9
62 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012 Makale Nihan ENGİN ÖZET Yapı, yaşam döngüsü boyunca çeşitli nedenlerle enerji kullanmaktadır. Kullanılan toplam enerjinin büyük bir yüzdesi (%94,4’ü) kullanım sırasında yapı içi konfor koşullarını sağlayan mekanik iklimlendirme sistemleri için tüke- tilmektedir. Tüketilen enerjinin genel olarak fosil kaynaklı olması sorunu artır- makta, enerji kullanan her sektör gibi yapı sektörünün de enerjiyi etkin kullan- ma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenlerle yenilenebilir enerji kaynak- larının kullanıldığı Enerji Etkin Tasarım yaklaşımları özellikle son yıllarda disiplinler arası çalışmalarda büyük bir önem kazanmaktadır. Enerji Etkin tasarım yaklaşımlarının amacı, yenilenebilir enerji kaynakları kul- lanmak, binalarda enerji korunumunu yükseltmek, mekanik sistemlerin sorumlu- luğundaki aktif iklimlendirme yükünü azaltmak, tüketilen fosil kaynaklı enerji miktarını minimize etmek, doğal çevreye duyarlı ve sürdürülebilir olmaktır. Tüm bu amaçların yerine getirilmesi için ortaya konulan çeşitli çözüm önerilerinden biri olan pasif iklimlendirme sistemlerinde, yapının kendi elemanları kullanıl- makta ve ek mekanik donanımlara minimum gereksinim duyulmaktadır. Pasif iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden yararla- nılarak pasif iklimlendirme yapmak, böylece doğal havalandırma sağlamak da çözüm önerilerinden biridir. Bu çalışmada güneş ve rüzgar enerjisinden pasif sistemler aracılığı ile yararla- narak yapılan doğal havalandırmanın özellikle yapılarda baca ve baca etkisi yaratılarak gerçekleştirildiği sistemler ele alınacaktır. Pasif iklimlendirme ama- cıyla yapılarda oluşturulan baca ve baca etkisinin enerji etkinliği açısından önemi, geçmişte ve günümüzde kullanım biçimleri, çeşitli uygulama örnekleri ile anlatılacaktır. Anahtar Kelimeler: Enerji etkin tasarım, Pasif iklimlendirme, Doğal havalan- dırma, Güneş ve rüzgar bacaları. 1. GİRİŞ 20. yüzyılda aşırı enerji kullanımı, kitlesel üretim ve ürünlerin hızlı bir şekilde tüketimi, doğal kaynakların giderek azalmasına ve atık Abstract: During building life cycle, energy is con- sumed for various reasons. Most of the total energy consumption (94.4%) is by the mechanical air-conditioning systems that provide indoor comfort. The problem is aggravated due to the general fossil energy use, and efficient energy use, as in every sector, becomes a necessity for the construction sector. Thus, the energy efficient design approaches using renew- able energy resources have gained importance in interdisciplinary studies especially in the recent years. The aim of the energy efficient design approaches is to use renewable energy sources, to increase energy conservation in buildings, to reduce the share of active air-conditioning in mechanical systems, to minimize the consumption of fossil energy, and to be environmentally-conscious and sustainable. One of the several solutions to realize these objectives is passive air- conditioning systems that employs the ele- ments of buildings and requires minimum additional mechanical equipment. Passive air-conditioning makes it possible to use different renewable energy resources and to make different design decisions. One of the solutions is to use solar and wind energy for passive air-conditioning, and thus, to provide natural ventilation. This study examines the systems created by natural ventilation especially in build- ings by means of stack and stack effect through the use of solar and wind ener- gy systems in passive systems. Through a series of examples, it then discusses the importance of stack and the stack effect for passive air-conditioning in buildings in energy efficiency, its use in the past and the present. Key Words: Energy efficient design, Pasive air-con- dition, Natural ventilation, Solar chim- ney and wind tower Enerji Etkin Tasarımda Pasif İklimlendirme: Doğal Havalandırma

A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

  • Upload
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

62 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012

Makale

Nihan ENGİN

ÖZETYapı, yaşam döngüsü boyunca çeşitli nedenlerle enerji kullanmaktadır.

