve özel sektör kurumlarının son on yıl boyunca gerçekleştirdikleri araştırmalar sayesinde sorun gözler önüne serilmiştir. Yapılan çalışmaların %52 sinde iç mekan havası kirliliğinin yetersiz havalandırmadan (yetersiz taze hava girişi ve düşük oda hava hareketi) kaynaklandığı belirlenmiştir. 1.2 ENDÜSTRİYEL ORTAMLARDA HAVALANDIRMA TİPLERİ Endüstriyel ortamlardaki genel havalandırma işçilerin sağlığına ve emniyetine etki edebilecek tehlikeli kimyasal kirleticilerin, kokunun ve ısının kontrolü amacı ile yapılır. Birçok durumda ısının ve zararlı gazların kaynağında yakalanarak egzoz edilmesine çalışılır. Çünkü bu durumda ortamın genel havalandırılmasına göre çok daha az miktarda hava ile gerekli kontrolü sağlamak mümkündür. Genel havalandırma, 1 doğal çekişle, 2 fanlar ve kanal sistemi yardımı ile taze hava beslenmesi ve kirli havanın egzoz edilmesiyle, 3 sadece egzoz fanları ile emişle, 4 sadece beslenme fanları ile olmak üzere dört şekilde gerçekleşebilir. Yukarıdaki açıklamalardan da anlaşıldığı gibi endüstriyel havalandırmanın iki ana nedeni ve buna bağlı olarak iki ana kriteri vardır. Birincisi ortamda mevcut kaynaklardan yayılan ısının atılması, ikincisi ise kaynaklardan yayılan zararlı gaz ve kirleticilerin atılmasıdır. Bazı hallerde bu iki kaynak birlikte etkilidir. Bu gibi durumlarda çözüme lokal ve genel havalandırmanın birlikte uygulanması ile ulaşılır.

3 3 Kirletici maddenin veya ortam şartlarının tehlike limitleri klima mühendisinin dışındaki kişiler tarafından belirlenmelidir. Bu değerler tesisat mühendisi için veridir. Bu veriler sağlık teşkilatları bültenlerinde ve bazı el kitaplarında bulunabilir Doğal Havalandırma: Herhangi bir ortamda bir mekanik alet kullanılmaksızın hava akıntısı pencere ve kapı aralıklarından, baca ve havalandırma boşluklarından kendiliğinden oluşuyorsa doğal havalandırma söz konusudur. Doğal havalandırma iki şekilde gerçekleşir: Baca ve rüzgar etkisi. Baca çıkışıyla sağlanan doğal havalandırma şu şekilde gerçekleşir: Bina inşa edilirken salon ve odaların üst kısımlarına birer menfez ve bunlarda birer baca vasıtası ile binanın çatısına uzatılırsa oda ve salonlar havalandırılmış olur. Kirlenme seviyesinin düşük olduğu ortamlarda tercih edilir ve ses gibi yan problemler oluşturmaz Mekanik Havalandırma: Havalandırma işleminin, aspiratör ve/veya vantilatör olarak çalışan bir fan yardımıyla zoraki yapılmasıdır. Temelde üç ayrı uygulaması mevcuttur: 1)Mekanik Girişli Doğal Çıkış: İçeriye yalnız temiz hava verilir. Kirli hava tazyik dolayısıyla kapı ve pencerelerin aralıklarından dışarı kaçar. 2)Doğal Girişli Mekanik Çıkış: İçeriden sadece kirli hava emilir, temiz hava meydana gelen basınç düşmesi ile kapı ve pencere aralarından içeri girer. 3)Mekanik Giriş ve Çıkış: Her an dışarıdan çekilen temiz hava içeri verilir ve iç ortamın havası da emilerek dışarı verilir. Bu tip mekanik havalandırmada kullanılan fan sayısı ve hava kanalları önceki tiplerin iki katıdır. Yüksek yapılarda üst katların pencereleri çevredeki aşırı rüzgar etkisiyle, alt katlardaki pencereler ise çevre gürültüsü nedeniyle açılamaz. Bu nedenle büyük ve yaygı yapılarda yeterli hava değişimi güç kullanılarak yapılır. Aynı şekilde kirlenmenin fazla olduğu kalabalık ortamlarda mekanik havalandırmaya ihtiyaç vardır. Sinema, konferans salonu, ameliyathane gibi birçok insanın bir arada uzun süre kaldıkları ve her mevsimde kullanılan yerler. Özel bir iş kolunda ve fabrikalarda işletmenin verimli olabilmesi için çalışılan bölümlerde nem ile ısının belirli bir seviyede tutulması zorunluluğu vardır Genel Havalandırma: Genel havalandırma; üretim sırasında ortaya çıkan hava kirleticilerini, kaynağına doğru yönlendirilmiş temiz hava akımı ile atölye ortamına dağıtarak yoğunluğunu düşürmek ve daha sonra ise ters yöndeki veya tavandaki emme ağızlarından emerek dışarıya atmak esasına dayanmaktadır. Genel havalandırma yönteminde çalışan işçiler eğer hava kirleticilerin kaynağında iseler doğrudan, atölyenin diğer yerlerinde

