Yerden serinletme tıpkı yerden ısıtma gibi, ışınım yoluyla oda yüzeyleri ve insan vücudu arasında gerçekleşen ısı transferidir – tek fark ısı transferinin yönüdür. Yerden ısıtma sistemlerinde olduğu gibi, zeminin tamamı kullanıldığı için oda sıcaklığına daha yakın sıcaklıklar kullanılarak, ciddi miktarda enerji tasarrufu sağlanabilir. Radyan serinletme, ısı pompaları gibi çevre dostu enerji kaynakları ile ideal bir kombinasyon oluşturur. Bu da, ısıtma ve soğutmayı tek bir sistemde çözme imkanını verir. Bu sistemler, yetenekleri ve kısıtlamaları olan sistemlerdir. Tasarım sırasında bu kısıtlamalara dikkat edilmelidir. 

 

Yerden serinletme sistemlerinin bazı avantajları aşağıdaki gibidir;

 

Radyan serinletme, doğası gereği yalnızca duyulur (sensible) ısıl yüklere karşı etkilidir. Dolayısıyla bazı mahaller için tüm yükleri karşılayamayabilir. Ancak, tasarlanacak olan havalandırma sisteminin boyutunu küçültür, işletme maliyetini azaltır, hava değişim oranını düşürür. Radyan serinletme sistemleri taze hava ihtiyacını karşılayamaz. Taze hava için uygun kapasitede havalandırma cihazları gereklidir. Taze hava ihtiyacı doğal yollarla karşılanan mahallerde (çok katlı lüks konutlar, villalar, küçük ofisler vb.), radyan serinletme tek başına kullanılabilir.

 

Radyan serinletme sistemlerinde yoğuşmaya dikkat edilmelidir. Mutlaka gerekli kontrol sistemleri eklenmelidir. Besleme suyu sıcaklığı, su sisteme girmeden önce ayarlanmalıdır. Yükseltilmiş döşeme gibi zemin uygulamaları yerden serinletme için engel değildir. Yalnızca, kapasite düşeceği için tasarımın buna uygun yapılması gerekir. Yerden serinletme sisteminde besleme sıcaklıkları fan coil veya diğer geleneksel sistemlere göre daha yüksektir (14-18°C), dolayısıyla suyu soğutmak için harcanacak enerji daha azdır. Soğutma kulesi gibi ‘doğal soğutma’ (free cooling) yöntemleri daha efektif olarak kullanılabilir.

 

Isıl Konfor 

Isıl konfor, insanın bir mahaldeki konforunu belirleyen niteliklerin en önemlilerindendir. Isıl konfor, hava sıcaklığı, yüzey sıcaklıkları, hava hızı, bağıl nem, giyilen kıyafetin ısıl özellikleri vb. gibi pek çok parametreye bağlıdır. Yapılan çalışmalara göre, insanın termal konforunun sağlanması için bedenin ürettiği ısının çeşitli yollarla uzaklaştırılması gerekmektedir. 

 

Bu ısının uzaklaştırılması için ışınım ya da taşınım kullanılabilir, yerden serinletme sistemlerinde de ışınım daha baskın bir parametredir. Dolayısıyla; taşınımın kullanıldığı geleneksel, tamamen havalı (konvektif) serinletme sistemlerine göre, havanın sıcaklığı daha yüksek tutulabilir. Grafik 1’de bu etki görsel olarak açıklanmaktadır.

 

Geleneksel konvektif sistemlerde, mahallerdeki yüzeylerin sıcaklığı kontrol edilmemekte ve gerek güneş yükü gibi dış faktörler, gerekse kablo kanalları, iletişim hatları vb. gibi iç faktörler sebebiyle hem duvar hem de zemin sıcaklıkları nispeten yüksek sıcaklıklara ulaşır. İnsan vücudu, bu yüzeylere ısı kaybedemeyeceği için konforun sağlanması amacıyla hava sıcaklığı düşürülmelidir. Ancak, radyan serinletme sistemlerinin bulunduğu mahallerde, yüzeyler üzerinden ışınım yoluyla ısı transferi yapılmaktadır, dolayısıyla hava sıcaklığı yükseltilebilir. Hissedilen sıcaklık yine “konfor alanı”nın içerisinde kalan bir sıcaklık olacaktır. Hava sıcaklığı daha yüksek olsa bile mahalde bulunan insanlar kendilerini daha konforlu hissedeceklerdir.

 

Yerden Isıtma ve Yerden Serinletme Sistemlerinin Birlikte Uygulanması

Yerden serinletme sistemleri, yerden ısıtma sistemleri ile aynı yerleşimleri kullanırlar. Kurulan sistem mahalde hem yerden ısıtma hem de serinletme için kullanılabilir. Böylece, tek sistemle hem ısıtma hem de serinletme ihtiyaçlarının önemli bir kısmı karşılanarak, havalı sistemlere düşen yük önemli miktarda azaltılabilir. Bu da, daha küçük hava santralleri ve daha düşük ilk yatırım maliyeti anlamına gelmektedir. 

