
Uygun Isıl Ortam Ofis Çalışmalarının Performansını Artırır![]()
Li LAN - Soğutma ve Çok Soğuk ile Dondurma Enstitüsü, Şanghay, Jiao Tong Üniversitesi. Uluslararası İç Ortam ve Enerji Merkezi, Danimarka Teknik Üniversitesi.
Pawel WARGOCKI - Uluslararası İç Ortam ve Enerji Merkezi, Danimarka Teknik Üniversitesi
Zhiwei LIAN - Soğutma ve Çok Soğuk ile Dondurma Enstitüsü, Şanghay, Jiao Tong Üniversitesi
Giriş
Ofiste çalışanların maaşları gelişmiş ülkelerde bir binanın işletme masraflarının çok katından daha büyüktür (Woods,1989. Seppanen, 1999). Bunun sonucu olarak iç ortam hava kalitesinde (İHK) iyileştirme ile çalışanların performansında ve verimliliklerinde meydana gelecek küçük bir değişiklik bile önemli ekonomik fayda sağlayabilir. Çok muhafazakâr kabullere dayanarak, Fisk ve Rosenfeld 1997 yılında ABD’de iç ortam hava kalitesinin artırılmasıyla %0,5 ila %5 arasında verimlilik artışı olabileceği tahmin edilmiştir, bunun parasal değeri yıllık olarak 12-125 milyar dolar civarındadır. Bu tahminin normal ısıl çevreyi ve görüşü etkileyen aydınlatma etkilerini içermekte olduğu ve iç ortam havasının kirlenmesinden, koku veya rahatsız edici kokulardan kaynaklanan dikkat dağılmasından ve bunların üretkenliğe olan etkilerini sadece kısmen dikkate almış olduğu da göz önüne alınmalıdır. En son tahminler ise İHK artırılmasıyla hala daha düşük olmakla beraber yine de yıllık olarak 17-26 milyar dolar civarında hatırı sayılır bir ekonomik fayda getireceğini öngörmektedir. (Fisk ve diğerleri, 2011)
Potansiyel faydaların oldukça önemli olmasına rağmen, bu faydalar genellikle binanın tasarımı ve işletilmesine ilişkin klasik maliyet-fayda hesaplamalarında dikkate alınmazlar. Bu durum bina servis mühendislerinin giderek artan bir şekilde iç ortam şartlarını iyileştirme ve bu iyileşmelerin getireceği olası etkileri ölçülendirme ile ilgilenmelerine rağmen bu şekildedir (Wargocki ve Seppanen, 2006). Olayın böyle gelişmesi için sayılan birçok etken arasında İHK ve verimlilik arasındaki güvenilir ilişkilere ihtiyaç duyulmaktadır. Böyle bir ilişkiyi oluşturmak için bir teşebbüs Seppanen ve Fisk (2006) tarafından yapılmıştır (ayrıca REHVA’ın Wargocki ve Seppanen tarafından 2006 yılında yapılan kılavuzuna da bakınız). Diğer taraftan; hava kalitesi, havalandırma ve performans ve havalandırma oranı ve havalandırma olmaması oranı arasındaki ilişkiler, ortam sıcaklığının ofis çalışmaları performansı üzerine etkilerini değerlendiren fonksiyon da geliştirilmiştir. Ayrıca diğer araştırmacılar da benzer ilişkiler oluşturmaya çalışmışlardır (Berglund ve arkadaşları 1990; Roelofsen, 2001; Jensen ve arkadaşları,2009; Lan ve arkadaşları, 2011b).
Bu makalenin amacı ısıl çevre yada bir başka ifadeyle sıcaklık ve ısı hissi) ve insan performansı arasındaki miktarsal ilişkileri mukayese etmektir. İç ortam hava sıcaklığının insan performansı üzerine olan etkileri daha sonra farklılıkları (kış şartlarına karşı yaz şartları) ve bunların yanında, Avrupa Standardı EN 15251 (2007) de belirtildiği gibi, tasarım için kullanılan farklı kategorilerdeki iç ortam şartları da dikkate alarak incelenmiştir.
