HVAC sisteminin birçok bileşeni konuttan ofise ve müzeye kadar tüm bina türleri için ortak ancak uygulanma yöntemleri tipolojiden tipolojiye; iklim, doluluk, yükleme, bölgelere ayırma ve estetiğin bir fonksiyonu olarak büyük ölçüde farklılaşır.
• Havalandırma ve iklimlendirme planlamasında göz önüne alınması gereken faktörler neler? Tasarım süreci bu faktörlerle birlikte nasıl işliyor?
Bu görünüşte zararsız soru, çevre tasarımı ve mühendisliği pratiğine ilişkin bir kitabın neredeyse tamamını içerir!
Atelier Ten’deki biz tasarımcılar için en önemli şey bağlam ve iklimi kesinlikle anlamadan bir binanın çevre dostu olacak şekilde tasarlanamayacağı. 20. yüzyılda, mekanik bina servislerinin hızlı gelişiminin mimariyi çevrenin tek kontrol edicisi olma gerekliliğinden kurtarmasıyla, “uluslararası” olarak adlandırılan mimari stil yeni bir norm haline geldi. Daha gelişkin bina servisleri, mimarların binaları güneş ve rüzgar oryantasyonunu ya da dış sıcaklık ve nemi düşünmeksizin tasarlamalarını sağladı. Geçerli olan sözcükler “konfor” veya “verimlilik” değil mekânın hacmi, düzen ve esneklikti (ve süslemelerin atılması). Çoğunlukla “uluslararası” bina tarzı da bir ilerleme göstermedi.
Dolayısıyla biz her zaman yeni projelere bakarken arazi bağlamı ve dış çevre koşulları ile işe başladık. HVAC planlamasının diğer ana unsurları tabii ki işlev / aktivite ve kullanım modelleri. Daima yerleşik formun “long life loose fit”in (A. J. Gordon, 1972) bazı unsurlarına sahip olacak şekilde yapmak için çaba göstermemize rağmen, sistemler her zaman yapıya ve hizmet edeceği işleve göre özel olarak yapılmak zorunda.
Binalarda HVAC tasarım süreci herhangi bir başka tasarım sürecine çok benzer. Sırasıyla brifing, araştırma, kavramsallaştırma, entegrasyon, iş birliği ve sonuçta iş teslimini gerektirir. Yol boyunca genellikle tekrar eden başa dönmeler olur; nihai sonuca ilk defada ulaşılması nadirdir.
Binalarda HVAC tasarım süreci herhangi bir başka tasarım sürecine çok benzer. Sırasıyla brifing, araştırma, kavramsallaştırma, entegrasyon, iş birliği ve sonuçta iş teslimini gerektirir.
• Aydınlatmada gün ışığının maksimum kullanımına dikkat edilmesi gibi havalandırma ve iklimlendirme açısından uyguladığınız doğal çözümler var mı?
Tüm tasarımlar, doğal sistemlerin önemini anlamış olmaya dayanmalı. Bazı durumlarda bu doğal havalandırma ve doğal ışık anlamında ele alınıyor ancak tamamen doğal sistemlerin mümkün olmadığı yerde bu, aynı zamanda insan vücudunun doğal veya biyofilik ortamlarla uyum içinde olduğunda daha iyi performans gösterdiği gerçeğine de işaret eder.
Dolayısıyla, doğal ışığı maksimize edecek tasarımları mümkün olduğunca binaların çevresindeki aşırı ısı kazanımı, parlaklık ve aşırı ışığı dengelemeyi de dikkate alarak yapıyoruz. Mümkün olduğu yerlerde daima binalarda doğal havalandırmayı arzu ediyoruz ve İngiltere’de bu tipik olarak ilkbahar ve sonbaharda (kışın ısıyı korumayı ve yazın da yönetmeyi hedefleyerek) yer döşemelerinin planlanması ve pencereleri uygun şekilde konumlandırması aracılığıyla olur.
Termal kütleyi etkinleştirme yoluyla sıcaklığı yönetmek için malzemenin yoğunluğunu ve iletkenliğini de deniyor ve kullanıyoruz.
