Günlük Güneş Hareketinin Avlu İçi Termal Performansa Etkisi Avlu İç

Bir avlu formunun yüzeyinin gölgeli ya da güneşe maruz kalması ya da kısmen gölgeli olması, güneşin gökyüzündeki pozisyonuna ve avlu geometrisine bağlıdır. Güneşin gökyüzündeki pozisyonu, güneşin solar azimuth açısı ve yükseklik açıları tarafından belirlenir. Bu iki açı, yıl boyunca olan zamanın ve enlemin bir fonksiyonudur. Bunlar, farklı enlemler için yayınlanmış bazı güneş çizelgeleri ya da mümkün olan matematik denklemlerini kullanarak sayısal olarak hesaplama ile tahmin edilebilir. Avlu formunun geometrisi iç yüzeyler tarafından üretilen gölgeli alan oranını fazlaca etkiler ve sonuç olarak alınan güneş radyasyonunu ve binanın termal performansını etkiler.

Bu optimizasyon modeli çalışmasında kullanılan CFD Ansys Fluent programı, gün içerisinde güneşli saatlerinde bina ve avlu yüzeylerindeki gölge alanları dikkate alarak gölgeli alan yüzeylerinin avlulu binanın ısıtma ve soğutma gereksinimleri üzerindeki etkisini de göz önünde bulundurmuş ve hesaplamıştır.

Şekil 4.16: CFD Ansys Fluent analizinde elde edilen bina yüzey sıcaklık diyagramında yüzey güneş-gölge durumu etkileri.

olmayan güneş alan yüzeyin sıcaklığı daha yüksek olduğu görülmektedir. Bina yüzeylerinin gölgelenme potansiyeli gözönüne alındığında CAD programında yapılan farklı geometrilerin farklı saatlerdeki güneş-gölge analizleri sonucunda, genellikle daha sığ bir formda, avluya daha fazla radyasyon girer ve daha az gölgelenme oluşur. Daha derin formlarda avlu içerisinde daha fazla gölgeli alanlar oluşmaktadır. Bu da daha az güneş radyasyonunun girmesi ve daha az soğutma yükü demektir. Bina yüzeylerine ne kadar çok güneş radyasyonu vurursa o kadar az gölge üretilir ve sonuç olarak daha fazla ısı kazanımı üretilir. Güneşe maruz kalma oranını artması ile güneş radyasyonlarının etkisiyle binanın iç alanını ısıtmaya katkı sağlamasına ve iç mekan-dış çevre arasındaki derecelerdeki farkın azalmasına sebebiyet vermesine sebep olur.

Tüm iklim bölgesi örnek illeri ve tüm avlu seçenekleri için 21 Ocak ve 21Temmuz tarihlerinde 08.00, 10:00, 12:00, 14:00, 16:00 saatleri için yapılan güneş – gölge analizi çalışmasına göre Sıcak-nemli iklim bölgesi örneği Antalya ili içinde 21 Ocak’ta ele alınan tüm saatlerde tüm avlu seçeneklerinin avlu zeminleri üzerine güneş gelmemektedir. Yani günün tüm saatlerinde tüm avlu seçeneklerinin avlu zemini gölgeli durumdadır. 21 Ocak’ta sabah saat 08.00 ve 10:00 da tüm avlu seçeneklerinde avluya bakan kuzey ve batı cepheleri güneşlidir. Saat 12:00 de tüm seçeneklerin sadece avluya bakan kuzey cephesi güneşlidir. Saat 14:00 ve 16:00 da ise avluya bakan kuzey ve doğu cepheleri güneşlidir. Bu saatlerde avluya bakan yüzeylerin güneşli olan bölümlerinin sıcaklıkları, gölgeli alanlara göre daha yüksek değerde olduğu görülmektedir.

Antalya’da 21 Ocak’ta tüm avlu seçeneklerinde avlu zeminine güneş ışınları düşmediği için avlu zeminindeki sıcaklık değerleride düşüktür. Dolayısıyla 21 Ocak’ta saat 14:00 de avlu içi sıcaklık değerlerine bakıldığında 5H avlu seçeneğindeki avlu zemini 260.00C-270.00C kadar ulaşırken diğer seçeneklerde 19.000C -20.000C civarındadır.

