Kapalı hacim yangınlarında güneş kırıcı elemanların düşey yangın yayılımına etkisinin sayısal modelleme yöntemi ile incelenmesi

Binalarda termal ve görsel konfor koşullarının oluşturulmasında sürdürülebilir teknolojilerin kullanımı gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Konfor gereksinimleri karşılanırken dünya üzerindeki yenilenebilir olmayan enerji kaynaklarının hızla azaldığı göz ardı edilmemelidir. Güneşin ısısal ve ışıksal etkileri bir yandan bu konforun karşılanmasına katkı sağlarken bir yandan da aşırı ısınma ve kamaşma sorunlarını da beraberinde getirmektedir. Ortaya çıkan bu olumsuz etkilerin bina kabuğunda kontrol edilmesi için çeşitli önlemlerin alınması gereklidir. Bu uygulamalardan birisi de güneş kontrol sistemleridir. Güneş kontrol sistemleri kullanıcının termal ve görsel konforunu sağlamanın yanı sıra pencere üzeri, önü veya yanında kullanılmaları nedeniyle yangın esnasında alev ve dumanın yayılma özelliklerini belirleyebilir. Bu sistemlerde kullanılan elemanların konfigürasyonuna göre alev ve duman hareketi kısıtlanabilir ya da artabilir. Tezin birinci bölümünde tezin kapsam ve sınırları ile literatür araştırmalarına yer verilmiştir. Çalışma kapsamında rüzgar etkisi ile seçilen farklı tiplerdeki güneş kontrol sistemlerinin malzeme ve yangın dayanım özellikleri kapsam dışı bırakılmıştır. Bu çalışma kapsamında farklı özelliklere sahip güneş kontrol sistemlerinin, değişken boyutlardaki açıklıklarla birlikte kullanıldığında yangın esnasında alev ve duman hareketine olan etkileri incelenmiştir. Tezin ikinci bölümünde genel olarak kapalı hacim yangınlarına değinilmiştir. Bu kısımda kapalı hacim yangınlarının gelişimi, kapalı hacim yangınlarının gelişimini etkileyen faktörler, kapalı hacim yangınlarının yayılımı ve cephe yangınlarından bahsedilmiştir. Ayrıca bu bölümde cephe yangınlarında, alevin olası davranış ve boyutlarının hesaplanabilmesi amacıyla kullanılan matematiksel formüller verilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde sıklıkla kullanılan güneş kontrol sistemleri ele alınmıştır. Bu amaçla güneş kontrol elemanları biçimsel özellik, malzeme ve kullanılmış olan mekanizma açılarından sınıflandırılmış olup bu sistemlerin yangın anında alev ve duman yayılımına olası etkileri ele alınmıştırDördüncü bölümde ise tezin kapsamı doğrultusunda yapılmış olan sayısal modellemeler ele alınmıştır. Bu bağlamda kullanılan yöntem açıklanmış olup, sayısal modellemede yer verilen örnek çalışmalar açıklanmıştır. Yangın senaryosu, yangın kaynağı katta cam kırıldıktan ve alev ve duman açıklıktan dışarı atılmaya başladıktan sonraki durumu gözeterek hazırlanmıştır. Çalışma yöntemi olarak sayısal modelleme seçilmiştir. Sayısal modellemede ise bir çeşit CFD yazılımı olan FDS'i arayüz olarak kullanan PyroSim programı kullanılmıştır. Modellenen örnek çalışmalar, dış ortama komşu bir açıklığa sahip kapalı hacimlerdir. Oluşturulan yangın senaryosunun 1200 saniye boyunca sürdüğü ve ofis tipi bir yangın olduğu kabul edilmiştir. Yangın kaynağı olarak masif ahşap masa seçilmiş olmakla beraber kaynağı kapalı hacmin ortasında konumlandırılmıştır. Ayrıca yangında kullanılan ısı salımı standart yangın eğrisine uygun olacak şekilde ve 1156 kW/m 2 olarak kurgulanmıştır. Senaryo kapsamında geliştirilen örnek çalışmalarda yangının çıktığı kat ve üzerinde yer alan iki kat modellenmiştir. Kapalı hacim boyutları 3,6 x 3,6 x 3,6 m'dir. Duvar kalınlığı ise 0,2 m'dir. Örnek çalışmalarda 5 farklı güneş kontrol sistemi birebir aynı özellikte ancak farklı açıklık ebatlarına sahip 3 kapalı hacme uygulanmıştır. Sistemlerin yangın anındaki tepkilerini inceleyebilmek adına 3 farklı açıklık tipi için herhangi bir güneş kontrol sistemine sahip olmayan referans çalışmalar oluşturulmuştur. Referans modeller ile birlikte toplam 18 farklı örnek çalışma hazırlanmıştır. Son olarak beşinci bölümde çalışmanın sonuçlarına yer verilmiştir. Yapılan çalışmanın sonuçları, farklı açıklıklar ile bu açıklıklarda kullanılan farklı tipteki güneş kontrol sistemleri, yangın esnasında alev ve dumanın yönlenmesinde etkin rol göstermiştir. Yatay olarak kullanılan güneş kontrol sistemlerinde alev ve duman cepheden uzaklaşma eğiliminde olmasına rağmen sistem ile açıklık arasındaki boşluklar sebebiyle cepheye sirayet etmiştir. Düşey sistemlerde ise alevin cepheye yakınlaştığı görülmüştür. Yapılan çalışmada kullanılan güneş kontrol sistemleri içerisinde kafes tipi sistemlerde alev ve dumanın cepheden uzaklaştırılması anlamında en etkin sonuçlara sahip olduğu görülmüştür. En tehlikeli sonuçlar ise alev hareketinin son derece düzensiz olmasından ve alevlerin cepheye yakınlığından dolayı saçak ve düşey tip sistemlerin birlikte kullanıldığı modellerde gözlenmiştir.