Kullanılan toplam enerjinin büyük bir yüzdesi (%94,4’ü) kullanım sırasında

yapı içi konfor koşullarını sağlayan mekanik iklimlendirme sistemleri için tüke-

tilmektedir. Tüketilen enerjinin genel olarak fosil kaynaklı olması sorunu artır-

makta, enerji kullanan her sektör gibi yapı sektörünün de enerjiyi etkin kullan-

ma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenlerle yenilenebilir enerji kaynak-

larının kullanıldığı Enerji Etkin Tasarım yaklaşımları özellikle son yıllarda

disiplinler arası çalışmalarda büyük bir önem kazanmaktadır.

Enerji Etkin tasarım yaklaşımlarının amacı, yenilenebilir enerji kaynakları kul-

lanmak, binalarda enerji korunumunu yükseltmek, mekanik sistemlerin sorumlu-

luğundaki aktif iklimlendirme yükünü azaltmak, tüketilen fosil kaynaklı enerji

miktarını minimize etmek, doğal çevreye duyarlı ve sürdürülebilir olmaktır. Tüm

bu amaçların yerine getirilmesi için ortaya konulan çeşitli çözüm önerilerinden

biri olan pasif iklimlendirme sistemlerinde, yapının kendi elemanları kullanıl-

makta ve ek mekanik donanımlara minimum gereksinim duyulmaktadır. Pasif

iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte,

farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden yararla-

nılarak pasif iklimlendirme yapmak, böylece doğal havalandırma sağlamak da

çözüm önerilerinden biridir.

Bu çalışmada güneş ve rüzgar enerjisinden pasif sistemler aracılığı ile yararla-

narak yapılan doğal havalandırmanın özellikle yapılarda baca ve baca etkisi

yaratılarak gerçekleştirildiği sistemler ele alınacaktır. Pasif iklimlendirme ama-

cıyla yapılarda oluşturulan baca ve baca etkisinin enerji etkinliği açısından

önemi, geçmişte ve günümüzde kullanım biçimleri, çeşitli uygulama örnekleri ile

anlatılacaktır.

Anahtar Kelimeler: Enerji etkin tasarım, Pasif iklimlendirme, Doğal havalan-

dırma, Güneş ve rüzgar bacaları.

1. GİRİŞ20. yüzyılda aşırı enerji kullanımı, kitlesel üretim ve ürünlerin hızlıbir şekilde tüketimi, doğal kaynakların giderek azalmasına ve atık

Abs tract:

During building life cycle, energy is con-sumed for various reasons. Most of thetotal energy consumption (94.4%) is bythe mechanical air-conditioning systemsthat provide indoor comfort. The problemis aggravated due to the general fossilenergy use, and efficient energy use, asin every sector, becomes a necessity forthe construction sector. Thus, the energyefficient design approaches using renew-able energy resources have gainedimportance in interdisciplinary studiesespecially in the recent years.

The aim of the energy efficient designapproaches is to use renewable energysources, to increase energy conservationin buildings, to reduce the share of activeair-conditioning in mechanical systems, tominimize the consumption of fossil energy,and to be environmentally-conscious andsustainable. One of the several solutionsto realize these objectives is passive air-conditioning systems that employs the ele-ments of buildings and requires minimumadditional mechanical equipment. Passiveair-conditioning makes it possible to usedifferent renewable energy resources andto make different

design decisions. One of the solutions isto use solar and wind energy for passiveair-conditioning, and thus, to providenatural ventilation.

This study examines the systems createdby natural ventilation especially in build-ings by means of stack and stack effectthrough the use of solar and wind ener-gy systems in passive systems. Through aseries of examples, it then discusses theimportance of stack and the stack effectfor passive air-conditioning in buildingsin energy efficiency, its use in the pastand the present.

Key Words:

Energy efficient design, Pasive air-con-dition, Natural ventilation, Solar chim-ney and wind tower

Enerji Etkin Tasarımda Pasifİklimlendirme: Doğal Havalandırma

Page 2: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012 63

kümelerin oluşmasına neden olmuştur. Dünyadakinüfus artışı ve endüstrileşme sürecine bağlı olarakartan enerji talebine cevap verebilecek kapsamlı birenerji planlaması gerekmektedir. Hızla artan talepkarşılanırken çevreyle uyumlu enerji kaynaklarınayönelmekte önem taşımaktadır.

