Konutlarda Havalandırma Dr. İbrahim ÇAKMANUS Özet Son yıllarda Ülkemizde residence adı altında yüksek binalarda lüx konutlar yapılıp satılmaktadır. Diğer yandan bu tür yapıların bazılarına LEED, BREEAM sertifikası gibi sertifikalar alınmaya çalışıldığı bilinmektedir. Bu nedenlerle ve aşağıda belirtilen nedenlerle bu yazıda konutlarda havalandırma sistemleri üzerinde durulmuştur. 1. Giriş Havalandırılan ve temiz ortamlarda insanların daha huzurlu, konforlu ve üretken olduklarının kanıtlanmış olması nedeniyle sürdürülebilir binalarda ön koşullardan birisi de havalandırma yapılmasıdır. Bu bağlamda LEED, ASHRAE 61.1 Standardındaki hava debilerinin %30 artırılmasının önermektedir. Havalandırma mekanik veya doğal olarak iki şekilde yapılabilir. Isıl ve konfor şartlarının korunması bağlamında Ülkemizin bir çok yerinde doğal havalandırma kesin çözüm olmayıp sadece mekanik havalandırmada enerji tasarrufuna destek sağlayabilmektedir. Bu nedenle konfor ve miktar olarak gereksinimleri tam olarak yerine getirebilen sistemler mekanik havalandırmadır. 2. Konutlarda Havalandırma Sistemleri Bu bölümde bireysel evler ve apartmanlar da mekanik havalandırma konuları incelenecektir. Yukarıda özetlenen mekanik havalandırma sistemlerinin özelliklerinin yanında, olası problemler ve çözümleri de incelenecek ve ayrıca havalandırma oranlarının tanımı ve seçim ile ilgili kriterler işlenecektir. Enerji verimliliği konusu ve konutlarda havalandırma sistemleri aşağıdaki gibi özetlenebilir. Havalandırma oranı kontrol edilerek talebe göre azaltılabilir, Hava akımı gerektiği gibi kontrol edilerek kirliliğin yayılması önlenebilir ve ayrıca havalandırma verimi artırılabilir, Egzozdan ısı geri kazanımı yapılabilir, Bina cepheleri infiltrasyonu azaltacak şekilde tasarlanıp bununla beraber gerekli havalandırma sağlanabilir, Sürekli havalandırma yapılarak nemin sebep olabileceği zararlar engellenebilir, Mekanik havalandırma iyi tasarlanmadığı ve uygulanmadığı takdirde, doğal havalandırma engellenmesine rağmen, başka problemlerle karşılaşma olasılığı mevcuttur, Doğru seçilmiş havalandırma oranları ile çok yüksek hava debilerinin önüne geçilmiş olur, 1
Enerji verimli sistemler ile bir veya daha fazla konuta hizmet verilebilir. 2.1 Niçin Mekanik Havalandırma Sistemleri Kullanılmalıdır Konutlarda mekanik sistemler sayesinde dış hava durumundan veya binada/evde bulunan kullanıcılardan etkilenmeden gereken havalandırma yapılabilir. Mekanik havalandırmanın yapıldığı durumlarda bina cephesinden kaçaklar en aza indirilerek infiltrasyon veya exfiltrasyonun etkileri de azaltılabilir. Ayrıca havalandırma sisteminde düzgün yapılmış bir izolasyon aynı zamanda dış gürültüyü engelleyecektir. Isı geri kazanım sistemi olan ve ayrıca iç hava kalitesi, nem veya kullanım bazlı taleplere cevap verebilecek olan kontrollerle donatılmış olan havalandırma sistemi enerjiyi daha verimli kullanacaktır. Bu tip sistemlerde bulunan filtreler ve serpantinler ile daha temiz besleme havası elde edilecek ve ayrıca ısıtma ve soğutma yapılabilecektir. Bunun dışında basınç farkları da kontrol edilebileceği için nemin bina cephesine verebileceği zarar da kontrol altında tutulabilecektir. Şekil 1 de doğal havalandırmanın sebep olabileceği bazı problemler verilmiştir. Doğal havalandırma (ısı farkından doğan) basınç farkından oluşmakla birlikte bazı durumlarda rüzgarın da etkisiyle ters akımların oluşmasına ve havanın istenmeyen bölgelere ulaşmasına sebep olabilmektedir. Bu duruma bacalar da (hatta mutfakta bulunan aspiratörler dahil) sebebiyet verebilmektedirler (Şekil 2). Şekil 1. Doğal havalandırmada oluşabilecek ters hava akımları. 2