4 iseler ortama karışmış 4

5 5 kirli havadan dolaylı olarak etkilenirler. Eğer uygulanan yöntemde emme cebri olarak ve temiz hava girişi ise kapı girişi ve pencerelerden doğal olarak gerçekleşiyor ise çalışanların kirli ve sağlığa zararlı havadan etkilenmeleri daha fazla olacaktır. Yüksek tavanlı, doğal hava hareketleri olabilen, geniş çalışma alanlarında genel havalandırma yeterli olabilir Yerel (Lokal) Havalandırma: Genel havalandırma ile çalışma süreçleri sırasında oluşan hava kirleticilerin sağlık açısından izin verilen değerlere düşürülemediği ve genel havalandırmanın yeterli olmadığı alanlarda çalışılan ortam havasını iyileştirmek için yerel (lokal) havalandırma yöntemleri uygulamaya konulmalıdır. Yerel emiş sisteminin ağzı (emiş ucu) çalışma yapılan noktaya gaz ve dumanın yayılmasını önlemek için mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Yerel havalandırma uygulaması aynı zamanda genel havalandırma için gerekli olan temiz havaya daha az gereksinim duyulmasını sağlamaktadır Yerel havalandırma etkili bir emiş sağlamalı ve büyük parçaların proses işlemlerinde emiş ağzı arkı takip etmelidir. İKLİMLENDİRME NEDİR? Kapalı bir ortamın sıcaklık, nem, temizlik ve hava hareketini insan sağlık ve konforuna veya yapılan endüstriyel işleme en uygun seviyelerde tutmak üzere bu kapalı ortamdaki havanın şartlandırılmasıdır. İklimlendirme terimi İngilizce deki air condition (hava şartlandırılması) ve Almanca daki klima terimine karşılık gelir. Türkçe de iklimlendirme ve klima terimlerinin her ikisi de kullanılmaktadır. İKLİMLENDİRMENİN ÖNEMİ Dünyada kabul edilmiş araştırmalara göre, insanlar belli bir sıcaklık ve nem aralığında ve temiz havalı ortamlarda rahat etmektedirler. Bu aralık konfor bölgesi olarak tanımlanmıştır (nem %30 ile %60, sıcaklık C). Nem düzeyinin az olması boğaz kuruluğu, gözlerde yanma gibi rahatsızlıklara yol açmasının yanında, fazla nem de terlemeye ve bunaltıcı bir sıcaklık hissine neden olur. Bir klima cihazı yazın içerideki fazla ısıyı dışarıya atarak içerisini serinletir. Bu sırada havanın fazla nemi alınır, içeride gerekli hızda hava dolaşımı sağlanır ve hava filtre edilir.