 

Hem yerden ısıtma, hem de yerden serinletme sistemi olarak çalıştırılacak sistemde, zemin kaplamasının ısıl direncinin düşük olmasına dikkat edilmelidir. Şap için özel katkı malzemeleri kullanılmalıdır. Şap kalınlığı inceltilerek, daha rahat kontrol edilebilen bir sistem oluşturulmalıdır. Böylelikle, yoğuşmaya yol açmadan, mümkün olan en yüksek soğutma kapasitesine ulaşılabilir. Boru aralığı ve boru çapı, mahalin soğutma ihtiyacına göre belirlenmelidir. ΔT daha düşük tutularak, zemindeki ısı dağılımı daha düzgün tutulmalıdır. Ayrıca daha kısa hatlar ve/veya daha büyük çaplı borular tercih edilerek basınç kaybı azaltılmalıdır.

 

Yoğuşma

Yerden serinletme sistemlerinde tasarım sırasında dikkat edilmesi gereken bir diğer konu, yoğuşmadır. Yoğuşma, soğutan yüzeyin sıcaklığı, çiğ noktasının altına düştüğünde gerçekleşir. Bu sıcaklığın altında, hava içerisindeki nemi muhafaza edemez ve sıvı hale geçer. Soğutma yüzeyi çiğ noktasının altında kaldığında, yüzeyde yoğuşma görülür – soğuk bir şişenin üzerinde oluşan damlacıklar, arabanın camındaki buğu vb. bu olgunun bir sonucudur.

 

Çiğ noktası nedir?

Çiğ noktası, kuru ve yaş termometre sıcaklıklarının bir fonksiyonudur. Yaş termometre sıcaklığı, bağıl nem tarafından belirlenir. Bağıl nem yükseldikçe, yaş termometre sıcaklığı da yükselir. Buna bağlı olarak, çiğ noktası düşer. Çiğ noktası, psikrometrik tablo yardımıyla bulunabilir. Bu yüzden öncelikle tasarım yapılan ilin meteorolojik verileri incelenmeli, besleme suyu sıcaklığı buna uygun olarak tespit edilmelidir.

 

Yoğuşma koruması

Ani nem artışı yaşandığında yerden serinletme sistemleri hızla tepki verebilir. Tüm radyan serinletme (yerden, tavandan ve duvardan serinletme) kontrol stratejisi akışkan beslemesini kesmek yerine, akışkan sıcaklığını değiştirmek doğrultusunda olmalıdır. Yerden serinletme sistemlerinde de, strateji bu doğrultuda oluşturularak, muhtelif değişimlere karşı yoğuşma koruması sağlanır. Grafik 2’de, örnek bir mahaldeki ani nem artışı durumu test edilmiştir.

 

Grafiğin oluşturulması için test mahalinde nem miktarı artırılmış ve gerçek zamanlı sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Bu grafikte, 2. saatten itibaren hızlı bir şekilde çiğ noktasının yükseldiğini gözlemekteyiz. Bununla beraber, kontrol sistemleri sayesinde besleme suyu sıcaklığı uygun olarak ayarlanmakta ve yoğuşma riskinin önüne geçilmektedir. Yaklaşık 3 saat içerisinde çiğ noktası sıcaklığı 13°C’den 20°C’ye yükselmekte, buna bağlı olarak da besleme suyu sıcaklığı 16°C’den 21°C’ye yükseltilmektedir. Buna rağmen, işletme sıcaklığındaki değişim 1°C civarında gerçekleşmektedir.

 

Kontrol Sistemleri

Gerek ani nem artışları, gerekse iklimde yaşanabilecek değişimler sebebiyle besleme suyunun sıcaklığını ya da akışını denetleyen kontrol sistemlerinin mutlaka kurulması gerekmektedir. Soğutma sisteminden en yüksek verimi alabilmek için kontrol cihazlarının nem sensörlerinden veri alması gereklidir. Nem sensörü yerine standart oda termostatı kullanıldığında yoğuşma riski artacağı gibi, serinletme sistemi de tam kapasitede kullanılamaz. 

 

Kollektör vb. parçalardaki yoğuşma riskine karşı, besleme suyu çiğ noktasının 2-3°C üzerinde olacak şekilde ayarlanmalıdır.

 

Özel Durum: Direkt Güneş Yükü

Güneşin direkt olarak yerden serinletme sistemi ile karşılaştığı durumlarda, yerden serinletme sistemi beklenenin çok daha üstünde bir kapasite gösterir. Bu olgu, çeşitli testlerle de kanıtlanmıştır. Pek çok cam tavanlı yapıda yerden serinletme sistemleri kullanılmakta ve kış mevsiminde avantaja dönüşen cam tavanların yaz mevsiminde bir tasarım problemi haline dönüşmesi engellenmektedir. Bu durum Resim 1’de görsel olarak ifade edilmektedir.

 

Normal zeminler, güneş yüküyle karşılaştıkları zaman bu enerjinin bir kısmını ısı olarak absorbe eder ve zemin kaplamasına göre bir kısmını da mahalin içerisine yansıtır. Absorbe edilen ısı, daha sonradan ışıma yoluyla tekrar mahalin içerisine taşınır, güneş yükünün ortadan kalkmasından saatler sonra bile ışıma yoluyla ısı transferi gerçekleşmektedir. 