Tüm bu stratejiler İngiltere, Woking’deki WWF merkez binası tasarımımızda görülebilir. 2012’de tamamlanan bina çalışma alanlarında olağanüstü gün ışığı, doğal taze hava ve yazın konfor için gece soğutması sağlama çerçevesinde tasarlandı.
Yaşam, hava kalitesi, oksijen ve CO₂’in tümü tasarımcının kontrolündedir ve son zamanlarda bir mimari tarz olarak “kapalı kutu” dan uzaklaşırken bu konu mimarlar, müşteriler ve tasarım ekipleriyle olan ana çalışma alanlarımızdan birisi.
Tüm tasarımlar, doğal sistemlerin önemini anlamış olmaya dayanmalı. Doğal ışığı maksimize edecek tasarımları mümkün olan her zaman, daima binaların çevresindeki aşırı ısı kazanımı, parlaklık ve aşırı ışığı dengelemeyi de dikkate alarak yapıyoruz.
• “Pasif iklimlendirme” nasıl tanımlanmalı ve bu yöntem nasıl kullanılmalı, uygulanmalı?
Pasif iklimlendirmeyi birkaç şekilde tanımlıyoruz: Bina cephesi / kabuğunun, yalıtım ve cam performansı aracılığıyla, en kötü dış iklim değişikliklerini hafifletme işi. Aynı zamanda binayı konforlu yapan bazı iç mekan iklim stratejileri olarak da bilinir. Esas olarak iyi ışık, doğal havalandırma ve ısıl kütledir.
Kimileri “pasif” kontrol sisteminde hiçbir aktif parça, örneğin fan veya pompa bulunmaması gerektiğini söyleyebilir. Ben “pasif” olarak isimlendirilen bir binanın yine de istenilen etkiyi gerçekleştirmek ve enerji talebini azaltmak için fanları, motorlu kontrol kapakları ve perdeleri kullanabileceğini düşünüyorum. Buna örnek olarak dünyanın birçok yerinde bizim de inşa ettiğimiz labirentleri gösterebilirim. Örneğin, Melbourne’de Federasyon Meydanı’ndaki labirent, düşük hızlı hava besleme sisteminin bir parçası olarak düzenlenmiş bir dizi beton duvardan oluşuyor. Hava, labirent boyunca enerjinin bir kısmını kullanan fan aracılığıyla itiliyor ama labirent çok daha fazla enerji tüketen soğutucunun yerine geçerek, geceleri; ertesi gün mekanik soğutmanın yerine geçmek üzere serbest bırakacağı serin havayı depoluyor. Buna da “pasif” iklimlendirme diyoruz.
• Binalarda ısı yalıtım yolu ile enerji tasarrufunda hangi yöntemler, hangi malzemeler nasıl kullanılmalı? Bu malzemeler ne derece etkin?
Değişik durumlarda bina yalıtımı için o kadar çok seçenek var ki hangisinin en iyi olduğunu söylemek zor. Mümkün olan yerlerde yalıtım için düşük karbon / enerji içeren malzeme kullanmaya çalışıyoruz. Yün, geri kazanılmış gazete kağıdı ve ahşap – yün, hepsinin çevresel ayak izi iyi ama genellikle daha fazla termal direnci olan köpük malzemeden yapılmış olan yalıtım malzemelerine göre daha fazla kalınlık gerektiriyorlar. Seçeneklerin en ucunda minimal kalınlıkla süper yalıtım yapan nano jel benzeri (Uluslararası Uzay İstasyonu’nda kullanılan) malzemeler yer alıyor.
Malzeme ve sistemler, iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) etkilerinin bir kombinasyonu ile ısı transferine direnç gösterir. En iyi yalıtım sistemleri minimum miktarda malzeme yerleştirilmesi için bu üçünün kombinasyonunu kullanır.
Birçok modern binada en çok incelenen şey camın yalıtım özellikleri. Bir pencere; camlarının sayısı, film tabakasının derecesi, kaplamaların tipi, pozisyonu ve boşluk doldurma (vakum) tipine göre kelimenin tam anlamıyla yüzlerce değişik özelliğe sahip olabilir. Buradaki zorluk; görünür ışık aktarımı, güneş ısısı aktarımı ve termal ileti arasında, binanın konumu ve pencerelerin yönüne uygun dengeyi gerçekleştirmek.