Enerji kaynakları tüm dünyada ve ülkemizde hızlaazalmaktadır. Dünya genelinde toplam enerji tüketi-minin büyük bir kısmından yapı sektörü sorumludurYapılaşma faaliyetleri her yıl küresel olarak kullanı-lan enerjinin %40’ını tüketmektedir. Yapı, yaşamdöngüsü boyunca çeşitli nedenlerle enerji kullan-maktadır.

Yapılarda enerji tüketiminin önemli bir bölümü, yapıiçi konfor gereksinimini sağlayan ısıtma, soğutma vehavalandırma sistemleri için harcanmaktadır.Harcanan enerjinin gaz, kömür, fuel-oil gibi fosilyakıtlar olması sorunu daha da artırmaktadır. Fosilyakıtların tüketimi sonucunda atmosfere salınan kar-bondioksit ve diğer sera gazları, küresel ısınmanınbaşlıca nedeni olarak kabul edilmektedir [1].

Artan enerji maliyetleri ve oluşan çevre kirliliği gibietkenler ülkeleri enerji etkin binalar inşa etmeye zor-lamaktadır. Bu nedenle çalışmada enerji etkin tasa-rımda önemli bir yer tutan doğal havalandırma konu-su, binalarda oluşturdukları baca etkisi özellikleri ileele alınarak anlatılacaktır.

2. ENERJİ ETKİN TASARIM1973’lerde yaşanan enerji krizi, özellikle enerji açı-sından dışarıya bağımlı olan Avrupa ülkelerindeenerji korunumunu ve enerji etkinliğini ön planaçıkartmıştır. Bu durum mevcut enerji tüketiminiazaltmayı amaçlayan yöntemlere ve kendisini yeni-leyebilen, çevreyi kirletmeyen, doğada kendiliğin-den var olan alternatif enerji kaynaklarının değerlen-dirilmesini ve yaygınlaştırılmasını sağlayan araştır-malara neden olmuştur.

Bu gelişmelerin desteklediği yeni bir tasarım anlayı-şı olarak “Enerji Etkin Tasarım Yaklaşımları” disip-linler arası çalışmalarda önemli bir yer edinmiştir.Enerji etkin tasarım aracılığıyla binalarda:

• Enerji korunumunun yükseltilmesi ile gereksiz ısıkazanç ve kayıplarının azaltılması,

• Pasif ve aktif iklimlendirmenin birlikte kullanılma-sı,

• Atmosferik kirlenme, iklim dengesizlikleri ve eko-lojik bozulmaların önüne geçilmesi,

• Pahalı ve kıt olan fosil tabanlı enerji yerine dahaverimli ve çevreyle dost enerji kaynaklarına yöne-linmesi amaçlanmaktadır [2,3].

Enerji Etkin yapı tasarımında, tasarımı gerçekleştir-mek amacıyla üç adımın takip edilmesi gerekir.Bunlardan ilki enerji korunumu amacıyla, kışın ısıt-ma, yazın serinletme yükünü minimize edecek,doğal ve yapay aydınlatma etkinliğini artıracak birmimari tasarım oluşturmaktır. Bu adımda alınan hertasarım kararı, söz konusu yük miktarını belirlemeözelliğinde olup, başarısız tasarım kararları mekaniksistem boyutlarını ve harcanacak enerji miktarınıartırmaktadır. İkinci adım, bina tipi ve çevre verileri-ne en uygun pasif ısıtma, serinletme, havalandırmave doğal aydınlatma tekniklerinin uygulanmasıdır.Ve bunu yaparken öncelikli olarak doğal enerji kay-naklarının kullanılmasının sağlanması amaçtır. Buiki adımın ortak amacı ise gereksinilen iç ortam kon-for koşullarının kendiliğinden oluştuğu dönemimümkün olduğunca uzatabilmektir. Üçüncü adım, içkonfor koşullarının işlevi gereği ve/veya binanınkullanıcılarının seçimi sonucu, yüksek düzeyde kon-for beklentisi olan koşullarda, mekanik sistemlerinkullanılmasıdır. Ancak hiçbir zaman binanın konforkoşullarının sağlanması tek başına mekanik sistem-lere bırakılmamalıdır [2,4].

