Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (computational fluid dynamics – cfd) yöntemi akışkanlar mekaniğinin bir alt dalı olarak, ileri seviye bilgisayar teknolojisinin kullanılması ve nümerik hesaplamaların yapılmasıyla geliştirilmiş bir analiz metodudur. Kullanım alanı ağırlıklı savunma sanayi, otomotiv, beyaz eşya ve uçak/uzay sektörlerinde ar-ge ya da ürün geliştirmeyi kapsamaktadır. Alkazar Mühendislik ise bu metodu yapı sektöründeki ihtiyaçlara yönelik kullanıp, yapıyı bir ürün gibi ele alarak, tasarımı geliştirmeye ve performansını irdelemeye odaklanmıştır. Bu metotla, tasarım aşamasında simülasyonlarla ihtiyaca cevap verildiği farklı konular olduğu gibi, ofis, depo, atrium hacimli mahallerde de akış ve ısı transferi çözümlemeleriyle iç ortam çevre kalitesinin iyileştirilmesinde çalışılmaktadır.

İç ortam çevre kalitesi insan sağlığı ve üretkenliği açısından son derece önemli bir konudur. Günümüzde ofis yapılarında görülebilecek tıbbi problem, yapıyla ilişkili en temel lejyoner hastalığı olabilir. Fakat bu durumdan korunma havalandırmaya bağlı olarak sağlanamaz, açıktaki kaynakların (bakteri, mantar) ortadan kaldırılması gerekmektedir. Bunun yanında psikolojik rahatsızlıklar da görülebilir fakat bu da yapı/ofis havalandırma ya da iklimlendirmeye çok bağlı olmayabilir. Bu durumların dışında mühendislik tasarımı sebebiyle hava kalitesine, ısıl, görsel ve akustik kayba bağlı olarak kullanıcılarda Hasta Bina Sendromu (Sick Building Syndrom-SBS) dediğimiz rahatsızlık ortaya çıkabilir. SBS rahatsızlığı yaşayan kişilerde bu durum doğrudan gözlemlenmediği gibi, ofis dışına çıkıldığında geçebilir. Göstergeleri daha çok yorgunluk, baş ağrısı, bitkinlik, sinirlilik hali veya göz gerginliği problemleri olabilir. Ofis ortamında belirttiğimiz bu durumları yaşayan insanların ise üretkenliklerinin zamanla azaldığı ve neticesinde iş verimliliğinde de kayıplar olduğu görülmektedir. Hem kullanıcı sağlığının korunması hem de üretkenliğin yüksek tutulması için, ofis iç tasarımı çok farklı disiplinlerin bir araya gelerek çalışma yapmasını gerektiren bir konu olmuştur.

Mimari tasarımda, ofisin kullanım amacına ve diğer tüm ihtiyaçlara en uygun olacak fikir çalışılırken, diğer ekiplerin de buna bağlı süreç boyunca sistem tasarım ve iyileştirmelerini yapmaları gerekmektedir. İyi bir tasarım oluşturmadaki hedefin kullanıcı konforu olduğu bir gerçektir. Dünyada kullanılan toplam enerjinin %40’ının yapılara ayrılmış olması, iklimlendirme ve havalandırmanın da bu enerjinin ortalama %50’sini tüketmesi, konfor için tasarımlarda kısıtlamaları kaçınılmaz kılmaktadır. Özetle iyi bir tasarımın yolu, bu dengeyi yakalamaktan ve gerekli hesaplama yöntemlerine hâkim olmaktan geçmektedir.

Bu çalışma kapsamı; hava kalitesi ve termal konforu irdelerken, Şekil 1’de de görüldüğü üzere iç ortam çevresel kaliteyi oluşturan diğer iki etken olan akustik ve görsel konfor irdelemesi de SBS durumu için önem arz etmektedir. Tasarım çalışmalarında karmaşıklığın giderek arttığı ve yapılar için kullanılan standartlar, bazı noktalarda yeterli gelmemektedir. Bu sebeple performans analizleri dediğimiz, sistemin dijital olarak test edilmesi işlemi önem kazanmaktadır. Hem yatırımda oluşabilecek problemlerin önceden görülmesi hem de iyileştirme için imkân sunması bakımından kullanımı fayda sağlamaktadır.

Yukarıda verilen tanımlamalara ve analiz yöntemine örnek olması bakımından tamamlanmış bu çalışma, bir ofiste kullanılan oda içinde ve masa üzerindeki ayırıcı malzemelerin yerleşimine bağlı hava kalitesinin (Indoor Air Quality-IAQ) nasıl ve ne kadar etkileneceğini irdelemeye yöneliktir. Çalışma CFD yöntemiyle, bir oda özelinde 3 boyutlu olarak analiz edilmiş ve elde edilen sayısal değerler daha rahat yorumlanabilmesi için görselleştirilmiştir.

Analiz çalışmaları Ankara ili iklim koşulları ısıtma dönemi referans alınarak tanımlanmıştır. Dış ortam hava sıcaklığının -12°C olduğu kabulü yapılmış ve duvar kalınlığı verilen odanın ısı iletim değeri 1.7W/m.K seçilmiştir. İnsanların vücudunun ürettiği 100 Watt’lık ısıl yük hesaba katılmış ve üşümemeleri için iklimlendirme yapılmıştır. Asma tavan altına yerleştirilen ve 4 yöne üfleme yapan standart bir menfezle sıcak hava ortama dağıtılmış ve asma tavan içine geri toplanarak devre fan coil tarzı döngü tamamlanmıştır.

Belirtilen kabullere bağlı analizler tamamlanmış ve sayısal sonuçlar oda içinde insanların ortalama oturma seviyesinde alınan kesitlerde görselleştirilmiştir.

Şekil 5’te hissedilir sıcaklıktan anlaşılacağı üzere, cam kenarına/dış duvara yakın oturan insanların hissedeceği sıcaklıkta düşüş olmaktadır. Ofiste kış aylarında ortalama 22-23°C mertebesi yeterli gelebilmektedir.

Şekil 6’da dikey kesitlerde hissedilir sıcaklığın yine ofiste ısınan havanın yükselmesi sebebiyle emiş menfezleri önüne doğru artış gösterdiği, kullanıcıların oturduğu alanlarda da yer yer 23°C’nin üstüne çıktığı görülmektedir.

Görselde mavi renkle belirtilen alanlarda yeterli havalandırma olurken (skalda 1 ve üzerindeki değerler için), ayraçlar eklendiğinde ofis içinde havalandırma için daha verimli bir tasarımın gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Sadece iklimlendirmenin uygulandığı, havalandırma için kapının açık bırakıldığı tipik bir ofis odasında Şekil7’de görüldüğü üzere, ayrıcı bölmelerin olmasıyla birlikte iç ortamdaki hava kalitesinde kayıp yaşanmaktadır. CO2 molekül ağırlığı bakımından havadan daha ağır olduğu için, ortamda çökme yaparak ilerler. Gerçek hayatta birçok farklı harici kirletici de olabilir. Fakat gösterilmek istenilen temel kirleticilerden CO2 gazı dahi, sadece ayraç olup olmaması durumunda bu derece hava kalitesini etkilerken, diğer kirletici kaynakların da pozitif etki oluşturamayacağıdır.