Gaz sensörleri ile ölçüm sistemleri için ortam modelleme ve simülatör geliştirilmesi
Environmental modeling and simulator development for gas sensors and measurement systems
Yazar: NESİBE YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÖZMEN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Kapalı ortam = Indoor ; Karbon dioksit = Carbon dioxide ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling

Özet:
İç ortam hava kirliliği, insanların zamanlarının çoğunu geçirdiği ev, okul, hastane, işyeri gibi kapalı ortamlarda insan nefesi, uçucu organik bileşikler, bakteriler vb. nedenlerle artmakta ve nadiren hissedilmektedir. Sağlıklı ve konforlu bir yaşam ortamı için sıcaklık ve nem kontrolünün yanı sıra kirletici gazların miktarının ölçülmesine ve ölçülen değerlere göre iç ortam hava iklimlendirmesinin yapılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.

Karbondioksit (CO2), havalandırma gereksinimlerini belirlemek ve İç Ortam Hava Kalitesi (İOHK)'ni kontrol etmek için önerilen önemli bir iç ortam hava kirleticisidir. İç ortam CO2 konsantrasyonları, kapalı bir ortamda bulunan kişilerin sayısına ve yaptıkları aktivitelerin seviyesine göre doğrusal olarak değişmektedir. Bu çalışmada, kapalı ortamlarda CO2 değişimlerini ortamın fiziksel özellikleri, ortamdaki insan sayısı, insanların karakteristik özellikleri ve aktivitelerine göre tahmin eden bir matematiksel model geliştirilmiştir. Daha sonra bu model, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi'nde bir toplantı odası için uygulanmış ve ölçüm sonuçları ile doğrulanmıştır.  

Çalışmanın ikinci kısmında geliştirilen model, Sakarya Üniversitesi Bilgisayar ve Bilişim Bilimleri Fakültesi 1. katında bulunan derslikler için uygulanmış ve CO2 gazı açısından İOHK çeşitli durumlar için analiz edilmiştir. Çalışmada, geliştirilen model yardımıyla dersliklerdeki iç ortam CO2 konsantrasyonları kişi sayısı, farklı havalandırma ve ortam şartları dikkate alınarak hesaplanmış ve bu hesaplama sonuçları yapılan ölçümler ile doğrulanmıştır. Ölçme çalışmalarının bir diğer çıktısı olarak ise sağlık ve konfor şartları açısından sınıfların çoğunda CO2 miktarının sağlık sınırlarının üzerinde olduğu gözlenmiştir. 

Geliştirilen matematiksel model yeni yapılacak binaların tasarım aşamasında ve mevcut binaların İOHK analizinde kullanılabilecektir. Model ayrıca, görsel arayüz ile de entegre edilmiş olup, elde edilen sayısal değerler grafik arayüzler ile analiz edilebilmektedir.

Abstract:
Indoor air pollution increases due to human breath, volatile organic compounds, bacteria etc. in places such as schools, hospitals and offices where people spend most of their time and is rarely felt. For a healthy and comfortable living environment, besides temperature and humidity control, it is necessary to measure the amount of pollutant gases and to perform indoor air conditioning according to measured values.

Carbon dioxide (CO2) is an important indoor air pollutant that is recommended for determining ventilation requirements and for control Indoor Air Quality (IAQ). Indoor CO2 concentrations vary linearly with the number of people in a closed environment and the level of activity they perform. In this study, a mathematical model has been developed that that predicts CO2 changes in indoor environments according to physical properties of the environment, the number of people, the characteristics and activities of humans in the environment. This model was then applied to a meeting room in Bilecik Şeyh Edebali University and verified by measurement results.

In the second part of the study, the developed model was applied to the naturally ventilated classrooms on the first floor in Faculty Building of Computer and Information Sciences in Sakarya University and IAQ was analyzed for various situations in terms of CO2 gas. In the study, the indoor CO2 concentrations were calculated by considering the number of people in the classrooms on different ventilation and indoor conditions. Then, the results were validated by the measurements. As another output of the measurement studies, the amounts of CO2 in most of the classrooms were observed above the limits in terms of health and comfort conditions.

The developed mathematical model can be used in the design phase of new buildings and IAQ analysis of existing buildings. The model is also integrated with a visual interface, and the resulting numerical values can be analyzed by graphical interfaces.