6 6 Cihazın ısı pompası özelliği de varsa, kısın yaz çalışmasının tersine çalışarak dışarıdan aldığı ısıyı içeriye vererek ısıtma da sağlar. Isı, soğutulan ortamdan evaporatör (buharlastırıcı) vasıtası ile çekilir, kondenser vasıtası ile ısıtılan ortama verilir. İKLİMLENDİRMENİN TEMEL UNSURLARI 1. Sıcaklık: İnsan veya imalat kontrolü için ortam sıcaklığı konfor veya tasarım şartlarını sağlamalıdır. Bu şartlar insan konforu için C arasında değişmektedir. 2. Nem: İnsan konforu için bağıl nemin %30--%60 arasında tutulmalıdır. 3. Temizlik: Havanın içindeki partikül madde (PM) ve zararlı gazların (SO2, CO2 vb.) filtrelenmesi gerekir. 4. Hava hareketi: Konfor için yaz aylarında daha fazla, kıs aylarında nispeten daha düşük hava hareketi gereklidir. İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ Sekil 1. İklimlendirme işlemlerinin sınıflandırılması İKLİMLENDİRME İLE SOGUTMA İLİSKİSİ ÜSTADL AR EĞ İ T İ M KURUMU ( 2012 ) www. u sta d lar.c om.tr

7 7 Şekil 2. İklimlendirme ile soğutma arasındaki ilişki İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI A) MERKEZİ SİSTEMLER Bu tür sistemler daha çok büyük binaların iklimlendirilmesi için kullanılır. Bir kazan ve radyatörlerden oluşan bir kalorifer tesisatına benzetilebilir. Kazan yerine bir klima santralı, radyatörler yerine de havalandırma kanalları, menfezleri ve/veya fanlı serpantin üniteleri (fan-coil unit) vb. cihazlar bulunmaktadır. Sistemin boru veya kanalları içerisinde su, hava veya bir soğutucu akışkan dolaştırılarak ısıtma-soğutma-havalandırma ve nem kontrolü sağlanır. Şekil 3. Klima Santrali Merkezî sistemler tamamen havalı, tamamen sulu ve sulu-havalı sistemler olarak üç ana sisteme ayrılabilir. B) BAĞIMSIZ (YEREL) SİSTEMLER a) Paket cihazlar (salon tipi, döşeme=konsol tipi, çatı tipi, pencere tipi) b) Ayrık (Split) tip klimalar o Duvar tipi o Döşeme tipi o Salon tipi o Kanal tipi

8 8 o Tavan tipi o Gizli tavan (kaset) tipi o Portatif Klimalar Nem,Esinti Termal Konfor Çalışma ortamındaki nem, esinti ve termal konfor mutlaka standart sınırlar içinde olmalıdır. Standart dışı değerler; Çalışma konforunu ve temposunu olumsuz etkiler. Uygun olmayan koşullarda, insanın düzenleme ve dengeleme sistemleri bir süre için olumsuzlukları tolere edebilir. Vücuttaki ısı transferleri; Konveksiyon Kondüksiyon Radyasyon Buharlaşma olmak üzere 4 yolla gerçekleşir. Konveksiyon: Cilt ile üzerine yayılan hava arasında gerçekleşir. Kondüksüyon: Temas ederken gerçekleşir. Radyasyon: Sıcak cisimden soğuk cisime doğru yayılma ile olur. Buharlaşma: Vücuttan buhar şeklinde (ter, solunum) su kaybıyla gerçekleşir. (Nemli havalarda buharlaşma azalır ve terleme artmış görünür. Kuru havalarda da terleme fark edilmez) WHO tarafından önerilen nem ve hava akım hızları; Nem: C de %45-65 Hava Akım Hızı: Rahatlatıcı : m/sn Rahatsız edici:0.5 m/s Uluslar arası standartlara göre; Vücut sıcaklığının 38 0 C üzerine çıkmaması veya 1 saatte 1 0 C den fazla yükselmemesi önerilmektedir. Hava Akımı Oturarak yapılan çalışmalarda 0.3 m/sn, İnce işlerde 0.1 m/sn olması tercih edilmelidir. Radyant ısı için ortalama değer 18,3 0 C olması istenir. Üst sınır 20 0 C, alt sınır 16,7 0 C dir. Efektif Sıcaklık: Hava sıcaklığı, havanın nem oranı ve hava akım hızının beraberce kişi üzerinde yarattığı sıcaklık etkisine denir.

