Binaya iliĢkin değiĢkenler

Kullanıcıların iklimsel konfor ihtiyaçlarını minimum enerjiyle karĢılayabilecek iç iklim koĢullarını sağlayan bina, iklimsel konfor ve enerji etkinliği açısından en uygun binadır. Bina, dıĢ çevre iklim koĢullarının etkisini hafifleterek bina içi çevreye aktarma görevini üstlenir [11].

DıĢ iklim koĢullarına bağlı olarak, bina iç ikliminin oluĢmasında; binanın bulunduğu yer, yönlendiriliĢ durumu, diğer binalara göre konumu, bina formu ve bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri gibi değiĢkenler doğrudan etkilidir. Ġklimsel konfor ve enerji etkinliği için, tasarım aĢamasında bu değiĢkenler birbiriyle iliĢkilendirilerek en uygun değerleri belirlenmelidir [19].

10

2.1.3.1 Binanın bulunduğu yer

Binanın bulunduğu yer, iklim kontrolünde ve hava kirliliğini önlemede etkili olan bir değiĢkendir. Yerey parçasının baktığı yön, eğimi, konumu ve örtüsü gibi değiĢkenler bütünüdür. Bu değiĢkenlere iliĢkin uygun değerler yerel iklim koĢulları ve iklimsel konfor ihtiyaçlarına bağlı olarak belirlenmekte ve yerleĢmeler için uygun olan bölgeleri tanımlamaktadır.

Binanın bulunduğu yer ile ilgili değiĢkenler, yerel iklim koĢulları ve konfor koĢulları düĢünülerek değerlendirildiğinde, yapma ısıtma ve iklimlendirme ihtiyacının ve dolayısıyla enerji harcamalarının en aza indirilmesi ve hava kirliliğinin önlenmesine imkan sağlamaktadır [20].

2.1.3.2 Binanın yönlendiriliĢ durumu

Enerji etkinliği açısından binanın yönlendiriliĢ durumu, güneĢ enerjisi kazancı, gün ıĢığından ve rüzgarın serinletici etkisinden yararlanma veya korunma ile ilgilidir. GüneĢ ıĢınımı ve rüzgarın özellikleri, binaların yönlendiriliĢ durumuna göre değiĢim göstermektedir. GüneĢ ıĢınımının direkt bileĢeni doğrusal olduğundan, farklı yönlere bakan yüzeyleri etkileyen güneĢ ıĢınımı Ģiddeti de farklıdır ve dolayısıyla kabuğun birim alanından geçen ısı miktarını etkilemektedir.

Rüzgarın serinletici etkisinin daha öncelikli olduğu iklim bölgelerinde, hakim rüzgar yönü binanın yönlendiriliĢ durumu için temel alınır. Bu da genellikle, binanın uzun cephesinin bu yöne bakacak Ģekilde konumlandırılmasını gerektirmektedir.

GüneĢ ıĢınımı ve rüzgarın konfor koĢullarına etkisi, binanın yönlendiriliĢ durumu aracılığıyla optimize edilebilmektedir [15]. Rüzgardan yararlanırken güneĢten korunmak gerektiği durumlarda da, güneĢ kontrol elemanlarına baĢvurulmaktadır.

2.1.3.3 Binanın diğer binalara göre konumu

Binalar, aralarındaki uzaklıklara (aralıklara), yüksekliklerine ve birbirlerine göre konumlarına bağlı olarak, birbirleri için güneĢ ıĢınımı ve rüzgar engeli haline gelebilirler.

GüneĢ ıĢınımı bir engele (örneğin çevredeki bir binaya) çarptığında, gün boyunca güneĢin açısal durumuna bağlı olarak, bu engelin yaratacağı gölgelenmiĢ alanda boyutsal değiĢimler olacaktır [20].

11

Bina aralıkları güneĢ ıĢınımı açısından belirlenirken, ilk olarak güneĢ ıĢınımından yararlanmak mı yoksa korunmak mı istendiğine karar verilmelidir. GüneĢ ıĢınımından korunmanın öncelikli olduğu iklim bölgelerinde, binalar birbirine gölge sağlayacak Ģekilde konumlandırılır (ġekil 2.1.a). GüneĢ ıĢınımından maksimum yararlanılmak istendiğinde ise, bina aralıkları komĢu binaların ve diğer engellerin en uzun gölge boyuna eĢit veya bundan büyük olmalıdır (ġekil 2.1.b). Çevre binaların ve diğer engellerin, ele alınan binanın cepheleri üzerinde oluĢturacağı gölgeli alanlarda direkt güneĢ ıĢınımından ısı kazancı söz konusu değildir. Bu alanlar yalnızca yaygın güneĢ ıĢınımından etkilenecek ve dolayısıyla binanın iç iklim elemanlarının değerleri, cepheleri hiç gölge almayan bir binaya oranla çok daha düĢük olacaktır [11].

ġekil 2.1 : Bina aralıklarının belirlenmesi [21].

Bina aralıklarının hakim rüzgar doğrultusundaki değiĢimi, bina cephelerini etkileyen rüzgarın hızını da etkiler. Bu nedenle bina aralıkları, rüzgar hızından yararlanmak veya korunmak isteğine göre ve bina cephesinin ne hızdaki bir rüzgar tarafından etkilenmesi gereğine göre de belirlenmelidir [19].

2.1.3.4 Bina formu

Bina formu; biçim faktörü, bina yüksekliği, çatı türü (düz, beĢik, kırma), çatı eğimi ve cephe eğimi gibi geometrik değiĢkenler ile tanımlanabilir.