Antalya’da 21 Temmuz’da sabah saat 08:00’de tüm avlu seçeneklerinin avluya bakan batı cephesi güneşlidir. H seçeneği dışındaki diğer seçeneklerde ise batı cephesi ile birlikte aynı zamanda avlu zeminine de güneşli alanlar görülmektedir. Saat 10:00’da ise avluya bakan batı ve kuzey cepheleri güneşli cephelerdir. Bu saatte avluya bakan doğu ve kuzey cepheleri hala gölgelidir. Artık avlu zeminine düşen güneşli alan oranı artmakta avlu oranı büyüdükçe avlu zemini güneşli alan oranı da

zemininin kuzey bölümlerinin tamamı ve kuzeye bakan cephesi güneşlidir. Saat 14:00 ve 16:00’da ise avluya bakan kuzey ve doğu cepheleri güneşli olup avluya bakan güney ve batı cepheleri gölgelidir.

21 Temmuz’da tüm saatlerde tüm avlu seçeneklerinin avluya bakan güney cepheleri gölgelidir. Avluya bakan güney cephesine yakın bölgelerdeki avlu zemini de tüm saatlerde gölgelidir.

Genellikle yazları, yatay yüzeyler tarafından alınan güneş radyasyonu, yüzey dikey olunca elde edilenden daha fazladır. Bunun sebebi ise güneşin açısının sıfıra yaklaşması ve yüksek olan güneş yüksekliğidir. Örneğin, güneş radyasyonu yatay yüzeye normaldir ki bu maksimum radyasyonu almak için en iyi durumdur.

21 Temmuz en sıcak dönem boyunca güneşin geliş açısı yüzeylere ne kadar yakın olursa, daha az geri yansıma olacak ve yüzeyler tarafından daha çok güneş radyasyonu emilecektir. Sonuç olarak, daha fazla güneş enerjisi kazanımı olur ve daha fazla soğutma yüküne ihtiyaç olur. Bu, çatı alanını yaz döneminde soğutma yükünü artırmada duvarlardan daha etkili yapar.

Günlük güneş hareketinin etkisi; Gökyüzünde güneşin hareketi; o bölgenin bulunduğu enlem değerine, güneşin bulunduğu yıl ve gün gibi farklı faktörlere bağlıdır. Güneşin hareketi genellikle yıl boyunca gün veya gece içerisinde o bölgede simetriktir. Yazın güneşin hareketi ve yörüngesi, kış mevsimine göre daha yüksektir. Bu günlük hareket, avlu biçiminin ve avlu bina kabuğunun oluşumunda önemli bir parametredir. Avlu içi iklimsel koşullarının üzerine güneşin günlük yörüngesindeki pozisyonun değişikliğin etkisi, kışın açık ve net bir şekilde gözlemlenebilir.kışın genel eğilim olarak göstermiştir ki; duvar yüzeyine düşen güneşli alan yüzdesi, zaman geçtikçe ve öğlen saat 12.00 ye kadar giderek artmaktadır. Daha sonra zaman geçtikçe güneşli alan yüzdesi yavaş yavaş azalmaktadır. Maksimum güneşli alan yüzdesi, öğle saatlerinde % 45, % 26, % 17 ve % 4.5 değerlerine ulaşılmıştır. Açıkça göstermiştir ki kışın; enlemdeki artışla birlikte güneşe maruz yüzey alanı, gün boyunca herhangi zamanda azalma gösterir. Antalya’da 21 Ocak tarihinde günün hiçbir saatinde avlu zeminine güneş ışınları düşmemekte avlu zemini tüm saatlerde gölgeli kalmaktadır. 21 Temmuz’da ise 10:00-12.00-14.00 saatlerinde avlu zeminine güneş ışınları gelmekte, diğer saatlerde tüm avlu seçeneklerinde avlu zemini tamamıyle gölgeli kalmaktadır.