3. PASİF İKLİMLENDİRMEÖlçeği ne olursa olsun, sağlıklı bir yapma çevre insa-nın fiziksel, sosyal ve ekonomik gereksinmelerini enüst düzeyde karşılayan bir alt sistemler bütünüdür[5]. Bu alt sistemlerden biri olan doğal/pasif iklim-lendirme, aynı zamanda enerji etkin tasarımın önem-li bir parçasıdır.

İklimsel Elemanlar; yöresel-mikro-klimatik veiklimsel karakterleri ortaya koyan iklim elemanları,güneş ışınımları, hava sıcaklığı, hava nemi, rüzgarlar

Page 3: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

64 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012

veya hava hareketi ve bunların sonucunda ortayaçıkan doğal olaylardır. İklimsel Gereksinimler;güneş ışınımı, rüzgar hava hareketi, hava sıcaklığı,hava nemi ve ısıl ışınım gibi iklim elemanlarınıninsanın konforda bulunabilmesini sağlayan değerlertopluluğudur [5].

Pasif iklimlendirme sistemlerinde amaç, bölgeniniklimsel verileri ve insanların iklimsel gereksinmele-ri değerlendirilerek ısıtma, soğutma ve havalandırmayapılırken, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullan-mak, binalarda enerji korunumunu yükseltmek,mekanik sistemlerin sorumluluğundaki aktif iklim-lendirme yükünü azaltmaktır [5,6]. Bu nedenlerle(ESD) koşullarına göre yaratılacak pasif soğutmasistemi, rüzgar etkilerinden en üst düzeyde yararla-nılmasını, güneşin ısıl etkilerinden korunulmasını,(EASD) döneminde ise rüzgardan en üst düzeydekorunulması, güneşin ısısal etkisinden en üst düzey-de yararlanılmasını hedeflemektedir [5].

4. DOĞAL HAVALANDIRMABinalarda doğal havalandırma, pasif soğutma yön-temlerinden en çok uygulananlardan bir tanesidir[7]. Doğal havalandırma mekanik araçlar kullanıl-madan hava hareketiyle kapalı mekanlara temiz havasağlanması olarak tanımlanabilir.

Doğal havalandırma sistemi ile hacme gereken tazehavanın alınması ve atılması, hacmin yüzeylerinindolayısıyla havasının (konveksiyon) taşınım yoluylasoğutulması, hacimde yaşayan insanın konforu(vücudun fazla ısısını atmak) için gerekli hava hare-keti hızının sağlanması amaçlanır [5].

Etkin bir doğal havalandırma için önemli olan saattebir değiştirilen hava miktarıdır. Havalandırma hızıolarak da bilinen bu kavram mekanın hacimselbüyüklüğüne, kullanıcıların mekan içindeki hareket-lerine ve kişi başına düşen kullanım alanına bağlıdır.

Bir binanın doğal havalandırma sistemi tasarlanır-ken, biri yaz, diğeri kış ayları için olmak üzere en aziki ayrı tasarım stratejisi dikkate alınmalıdır. Kışayları boyunca az miktarda taze havanın içeri girme-

sine izin verilmeli, yaz aylarında ise etkin bir soğut-ma sağlamak için yeterli miktarda taze hava içerialınmalıdır. Bazı tasarımlarda taze havanın içeri alın-ması veya yeterli soğutmanın sağlanması için meka-nik sistemler de yardımcı olarak kullanılmaktadır[1,3,5,6,7,8,9,10].

Binalarda doğal havalandırma için en yaygın kulla-nım, açılabilir pencerelerdir. Pencerelerle sağlananhavalandırma, rüzgar kanatları denilen bir uygula-mayla daha hızlı ve etkili bir hale de getirilebilir.Pencereler dışında havalandırma ve soğutmayayönelik olarak rüzgar ve güneş enerjisinin kullanıldı-ğı farklı çözüm önerileri de vardır [11]. Bu çalışma-da, rüzgar ve güneş enerjisinden pasif sistemler ara-cılığı ile yararlanarak yapılan doğal havalandırmanınözellikle yapılarda baca ve baca etkisi yaratılarakgerçekleştirildiği sistemler ele alınacaktır.

5. GÜNEŞ VE RÜZGAR ENERJİSİKULLANILARAK OLUŞTURULANBACALAR VE BACA ETKİLİ DOĞALHAVALANDIRMALAR

Doğal havalandırmayı sağlayan güç kaynakları rüz-gar basıncı, termik güçlerin yarattığı baca etkisi vebu iki gücün kombinasyonudur [3].

