Havalandırma ve İç Hava Kalitesi

16 Ağustos 2012 | DOSYA 14. Sayı (Temmuz-Ağustos 2012)

Dr. İbrahim Çakmanus Çakmanus Mühendislik Enerji San. ve Tic. Ltd. Şti. Son yıllarda doğalgaza geçiş, AB mevzuatına uyum gibi nedenlerle şehirlerde dış ortam hava kalitesinde bir miktar iyileşme olmuştur (araç sayısının artmasına rağmen). Ancak bina içlerindeki hava kalitesi konusunda özellikle enerji tüketimi ile olan ilişkisi nedeniyle yeterince iyileşme sağlanabildiğini söylemek zordur. İç hava kalitesinin iyi olmaması çeşitli sağlık sorunlarına, çalışma veriminin düşmesine ve sağlık harcamalarının artmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada binalarda iç hava kalitesi üzerinde durulmuştur
1. Giriş
Hava, en önemli yaşam maddelerinden birisidir; hatta en önemlisidir. İnsan yemeden bir aydan fazla, susuz bir hafta kadar yaşayabilir. Buna karşın havasız ancak üç beş dakika yaşayabilir. Ayrıca yaşamak için çok miktarda havaya ihtiyaç vardır. Yetişkin bir insana günde iki litre su yeterli iken 20.000 litre hava gerekir. Bu nedenle hava kalitesi çok önemlidir. İnsanların zamanlarının büyük bölümünü geçirdiği binalar az enerji tüketen yapıda, ancak konforlu olmalıdır. Konfor, binada yaşayanların büyük bir çoğunlu için fizyolojik, psikolojik, sosyal ve kültürel rahatsızlıkları en aza indiren bir iç çevre olarak tanımlanabilir. ASHRAE Standart 55’te konfor şartları, sağlanan koşulları içerideki insanların yüzde 90’ı tarafından uygun kabul edilen şartlar olarak tanımlanır. Binalarda iyi bir iç çevre kalitesinin sağlanmasında;

•    Dış hava miktarının ve kalitesinin artırılması
•    İnşaat malzemelerinde sağlığa zararlı olmayan madde ve boyaların kullanılması
•    İç mekanlardaki kimyasal ve kirletici kaynaklarının kontrolü
•    Kombi, şofben gibi cihazların mümkün olduğunca iç mekanlarda kullanılmaması
•    Mantar oluşumu gibi problemleri önlemek için nem kontrolü yapılması
•    Isıl konfor koşullarının (sıcaklık, nem vb.) sağlanması
•    Mekanın günışığı alması ve mümkün olduğunca iyi bir manzaraya sahip olması
•    Gürültünün önlenmesi
gibi etkenler önemlidir.

İnsanların zamanlarının önemli bir bölümü binalarda, kapalı mekanlarda geçmektedir. Ancak genel olarak binalarda iç hava kalitesinin yüksek olduğu söylenemez. Hava kalitesinin düşük olmasının nedenleri; hiç havalandırma yapılmaması, dış hava miktarlarının düşük olması, havanın yeterince temizlenememesi, enerji tasarrufu için sistemlerin çalıştırılmaması, enerji tasarrufu için binaların sızdırmaz yapılması vb.’dir. Problem bulunan bir binada bunlardan birisi veya bir kaçı mevcut olabilir. Zayıf iç hava kalitesindeki diğer faktörler binalarda son yıllarda kullanım oranı artan plastikler, polimerler, eletronik aletler vb. VOC emisyonu yayan malzemelerdir. Diğer yandan iç hava kalitesine yönelik standartlar ve tanımlamalar da tam olarak oturmuş değildir. Kısaca yeterli bir iç hava kalitesi yeterli miktarda ve yeterince temiz havanın iç ortama verilmesi şeklinde tanımlanabilir. Burada kullanılan standartlar aşağıda, 2. kısımda verilmiştir. Ancak bu standartlar üzerinde tam olarak mutabakat sağlanmış değildir. Örneğin LEED, ASHRAE 62.1’deki değerlerin yüzde 30 artırılmasını istemektedir. Benzer şekilde çeşitli çevrelerce buradaki dış hava miktarlarının yetersiz olduğu yönünde görüş beyan edilmektedir. Benzer nedenlerle EN 15251’in de revize edilmesi gündemdedir. Buradaki önemli hususlardan birisi, havalandırma ihtiyacının, binanın ısıtma ve soğutma ihtiyaçları gibi daha kesin biçimde hesaplanabilmesidir. Bu bağlamda sağlık, konfor ve çalışma performansının artırılmasına yönelik olarak iç hava kalitesinin tanımlanmasına ihtiyaç vardır. Bu ise emisyon kaynaklarının ve cinslerinin tanımlanmasına bağlıdır. Çünkü insanlardan, mobilyalardan, eşyalardan, sistemlerden, dışarıdan vb. kaynaklanan binlerce çeşit kirletici obje vardır. Bunlar nasıl elimine edilecek veya azaltılacaktır? Soru budur. Konfor, performans ve sağlık şartlarının sağlanması için gerekli dış hava miktarı, enerji verimliliği, filtreleme, temizleme vb. sistemleri birlikte ele alınmak zorundadır. Filtreleme ve temizleme sistemlerinin iyileştirilmesi, düşük kirletici emisyonuna sahip malzeme kullanımı, talep esaslı havalandırma yapılması, iç ve dış hava kalitesinin sürekli ölçüm ve kontrolü vb. dış hava ihtiyacının azaltılmasına yardımcı olabilmektedir. Bu bağlamda bazı temizleyiciler toz ve VOC (malzeme kaynaklı emisyonlar)’a karşı iyi performans gösterirken, insan kaynaklı kirleticilere karşı etkili olmayabilmektedir. Diğer bir problem de eğer bina çok kirli bir çevrede ise binanın ne şekilde havalandırılabileceğidir. Bu gibi durumlarda dış hava miktarının azaltılması, buna karşın daha iyi temizleme tekniklerinin kullanılmasıdır.

