Konut mutfaklarının mekansal performansını etkileyen etmenler ve iç ortam hava kalitesi
Factors affecting the spatial performance of residential kitchens and indoor air quality
Yazar: MELTEM EREN
Danışman: PROF. DR. HÜLYA KUŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture ; İç Mimari ve Dekorasyon = Interior Design and Decoration

Özet:
Yaşamımızın önemli bir kısmını geçirdiğimiz kapalı alanlardan biri konutlardır. Konut içindeki mutfak mekanı, beslenme ile olan ilişkisinden dolayı tarih boyunca insanlar için yaşamsal anlamda önem taşımıştır. Aynı zamanda, mutfak, aile bireylerinin bir arada bulunup yemek yediği ve sosyalleştiği bir yaşam ve çalışma alanı olarak konut içinde kullanıcıların en yoğun olarak kullandıkları alanlardan biridir. Yakın zamanda yaşanan küresel salgın nedeniyle insanları evde kalmaya yönlendiren önlemler, zamana ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak değişen yaşam ve çalışma tarzları konutlara ve konut içinde mutfak mekanına yeni işlevler ekleyerek daha yoğun ve etkin olarak kullanımına neden olmuştur. Kullanım yoğunluğu gün geçtikçe artan mutfaklarda kullanıcı gereksinimlerini karşılayarak çalışma verimliliğini artırmanın ve kullanıcılara sağlıklı bir ortam yaratmanın önemi artmış ve bu amaçla iç çevre kalitesinin en üst düzeyde sağlanması gerekliliği ortaya çıkmıştır. İç çevre kalitesi mekanın görsel ve işitsel konforunun sağlanması, mimari planlama, ergonomik tasarım, fiziksel çevre şartları vb. mekânsal gereksinimlerin kullanıcı gereksinimlerine uygun şekilde düzenlenmesi ile sağlanabilir. Bu etmenlerin kullanıcılar tarafından iyi ve yeterli olarak kabul edilmesi için öncelikle kullanıcıların iç ortamda soludukları havanın taze, temiz ve sağlıklı olması gerekir. Konutlarda mutfaklar, içinde yapılan eylemler ve kullanıcı yoğunluğu düşünüldüğünde, iç ortam havasını etkileyen kirleticilerin oluşumunun en fazla olduğu mekanlardan biridir. Yapılan çeşitli araştırmalardan, pek çok farklı eylemin yapıldığı mutfaklarda en önemli iç hava kirletici kaynağının mutfaklardaki ana eylemlerden biri olan pişirme eylemi olduğu anlaşılmıştır. Pişirme işlemi ile açığa çıkan çeşitli gazlar, partiküller, yüksek ısı ve buhar iç havanın niteliğini değiştirir. Bu kirleticiler hava dolaşımı ile yayılarak mutfağın yanı sıra konut içindeki diğer mekanların da hava kalitesini ve kullanıcı konforunu önemli ölçüde etkiler. 
Tez çalışmasında, referans kitaplar ve ulusal/uluslararası yayınlarda yer alan özgün bilimsel araştırmalardan yararlanılarak, konut mutfaklarının mekansal performansını etkileyen mimari tasarım gereklilikleri ve fiziksel çevre etmenleri ile mutfaklardaki ana eylemlerden biri olan pişirme eylemi ve pişirme eylemi sonucu açığa çıkan kirleticiler, bu kirleticilerin iç ortam hava kalitesine etkileri ve iç hava kalitesinin iyileştirilmesi konuları ayrıntıda incelenmiştir. Böylece, konut mutfaklarında pişirme eylemi kaynaklı iç hava kirliliğine etki eden etmenlerin ve mevcut ya da yeni yapılacak mutfak mekanları için alternatif kontrol ve iyileştirme yöntemlerinin ortaya konması hedeflenmiştir.
İncelenen çalışmalardan elde edilen bilgiler doğrultusunda, çalışmanın son bölümünde, iç hava kalitesinin değerlendirilebilmesi için bir yaklaşım sunulmuş ve konuyla ilgili başlıkların sistematik bir şekilde ayrıntılandırılarak mutfaklar için tasarım aşamasında önemle düşünülmesi gereken etmenlerin listesi oluşturulmuştur.  Önerilen değerlendirme yaklaşımı; (i) mutfak ve kullanıcı özelliklerinin belirlenmesi, (ii) pişirme eylemi kaynaklı kirliliğin belirlenmesi, (iii) iç hava kalitesini iyileştirme yöntemleri olmak üzere üç ana başlıktan oluşmaktadır. Bu ana başlık konuları, literatürde karşılaşılan ağırlıklı uluslararası bilimsel çalışmalar, basılı yayınlar, ilgili yönetmelik ve standartlar taranarak, sistematik olarak bütünden ayrıntıya olacak şekilde bir etmenler listesine dönüştürülmüştür. 
Tez çalışmasında, mutfakların mimari tasarım ve mekansal performans gerekliliklerinin incelenmesinin yanı sıra, mutfaklarda açığa çıkan kirleticilerin yayınımı ile ilişkili şartların ele alınması ve incelenmesi, sorunların ortaya konması ve daha etkin çözümlerin geliştirilebilmesi amaçlanmaktadır. Böylece, öncelikle pasif yöntemlerle alınacak önlemler ile kullanıcı sağlığı açısından oluşabilecek riskler azaltılarak tüm konutun hava kalitesi iyileştirilebilecek, daha sağlıklı ve konforlu mekanlar tasarlanabilecektir.

Abstract:
One of the closed areas where people spend a significant part of their lives is the residential buildings. The kitchen in the house has been of vital importance for people throughout history due to its relationship with food. At the same time, the kitchen is one of the most intensively used areas in the residence as a living and working space where family members eat and socialize together. 