9 C sıcaklık %25 nem oranı ve 0,1 m/sn hava akım ortam ile 27 0 C sıcaklık %75 nem oranı ve 0,1 m/sn hava akım ortam çalışanlar üzerinde aynı sıcaklık etkisi yaratır. ÇEVRESEL KONFOR 3.1 ISIL ÇEVRE Şekil-3.1 termal konforu etkileyen faktörleri göstermektedir. İlk olarak vücut, vücut sıcaklığını sağlamak için metabolik işlemlerle ısı üretir. Metabolik işlemler yaş, sağlık ve aktivite seviyesi gibi faktörlerden etkilenir. Örnek olarak verilen bir çevre koşulları ortamdaki bir kişi için yeterince uyumlu olabilirken diğerinin hastalanmasına neden olabilir. Mevsimler değiştiğinde bir kişi giydiği elbiseleri ile ayarlamak isteyebilir. Onlar çevre şartlarını arzu ettiklerinden daha geniş kademede konforlu bulabilirler. Vücut ısı kayıpları Işınım Buharlaşma Taşınım Yalıtım faktörleri Giyim Aktivite Yaş Psikolojik faktörler Hava sıcaklığı Yüzey sıcaklığı Hava hareketi Bağıl nem Termal konfor faktörleri

10 Şekil-3.1 İnsan için termal konforu etkileyen faktörler 1 0

11 1 1 Vücut sürekli ısı üretir, ancak sabit vücut sıcaklığını sağlamak için ısı dağıtılmalıdır. Bir kimse şartlandırılan ortamda kalıyor veya hafif bir iş yapıyorsa, ısı birincil olarak taşınımla (çevredeki havaya taşınır) ve ışınımla (gövde sıcaklığından daha düşük sıcaklıklardaki çevre yüzeylere) ısı dağıtır. Bu ısı dağıtımı elemanlarından her biri toplam ısı kayıplarının yaklaşık %30 unu oluşturur. Solunum ve terlemeyle oluşan buharlaşma kalan %40 ı oluşturur. Çevre şartları olduğu kadar aktivite değişim seviyeleri de bu yüzdeleri değiştirebilecektir. Örnek olarak bir kimse zorlu bir iş yapıyorsa, birincil ısı dağıtma mekanizması buharlaşma ile olacaktır. 3.2 VÜCUT ISI DAĞITMA KABİLİYETİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER 1. Hava sıcaklığı 2. Çevre yüzeylerin sıcaklığı 3. Nem 4. Hava hızı Giyimin miktarı ve tipi ve sakinlerin eylem seviyeleri de bu faktörleri etkilemektedir. Şekil-3.2 Nem ve sıcaklığa bağlı konfor bölgesi 3.3 İÇ HAVA KALİTESİ İnsan tarafından üretilen kokunun, insan burnu tarafından algılanmasıysa, herhangi bir mekandaki hava kalitesini belirleyen unsurdur yani, mekandaki kokunun algılanma (perception) miktarıdır. Bu algılama, olf cinsinden üretilen kirliliğe bağlı olduğu kadar, o mekanın havalandırılması ile de yakından ilgilidir.

12 Bunu tanımlamak için geliştirilmiş olan birime desipol adı verilir. Tanım olarak: 1 2

13 1 desipol = İçinde 1 olf koku üretilen bir odaya 10 lt/s taze hava verildiğinde insan burnunun algıladığı kokudur. Yani 1 desipol = 1 olf / 10 lt/s = 0,1 olf / lt/s Kısacası desipol, algılanan iç hava kalitesinin bir ölçüsüdür. Bazı mekanlardaki Desipol değerleri şöyledir: 0,01 desipol: Dağ veya açık denizlerdeki hava, 0,1 desipol: Şehir havası, 1,0 desipol: Sağlıklı bina havası, 1,4 desipol: Kabul edilir bina havası (% 80 tarafından), 10 desipol: Hasta bina havası. Öte yandan, bazı bina malzemelerinin de hava kirliliği ürettiği tespit edilmiştir. Mesela yaygın olarak kullanılan sunta ve MDFnin yaymış olduğu kirlilikler oldukça fazladır. Çeşitli bina malzemelerinin yarattığı hava kirlilik oranları şöyledir: Sunta, MDF: 2.4 desipol, Sentetik halılar: 3.4 desipol, Boyanmış duvar: 2.1 desipol, Mastik, vb. malzeme: 3.0 desipol, Cila: 3.7 desipol, Tütün dumanı: 14.4 desipol. 3.4 TAZE HAVA MİKTARLARI Sigara içilmeyen ofislerde: 10 l/sn, Lobi, resepsiyon alanlarında: 7,5 l/sn, Bar, sigara odası vb. yerlerde: 30 l/sn, Sınıflarda: 7,5 l/sn, Laboratuarlarda: 10 l/sn. Taze hava miktarı Fanger tarafından, desipol ve olfe bağlı olarak, aşağıdaki gibi hesaplanmıştır: Qc = 10 x [(G / (Ci-Co)] x (1/Ev) Qc Mekanda üretilen hava kirliliği (olf), G Konfor şartları için kişi başına gerekli taze hava miktarı (l/sn kişi), Ci İçerde arzu edilen hava kalitesi (desipol), Co Dışarıdaki hava kalitesi (desipol), Ev Havalandırma sisteminin verimliliği (kaçaklar, vb.) (genelde 1 alınır). 3.5 İÇ HAVA KAYNAKLI HASTALIKLAR

