Okullarda İklimlendirme

Yeni araştırmalar, sınıflarda iç hava kalitesinin akademik başarıda ciddi etkili olduğunu göstermektedir. Sınıflardaki sıcaklık ve CO₂ seviyelerinin pencerelerin açılması ve kapatılması ile kontrol edildiği günler ise artık sona ermeye yakın. Hava sızdırmazlığı artmış binalar, mekanik ve hassas kontrollü havalandırma sistemlerinin kullanımını gerektirir. Bu gerçek, okulların yeniden yapılandırılması ve inşa edilmesi planlamasında dikkate alınmalıdır.

Okullarda sınıflar ortalama 35 kişidir diyebiliriz. Sınıflardaki havada 1000 ppm’nin altında CO₂ seviyesini garanti etmek için kişi başına minimum 30 m³/h temiz hava gereklidir. Bu, dört ila beş arası bir hava değişimine ulaşılması için 1.050 m³/h’lik bir temiz hava debisine karşılık gelir. Besleme havası sistemi bu hava hacmini geri dönmez olarak sınıf odalarına getirmek ve konfor şartlarına yaklaştırmak zorundadır.

Günümüzde, okullardaki iklimlendirme sistemlerinin dış ortam hava kirliliğinden etkilenmeden içeriye kaliteli taze hava sağlaması beklenmektedir. Anaokullarının ve okulların teçhizatındaki odak nokta, odaya sağlık sorunlarına neden olmayan koşullar sağlamak ve bu nedenle tam bir fiziksel ve zihinsel performans sağlamaktır.

İç mekan iklimi ve enerji verimliliği

Resim 1, enerji gereksinimlerinden kaynaklanan görevleri göstermektedir. Modern binalar termal olarak mükemmel bir şekilde yalıtılır ve bunun sonucunda binalar neredeyse tamamen hava sızdırmaz hale gelir. Bu, binanın iletimle olan ısı kayıplarına ilişkin, enerji dengesi için olumlu bir durumdur.

Öte yandan hava geçirmez binalar yüzünden doğal hava değişimi de sekteye uğrar. Bu, solunan havanın CO₂ konsantrasyonunun sürekli arttığı anlamına gelir. Öğrenciler ayrıca yaklaşık 50 g/kg buhar üretir, böylece havadaki bağıl nem de yükselir.

Bunun sonuçları arasında, öğrencilerin okul çalışmalarına konsantre olma yeteneğinin azalması ve binadaki nemin artmasıyla duvarlarda küflenme ortaya çıkması gösterilebilir. Hava geçirmez binalar, buharlaşan veya bina parçalarından havaya yayılan maddeleri yayarlar. Bu gerçek, inşaat aşamasında önlenebilecek bir konu değildir.

Aslında eski binalara baktığınızda da bu durum aynıydı. Ancak binaların hava geçirmezliğe sahip olmaması, kirleticilerin yoğunlaşmasına izin vermeyen kalıcı bir hava değişimini sağlıyordu. Pencere açarak havalandırma, buna karşı kullanılabilir. Bu, CO₂ konsantrasyonunu kısa bir süre için düşürür ve nemi binadan çıkarır.

Bu durumda, dışarıdan alınan hava oda sıcaklığına kadar ısıtılmalıdır. Bu sistem çok fazla enerji gerektirir ve odadaki düzensiz oda sıcaklığı seviyesinin yanı sıra büyük sıcaklık dalgalanmaları oluşturur. Bu sadece mekanik bir iklimlendirme uygulamasıyla çözülebilir.

Enerji tasarruflu bir hava kontrol ünitesi, ısı geri kazanım sistemi ile birlikte çalışarak, ısı kayıplarını neredeyse tamamen önleyebilir. Modern cihazlar ile havadaki su buharı cihaz içerisindeki plakalı ısı geri kazanım ünitesinde yoğuşturulmaya zorlanır ve bu sayede kış ve yaz aylarında içeride nem kontrolü de sağlanmış olur.