Isıl Çevre ve Çalışma Performansı Arasındaki İlişki
Hava sıcaklığı İOK kalitesini ve verimlilik araştırmasını göstermede genel olarak kullanılan bir göstergedir. Sıcaklık ve performans arasındaki oluşturmak için ilk çalışmalar Wyon (1986) tarafından yapılmıştır. Bu çalışmalar genelde deneysel çalışmalara dayanmaktaydı; ilişki yaz ve kış etkilerine göre (kıyafetlere bağlı olarak) ve bunun yanında değişik çalışma tiplerinin etkilerine göre farklılık gösteriyordu. İlişki hem çok yüksek hem de çok düşük sıcaklıların çalışma performansına olumsuz etkisi olduğunu gösterdi. Diğer yazarlarca yapılan benzeri gözlemler de aynı ilişkiyi gösterdi. Örneğin, Berlunger ve arkadaşlarının (1990) telsiz operatörleri ve Gagge’nin iki kademeli modeli esas alınarak yaptıkları performans ölçülerine dayanarak yükselen bir sıcaklık aralığında performanstaki düşmeyi önceden gösterdi. (bakınız Şekil 2 ve 3). Deneylerinde kullandıkları sıcaklıklar 30°C ile 40°C aralığındaydı, bu nedenle normal olarak iç ortamlarda bulunan sıcaklıklarla karşılaştırıldığında oldukça yüksekti. 24 farklı çalışmadan elde edilen sonuçlar Seppanen ve arkadaşlarınca (2006) sıcaklık ve performans arasındaki ilişkiyi oluşturmak için kullanıldı (Şekil 2 ve 3), incelemeler laboratuar şartları altında yapıldı ve çalışmada alan ve eylem olarak ofis (21 çalışma) ve okul (3 çalışma) çalışması kullanıldı.
Yukarıda belirtilen ilişki sıcaklığı performansa bağlasa dahi, ısıl ortamın performans üzerine etkilerinin sadece sıcaklığı kullanarak belirlenip belirlenemeyeceğini ve ısıl ortamın getirdiği rahatsızlık gibi ölçülerin de kullanılmasının gerekli olup olmadığını tartışmak ilgi çekici olacaktır. Bu soru Wyon ve arkadaşlarının (1975) deneklerin 23,2°C (0,6 clo*) ve 18,7°C (1,15 clo) civarında iki farklı sıcaklıkta aynı performans sonuçlarını göstermeleri dikkate alınması durumunda kısmen geçerlidir; her iki sıcaklıkta da denekler hava sıcaklığında küçük ayarlamalar yaparak ısıl bakımdan nötr davranış göstermişlerdir.
(*) clo= tam kapatan giysi yüzdesini ifade eder. (%60 giyinik, %115 giyinik gibi)
Bu soru ısıl konfor bakımından rahatsızlığın sadece sıcaklığın sonucu olmayıp buna karşılık metabolik ısı üretimi (fiziksel faaliyet), giyinme durumu, sıcaklık, etrafta bulunan cisimlerin ortalama sıcaklık dereceleri (ortalama yansıma sıcaklığı), hava hızı ve havanın nemi gibi altı parametrenin de etkisi olduğunu dikkate aldığımızda da geçerlidir. Bu parametrelerin değişik kombinasyonları aynı ısıl hissi veya Fanger (1970) tarafından tanımlanan Öngörülen Ortalama Sonucu (Predicted Mean Vote PMV) da yaratabilir. Sonuç olarak sıcaklığın yanında bu iki gösterge ısıl çevrenin performansı nasıl etkilediğini tarif etmek için kullanılır. Bu yaklaşım performans kaybını Berglund ve diğerleri (1990), Loveday ve diğerleri (1995) verilerini kullanarak Öngörülen Ortalama Sonuç ile ilişkilendiren Roelofsen (2001) tarafından da benimsenmiştir, (Şekil 1). Kosonen ve Tan (2004) da verimlilik kaybının iyileştirilmiş ısıl konfor tasarım kriteri yardımıyla nasıl minimize edileceğini göstermek için Öngörülen Ortalama Sonucu kullanmıştır. Ancak sadece çok sıcak hissetmenin verimlilik üzerine olan etkileri rapor edilmiş ve Öngörülen Ortalama Sonuç ile verimlilik arasında bir ilişki kurulamamıştır. Diğer taraftan Jensen ve diğerleri (2009) ısıl hissetmeyi etkileyen farklı etmenlerin olasılık dağılımının dikkate alan Bayesian modelini kabul ederek ısıl hissetmenin sonucu ve performans arasındaki ilişkiyi elde etmişler (Şekil 1) ve ilişkiyi oluştururken birkaç laboratuvar ve saha çalışmalarından gelen ilave görevlerin performansı verilerini ofis çalışmasını simüle etmek için bir cihaz becerisi kullanılmıştır) kullanmışlardır. Son olarak da ısıl hissetme sonucu ve iş performansı arasında diğer bir rakamsal ilişki de Lan ve diğerleri (2011b) (Şekil 1) tarafından elde edilmiştir; bu deneyde nöro davranışsal testler üzerine verileri ve üç bağımsız laboratuvarın kendi yaptıkları deneklerin ısıl hislerinin kaydedildiği simüle edilmiş ofis çalışmalarını kullanmışlardır (Lan ve diğerleri,2009; Lan ve Lian, 2009; Lan ve diğerleri, 2011a).
