Yeşil bina kriterleri kapsamında havalandırmalı pencereler ile iç hava kalitesinin kontrolü ve ısıl performans üzerine etkisi
Control of indoor air quality with ventilated windows within the scope of green building criteria and its effect on thermal performance
Yazar: ILDAR FATHI AJIRLOU
Danışman: PROF. DR. CÜNEYT KURTAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Hava akımı = Air flow ; Hava kalitesi = Air quality ; Havalandırma = Ventilation ; Termal konfor = Thermal comfort ; Yeşil yapı = Green building ; İç mekan = Interior space

Özet:
Binalarda çevreyi koruyan ve enerji tasarrufu sağlayan uygulamaların artması sonucunda, yeşil binalar ile ilgili standartlaşma ihtiyacı ortaya çıkmıştır.Bu nedenlerle iç ortamlarda uygun bir hava kalitesi sağlayan çözümlerin uygulanması tasarımcıların önde gelen sorumluluklarından biri olmaktadır. Bu kapsamda, temel ölçü ve niteliklerin belirlenmesi amacıyla sertifika verilmesi gündeme gelmiş, dolayısıyla bunu sağlayan kurumlar ortaya çıkmıştır. Böylece, yeşil bina standartları oluşturulmuş, değerlendirme, derecelendirme ve sertifikalandırma sistemleri kurulmuştur. Bu çalışmada, hava akışlı pencerelerin; hacimden hava kirletici maddeleri ve partikülleri uzaklaştırmasının yanı sıra ofis ve odalardaki kullanıcılara termal konfor sağlamadaki performansı incelenmiştir. ofis odalarında doğal ve karışık havalandırma yöntemleri çalışılırken, ısıtma yükü ve kirletici kaynaklar dikkate alınmıştır. Yöntem olarak, küçük, orta ve büyük oda olarak adlandırılan farklı döşeme boyutlarına sahip üç ofis odası ve farklı hava akımı pencere kalınlıkları (10cm-40cm) dikkate alınmıştır. Ofis kabinleri içindeki akış ve ısı transferi, hesaplamalı akışkan dinamiği yöntemi kullanılarak simüle edilmiş ve simülasyon sonuçlarından elde edilen ortalama sıcaklık, bağıl nem, hız, CO2 ve Toz konsantrasyonu uluslararası havalandırma standartlarındaki kriterlerle karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Ofis odalarındaki termal konfor durumunu değerlendirmede, incelenen her durum için PMV hesaplanmıştır. Orta ve küçük boyuttaki odalarda "Hava Akışlı Pencere"sinin doğal havalandırmasının, ASHRAE hariç uluslararası havalandırma standardındaki termal ve RH koşullarını karşılaya bileceği bulunmuştur. Önerilen hava akışı penceresinin, doğal havalandırma modunda çalışırken, ofislerdeki CO2 (pencere kalınlığı 30 ve 40 cm) ve toz seviyesini(küçük oda 10,20,30 ve 40 kalınlıkta olan pencereler, uluslararası standartta kabul edilebilir düzeye başarılı bir şekilde düşürebildiği görülmüştür. Karma modda (doğal+yapay) Hava Akışı çalışması incelenmiş ve elde edilen sonuçlar, enerji tüketimi ekonomisi açısından döşeme altı hava dağıtım sistemi ile karşılaştırmıştır. Sonuçlar, küçük, orta ve büyük ofis boyutlarında kurulan hava akışı havalandırma sisteminin, doğal veya karma çalışma modunda, karşılık gelen geleneksel HVAC sisteminden daha az enerji tüketen havalandırma standardında iç mekan koşulu sağlayabildiğini göstermektedir. Ayrıca hava akış sistemi sadece büyük ofiste ısıl konfor koşulunu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda uygulaması ekonomik olarak da uygun değildir.

Abstract:
As a result of the increase in applications that protect the environment and save energy in buildings, the need for standardization has emerged regarding green buildings. For these reasons, it is one of the leading responsibilities of designers to implement solutions that provide a suitable air quality in indoor environments. In this context, certificate issuance has come to the agenda in order to determine the basic criteria and qualifications, so institutions that provide this have emerged. Thus, green building standards have been established, evaluation, rating and certification systems have been established. In the present study performance of an Airflow window in removing contaminants and particles as well as providing thermal comfort for the occupants in the office and rooms is investigated. Both natural and mixed ventilation methods were studied and the full heating load and contaminant sources in the office rooms were considered. Three offices rooms having different flooring sizes respectively called small, medium and big rooms, and different airflow window height(10,20,30,40cm) were taken into account. The flow and heat transfer inside the office cubicles were simulated using the computational fluid dynamic method and the results were validated against the published data in the literature. Then, the local and average temperature, relative humidity, velocity as well as CO2 and Dust concentration are extracted from simulation results and compared to criteria in international ventilation standards. In order to evaluate thermal comfort condition in the office rooms, PMV was calculated for each studied case as well. It's found that except in the big room having 8x6 flooring size, natural ventilation from the Airflow Window can satisfy the thermal and RH conditions in the international ventilation standard except for ASHRAE. Moreover, it's found that the suggested airflow window, when operating in the natural ventilation mode, can successfully reduce CO2 and dust level in the offices to the acceptable level in the international standard. Finally, the Airflow operation in the mixed-mode is studied and the obtained results are compared to the underfloor air distribution system in terms of energy consumption economy. Results indicate that the airflow ventilation system installed in small, medium and big offices operation can provide indoor condition in the ventilation standard either in natural or mixed operation mode consuming less energy than the corresponding traditional HVAC system. Besides, the airflow system is not able to provide thermal comfort condition in the big office but also its application is not economically feasible.