Bu çalışmada güneş ve rüzgar enerjisi kullanılarak,baca ve baca etkili doğal havalandırmada en çok kul-lanılan örnekler olan, trombe duvarları ve güneş oda-ları, güneş bacaları, çift cam cepheler, baca etkiligaleri ve atriumlar ve rüzgar bacaları ele alınacaktır.Bu sistemlerde, binanın içinde oluşan kirli havayı,egzost etmeye yarayan hava çıkışları yoluyla binanındoğal olarak havalandırılması sağlanır.

5.1. Trombe Duvarı ve Güneş OdasıTrombe duvarları, yaz aylarında soğutma ve havalan-dırma amaçlı kullanılabilir (Şekil 1). Trombe duvarın-da baca etkisi söz konusu olup, soğutma ve havalan-dırma amaçlı kullanım şeklinde, duvar ile cam arasın-daki hava doğal konveksiyonla dışarı atılırken, yerineaçılmış olan kuzey cephesindeki pencereden taze havaiçeri girer. Bu amaçla iç mekanla bağlantılı olan üsthavalandırma deliği kapatılıp alttaki açılmalı, cam

Page 4: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012 65

yüzey arkasında ısınarak yükselen havanın dışarı çıkı-şı sağlanmalıdır. Ayrıca trombe duvarın gündüz depo-ladığı ısıyı gece içeriye taşımaması için içerden yalı-tılması gerekmektedir [12, 13, 14, 15].

Güneş odaları da trombe duvarları gibi yaz aylarındasoğutma ve havalandırma amaçlı kullanılabilir.Güneye bakan güneş odasının içinde yaz boyuncaaşırı ısınan ve yükselen hava, yukarıdaki hava deli-ğinden dışarı atılırsa, iç mekandaki hava hareketinihızlandırarak yeni taze havanın içeri girmesine yar-dım edebilir. Isınan havanın dışarı çıkması içingüneş evinin üst kısmında hava çıkışı sağlanmalıdır.Taze ve temiz hava girişi için yaşama alanıyla bağ-lantılı olan kuzey yöndeki pencere açık olmalıdır.Yaşam alanından çekilen hava güneş odasının üstün-deki delikten dışarı atılır. Ayrıca güneş odası içinde-ki ısısal kütle duvar da gölgelendirilerek ısı depola-ması önlenmelidir [12,13,14].

5.2. Güneş BacasıGüneş bacası, bina içinden dışarı doğru konvektifhava akımları yaratmak için kullanılan sistemlerdir(Şekil 2). Dışarıya açılan biri sıcak, diğeri soğuk ikiegzos bacası bina içinde hava akımları oluşmasınayardımcı olmaktadır. Güneş bacaları dar bir formda(gerçek bir baca gibi )tasarlanabilir. Bacanın biryüzü cam, diğer yüzeyi güneş enerjisini iyice absor-be eden siyah metal ile kaplanır ve bina ile temastaolan kısımları yalıtılarak bacada yüksek sıcaklık eldeedilir. Güneş bacası binanın en yüksek yerinden dahada yukarıya çıkmalı ve sıcak havanın rüzgar duru-munda çıkışını kolaylaştırmak için metal bir şapkayasahip olmalı ve şapkanın açık kısmı rüzgarın zıtyönüne gelecek şekilde yerleşimi sağlanmalıdır. Busistemde oluşan sıcaklık farkları bina içinde hava sir-külasyonu sağlayarak yazın havalandırma ve soğut-ma etkisi yapar [13,14,16,17,18].

Şekil 1. Trombe Duvarı

Şekil 2. Güneş Bacası

Page 5: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

66 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012

5.3. Çift Cam CepheÇift cam cephelerde, alt ve üst kısımlarda menfezlerbulunan bir cam cephe ile daha içeride açılabilir pen-cereli ve jaluzili esas cephe bulunur. Otomatik kon-rollü damperli menfezlerle hava içeri alınır, dahasonra açılan pencereden odaya verilerek havalandırmayapılır [19,20,21]. Çift cam cephe sistemler havalan-dırma şekillerine göre kat yüksekliğinde havalandır-ma, bina yüksekliğinde havalandırma ve şaft cift camcephe olmak üzere üçe ayrılabilir (Şekil 3).