Gardens by the Bay’in cam tavanları; insan gözüyle görünmeyen (kızıl ötesi spektrumda) kaplama kullanımı sayesinde, görünür ışığın %65’inin geçmesine ama güneş ısısının %35’inden daha azının girmesine izin veriyor.
Malzeme ve sistemler, iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) etkilerinin bir kombinasyonu ile ısı transferine direnç gösterir. En iyi yalıtım sistemleri minimum miktarda malzeme yerleştirilmesi için bu üçünün kombinasyonunu kullanır.
• Sürdürülebilir yapılar ve yenilenebilir enerji teknolojileri ile ısıtma – soğutma – havalandırma sistemleri entegrasyonunu değerlendirir misiniz?
“Net sıfır” binalar için çalışırken, iyi entegre olmuş yüksek performanslı bina giydirmeleri ve sistemleri tasarlama yoluyla altyapı isteklerini mutlak minimuma indirmek zorunluluğu mevcut. Burada, bahsettiğim karma havalandırma sistemleri, toprak borular, labirentler, ısı pompaları ve yapay ışığa bağımlılığı minimize etmek için çok miktarda gün ışığı düşünülebilir.
Yükler minimuma indirildikten sonra, geriye kalan ihtiyaç düşük karbon veya yenilenebilir enerji sistemlerinden karşılanabilir. Çoğu zaman kentsel bölgelerde asıl yenilenebilir sistemlerimiz olarak güneş enerjili sıcak su sistemleri veya fotovoltaik güneş paneli sistemleri kullanma eğilimindeyiz. Rüzgar türbinleri, hava modellerindeki düzensizlik nedeniyle verimsiz olmaya daha yatkın.
ABD, Connecticut’taki Kohler Çevre Merkezi, çok düşük enerjili çevre tasarımı ve bitişik arazideki önemli PV (fotovoltaik) sistemin bir kombinasyonu ile işletimde net sıfırı sağlayacak şekilde tasarlandı.
Binaların her mevsim başarılı bir şekilde doğal havalandırmaya sahip olması için odaların ve diğer hacimlerin planlanması, rüzgarın yönüyle ne şekilde ilişkili olacağı, hiç olmazsa çoğunun bir yandan diğerine çapraz hava akımını teşvik edecek şekilde ayarlanması önemli.
• Bina kabuğunun doğal havalandırmadaki rolü nedir veya ne olmalı sizce?
Binaların her mevsim başarılı bir şekilde doğal havalandırmaya sahip olması için odaların ve diğer hacimlerin planlanması, rüzgarın yönüyle ne şekilde ilişkili olacağı, hiç olmazsa çoğunun bir yandan diğerine çapraz hava akımını teşvik edecek şekilde ayarlanması önemli. Tek yönlü havalandırma yalnızca nispeten yüksekliği düşük alanlarda gerçekten verimlidir ve tavan yüksekliği fazla olan hacimlerdeki tek yönden gelen hava durgunlaşma ve ısınma eğilimindedir. Verimli şekilde doğal havalandırılacak hacmin derinliği, yüksekliğinin bir fonksiyonudur ve yüksek tavanlı bir hacim düşük tavanlı olana göre girişten çıkışa kadar çok daha büyük bir mesafeyi tolere edecektir.
İki taraflı havalandırmada dahi hava giriş ve çıkışları arasındaki mesafenin sınırları vardır, kabaca pencereden (havalandırma açıklığı) pencereye (havalandırma açıklığı) olan mesafe tavan yüksekliğinin beş katını geçmemeli. Doğal havalandırma, momentum etkileriyle (çapraz havalandırma olarak bilinir), cephede rüzgarın sebep olduğu basınç değişiklikleri ve sıcaklık farklarının oluşturduğu sıcaklık / yükseklik etkisi (baca havalandırması olarak bilinir) ve sıcaklık farkları ile çalışır. Çok durgun günler hariç bunlardan ilki baskın güçtür.