The measures that forced people to stay at home in the recent global pandemic, the changing life and working styles with time and technological developments have added new functions to the kitchen space within the residence, causing it to be used more frequently and efficiently. The usage density in kitchens has been growing day by day. Thus, creating healthy and comfortable spaces for the users emerged as an important need. 
In indoor spaces, protecting human health, improving quality of life, and increasing working efficiency could be possible by ensuring high Indoor Environmental Quality (IEQ). IEQ comprises the conditions such as proper lighting, acoustic, ergonomics, air quality, etc. inside a building and their effects on occupants. Among these parameters, indoor air quality is reported as the most important as it is directly related to users' health. 
Current studies indicate that the indoor pollutant concentrations are much higher, and indoor air quality is significantly worse compared to outdoors. Besides, indoor air pollutants is posing a significantly larger health risk compared to outdoor air due to higher exposure to pollutants through respiration and direct contact by the skin. The indoor air pollutants are reported to be responsible for many diseases such as dry throats, headaches, burning eyes, and sometimes even severe health problems such as respiratory ailments, lung problems, and cancer.
Kitchens in residences are one of the places where the generation of pollutants that affect the indoor air quality is highest, considering the activities performed inside and the density of users. 
There are numerous pollutants that adversely affect the air quality in kitchens. Such pollutants can be released from various sources and activities in kitchens such as cooking and heating, building materials, air conditioning systems etc. Among many other activities, cooking is the most important source of indoor air pollutants in the kitchens. Various gases and particulates together with heat and vapour are the main indoor pollutants produced by cooking activity. In addition, these pollutants spread with the air circulation, thus significantly affecting the air quality and user comfort in the other spaces of the house as well as the kitchen itself. 
In this study, the following subjects have been examined in detail through reviewing various scientific publications, reference books and international journals; (i) the factors that affect spatial performance of residential kitchens, such as architectural design requirements and physical environmental factors, (ii) the cooking activity and the pollutants generated by its application, (iii) the effect of these pollutants on indoor air quality and (iv) the potential methods for improvement of indoor air quality.
According to the results of the studies examined, it is understood that i) the smoke from cooking in kitchens contains various chemicals and respirable size UFPs; ii) PM concentration in the kitchen's air varies depending on factors such as cooking method, cooking temperature, type of food, type of fuel used, etc.; iii) cooking in kitchens is the highest moisture-producing activity in residences and iv) the temperatures in the kitchen, especially in the breathing zone of the cookers can increase drastically with the cooking activity. PMs, gases, heat and water vapour generated during the cooking process increase significantly in the kitchen and spread easily to the rest of the house. An appropriate management strategy should be implemented to control polluted indoor air.
In accordance with the information obtained from the examined studies, in the final section, it was aimed to achieve a working schema for the appropriate assessment of indoor air quality. An evaluation approach was presented to determine the pollution load in residential kitchens. Factors affecting indoor air pollution due to cooking processes were assessed comparatively, and based on this, a systematic compilation of control, assessment, and appropriate improvement methods for existing or newly designed kitchen spaces was provided. 
The basic approach consists of three main topics; (i) determination of kitchen and user characteristics, (ii) determination of pollution caused by cooking, (iii) methods of improving indoor air quality. The factors have been listed in hierarchical manner by systematically detailing the main topics. 
The first step of the assessment approach, which is defined as "determination of kitchen and user characteristics" is classified as i) related to user characteristics and ii) and related to spatial features. Under these subjects, the effect of regional user characteristics and the physical properties of the kitchen on pollutant emissions has been examined.
The second step of the assessment approach is the definition of the pollution emission factors during cooking activities. The variables that have critical importance on indoor air quality are listed. A method is presented for the assessment of the quantitative and qualitative impact of such variables. In order to carry out a qualitative assessment, the relative importance of variables has been determined. In order to minimize the effect of subjective judgements, in qualitative assessment, some comparisons were made with the results of scientific research in the relavant literature, making use of tables and charts. To perform a quantitative assessment, actual measurements need to be done. For such measurements, the factors that need to be considered are listed.
The third step of the assesment approach is to propose the most appropriate ventilation method according to the requirement, which will be approximately determined using the data obtained in the first two steps. The relationship of the kitchen with its interior and exterior environment is a guide for determining the ventilation model that can be used effectively. 
During the evaluation, improvement, and solution proposal stages, a list prioritizing passive methods was created due to their environmental sensitivity and sustainability. This list aims to provide a framework that can assist in generating solutions by considering the location, physical features, and interior arrangement of kitchens during the preliminary design phase. 
Based on the obtained data, the building's orientation, kitchen location, and the positioning of openings, along with the building opening ratios, were identified as the most crucial factors determining the effectiveness of natural ventilation. By correctly organizing cross ventilation, indoor air flow can be increased, resulting in faster removal of indoor pollutants. Air flow characteristics can also be adjusted using building components such as transom and louvres or by arranging architectural elements. These factors need to be carefully considered during the design phase to ensure the implementation of effective passive methods in the kitchen spaces. 
The study also presents an approach to use a mixed system with mechanical ventilation for cases where natural ventilation is not adequate.
Beside examining the architectural design and spatial performance requirements of kitchens, it is aimed to highlight and investigate the conditions associated with the emission of pollutants released in kitchens, to reveal the problems and to develop more effective solutions. 
Consequently, it will be possible to design more healthier and more comfortable spaces by reducing the risks that may occur in terms of user health, primarily with the measures to be taken with passive design methods. With the suggestions presented in this study, it is aimed to guide designers to create healtier living spaces and to contribute to the design of healtier kitchen spaces.