Baca Efekti: Binalarda Hava Akışının Görünmez Gücü

Binaların içinde ve çevresinde hava akışını yönlendiren en önemli fiziksel prensiplerden biri “baca etkisi” (stack effect) olarak bilinir. Doğal hava hareketi, öncelikle bina içindeki sıcak ve soğuk hava arasındaki yoğunluk farklarından kaynaklanır. Ayrıca özellikle plazalar, kuleler gibi yüksek yapılar ve büyük ölçekli tesisler de kritik rol oynar. Peki, baca etkisi nedir ve nasıl kontrol edilebilir?

Baca etkisi, sıcak havanın yükselmesi ve soğuk havanın aşağı inmesi prensibine dayanır. Temel olarak şu şekilde işler:

Kış Aylarında: İç mekan havası dışarıya göre daha sıcak olduğu için yükselir ve binanın üst kısımlarındaki açıklıklardan dışarı çıkmaya çalışır. Bu hava kaçışı, alt katlarda bir negatif basınç oluşturarak dışarıdaki soğuk havanın içeri girmesine neden olur.

Yaz Aylarında: Dış hava sıcaklığı iç mekana kıyasla daha yüksek olduğunda ise süreç tersine dönebilir. Sıcak hava içeri sızarken, soğuk hava alt seviyelerden dışarı itilir. Bu süreç özellikle yüksek binalarda daha belirgin hale gelir. Binanın yüksekliği arttıkça, sıcaklık farkının oluşturduğu basınç farkı da büyür ve hava akış hızı artar.

Baca Etkisinin Olumsuz Sonuçları

Baca etkisi kontrol edilmezse, bazı ciddi sorunlara yol açabilir:

• Konfor Problemleri:
  • Ani hava akımları, kapı ve pencerelerde cereyan hissi yaratır.
  • Örneğin, kışın üst katlarda sıcak hava birikir, zemin katlara soğuk hava hızla dolar.
• Kapı ve Pencerelerde Basınç Sorunları:
  • Aşırı hava basıncı, bina içindeki kapıları açmayı zorlaştırır ve kapatmayı güçleştirir.
• Asansör Şaftlarında Hava Akımı Problemleri:
  • Yüksek binalarda, baca etkisi asansör boşluklarda istenmeyen hava akımları oluşturur; bu akımlar asansör performansını olumsuz etkiler.
• Akustik Problemler:
  • Zonelanmış bölgeler yeterince izole edilmediğinde, akustik ıslık olarak bilinen sesler meydana gelir.
• Yangın ve Duman Yayılımı:
  • Yangın anında, baca etkisi dumanı hızla üst katlara taşır.
• Isı Dağılımında Dengesizlik:
  • Bina içinde bazı bölgeler aşırı sıcak ya da soğuk olur; bu durum iç mekan konforunu olumsuz etkiler.
• İç Hava Kalitesinin Bozulması:
  • Kontrolsüz hava akımları, dışarıdaki kirletici gazları içeri taşır ve hava kalitesini düşürür.

Kışın dışarıdaki hava soğuk ve yoğundur. Pencereyi açtığımızda bu yoğun soğuk hava, doğrudan zemine doğru hareket eder. Aynı zamanda, evin içinde ısınmış olan hafif sıcak hava, pencerenin üst kısmından dışarıya çıkmaya çalışır. İçerik senaryosunda yüksek katlı bir binanın yaz ve kış aylarındaki baca efekti incelendi. Bina içerisinde 25 kat ve her katın açıldığı bir asansör şaftı bulunmakta.

Giriş katındaki kapı altlarından ve şaft boşluğuna açılan asansör kapısından 0.04m2 lik bir sızdırma tanımlandı. Her katta bulunan açık bir pencerenin de havanın dış ortamdan giriş ve çıkışına izin vermesi sağlandı.

Sızdırma oranları her kapı ve pencere tipi olarak projelendirme sürecinde tayin edilerek hesaplamalara dahil edilir. Ayrıca örneğin asansör kapıları üzerinde bu tür durumlarda oluşan 25Pa ve üzeri yükler açılma sorunlarını tetikleyecektir. Döner kapılarda ise bu değer yaklaşık 130Pa mertebesine kadar dayanabilir.

Analizlerde yaz ayında dış ortam sıcaklığı 35°C, kış ayında ise 0°C dir. İç ortamın oda sıcaklığı ise 20°C ile başlatıldı. Bu şartlar altında analizler zamana bağlı bir şekilde gerçekleştirildi.

Neutral Pressure Level (NPL), basınç dengeleme seviyesidir ve bir bina, sistem veya yapı içindeki hava basıncının iç ve dış ortam arasında eşitlendiği yüksekliği ifade eder. Kış şartlarında bu seviyenin üstünde hava dışarı kaçarken, altında ise içeri girer. Görüldüğü gibi kışın rüzgarsız ortamda NPL 13.katta görülmektedir. Rüzgarlı ortamda ise kışın NPL 1 kat yukarıya çekilerek 14.katta konumlandı. Bu durum farklı daha sert rüzgar koşullarında giderek değişim gösterecektir.