Kat yüksekliğinde havalandırma sisteminde, havacephenin altındaki giriş açıklığından hava boşluğunaalınır. Isınan hava, aynı katın üst döşeme hizasında-ki hava çıkış kanalı ile dışarı atılır. Cephede yer alanhava boşluğu yatay olarak her kat yüksekliği boyun-ca bölünmektedir. Bir katta ısınan hava diğer kataulaşmamaktadır. Bina yüksekliğinde havalandırmasistemlerinde, ‘Kat yüksekliğinde havalandırmakanallı sistemler’in aksine, binanın cephe yüksekliğiboyunca düşeyde süreklilik gösteren hava boşluğuvardır. Cephenin altından giren hava, ısınıp yüksel-dikten sonra cephenin en üstünde yer alan hava çıkışaçıklığından dışarıya atılır. Şaft sistemli çift cephe-ler, ‘kat yüksekliğinde havalandırma kanallı sistem-ler ve bina yüksekliğinde havalandırma sistemlerinbir arada kullanılmasıyla oluşur. Binada cephe yük-sekliği boyunca düşeyde süreklilik gösteren havaboşluğu (şaft) bulunmaktadır. Isınan havanın şaftlaraaktarılması ise iki cephe katmanı arasındaki yatayaçıklıklar yardımıyla olur. Bina yüksekliğincedevam eden hava boşluğu (şaft), ısınan havanın atıl-masında bir baca gibi çalışır [20].

5.4. Galeri ve Atriumlarda Baca Etkili Havalandırma

Bu sistemlerde, binanın içinde oluşan kirli havayı,egzost etmeye yarayan hava çıkışları yoluyla binanıngaleri ve/veya atrium noktalarından doğal olarakhavalandırılması sağlanmıştır (Şekil 4). Galeri ve /veya atrium mekanının çatısı güneşten yararlanılarakısıtılır, ısınan hava yükselir ve bina içine pencereler-den alınan temiz hava girer [1,21,22,23].

5.5. Rüzgar Bacasıİran, Birleşik Arap Emirlikleri, Irak ve Pakistan’daörnekleri bulunan rüzgar bacalarının yapılış amacıkuru sıcak ve sıcak nemli iklim bölgelerinde yer alanyerleşmelerde mekanların doğal iklimlendirmeylekonforunu (soğutma ve havalandırmasını) sağlamak-tır. Bu amaçla rüzgar bacaları, geleneksel ve çağdaşyöntemlerle farklı biçimlerde ve farklı tekniklerlekullanılmaktadır.

5.5.1. Geleneksel Yöntemlerle Oluşturulan Rüzgar Bacaları

Rüzgar bacaları kentte esen rüzgarı, bulunduğumekanların içine alır (Şekil 5).

5.5.2. Çağdaş Yöntemlerle Oluşturulan Rüzgar Bacaları

1. Buharlaşma ile Soğutulup Havalandırılan Rüzgar Bacası

Bu yöntemde dış hava, binaya girmeden rüzgarbacasının içinde bir su kütlesi ile temas ettirilir vesuyun buharlaşması ile soğutulup havalandırılabilir

Şekil 3. Çift Cam Cephe

Page 6: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012 67

(Şekil 6) [18]. Geleneksel yöntemlerde bu sistemebenzer şekilde kilden yapılmış delikli bir çömlekrüzgar bacasının içinde konumlandırılmıştır.

2. Rüzgar Şapka veya KepçeleriBinalarda kullanılan rüzgar kepçeleri ile elektriklifan motorları kullanmaksızın ısı dönüşümü sağlana-rak taze havanın alınması ve kullanılmış havanındışarı atılması olanaklı olmaktadır (Şekil 7). Bu sis-tem pasif baca etkisi prensipleriyle çalışmakta dışrüzgar hızının az olduğu zamanlarda da işlevini sağ-lamaktadır.

Sistem elektrik kontrolü ve fanları kullanmayarak

yenilenebilir bir enerji kullanımını olanaklı kılmıştır.[9,27,28,].