12

Binanın yatay ve düĢey doğrultudaki boyutları, bina kabuğunun yüzey alanını belirlemektedir. Taban alanları aynı ancak farklı formlara sahip binaların dıĢ cephe alanları farklı olacağından, bu binaların yüzeylerinde gerçekleĢecek olan ısı geçiĢleri de farklı olacaktır [19]. Enerji etkin bina tasarımı sürecinde, iklim koĢullarına en uygun ve en az enerji harcamalarını gerçekleĢtirecek bina formunun seçilmesi önemlidir.

2.1.3.5 Bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri

Bina kabuğu, binayı dıĢ iklim koĢullarından koruyarak iç ve dıĢ ortamı birbirinden ayıran saydam ve opak bileĢenlerden oluĢur. Bir binanın çevresiyle yaptığı ısı alıĢveriĢinin neredeyse tamamı bina kabuğu yoluyla gerçekleĢmektedir. Bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri, birim alandan dıĢ hava sıcaklığı ve güneĢ ıĢınımı etkileri ile kazanılan ve kaybedilen ısı miktarını belirlemektedir. Kabuğun saydam ve opak yüzeylerinden geçen ısı miktarı, iç hava sıcaklığını ve iklimsel konforu, dolayısıyla da ısıtma ve iklimlendirme için harcanacak enerji miktarını etkilemektedir.

Bina kabuğunun optik özellikleri;

 GüneĢ ıĢınımına karĢı yutuculuk, yansıtıcılık ve geçirgenlik katsayıları, Termofiziksel özellikleri ise;

 Toplam ısı geçirme katsayısı

 Saydamlık oranı

 Zaman geciktirmesi

 Genlik küçültme faktörü olarak sıralanabilir.

 Yutuculuk, yansıtıcılık ve geçirgenlik katsayıları, kabuğun opak ve saydam bileĢenleri tarafından yutulan, geçirilen ve yansıtılan güneĢ ıĢınımı miktarlarının, opak ve saydam bileĢenlerin dıĢ yüzeylerine gelen güneĢ ıĢınımına oranıdır. Binanın dıĢ yüzeyindeki güneĢ ıĢınımı, bileĢenin yutuculuk, yansıtıcılık ve geçirgenlik özelliklerine bağlı olarak güneĢ ısısı kazancına dönüĢür [20].

13 Saydam bileĢenler için;

_(3.1)

ac : saydam bileĢenin yutuculuk katsayısı

rc : saydam bileĢenin yansıtıcılık katsayısı

: saydam bileĢenin geçirgenlik katsayısı Opak bileĢenler için ise;

_(3.2)

ao : opak bileĢenin yutuculuk katsayısı

ro : opak bileĢenin yansıtıcılık katsayısı

bağıntılarıyla ifade edilirler [20].

Yüzey rengi, bina kabuğunun yutuculuk ve yansıtıcılık özelliklerini etkilediğinden, kabukta gerçekleĢecek ısı alıĢveriĢinde değiĢime sebep olmaktadır.

 Toplam ısı geçirme katsayısı (U), bina kabuğunun iç ve dıĢ tarafında etkili olan hava sıcaklıkları arasındaki fark 1 °K iken, 1 m2

alandan, bu alana dik doğrultuda 1 saatte geçen toplam ısı miktarıdır [19].

(3.3)

bağıntısıyla hesaplanır. Bu bağıntıda;

Uo : opak bileĢenin toplam ısı geçirme katsayısı, W/m2°K

αi , αd : iç ve dıĢ yüzeysel ısı iletkenlik katsayıları, W/m2°K

d1, d2,…, dn : opak bileĢeni oluĢturan malzemelerin kalınlıkları, m

λ1, λ2,…, λn : opak bileĢeni oluĢturan malzemelerin ısı iletkenlik katsayıları,

14

 Saydamlık oranı (SO), saydam ve opak bileĢenlerden oluĢmuĢ bir bina kabuğunda, saydam bileĢen alanının toplam bina kabuğu alanına oranıdır [20]. Bina kabuğundaki saydam bileĢen alanları, ısı iletim değerlerinin yüksek olmasından dolayı opak bileĢen alanlarına oranla daha çok ısı kaybına sebep olurlar.

 Zaman geciktirmesi, gün içinde kabuk bileĢeni etkileyen maksimum sol-air sıcaklığın etkisinin, bileĢenin iç yüzünde maksimum yüzey sıcaklığını oluĢturuncaya kadar geçen süre olarak tanımlanabilir [19]. Malzeme ne kadar kalın ve dirençli olursa, ısı dalgalarının geçiĢi de o kadar uzun sürmektedir.

 Genlik küçültme faktörü ise, gün içinde ele alınan bileĢene iliĢkin maksimum iç yüzey sıcaklığı ile ortalama iç yüzey sıcaklığı farkının, maksimum sol-air sıcaklık ile ortalama sol-air sıcaklık farkına oranı Ģeklinde tanımlanmaktadır. Zaman geciktirmesi ve genlik küçültme faktörü, kabuğun opak bileĢenini oluĢturan malzemelerin ısı depolama kapasitelerine bağlı olan ve opak bileĢenin yalıtım kapasitesini belirleyen iki özelliktir. Kabuğu oluĢturan malzemelerin, ısı iletkenlik katsayıları, yoğunlukları, özgül ısıları ve dolayısıyla ısı kapasitelerinin fonksiyonudurlar [20].

Bina kabuğu, yukarıda sayılan termofiziksel özellikleri sebebiyle, iç ve dıĢ ortam arasındaki ısı alıĢveriĢini ve dolayısıyla da iç hava sıcaklığını etkilediği için, iklimsel konfor açısından kritik bir görev üstlenmektedir.