 

Radyan zeminlerde ise zemin sürekli serin tutulduğu için, yerin sıcaklığının artması sonucunda mahale aktarılan ısı ortadan kaldırılmıştır. Yüzeyin sıcaklığı, hemen altındaki serinletilmiş ısı transfer akışkanı sayesinde düşük sıcaklıkta tutulmaktadır. Bu sayede zemin tarafından absorbe edilen ısı, akışkana direkt olarak aktarılır. Normal zeminlerdeki gibi güneş yükü zemin tarafından sonradan mahale iletilmek üzere saklanmayacağı için, güneş yükünün önemli bir kısmı bertaraf edilmiş olur. Yerden serinletme sistemlerinin performansı güneş yükü altında, akışkan sıcaklığına göre, 100-150 W/m2’ye kadar çıkmaktadır. 

 

Bina Tipleri için Mükemmel Çözüm

Yeni inşa edilen ya da yenilenen, konut veya ofis binaları için yerden serinletme: Uponor sistem ve ürün çeşitliliği tüm projeler için mükemmel çözümler sunar.

 

Körfez Bahçeleri, Singapur Yerden Isıtma ve Serinletme Uygulaması

Körfez Bahçeleri (Gardens by the Bay) Projesi, Singapur’un en büyük projelerinden birisidir. Resim 2’de görüleceği gibi, Marina Körfezi içerisindeki üç kıyıyı (merkez, doğu ve güney marina) birbirine bağlamakta, ve çok ciddi boyutta bir sahil şeridini yeşil alan haline getirmektedir. Projenin yapıldığı alanın çoğu denizin doldurulmasıyla kazanılmıştır.

 

Körfez bahçeleri projesinde, iki devasa sera inşa edilmektedir (Resim 3). Bu seraların biri çiçekler için (Flower Dome - kuru biyom), diğeri de orman için (Cloud Forest – nemli biyom) özel olarak şartlandırılacaktır.

 

Körfez bahçeleri, sürdürülebilirlik açısından pek çok değişik tasarımın uygulandığı, yenilikçi bir proje olarak adını duyurmuştur. Örneğin, Resim 4’de de görülen, 25-50 metre arasında yüksekliğe sahip ve “süperağaçlar” olarak adlandırılan ilginç yapılar; yağmur suyu toplayan, güneş enerjisi üreten ve seraların serinletme sistemleri için egzoz görevi yapan çok amaçlı yapılardır.

 

Süperağaçlar, hem dikey bahçeler yaratmakta, hem de altlarındaki alan için gölge oluşturmaktadır. Çeşitli ışık tasarımlarıyla, geceleri de ayrı bir çekim merkezi yaratmaları planlanmaktadır.

 

Ekvator’a çok yakın bir bölgede yer alan Singapur’da iklim koşulları, yıl boyunca çok fazla değişmemektedir. Hava sıcaklığı 22°C ile 33°C arasında değişiklik göstermekte, yıl boyunca aşırı nemli ve ılık (ortalama 27.5°C) bir iklim görülmektedir. Körfez bahçeleri projesinin amacı yalnızca dünyanın en prestijli tropik bahçesini yaratmak değil, aynı zamanda sürdürülebilirlik için hem ulusal hem de uluslar arası bir örnek oluşturmaktır. Çalışmalar, seralardaki enerji tüketiminin benzer büyüklükte bir ofis binasına nazaran çok daha düşük olduğunu göstermiştir. Resim 5’de, seralar ve süperağaçların oluşturduğu ekosistemdeki çevrimler görülmektedir.

 

Seralar, cam ve çelikten imal edilmektedir. Yerden serinletme, doğal havalandırma ve aktif gölgelendirme sistemlerinin uyumlu bir şekilde çalışması sayesinde, hem seradaki bitkiler hem de zemin seviyesindeki ziyaretçiler için konforlu bir ortam oluşturulmaktadır (Resim 6). 

 

Uponor, yaklaşık 12.000 m2 büyüklüğünde bir alanda yerden serinletme uygulamaktadır. Uygulama mahalleri yalnızca seraları değil, beton yürüyüş yollarını da kapsamaktadır. Projenin ilk fazında seralar arasındaki bölgenin serinletme sistemi inşa edilmektedir (Resim 7 ve 8). Yerden serinletme sisteminin ana amacı, güneşten gelen ışımayı absorbe ederek havalandırma sistemine düşen yükü azaltmaktır.

 

Uponor, yerden serinletme sisteminin performansı için ısıl simülasyon çalışması yapmış, dinamik termal bina simülasyonları ve dinamik çok bölgeli bina modelleri oluşturulmuş ve bu çalışmalar sonrasında yerden serinletme sisteminde karar kılınmıştır. Seralar henüz yapım aşamasında olup, projenin ilk fazı devam etmektedir. İlk fazın resmi açılışı Haziran 2012 olarak belirlenmiştir. Çiçek serası (kuru biyom) ise 14-20 Kasım 2011 tarihleri arasında Dünya Orkide Konferansı için özel olarak, daha erken kullanıma açılacaktır.