YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İklim ve Tasarım DOĞAL HAVALANDIRMA-2 DERSİN YÜRÜTÜCÜSÜ: PROF.DR. GÜLAY ZORER GEDİK 1
RÜZGAR 2
RÜZGAR 3
DOĞAL HAVALANDIRMA Hava giriş ve çıkış aksı üzerinde yer alan her engel yada bölme duvarı, hava dolaşımına ve içerinin havalanmasına engel olur. Bu nedenle; doğal havalandırma ile soğutma istendiğinde, engelsiz hava hareketlerini artırmak için hareketli bölme elmanları hava akımını en az engelleyecek şekilde yerleştirilmelidir. 4
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ 5
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ İçerde açık plan düzenlemesi, istenen hava hareketlerinin sağlanmasının en emin yoludur,fakat bu tasarım stratejisi genellikle sadece küçük dairelerde ve evin gizlilik gerektirmeyen bölümlerinde uygulanabilir Açık Plan, katlar arasındaki gizliliğin sağlanması için asma kat düzenlemesi şeklinde uygulanabilir. 6
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Odalar arasındaki hava hareketine izin veren ve görsel mahremiyeti sağlayan düzenekler; panjurlu kapılar,üst pencereler ve panjurlu duvarlar şeklinde sıralanabilir. Panjurlu duvar elemanları aynı kattaki odalar arasında görsel bağlantı olmadan, yarı açık bağlantı kurar. Bu uygulama özellikle koridorlara, büyük banyolara ve soyunma odası gibi mekanlara uygundur. 7
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Her bölme elemanının etkisi genelde hava akımını yavaşlatmasına rağmen,bazı durumlarda iç duvarlar mekanlar arasında istenilen yerlerde hava akım kanalı olarak kullanılabilir. Tam tersine hatalı yerleştirilmiş bölme elemanları hava akımını bütünüyle keserek,havasız mekanlar yaratabilir. 8
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Havalandırma için iç mekan tasarımında izlenmesi gereken temel kural;özellikle hava akımı istenen sıcak nemli bölgelerde; duvarlar,kapılar gibi hava akımını kesen ve azaltan elemanları mümkün olduğu kadar az kullanmaktır. Bölme elemanlarının gerektiği yerlerde,bütün evin havalandırılmasını sağlamak için uygun açıklıklar bırakılmalıdır. 9
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Etkili çapraz havalandırma, aynı odada hem dışardan giriş hemde çıkış açıklığı gerektirir. 1950 ve 60 larda bunu sağlamanın en etkili yolu ayrık şed (tek yöne eğimli)çatı, düşey çatı pencereleri, açılabilir çatı pencereleriydi. 10
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ En iyi karşılıklı (çapraz) havalandırma koridorun tek tarafına yerleştirilmiş uzunlamasına ev planlaması ile elde edilebilir. Soldaki ev mimar Albert Hill tarafından 1940 larda dizayn edildi. Geniş teras ve otomobil sundurması hava akımını alır.ikinci bir yatak odası tek taraflı koridor planını korumak için evin diğer ucuna yerleştirilebilir. 11
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Engelsiz hava akış doğrultusu, cephedeki hava giriş ağzının konumu ile belirlenir. Bölme duvarını şekildeki gibi durağan bölge oluşturacak biçimde yerleştirmenin modeldeki hava akış doğrultusuna çok az etkisi olur. 12
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Dolaysız gelen hava akımı bölme elemanı tarafından hemen engellenir. Engelin etrafında oluşan hava akımı yetersiz soğutma etkisiyle sonuçlanır. Bölme duvarının gelen havayı ayıracak biçimde yerleştirilmesiyle enerji kaybı azalır. Sonuç: Etkili havalandırma. 13
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI AÇIK PLAN ÇÖZÜMLERİ Bölme duvarı akım bölgesinde konum- landığında dinamik kuvetlerce hava akımını içine çeker. Hiçbir oda yeterli havalandırma almaz. Bölüntülü duvar hava akımını ayırır, alttaki oda iyi havalanırken arkadaki oda az hava akımı alır. Hava akımı araştırma örneğinin sonuçları 14
15
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI DÜŞEY ŞAFTLAR UYGULAMAK 16
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI DÜŞEY ŞAFTLAR UYGULAMAK Sıcak hava; her koşulda evin iç mekanı boyunca yükselir. Havalandırmayı arttırıcı baca etkisi, büyük oranda havanın evin içinde özgürce yükselebilirliğine bağlıdır. Yüksek oda boşlukları ve açık duvarlı balkon tipi odalar, hava akışının özgürce olmasını sağlarken,iyi bölmelenmiş iç hacim, hava akışını kısıtlar. 17