3. Tam Otomatik veya Ayarlanabilir Elemanlarla Havalandırma Sağlayan Rüzgar Bacaları

Rüzgar bacalarının başka bir çağdaş versiyonu olanbu sistemlerde, rüzgar bacaları bulunduğu binadakiherhangi bir alana havalandırma ve/veya doğal ışıkve havalandırma sağlamaktadır. Sistemde bulunanelemanlar, tam otomatik ve programlanabilir olup,hava akışını tavan tipi vantilatör, kapak veya herhan-gi bir tür algılayıcı ile kontrol edebilirler. Rüzgarbacası algılayıcıları, alandaki ihtiyaçlara göre deği-

Şekil 4. Galeri ve Atriumlarda Baca Etkili Havalandırma

Şekil 5. Geleneksel Rüzgar bacaları, esintiyi mekana aldığı gibi mekan içinde ısınan havanın yükselerek

dışarı atılmasını sağlar. Böylece mekanda hava akımı oluşturarak, doğal iklimlendirme sistemiyle havanın

serinlemesine neden olur. Havanın indiği mekanlardaki sıcaklık dış havadan her zaman daha serin olurken,

bacaların kendi içinde sıcaklığı ise sabittir[24,25,26].

Page 7: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

68 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012

şebilir. Bunlar hava sıcaklığını, karbondioksit mikta-rını, rüzgar hareketliliğini, sesi ve nemi ölçecek tür-den algılayıcılar olabilir. Örneğin; genelde sıcaklıkalgılayıcıları yaz aylarında 16 °C'de açılmaya ayar-lanmıştır ve oda sıcaklığındaki her bir santigrat dere-ce, %20'lik bir havalandırma artışına karşılık gelir.Bir başka algılayıcı da bina içerisindeki karbondiok-sit miktarının artışına istinaden içeriye temiz havadağıtmakla sorumludur. Bunu yaparken sıcak havayıda dışarı atar. Kış aylarında tamamen kapatılır ancaktaze hava sağlayacak kadar açılabilir. Ürün binanınmimarisine uyacak şekilde birçok farklı şekildetasarlanabilir (Şekil 8,9) [29,30].

Tam otomatik veya ayarlanabilir elemanlarla hava-landırma sağlayan Rüzgar Bacaları [29,30].

Tam otomatik veya ayarlanabilir elemanlarla hava-landırma ve aydınlatma [29,30].

SONUÇDünyada azalan enerji kaynakları ve artan çevreselsorunlar karşısında gelişmiş ülkelerde, enerji verim-li ve çevre dostu binaların tasarımı ve yapımı giderekartmaktadır.

Enerjinin verimli kullanımı, yapılarda istenilen per-formans düzeyi, kalite ve konfor koşullarından ödünverilmeksizin, bir hizmet elde etmek için gerekliolan enerji miktarının azaltılması olarak tanımlana-bilir.

Enerji verimli ve çevre dostu binaların tasarımındamimarın kontrolündeki tasarım parametreleri farklıölçeklerde ele alınabilir.

Bina aralıkları, binanın yönlendiriliş durumu, bina-nın formu, bina kabuğunun özellikleri, binada uygu-lanan pasif iklimlendirme sistemleri sözü edilen

Şekil 6. Buharlaşma ile Soğutulup Havalandırılan Rüzgar Bacası

Şekil 7. Rüzgar Şapka ve Kepçesi

Page 8: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012 69

tasarım parametrelerindendir. Doğal havalandırma,enerji etkin yapı tasarımında, pasif iklimlendirmeiçinde ele alınan tasarım parametrelerinden biridir.

Bu çalışmada ele alınarak anlatılan, güneş ve rüzgarenerjisi kullanılarak oluşturulan baca ve baca etkilidoğal havalandırmalar, tasarlanıp uygulandıklarıyapılarda enerji etkin tasarımı sağlayan ve bu neden-lerle kullanılmasına dikkat ve önem verilmesi gere-ken sistemlerdir.

Mimari tasarımın binanın ısıtma, soğutma, havalan-dırma yüklerinin belirlenmesinde çok büyük bir etki-si vardır. Mimar, daha tasarımın ilk aşamalarındanitibaren aldığı her karar ve çizdiği her çizgi ile ısıt-ma, soğutma ve havalandırma yüklerinin belirleyici-

si ve sorumlusu olmaktadır. Mimari tasarımı ilebinanın tüketeceği enerji miktarı arasında var olançok güçlü bağ nedeni ile mimar ve tesisat mühendis-lerinin daha tasarımın ilk aşamasından başlayaraktasarım amaçlarının belirlenmesi, sistem kararlarınınalınması, uygulanması ve sistemlerin işletilmesinekadar çok geniş bir alanda işbirliği içinde olması,pasif sistemlerin kullanımına öncelik önem duymasıgereklidir.