2. İç Hava Kalitesi
İç hava kalitesi konusundaki temel standartlar ASHRAE 62.1 (Ventilation for Acceptable  Indoor Air  Quality) ve EN 15251 (Indoor Environmental Input Parameters for Design and Assessment of Energy Performance of Buildings Adressing Indoor Air Quality, Thermal  Environment, Lighting and Acoustics)’dir. Binalarda enerji tüketimi iç çevre (ısıtma, soğutma, havalandırma, aydınlatma vb.) ve bina sistemleri (asansörler, mutfak vb.) tasarım ve işletme koşullarına bağlıdır. Yukarıda da bahsedildiği üzere iç çevre koşulları insanların sağlık, üretkenlik ve konforunu doğrudan etkilemektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalarda kötü iç hava kalitesinden kaynaklanan maliyetlerin (sağlık sorunları, psikolojik sorunlar, verimliliğin azalması vb.) enerji maliyetlerinden daha fazla olduğunu göstermiştir (1). Örneğin iç mekan kalitesinin artılması ile Lockheed’de üretimde yüzde 15 artış, devamsızlıkta yüzde 15 azalma, West Bend Mutual Insurance’da sigorta işlemlerinde yüzde 15 artış, ING Bank’ta devamsızlıkta yüzde 15 azalma, Verifone’da üretimde yüzde 15 artış ve devamsızlıkta yüzde 40 azalma sağlanmıştır. Benzer kaynaklarda kaliteli iç ortama sahip okullarda öğrenmenin kolaylaştığı ve devamsızlığın azaldığı da belirtilmektedir.

Literatürde termal konfor, hava kalitesi, aydınlatma, gürültü, enerji verimliliği gibi bir dizi kriter dikkate alındığında kişiselleştirilmiş (personalized) çevrenin (insanların bulunduğu zon veya bölge) oluşturulmasının çok yararlı olacağı yönünde çalışmalar da vardır. Bu bağlamda mahallerde sıcaklık kontrolü, iç hava kalitesi kontrolü yapılması gerekir. Havalandırmada hava temizleme sistemlerinin verimliliğinin artması dış hava debilerinin azalmasına yardımcı olacaktır.

Yukarıda belirtilen standartlar içerideki insan sayısına, mahallin yüzey alanına ve kullanım amacına bağlı olarak dış hava miktarlarını vermektedir. Buna karşın bu standartlar enerji tüketimini doğrudan etkileyen asimetrik radyant sıcaklık, cereyan etkisi, dikey sıcaklık gradyenti, yüzey sıcaklıkları gibi etkenleri içermemektedir. Uygulamada iç mekanlar için aşağıdaki değerler kabul edilebilmektedir.

•    Mekan sıcaklığı: ısıtmada 20-22 °C, soğutmada 24-26 °C
•    İç yüzey sıcaklığı: 17-19 °C
•    Döşeme sıcaklığı: 18-20 °C (döşemeden ısıtma, soğutmada farklıdır)
•    Tavan sıcaklığı: 18-20 °C (tavandan (döşemeden ısıtma, soğutmada farklıdır)
•    Hava hızı ≤ 0,2 m/s
•    Bağıl hava nem % 40-60
•    Düşeyde sıcaklık farkı ≤ 3 °C.

Burada aşağıdaki parametrelerin de açıklığa kavuşturulması gerekmektedir.
•    Binada çalışan ve ziyaretçilere uygun hava debileri
•    İç hava kalitesinin göstergesi olarak CO₂ seviyesi
•    Dış havanın filtrelenmesi ve temizlenmesi
•    Havalandırma sistemi verimliliği
•    Kişiselleştirilmiş havalandırma.