Uluslararası Normlara Bağlı Gereksinimler

Diğer binalarda olduğu gibi, okullarda da enerji verimliliği için hava geçirmez bir inşaat gerekmektedir. Bu tasarım zorunlu olarak mekanik bir iklimlendirme gerektirir. Geçerli yapı yönetmeliklerinin yanı sıra DIN EN 15251, DIN EN 13779 ve VDI 6040 normları dikkate alınmalıdır. Almanya’da okul havalandırma normlarını içeren VDI 6040’ta, dış hava sıcaklığına bağlı olarak, 20 ila 26°C arasında bir oda sıcaklığı belirtilir. Bu kabulde hiçbir öğrencinin doğrudan güneş ışığına maruz kalmadığı varsayılmaktadır. Ayrıca, kirleticiden arındırılmış bir oda kabulü yapılmış ve 1000 ppm üzerindeki CO₂ konsantrasyonunun aşılmasına izin verilmemektedir.

Aşağıdaki tablo cebri havalandırma üniteleri için dış hava debisinin DIN EN 13779 tarafından yorumlanmasına yardımcı olur:

Tablo 1. DIN EN 13779 ile iç hava kalitesi ve dış hava debisi

İzin verilen 1.000 ppm CO₂ konsantrasyonunda bir okul IDA3 bölümünün altına düşmektedir ve kişi başına 22-36 m³/h dış hava hacmine sahiptir. Bu rehberde öğrenci başına 2 m²’lik bir alan esas alınmıştır. Aşağıdaki tablo düşük kirletici bir binanın yorumunu göstermektedir.

DIN EN 15252, kullanıcının beklentilerinin derecesini belirleyen ve farklı yaş ve koşullara sahip binalar için kategorilerin uygulanmasına izin veren üç iç ortam iklim kategorisini belirler. Kategori II, yeni bir bina için normal beklentiler için geçerlidir, kategori III, mevcut bir bina için ılımlı beklentiler için uygulanır ve kategori I, çok yüksek beklentiler için uygulanır ve yalnızca fiziksel engelli veya çok küçük çocuklar için kullanılmalıdır. Tablo, binanın kirliliğinin üç kategorisini göstermektedir. Verilen değerler kişi başı ve m² alan başına gösterilir. Bu nedenle, II kategorisindeki yeni bir okul inşası için dış hava debisinin sonuçları:

(2) + 2 x (4)

25 m³/h + 2 x 2,5 m³/(hm²) = 30 m³/h/kişi

Sıcaklık, nem ve CO₂ seviyesinin yanı sıra, bir sınıfın akustiği, öğrencilerin ve öğretmenlerin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Düşük gürültü seviyeleri, öğretmenlerin sorunsuz konuşmalarını ve öğrencilerle iletişimi sürdürmelerini mümkün kılar. Öğrencilerin akustik algısı temel olarak ses yansıması, yankılanma süresi ve arka plan seslerinden etkilenir. DIN 4109, izin verilen 35 dB (A) gürültü seviyesini belirler. Sınırlı işitimi olan veya zor ve yabancı dillerdeki metinlerle çalışan öğrenciler için gürültü basıncı seviyesinin sınırı 30 dB (A)’dır.

Yenileme çalışmaları ve yeni inşaatların gerçekleştirilmesi için geçerli ErP kuralları ve F-Gaz yönetmeliği uygulanmalıdır. Bir yandan, merkezi ve merkezi olmayan klima santralleri için verimlilik kriterleri, iklimlendirme ve soğutma için enerji talebini azaltırken, diğer yandan birim bypassları ve ısı geri kazanımını cihaz gövdesine yerleştirerek daha da büyür. Mekanik odalarının ve merkezi havalandırma istasyonlarının inşaatı, oradaki birimlere hiçbir zorluk çekmeden sığacak kadar büyük olmalıdır. Ek olarak, bir mekanik oda planlama sürecinde AHU’ya bakım çalışmaları ve hijyenik denetimler için erişilebilirlik göz önünde bulundurulmalıdır.

