Cami Yapılarında Doğal Havalandırma Tasarımı ile Pasif Soğutma Sağlanmasına Yönelik Bir Yaklaşım

Abstract

Tipik olarak doğal olarak havalandırılan bir yapının enerji tüketimi, klimalı bir yapıya göre %40 daha azdır. Cami yapılarının yıl boyunca tükettiği enerjinin en büyük kısmını yaz aylarında tükettiği soğutma enerjisi oluşturmaktadır. Bu nedenle yaz aylarında camilerde tüketilen enerjinin azaltılması çok önemlidir. Cami yapılarının kat yüksekliği genellikle insan ölçeğinin 5-6 katı kadar yüksek yapılar olarak tasarlanmaktadır. Bu yükseklik, doğal havalandırma için kullanılabilecek çeşitli seviyelerdeki açıklıkların tasarlanmasına olanak tanır. Ancak günümüzde Türkiye'deki cami yapılarında yüksek kotlarda bulunan pencereler açılır pencere olarak değil sabit pencere olarak, estetik kaygılarla tasarlanmakta ve doğal havalandırma potansiyeli göz ardı edilmektedir. Çalışmada camilerdeki bu sorunun tasarım aşamasında çözülmesi adına camilerdeki doğal havalandırma potansiyelinin değerlendirilmesi ve mimarlar için tasarım kriterlerinin oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışmada hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi kullanılarak simülasyonlar oluşturulmuştur. Bu kapsamda ANSYS Fluent programında altı farklı pencere açıklığı senaryosu modellenerek doğal havalandırmanın iç sıcaklıklara etkisi çalışma için tasarlanan bir cami prototipi üzerinde test edilmiştir. Çalışma kapsamı yalnızca iç akış hızları ve iç sıcaklıkları içerecek şekilde sınırlandırılmıştır. İç akış haritaları ve sıcaklık haritaları her senaryo için karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre cami yapılarında baca tipi havalandırmanın oldukça verimli olduğu görülmüştür. Bu bağlamda cami yapılarında üst kotlarda açılabilir pencereler tasarlamak ya da çatıda birden fazla açıklık tasarlamak cami yapılarında mevcut yaygın uygulamaya göre pasif soğutma açısından çok daha olumlu sonuçlar vermiştir. Sonuç olarak mimarların tasarım aşamasında kullanabilecekleri tasarım kriterleri önerilmiştir.

Typically, energy consumption in a naturally ventilated building is 40% less than in a mechanically ventilated building. The largest portion of the energy consumed by mosque buildings throughout the year comes from cooling energy, which is consumed in the summer months. Therefore, it is very important to reduce the energy consumed in mosques during the summer months. The floor height of mosque buildings is generally designed as 5-6 times higher than human beings. This height allows to design various options for natural ventilation. However, today, mosque buildings in Türkiye windows are designed as fixed windows with aesthetic concerns and the potential for natural ventilation is ignored. In order to solve this problem in mosques at the design stage, the study aims to evaluate the natural ventilation potential in mosques and establish design criteria for architects. For the study, simulations were created using computational fluid dynamics analysis. In this context, six different window opening scenarios were modeled in the ANSYS Fluent program and the effect of natural ventilation on interior temperatures was tested on a mosque prototype designed for the study. The scope of study is limited to include interior flow rates and interior temperatures only. Interior flow maps and temperature maps were evaluated comparatively for each scenario. According to the results of the study, it has been seen that stack ventilation in mosque buildings is quite efficient. In this context, designing operable windows at the upper elevations of mosque buildings or designing more than one opening on the roof has yielded much more positive results in terms of passive cooling than the current common practice in mosque buildings. As a result, design criteria that architects can use during the design phase have been suggested.