![]()
Şekil 1, Tablo 1’de sunulan ilişkiyi kullanmak EN15251 (2007) standardında belirlenen farklı kategoriler için ısıl çevrenin performanslar üzerine olası etkilerini özetlemektedir. Lan ve diğerlerinin (2011b) oluşturduğu ilişki kategori I (büyük bir beklenti seviyesi) içinde eğer farklı farklı ısıl şartlar seçilirse performansın %0,12 kadar azalabileceğini bekleyebiliriz. Bu arada eğer kategori III (kabul edilebilir ortalama beklenti seviyesi) seçilirse performans optimal performans değeri olan %100 den %0,5 kadar azalabilir.
Bu suretle kategori III’den kategori I’e geçilerek performansta en azından %0,38’lik bir artma beklenebilir. Benzer şekilde Roelofsen’in (2001) oluşturduğu ilişki kategori III’ den kategori I’e geçilmesiyle performansın en az %6,98 artacağı öngörülmüştür. Kategori I’den III’e kadar (kategori IV) tarafından tanımlanan sıcaklıklar dışında kalan ısıl şartlar için performansın en uygun şarta göre en az %0,5 hatta daha fazla azalabileceği beklenebilir. Bu durum ayrıca EN 15251 (2007) standardınca belirlenen iç ortam şartlarının değişik kategorileri için ısıl hissetme aralığı sonuçlarını gösteren Şekil 1’de de görülmektedir. Bütün ilişkiler düşük bir kategori tasarımının aynı zamanda performansta da düşmeye neden olacağını göstermektedir.
Sezona Özel Analizler
Lan ve diğerleri (2011b) tarafından geliştirilen ısıl hissetme ve performans arasındaki ilişki mevsimlerin performans sıcaklığın performans üzerine olan öngörülmüş etkilerini incelemek üzere yaz (Şekil 2) ve kış (Şekil 3) için sıcaklık ve performans arasında bir ilişki oluşturmak için kullanılmıştır. Lan ve diğerlerinin (2011b) geliştirdiği ilişki, diğer ilişkiler de kullanılabilmesine rağmen, Şekil 1’de sunulan ısıl çevrenin performans etkilerini gösteren ilişkiler arasında en tutucu öngörüleri gösterdiğinden bu maksatla kullanılmıştır, buna göre aşağıda sunulan etkiler minimum etkilerdir. Şekil 2 ve Şekil 3’ü oluştururken ortamın ortalama yansıma sıcaklığının hava sıcaklığına eşit (yani, çalışma sıcaklığı hava sıcaklığına eşit), faaliyet seviyesi 1,2, hava hızı 0,15m/s ve bağıl nemin %50 olduğu kabul edilmiştir. Giyinme oranı kış için 1.0, yaz için 0.5 olarak alınmıştır. Şüphesiz ileride benzer simülasyon analizleri yapılmak isteniyorsa diğer kabullenme değerleri de uygulanabilir. Berglund ve diğerleri (1990) ve Seppanen ve diğerleri (2006) tarafından geliştirilen mevsimsel etkilerden bağımsız sıcaklık performans arasındaki ilişki kıyaslama amacıyla Şekil 2 ve 3’de üst üste bindirilmiş olarak gösterilmiştir.
![]()
Şekil 3’ün kış aylarında optimum performans için sıcaklığın Lan ve diğerlerince (2011b) geliştirilen ilişki ve Seppanen ve diğerlerince (2006) geliştirilen ilişkinin benzeri olduğunu gösterdiğine dikkat edilmelidir. Bu durum ikinci ilişkinin, bu ilişkileri geliştirmek için kullanılan verilerin değişik iklim bölgelerinde değişik laboratuar ve alan çalışmalarından, hem kış hem yaz mevsimlerine yapılan deneylerden elde edilmiş olmasına rağmen, kış şartları için daha uygun, yaz şartlarına daha az uygun olduğunu işaret etmektedir (ayrıntılar için bakınız Seppanen ve diğerleri (2006)).