Doğal havalandırma için dikey bacaların entegre edildiği, bölgesel bina tiplerini çok fazla taklit eden birçok modern bina mevcut. Buradaki fikir, planın merkezine olan hava akışını artıracak hava akımını merkezde toplayıp dikey olarak dışarı çıkmasını sağlayacak bir yol çizerek pencerelerin birbirinden daha uzak olmasını sağlamak.
1990’ların başlarında Wood Green Toplum Ruh Sağlığı Merkezi’ndeki havalandırma bacalarından bu yana birçok doğal havalandırmalı bina üzerinde çalıştık. Hopkins Architects ile birlikte çalıştığımız WWF Merkezi (2012) birçok özelliğe sahip.
Son olarak; pencerelere, odalar boş olduğunda ve birçok iklimde pasif havalandırmadan büyük fayda elde edilebilecek zaman olan geceleri bile güvenli şekilde havalandırılmalarını sağlayacak kullanışlı havalandırma panelleri takma eğilimi giderek artıyor.
Mimari ve inşaat dünyasındaki neredeyse her şeyde olduğu gibi estetik konusunda doğru veya yanlış cevabı yok.
• İklimlendirme konforun en önemli bileşenlerinden biri. Aynı zamanda estetik çözümler sunması da gerekiyor. Konforu sağlayan fonksiyonellik ile estetik görünüm nasıl dengeleniyor?
Mimari ve inşaat dünyasındaki neredeyse her şeyde olduğu gibi estetik konusunda doğru veya yanlış cevabı yok. Tabii ki, biz her zaman güzeli arzu ediyoruz ama açıkçası çirkin bir bina güzel bir binadan daha az konforludur denemez!
Bugünlerde tavan kaplamalarını yok etmek ve bütün servisleri göstermek şeklinde giderek artan bir eğilim var. Bu, ya korkunç karışık ya da gayet düzenli görünür. BIM; tasarım ekibinin tüm üyelerine, bunun neye benzeyeceğini üç boyutlu olarak açıkça anlamaları için yardımcı oluyor.
Fakat hala, HVAC servislerinin daha az görünür olmasının istendiği durumlar var. Singapur’daki Gardens by the Bay Flower Dome’da bu servisleri gizlemek için çok uğraştık. Hava çiçek tarhlarının içine yerleştirilen tamburlar ve bitki duvarlarına alçaktan monte edilen doğrusal difüzörlerden sağlanırken havanın ısınmasını azaltmak için güneşten gelen ısıyı uzaklaştırmak amacıyla kullanılan kilometrelerce boruyu beton patikaların altına gizledik.
Dolayısıyla, genel düşünce HVAC sistem tasarımları yoluyla konfor sağlamak için estetikten taviz verilmemesi yönünde. Güzel bir şekilde bir arada olabilirler.
HVAC servislerinin daha az görünür olmasının istendiği durumlar var. Singapur'daki Gardens by the Bay Flower Dome'da bu servisleri gizlemek için çok uğraştık. Genel düşünce HVAC sistem tasarımları yoluyla konfor sağlamak için estetikten taviz verilmemesi yönünde. Güzel bir şekilde bir arada olabilirler.
• İklimlendirme havalandırma çözümleri proje türüne göre nasıl farklılık gösteriyor? Örneğin; bu çözümler konut ve ticari alanlarda nasıl değişiyor?
HVAC sisteminin birçok bileşeni konuttan ofise ve müzeye kadar tüm bina türleri için ortak ancak uygulanma yöntemleri tipolojiden tipolojiye; iklim, doluluk, yükleme, bölgelere ayırma ve estetiğin bir fonksiyonu olarak büyük ölçüde farklılaşır. Farklılıklar üzerine bir tez çok büyük bir okuma gerektirmez ama esas olarak her durum ve iklimde, ortam ve kullanımın sistem seçimini nasıl etkileyeceğine karar vermek mühendise aittir.
Sistemi oluşturan “kutular” yani kazanlar, ısı pompaları, soğutucular, pompalar, soğutma kuleleri, klima santralları ve benzerleri bina tiplerinin çoğunda bir biçimde kullanılıyor.