Pasif havalandırma tasarımında geleneksel mimari yöntemlerinin kullanımı ve mevcut eğitim binalarında iç mekan hava optimizasyonu için bir yöntem
Passive ventilation design using  vernacular architecture methods and optimizing indoor air in existing educational buildings
Yazar: SAHAR TOHIDI
Danışman: DOÇ. DR. DOÇ.Dr. MEHMET TAYFUN YILDIRIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık ve Tasarım Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Eğitim yapıları = Educational buildings ; Geleneksel mimari = Traditional architecture ; Havalandırma = Ventilation ; Mimari tasarım = Architectural design ; Optimizasyon = Optimization ; Soğuk iklim = Coldclimate

Özet:
Yapılarda kullanıcılar için iç mekân temiz hava ihtiyacı kullanıcı sağlığı açısından önemlidir. Bu durum özellikle ofisler, eğitim binaları ve kullanıcının yoğun olduğu sağlık tesislerinde daha da önem kazanmaktadır. WHO istatistiklerine göre, her yıl havalandırmasız binalarda 4,3 milyon hasta görülmektedir. Sağlık sorunlarının yanı sıra aktif iklimlendirme sistemlerinin ön yatırım ve işletme maliyetleri de yüksektir. Soğuk iklimlerde kış mevsiminde kalorifer sistemlerinin açılmasından dolayı hava sağlıksız ve kirlidir. Bu nedenle iç mekanlarda havanın kirden ve tozdan arındırılması için havanın temizlenmesi gerekir. Pencereler temiz hava için filtre değildir. Üstelik, eğitim ortamlarında gürültü ve kirlilik kaynağı olmasının yanı sıra ısınma enerjisinin hızlı bir şekilde boşa harcanmasına neden olduğu için pencerelere alternatif doğal havalandırma oluşturulmalıdır. Geleneksel mimaride pencereden bağımsız doğal havalandırma az maliyet ve enerji tasarrufu yaparak başarılmıştır. Bu tezde, soğuk iklimde bulunan mevcut binalar için yerel öğretilerden yola çıkılarak sağlıklı ve hesaplı bir pasif havalandırma sistemi geliştirilebileceği hipotezi ile bir araştırma yürütülmüştür. Önerilen yöntemin test edilebilmesi için, Gazi Üniversitesi Mimarlık Bölümü katının, atölyeler koridoru ve 304B ile 307 nolu stüdyolarının mevcut temiz hava durumları ortaya konulmuş daha sonra hava kalitesini artırıcı dış menfezler, hava çıkış menfezleri ve bacalar tasarlanmıştır. Bu süreçte ilk olarak, koridor ve seçilen stüdyolar gerçek boyutlarıyla ve maksimum öğrenci kapasiteli olarak simüle edilmiştir. Daha sonra stüdyolardaki menfezlerin, koridordaki bacaların boyutları hesaplanmıştır, ardından tasarımı ve yerleşimi sunulmuştur. Son olarak menfezlerin ve bacaların tasarımından önceki ve sonraki analiz sonuçlarının farklı koşullar ve detaylarda karşılaştırılmasıyla tezin araştırma sorusu yanıtlanarak hipotez doğrulanmıştır.  Elde edilen bulgular ışığında; Hesaplanmış ve tasarlanmış menfezler ve bacalar etkisi ile saatte en az 2 defa iç hava temizliği optimize edildiği; Yüksek hava akış hızı olmadan havanın kontrollü şekilde içeri alınabildiği, ısıyı bağdaşık dağıtılabileceği, rüzgâr tutucuların sıcak iklimler için olan fonksiyonel yapısının soğuk iklimler için kullanılabileceği görülmüştür. Ayrıca, soğuk su havuzları yerine radyatör ısısı kullanılarak iç hava sıcaklığının homojen dağılımı başarılı bir şekilde yapılmıştır. Menfezlerin içine uygun filtre yerleştirilerek toz ve pm10, pm2,5 vb. küçük parçacıklar sorunlar da çözülmüştür.

Abstract:
Indoor fresh air need for users in buildings is important in terms of user health. This becomes even more important in offices, educational buildings and health facilities where users are concentrated. According to WHO statistics, 4.3 million patients are seen in unventilated buildings each year. In addition to health problems, the upfront investment and operating costs of active air conditioning systems are also high. In cold climates, the air is unhealthy and polluted due to the opening of the heating systems in winter. Therefore, it is necessary to clean the air indoors in order to purify the air from dirt and dust. Windows are not filters for fresh air. Moreover, alternative natural ventilation should be created for windows, as it is a source of noise and pollution in educational environments, as well as causing a rapid waste of heating energy. In vernacular architecture, window-independent natural ventilation has been achieved with little cost and energy savings. In this thesis, research was conducted with the hypothesis that a healthy and affordable passive ventilation system can be developed for existing buildings in cold climates, based on local teachings. The current fresh air conditions in the Gazi University Architecture Department floor, the ateliers corridor, and studios 304B and 307 were examined, and then exterior air vents, air outlet vents, and chimneys were designed to enhance air quality. In this process, the corridor and selected studios were simulated with their real dimensions and maximum student capacity. Then the dimensions of the vents in the studios and the chimneys in the corridor were calculated, then the design and layout were presented. Lastly, the hypothesis was confirmed by comparing the analysis results before and after the design of the vents and chimneys in different conditions and details. Based on the results obtained; indoor air cleaning is optimized at least two times per hour by the use of calculated and designed vents and chimneys; the air can be taken in a controlled manner without a high air flow rate, the heat can be distributed evenly, and the functional structure of the wind traps can be used in cold climates as well. Also, using radiator heat instead of cold water pools The homogeneous distribution of the indoor air temperature has been done successfully. Problems such as dust and small particles pm10, pm2,5, etc. have been solved by placing a suitable filter inside the vents.