Soğutma teknolojisine özel dikkat gösterilmelidir. Modern bir binada, ısı pompaları ve soğutma gruplarında çok çeşitli uygulama alanları bulmaktadır. 1 Ocak 2015 tarihinde yürürlüğe giren F-Gaz yönetmeliği, okul binalarının geleceğinde önemli bir rol oynamaktadır. Kullanımdan kaldırma senaryosuyla bu düzenleme, Avrupa pazarında mevcut olan hidroflorokarbonu kullanımını (HFC) önemli ölçüde azaltır.

Mekanik odalarının planlama sürecinde gelecekteki teknolojilerin daha fazla alana ihtiyaç duyduğu gerçeği göz önünde bulundurulmalıdır. Yeni tesisler için ve halihazırda kurulu olan ısı pompaları ve soğutucular için F-Gaz yönetmeliğinin operatör yükümlülüğü bağlayıcıdır:

• Genel emisyon azaltma yükümlülüğü (Madde 3, bölüm 1 ve 2)
• Onarım yükümlülüğü (Madde 3 bölüm 3)
• Yoğunluk yükümlülüğünün hizmet kontrolü (Madde 3 bölüm 1 ve madde 4 bölüm 1)

Bu operatör yükümlülüğü, okulların teknik personelinin eğitim gereksinimlerini artıracak ve eğitimi daha zor hale getirecektir.

Modern okullar sadece sınıflardan ve personel odalarından ibaret değildir. Çoğu okulda ayrıca yüzme havuzu salonları, dinlenme odaları, oditoryumlar, mutfaklar, spor salonları, kantinler, laboratuvarlar, bilim alanları veya teknik odalar bulunmaktadır. Bu farklı alanlar, bina teknolojisine çeşitli işletme gereksinimleri getirmiştir.

VDI 6040’ın “okullarda havalandırma ve iklimlendirme” genel uygulamasının yanı sıra, dış hava miktarlarının belirlenmesi için DIN EN 13779 ve DIN EN 15251 geçerlidir. Ek alanlar, kullanımı kullanıma bağlı olan tek norm ve yönetmeliklerle belirlenmiştir.

Daha önce tespit edilen kişi başı 30 m³/h’lik dış hava ihtiyacı, sınıflarda ortalama 900-1000 m³/h arası bir hava debisine denk geliyor. Bir koridorda birden fazla sınıf olması durumunda, tek kişilik oda kontrollerine sahip merkezi bir klima ünitesi anlamlıdır. Dersliklere dış mekan havası ve mühendislik odasındaki gerekli ısıtma ve soğutma performansı sağlanabilir.

Bakım, acil bir durumda dersler sırasında bile yapılabilecek olan mekanik odada yapılan çalışmalara odaklanmıştır. Yüksek verimli bir ısı eşanjörü ile birlikte modern binaların iyi ısı yalıtımı, sınıfın hava ile ısıtılmasını sağlayabilir.

Dış hava debileri, odaların ısıtma ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli olmalıdır. Damper kontrollü merkezi ısıtma, yatırım maliyetlerini düşürebilir ve statik ısıtma yatırımını tamamen ortadan kaldırabilir.

Enerji tasarruflu bir hava kontrol ünitesi genellikle öyle güçlü bir ısı geri kazanım sistemine sahiptir ki, hava infiltrasyon ile olan ısı kazancı minimum seviyeye düşürülür. Çevreye zarar veren F-Gazların kullanımının önüne geçebilmek için indirekt adyabatik soğutma sistemleri de iyi bir alternatif olabilir.

Adyabatik sistemler yalnızca çevre dostu bir soğutma sağlamakla kalmaz, aynı zamanda soğutma için enerji ihtiyacını önemli miktarlarda azaltır ve tüm kurulu soğutma kapasitesini ciddi miktarda azaltır.

Özetle, dış hava ile enerji verimli hava kullanımının sadece okulun enerji ihtiyacını düşürmekle kalmayıp, öğrencilerin başarı potansiyelini de artırdığını söyleyebiliriz.

Kaynak: https://www.systemair.com/globalassets/downloads/tr/teknik-makaleler/okullarda-klimlendirme.pdf