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI DÜŞEY ŞAFTLAR UYGULAMAK Düşey şaftlar Merdiven kovası Metal ızgaralar 18
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI DÜŞEY ŞAFTLAR UYGULAMAK Geleneksel iç mekanlarda; sınırsız hava akışının yükselmesini artırmak için evin merkezinde açık merdiven düzenlenebilir. Merdiven kovası düşey havalandırma kanalı olarak görev görür. Merkezde düzenlenen merdiven, çatı penceresi ve havalandırma bacasıyla sonlandırılmış ise etkili merkezi havalandırma sağlar, dolayısıyla sistem ek olarak potansiyel hava çekim merkezi olur. 19
İÇ MEKAN HAVA AKIMLARINI ARTTIRICI DÜŞEY ŞAFTLAR UYGULAMAK Baca etkisi; eğer uygun geçiş sağlanırsa, etkili olur. Kimi durumlarda döşemede metal ızgaralar kullanılarak, çözüm yapılabilir. Bu ızgaralar en fazla verimi holler ve koridorlarda sağlar. Bu ızgara tipi döşeme panelleri; kışın yukarı doğru olan fazla ısı akışını önlemek için koruyucu kapaklarla birlikte düzenlenebilir. (Basit bir çözüm olarak, kış mevsiminde bu tip ızgaraları yoğun keçe ile örtmek düşünülebilir.) Şekilde görüldüğü gibi, döşemede ızgaralar,panjurlu (menfezli) tavan, ve tepe penceresi ya da mahyada bir havalandırma fanı ile sonlanırsa, havalandırma sağlanır. 20
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ 21
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ Yapı kabuğu tasarımında üç temel yaklaşım şu şekilde tanımlanabilir: (1) Yapıyı dış koşullardan yalıtıcı bir biçimde tasarlamak (yalıtım). (2) Dış koşullar ile günlük etkileşimin zamanlamasını denetlemek için tasarlamak (Isıl kütle), (3) Yapı kabuğunu enerji toplayan, taşıyan ve dağıtan kanal sistemi gibi tasarlamak. 3. yaklaşım,bina boyunca ısı enerjisinin transferinin arttırılmasında yapı kabuğunun kendisinin rol alması bakımından, ilk ikisinden farklıdır. 22
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ Dış cidarda taşınım yoluyla ısı iletimi Hafif dış cidar duvarı yada çatısı gün ışığına maruz bırakıldığında, içerde ısınan hava tabakası doğal olarak taşınım yoluyla yükselir. Eğer duvarın başında ve sonunda açıklık bırakılırsa; ısınan hava yükselir, etkili bir biçimde uzaklaşır ve duvar havalandırılmış olur. Duvar sıcaklığının dış hava sıcaklığına yakın olması sağlanır. Güneşten gelen ısıyı önlemek için hafif, koruyucu paneller duvarlara ve çatılara takılabilir. Bu teknik uzun zamandır çatı havalandırması için kullanılır, aynı zamanda duvarlar içinde uygulanabilir. 23
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ Çatıdaki ve duvardaki ısı artışını azaltmak için havalandırma boşluğu bırakmak eski bir yöntemdir. 24
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ Dış cidarda ısı toplanması Eğer güney cephede dış cidar saydam (camdan ) malzemeden oluşuyorsa, hava hızlı ısınır (ser etkisi) ve sistemin hava akım hızı yükselir. Bu durum; ilk hali Edward Morse tarafından tasarlanan ve sonradan, bu olguyu araştıran Fransız bir mühendis ( Felix Trombe ) tarafından Trombe duvarı olarak adlandırılan, temel bir güneş ısıtma sistemini tanımlar. 25
YAPI KABUĞUNDA HAVALANDIRMA İÇİN ÇİFT CİDAR ÇÖZÜMLERİ Bu sistemler, kapakların ve havalandırma deliklerinin düzenlemesine bağlı olarak; ısıtma ya da havalandırma için ya da her ikisinin birleşimi için kullanılabilir. Dış cam yüzey ile duvar arasında hava boşluğu, 8-10 cm kalınlıkta olabilir ya da bütün galeri ya da limonluğu kapsayabilir. 26
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ 27
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Güneş alan dış yapı yüzleri, çeşitli tekniklerle yüzeyden buharlaşan havanın soğutucu etkisinden yararlanabilir. Bunların başlıca iki çeşidi, yapıyla bütünleşik planlanan çatı havuzları ve gömme yada geleneksel konut çatılarına uyarlanabilen çatı sprey tipleridir. 28
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Çatı spreyinin etkisi Bir çatı sprey sisteminin başlıca görevi, güneş ısısını çatı yüzeyinden dağıtarak, çatı yüzeyini güneş yükünden kurtarmaktır. Çatı spreyinden en fazla yarar (1) hafif yapım sitemi olan çatılarda, (2) çatının alt kısmının yaşama mekanına açık olduğu durumda sağlanır.(tam tersi çatı arası odası bulunduğu durumdur). 29