KAYNAKLAR[1] SEV, A., “Sürüdürülebilir Mimarlık”, YEM

Yayınları, 2009[2] UTKUTUĞ, G., “Binayı Oluşturan Sistemler

Arasındaki Etkileşim ve Ekip ÇalışmasınınÖnemi Mimar Tesisat Mühendisliği İşbirliği”,

Şekil 8. Tam Otomatik veya Ayarlanabilir Elemanlarla Havalandırma Sağlayan Rüzgar Bacaları

Şekil 9. Tam Otomatik veya Ayarlanabilir Elemanlarla Havalandırma ve Aydınlatma Sağlayan Rüzgar Bacaları [29,30]

Page 9: A · 2012-07-11 · iklimlendirme amacıyla farklı yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilmekte, farklı tasarım kararları alınabilmektedir. Güneş ve rüzgar enerjisinden

Makale

70 Tesisat Mühendisliği - Sayı 129 - Mayıs/Haziran 2012

IV Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi veSergisi, 1999, İzmir. Bilimsel/TeknolojikÇalışmalar

[3] ÖZTEKER, S.S.Ç., “Ekolojik Tasarımda MimariTesisat İlişkileri”, TTMD Dergisi, 2005.

[4] ÇAKMANUS, İ., “Enerji Verimli Bina TasarımYaklaşımı”, Tesisat Mühendisliği Dergisi,Sayı:84, s.:20-27,2004

[5] OK, V., “Sağlıklı Kentler İçin Pasifİklimlendirme ve Bina Aerodinamiği”, VIII.Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 2007,İzmir.

[6] ZARANDİ, M.M., Natural ventilation as a solu-tion towards sustainability in architecture,İnternational Workshop on Energy Performanceand Environmental Quality of Buildings, July2006, Milos İsland, Greece.

[7] YILDIZ, Y., ARSAN, Z.D., Binalarda PasifSoğutma Stratejileri konulu son on yıla ait yayıntaraması, Uluslararası Sempozyumu, 2009,Antalya.

[8] www.101.pair.com[9] ELZAİDABİ, A., Low Energy, Wind Catcher

Assisted Indirect-Evaporative Cooling Systemfor Building Applications, Phd thesis, Universityof Nottingham, 2008,

[10] SAU, A., Low energy Passive Solar Residencein Austin, Texas, Master thesis, TexasUniversty, 2010

[11] www.civil.uwaterloo.ca[12] ÇAKMANUS, İ., Böke, A., Binaların Güneş

Enerjisi İle Pasif ısıtılması ve Soğutulması,

Yapı Dergisi, sayı:235, sayfa: 83-88, Haziran,2001.

[13] www.izoder.org[14] ERENGEZGİN, Ç., Enerji Mimarlığı, Yapı

234,sayfa:82-89, Mayıs,2001[15] www.nps.com[16] www.dyerenvironmental.co.uk[17] www.sustainability.vic.gov.au[18] http://www.carboun.com/sustainable-develop-

ment/sustainable-design/[19] ÇAKMANUS, İ., “Güneş Enerjisi İle Binaların

Pasif Isıtılması”, TTMD Dergisi, 2005.[20] www.çatider.org.tr[21] www.daringideas.com[22] TÖNÜK, S., Bina Tasarımında Ekoloji, Yıldız

Teknik Üniversitesi Yayınları, 2001, İstanbul[23] www.agsn.de[24] www.thebestconference.org[25] www.ipac.kacst.edu.sa[26] ABDEL-MONİEM El-Shorbagy, Design With

Nature: Windcatcher as a Paradim of NaturalVentilation Device in Buildings, İnternationalJournal of Civil&Environmental EnvironmentalEngineering IJCEE-IJENS Vol:10 No: 03,

[27] www.asansördünyası.com[28] www.arup.com[29] SARANTİ, K., Air moving an and through buil-

ding: historical prototypes and contemporaryapplications, international workshop on energyperformance and environmental quality ofbuildings, 2006, Greece.

[30] http://news.archiexpo.com