Şekil 2. Mutfak aspiratörünün sebep olabileceği ters hava akımları. Şekil 2 de verilen akımlar; 1) Normal çalışmada egzoz, 2) Normal çalışmada çıkan hava, 3) Normal çalışmada havalandırma, 4) Ters hava akımı, 5) Aspiratörün çalışması ile oluşan hava transferini göstermektedir. 2.2 Mekanik Egzoz Havalandırması Mekanik egzoz havalandırma sistemleri olan binalarda, hava kirliliği fazla olan ve dolayısıyla iç hava kalitesi de düşük olan odalardan kirli hava dışarı atılır. Dış hava infiltrasyon şeklinde bina kabuğundan sızarak havalandırma formunda içeri girebilir. Şekil 3 te görüldüğü gibi binalardaki katlardan aynı bacaya egzoz girişi yapılabilir. Bunun için egzoz ızgara girişlerinde yeteri kadar basınç kaybı olmalıdır aksi takdirde ters akımlar oluşabilir. Bacada bulunan ve merkezi konumda ki fan tüm daireler bu amaçla hizmet verir. Odalardan olan hava akımı; nem, CO2 veya benzeri sensörlerin ayarlanabilir damperleri kontrol etmesiyle sağlanabilir. 3
Şekil 3. Mekanik egzoz havalandırma sistemi uygulaması. Bu sistemlerin avantajları arasında sabit bir havalandırama oranı ve sağlanan düşük bir basınç farkı sayesinde nemin dış duvarlara zarar vermesinin önlenmesi (küf oluşumunu engellemek) sayılabilir. Sistemin dezavantajları ise; özellikle soğuk iklimlerde infiltrasyonun sebep olduğu draft (soğuk esinti), egzozdan ısı geri kazanım ile kontrolsüz olan (infiltrasyon) taze dış havayı ısıtamama, egzozun tuvalet, banyo ve mutfak gibi yerlerden olması dolayısıyla besleme havasının yatak ve oturma odalarına eşit bir şekilde dağıtılamaması ve havalandırma amaçlı dış havanın dağılımının da bina kabuğuna kaçaklar şeklinde özetlenebilir. Yukarıda belirtilen problemler Şekil 4 te gösterilmiştir. Bunlar arasında infiltrasyon olan bazı yerlerden direk olarak egzoza kaçışta yer almaktadır. Yatak ve oturma odalarına bina cephesinden kaçak hava girişi olamaması durumunda, içeri giren hava bu odalar yerine çıkış olan mutfak veya banyoya yönelir. Bir çeşit kısa devre olarak vasıflandırılabilecek bu durum, havalandırma verimliliğinin düşmesine sebep olduğundan, önlenmelidir. Özellikle geceleyin yatak odası kapısının kapalı konumda olması halinde buradaki hava kalitesi sağlık açısından zararlı olabilecek seviyeye düşebilir. Bu istenmeyen durum her yatak odasına besleme menfezleri konularak önlenmelidir (Şekil 5). 4
Şekil 4. Mekanik egzoz havalandırması olan bir apartmanda kısa devre örneği. Şekil 5. Yatak ve oturma odasında dış hava ızgarası (menfez) uygulaması 2.3 Mekanik Besleme ve Egzoz Havalandırması Bu sistemlerde besleme havası kanallarla yatak ve oturma odalarına ulaştırılır. Egzoz ise mutfak, banyo ve tuvaletten yapılarak havanın atılması sağlanır. Atılan hava ısı eşanjöründen geçirilerek ısı geri kazanımı gerçekleştirilerek taze dış havanın ön ısıtılması sağlanır (Şekil 6). Bu şekilde ekonomik olarak kazanç sağlamak mümkündür. Bir diğer alternatif de bu atık ısı ile kullanım sıcak suyunun ön ısıtılması şeklinde düşünülebilir. 5
Şekil 6.Mekanik besleme ve egzoz sistem uygulaması. 1)Egzoz, 2)Çıkan hava, 3)Besleme havası, 4)Isı Geri kazanım, 5)Mutfak egzozu 6) Gürültü damperi, 7)Havalandırma için taze dış hava girişi. Bu sistemler merkezi (Şekil 7) olabildiği gibi merkezi olamayan şekilde de uygulanabilir. Merkezi sistemlerde yapılan ısı geri kazanımı daha verimli olmakla birlikte, bu sistemlerde kullanılan kontroller daha fazladır. Merkezi olmayan sistemlerde ise bakım onarım giderleri daha yüksek olmakla birlikte, talebe göre yapılacak olan kontrol daha kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir. Şekil 6. Merkezi besleme ve egzoz sistemi olan binada ısı geri kazanım uygulaması. 6