Tablo 1’de, ticari binalar için ASHRAE Standard 62.1 ve EN 15251’e göre dış hava miktarlarını göstermektedir.
Tablo 1’den anlaşılacağı üzere toplam havalandırma miktarı kişi başına bir değer ile alan başına bir değerin toplamıdır. İnsan için alınan dış hava miktarı insanlardan kaynaklanan kirleticiler (solunum, deriden kalkan kirleticiler) ve yapılan işin fonksiyonudur. Alan başına dış hava miktarı ise malzemeler, mobilyalar, bina ve HVAC sistemlerinden kaynaklanan kirleticilerle ilgilidir. Her zon için solunum bölgesinde gerekli toplam dış hava miktarı vb. aşağıdaki gibi hesaplanır:

Burada Az, zonun alanı (m²); Pz zondaki insan sayısı; Ra birim alan için gerekli dış hava debisi (l/s.m2); Rp kişi başına gerekli dış hava miktarı (l/s.kişi)’dır. ASHRAE’ye göre minimum hava miktarı Rp olacaktır. EN’ye göre ise üç farklı iç hava kalitesi kategorisi söz konusudur. Bunlar çalışan sayısı, ziyaretçi sayısı vb. ile ilgilidir. Tablo 1’de görüldüğü üzere ASHRAE 62.1 ve EN 15251 standardı birbirinden çok farklıdır. Buradaki nedenlerden birisi Tablo 1’de verilen ASHRAE değerinin minimum değer olmasıdır. Örneğin bürolar için ASHRAE’deki normal değer 8.5 l/s.kişi şeklindedir.

3. İç Hava Kalitesi Seviyesi
İnsanlardan ve diğer kirleticilerden kaynaklanan CO2 miktarı iç hava kalitesinin bir göstergesi olarak kabul edilmektedir. ASHRAE 55’e göre mahaldeki kirlilik dış havadan 400 ppm kadar fazla olabilir. Sağlığa uygun kabul edilebilir dış hava kirlilik değerleri ise 600 ppm’e kadardır. Buna göre iç mahallerdeki CO2 ppm değeri en fazla 900-1000 olmalıdır. Tablo 2’de ise EN standardına göre kabul edilebilir CO2 seviyeleri verilmektedir.
Not: Tablo 1 ve 2’de verildiği üzere okullar ve sınıflarda iç hava kalitesi çok önemlidir. Ancak ülkemizde bu konu üzerinde neredeyse hiç durulmamaktadır. Özellikle zeka gelişim sürecindeki milyonlarca çocuğumuz bu yıl son derece kalabalık, ancak havalandırmasız ve konforsuz sınıflara doldurulacaktır. Böylesi sınıflarda CO2 ve diğer kirleticilerin seviyesi kabul edilebilir sınırların çok üzerine çıkmaktadır. Bu durum ise öğrenci sağlığını, öğrenme hızını çok olumsuz biçimde etkilemektedir. Bu olumsuzlukları azaltmanın ekonomik bir yolu sınıflara iç hava kalite sensörleri yerleştirilerek kirlilik set değerini geçtiğinde uyarı alınması ve pencerelerin manuel olarak açılmasının sağlanmasıdır. Bunun bir adım ilerisi bu cihaz vasıtasıyla otomatik olarak kontrol edilen ve sınıf alanının yüzde 5’i civarındaki açıklıkların otomatik olarak kontrol edilmesidir. Böylece hem hava kalitesi bir ölçüde sağlanabilir, hem de enerji tasarrufu sağlanabilir.

Yukarıda açıklandığı üzere iç hava kalitesinin sağlanması ile paralel olarak enerji verimliliğinin sağlanmasında hava temizleyiciler çok önemlidir. Filtreler toz ve diğer bazı partikülleri tutabilirken, çeşitli gazlar ve mikropların tutulmasında yetersiz kalmaktadır. Bunun için UV lambalar, kimyasal temizleyiciler gibi başka önlemler de gerekebilir. Bunun için öncelikle iç ve dış hava kalitesinin sürekli ölçülmesi ve kontrol edilmesi gerekir.

4. Sonuç
Sağlık, konfor, üretim verimliliği için iç hava kalitesi çok önemlidir. Bu nedenle ısıtma kışın, soğutma yazın çalışırken havalandırma sistemleri bütün yıl çalıştırılmak zorundadır. Bu ise enerji tüketimini artırmaktadır. Bu nedenle dış hava debilerinin optimize edilmesi, temizleme sistemleri, iç hava kalitesinin zon bazında ölçülerek dış hava miktarlarının azaltılıp çoğaltılması gibi stratejilerin izlenmesi çok önemlidir. Ayrıca binalarda hava alış noktaları, doğal havalandırma gibi olanaklar da havalandırma kalitesi ile enerji verimliliğini artırmaya katkı sağlayabilirler.

Kaynaklar
1. Olesen, B., Rehva Journal Editör yazısı, Ağustos 2012
2.  ASHRAE 62.1-2007 (SI Edition) Ventilation For  Acceptable  Indoor Air  Quality
3.  EN 15251, Indoor Environmental Input Parameters for Design and Assessment  of Energy Performance of Buildings Adressing Indoor Air Quality, Thermal  Environment, Lighting and Acoustics. 

 

---

R E K L A M