14 Günümüzde insanlar zamanlarının % 90 ını kapalı mekanlarda geçirmektedir. Avrupa Birliğinin, İtalyanın Ispra kentinde kurmuş olduğu İç Hava Kalitesi Laboratuarı Indoortronda yapılan ölçümler, insanların iç mekanlarda, dışarıda olduklarından 2-5 katı daha fazla hava kirliliğine maruz kaldıklarını göstermiştir Bu nedenle, hava kirliliği konusundaki çalışmalar artık yalnızca dış hava kirliliği ile sınırlı kalmamakta, iç hava kirliliği üzerinde de yoğunlaşmaktadır. Hava kirliliğine maruz kalan insanlarda bir takım rahatsızlık semptomları ortaya çıkmaktadır. Bunlar esas olarak ikiye ayrılırlar. 3.6 HASTA BİNA SENDROMU (HBS) HBS semptomlarına tam bir teşhis konamaz, HBSnin nedeni tam olarak tanımlanamaz, HBS, akut (kısa süreli) semptomlar olarak ortaya çıkar ve binayı terk edince genellikle etkisi kaybolur. Hasta Bina Sendromu semptomlarından bazıları şöyledir: Göz, burun ve boğaz tahrişleri (iritasyon), Bulantı, Baş ağrısı, Öksürük, Kaşıntılar, Uyuklama hali, yorgunluk, Kokulara aşırı hassasiyet, Görme bozuklukları, Kavramada azalma, Astım, Alerjiler, Ateş, üşüme. 3.7 BİNA BAĞLANTILI HASTALIKLAR (BBH) BBH, tanımlanabilir bir nedene bağlıdır, BBH, klinik olarak teşhis edilebilir, BBH kronik (uzun süreli) semptomlar olarak ortaya çıkar ve ağır hastalıklara neden olur, BBH tedavisi uzun sürelidir.

15 Bina Bağlantılı Hastalıkların semptomlarından bazıları şöyledir: 12 12

16 13 13 Göğüs sıkışması, öksürük, Kronik bronşit, Lejyonella, Kas ağrıları, Karaciğer, böbrek problemleri, Kanser. Hasta Bina Sendromuna neden olan belli başlı faktörler Yetersiz havalandırma, İçeriden kaynaklanan kimyasal kirleticiler, Dışarıdan kaynaklanan kimyasal kirleticiler, Biyolojik kirleticiler, Partiküller, tozlar, cam yünü, asbest vb. lifli maddeler, Radon gazı. 3.8 NEM Havadaki yüksek orandaki nem allerji ve kötü kokulara neden olabilen küf ve diğer mantarların büyümesini hızlandırabilir. Düşük nem ise insan mukoza ve derisinde tahriş yapar. Genelde bağıl nem %30 ila %70 arasında iken yoğuşmanın olmadığı farz edilir ve çok az problem ortaya çıkar. Yüksek bağıl nem özellikle evlerde yüksek allerji riski gösteren ev tozu haşerelerinin (kene vb. gibi) büyümeleri için iyi bir ortam hazırlar. Sulu klima ortamlarında mantar ve diğer mikroorganizmaların büyüme riski vardır.