Şekil 7. Merkezi olmayan besleme ve egzoz sistemli binada ısı geri kazanım uygulaması. 2.5 Havalandırma Tasarım Oranları Konutların iç hava kalitesi birçok parametreye bağlıdır. Ancak bu kaynaklar genellikle bina tasarımcılarını etkileyebilecek nitelikte değildirler (örneğin sigara kullanımı, yoğun yemek pişirme, mobilya ve halılar ile özel hobiler bunlardan bazılarıdır). Havalandırma oranlarında ortalama kullanım dikkate alınmalıdır. Bu süreçte bazı yerler daha fazla havalandırmaya ihtiyaç duyabildiği gibi, bazı yerlerde daha az gereksinim olabilir. Ulusal yönetmelikler ile uluslararası standartlarda verilen değerler tasarımcıya doğru değerler tanımlamada yardımcı olurlar. Havalandırma gereksinimleri ile ilgili detaylar Tablo 1 de verilmiştir (pren 15251). Yatak ve oturma odaları için verilen havalandırma değerleri bu odalara verilmesi gereken dış hava miktarları olarak tanımlanmıştır. Mutfak, banyo ve tuvalete sağlanacak olan besleme havası ise bu odalardan transfer edilebilecek hava olarak kabul edilebilir. 7
Tablo 1. Konutlarda havalandırma gereksinimi, kullanım saatlerinde sürekli gerekli olan havalandırma (EN 15251). Kategori Hava Değişim Oranı 1 Yatak ve Oturma Odası (Dış Hava) Egzoz Havası (L/s) L / s, m 2 ach L / s, kişi L / s / m 2 Mutfak Banyo Tuvalet A 0,49 0,7 10 1,4 28 20 14 B 0,42 0,6 7 1 20 15 10 C 0,35 0,5 4 0,4 10 10 7 1 Hava değişim Oranı tavan yüksekliği 2,52 metre olduğunda L/s, m 2 ve ach olarak verilen değerler aynıdır. Yukarıdaki tabloda verilen değerler, hava değişim oranı, kullanıcı sayısı, kullanım alanı veya tuvalet, banyo ve mutfak sayısına göre farklılık gösteren durumlarda takip edilmesi gereken prensipler şöyledir: 1-Konut tasarım havalandırma değeri: a) tüm konut bazında saatlik hava değişim değeri, b) kişi başı havalandırma miktarı, c) kullanım alanı bazında verilen değerlerin arasında en yüksek olanı şeklindedir. 2-Egzoz havası mutfak, banyo veya tuvaletten atılan hava miktarı büyük evlerde en büyük değer küçük evlerde ise en küçük değer baz alınarak belirlenmelidir. 3- Oturma ve yatak odası havasına sağlanan hava öncelikli olarak dış hava olmalıdır. Ayrıca yukarıda tablo değerleri havada tam bir karışım olduğu kabulüne dayanır. Yani hava kirliliğinin kullanılan ve egzoz yapılan yerlerde aynı olduğu esas alınmıştır. Bunun dışında, bu tablo da verilen tasarım değerleri mekanın kullanım sürecinde mekanik egzoz gibi havalandırma sistemlerinin sürekli çalışır durumda olduğunu baz alır. Bina içinde bulunan materyallerden oluşabilecek emisyonları temizlemek amacıyla kullanıcı olmayan zamanlarda dahi asgari miktarda havalandırma yapılmalıdır. Bu durumda gereken havalandırma, binanın veya yerel şartların sebep olabileceği duruma göre belirlenir. Baz alınabilecek bir varsayım olmadığı takdirde 0,1 L/s,m 2 değeri bu amaçla kullanılabilir. Diğer yandan talep esaslı havalandırmada hava debisinin % 50 den daha aşağı çekilmesi enerji verimliliği açısından fazla bir yarar getirmez. Havalandırmanın iç hava kalitesi veya neme göre kontrol edildiği uygulamalarda, tasarım azami havalandırma oranı hesaplanan en fazla kirlilik oranı veya nemi karşılayabilecek miktarda olmalıdır. Havalandırma oranı değişken olmakla birlikte her durumda Tablo 1 de verilen kişi başı miktarını her zaman sağlamalı ve en az 0,1 L/s,m 2 olmalıdır. 8