Genel olarak iyi havalandırılmış tavan arası olan evlerde; sıcaklık havalandırma ile dağıtıldığından, çatı spreyinden etkin bir biçimde yararlanılamadığı söylenebilir. Bunun gibi, eğer tavan arasının döşemesi iyi yalıtılmışsa, çatının altında oluşan sıcaklık yaşam alanından yalıtıldığı için dış yüzeyde dağıtım yapmak gerekli değildir. Bu nedenle;çatı odası olmayan evlerde ya da kötü yalıtılmış çatılarda çatı spreyinden yararlanma düşünülür. 30
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Çatı spreyinin en önemli etkisi çatı yüzeyindeki sıcaklığı düşürmektir. Ek olarak, çatı spreyleri yapının dış duvarlarını soğuk hava perdesi ile yıkar. Spreyler çatının yüzey sıcaklığını sabit tutar ve çatının çabuk eskimesini sağlayan hızlı genleşme ve büzüşmeyi engeller. Çatı spreyinin avantajı sadece gerektiği zaman çalıştırılabilmesidir. 31
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Buharlaştırıcı sprey sisteminin kurulması için yalnızca iki yapım özelliği yeterlidir. 1.uygun yerleştirilmiş dış hortum musluğu, 2. oldukça alçak eğimli çatı 32
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Çatı spreylerinin etkinliği Tamamıyla verimli bir uygulamada, çatının üstündeki güneş yükü %90 ın üzerinde azaltılabilir. Genellikle, güneşli yaz günlerinde 60 C-71.1 C arasında olan çatı yüzey sıcaklığı 26.6 C-37.7 C ye düşürülebilir. Sıcak kuru iklimlerde; çatı spreyi, çatının günlük sıcaklık ortalamasını günlük hava sıcaklığı ortalamasının altında tutar. 33
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Çatı sprey sistemleri Çatı spreyinin en basit formu-çatıda delikli bir bahçe hortumu yada püskürtme sistemi- çatı sıcaklığında önemli bir azalma sağlayabilir. Bu kurulum; uygun yerleştirilmiş dış hortum musluğu ve oldukça düşük eğimli bir çatıdan başka bir şeye gerek duymaz. Daha gelişmiş bir sistem bir çatı yüzey sıcaklığı algılayıcı, aralıklı spreyler için zamanlayıcı (taşkın ve akan su israfını önlemek için), vanalar ve kendi kendini temizleyen delikli bir sprey borusundan ibaret olan paket sistemdir. 34
ÇATI SPREYLERİ VE HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Bu sistemler,yüzey sıcaklığı 32 C yi aştığı zaman, her 10 dk. da bir çatı yüzeyine 10-15 saniyeliğine su püskürtür. Bu sistemlerin günlük olarak harcadığı su miktarı ortalama 23 litre den daha azdır ve elektrik enerjisi harcaması azdır. Çatı spreylerinin en iyi şekilde uygulanması; (sol-air) hava sıcaklığının (sol-air) 37C yi 250 yada daha fazla saat aştığı bölgelerde ve, çatının U değerinin (toplam ısı geçirgenlik katsayısı) 0.2 den daha büyük olduğu durumlarda önerilir. 35
ÇATI HAVUZLARININ SOĞUTUCU ETKİSİ Çatı havuzları Havuzlu çatılar esasen sprey sistemlerin yaptığı gibi soğutma etkisini gerçekleştirir, fakat ısıl kütlenin (ısı depolama) parçaları eklenmiştir. Büyük ölçüde kullanılan suyun ağırlığının ekstra etkisi ve su geçirmezliğin sağlanmasındaki problemler yüzünden çatı havuzlarının uygulanması azdır. 36
Çatı havuzları yapıyla bütünleşik tasarlanmalı ve teras çatıda (eğimsiz çatı ) yer almalıdır. Kışın gün boyunca güneş ışınımlarına açık olan havuzlar geceleri yalıtım yapılmış levhalarla kaplanır. Havuzlarda toplanan ısı enerjisi, alttaki hacme doğrudan büyük oranda ışınım yoluyla yayılır. Yaz aylarında havuzu kapatan levhaların sistemi tersine dönüşür. Yazın gün boyunca kapatılan levhalar, havuzu güneş ışınımlarından korurken, geceleri ise serin olan havaya açılan havuz yüzeylerinden doğal taşınım ve ışınım yoluyla ısı kaybedilerek havuz soğutulur. *Yellot tarafından Arizona da yürütülen testler gösteriyor ki, havuzlu çatılarla sprey çatılar arasında az bir performans farkı var; sonuçta aralıklı sprey sistemlerle aynı etkideki soğutma yaklaşık 5 cm su kalınlığı ile sağlanır. 37
YARARLANILAN KAYNAKLAR 1. Climatic Building Design Donald Watson & Kenneth Labs, 1983 2. Yapılarda Isısal Konfor, G. Zorer, YÜ Yayın No: 264, Mimarlık Fakültesi Yayın No: MF-MİM 92.045, YTÜ Mimarlık Fakültesi Baskı İşliği, 26 sayfa, 1992. 3., Dersliklerde Edilgen Sistemle Isısal Konforun Sağlanmasında Tasar Ölçütü Olarak Bir Değerlendirme Yöntemi Oluşturulması, G. Zorer 96-B-005, ISBN 975-461-022-3, Doktora Tezi, YTÜ Basım-Yayın Merkezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 193 sayfa, 1995. 38