![]()
*clo= giyinme derecesi
Mevzuata Dâhil Etme
Bugün birçok ülke binaları soğutma için kullanılan enerjiden tasarruf etmek maksadıyla termostatların daha yüksek sıcaklıklara ayarlanması için genelgeler yayınlamaktadır. Örneğin Japon hükümetince uygulamaya koyulan “Cool Biz” adında bir kampanya yaz şartlarında termostat ayar noktalarını 28°C yükseltmeyi ve hafif elbiseler giymeyi tavsiye etmektedir (Akiyama ve diğerleri, 2011). Şekil 4 hava sıcaklığının 28°C ve daha üstüne ayarlanmasının en tutucu ilişki olan Lan ve arkadaşlarının ilişki tanımı (2011b) seçilirse en az %0.5 azalacağını göstermektedir. Artan sıcaklıklar aynı zamanda Mendell ve diğerleri, (2002) tarafından belirtildiği gibi Hasta Bina Sendromunu da artıracaktır. Mendell ve diğerleri yüksek yaz sıcaklıkları, hatta konfor bölgesi içindeki orta yüksek arası sıcaklık seviyelerinin daha fazla hasta bina sendromları ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca Krogstadt ve diğerleri(1991) ve Fang ve diğerleri(2004) de yüksel sıcaklıkların Hasta Bina Sendromunu artırdığını göstermişlerdir.
Artan sıcaklıklar aynı zamanda olumsuz fizyolojik tepkilere de yol açabilir (örneğin: göz problemleri, soluma şekli ve oksijen alışverişi) gibi (Lan ve diğerleri, 2011a) ve neticesi olarak, bu etkilerin artan sıcaklık seviyelerinin yükselmesine bağlı olup olmadığı veya ısıl konforun getirdiği rahatsızlığa veya her ikisine de bağlı olup olmadığı konusunda bugün henüz kesin bir bulgu olmamasına rağmen, sağlık koşullarını ve performansı etkileyebilir. Yaz günlerinde artan sıcaklıkların bina kullanıcıları için olumsuz sonuçları olabileceğinden, yaz aylarında hava sıcaklıklarının yaz konfor sıcaklığı aralığının alt yarısına ayarlanması, yalnız ofis çalışmasının performansını artırması bakımından değil aynı zamanda yukarıda belirtilen olumsuz sağlık etkilerinin de önlenmesi bakımından tavsiye edilebilir. Bu önlem, eğer sıcaklıktan kaynaklanan ısıl rahatsızlık düşük sıcaklık kullanan gelişmiş metotlarla önlenirse enerji maliyeti yaratmayacaktır. Dikkate alınmaya değer bir metoda örnek olarak soğutma için konveksiyonla ısı transferini yoğunlaştırarak kişiselleştirilmiş havalandırma kullanılması gösterilebilir (Melikov ve Knudsen, 2007).
![]()
Sınırlamalar
Şekil 1-5 de gösterilen ilişkiler mekanik ısıtma ve soğutma yapılan binalara uygulanabilir. Özellikle Şekil 2 ve 3 Fanger’in Öngörülen Ortalama Sonuç (PMV) modelini (1970) uygularken farklı soğutma/ısıtma ayar noktaları sağlamaktadır. Mekanik soğutma kullanmayan binalarda, iç ortam sıcaklığı (insanların ne daha fazla soğutma nede daha fazla ısıtma istedikleri sıcaklık), çevre şartlarına ayarlanabilir konfor modeli (de Dear ve Brager, 1998; EN15251, 2007) tarafından da belirtildiği gibi, dış hava sıcaklığının bir fonksiyonudur. Bu ayarlanabilir modele göre ısıl konfor olarak nötr noktalara dış hava sıcaklığının belli bir aralığı içinde pencere açma, giysi seviyelerin ayarlanması ve davranış değişikliği gibi ayarlanabilir eylemlerle ulaşmak mümkündür. Mekanik soğutma tesisatı olmayan binalarda, laboratuvar deneylerinin sıcaklıklarda meydana gelen değişmelerin (bu binalarda meydana gelen) simüle edilen ofis çalışmalarının performansı üzerine, herhangi bir olumsuz etki işaret etmemesine rağmen (Kolarik ve diğerleri, 2009), performans üzerine olan etkileri tahmin etmek oldukça zordur. Isıl şartların uyarlanabilir model kullanarak belirlendiği binalarda performans üzerine olan etkiler için daha fazla bilgiye ihtiyaç duyulmaktadır. Bununla beraber, uygulanabilir model tarafından tanımlandığı şekilde, ısıl konfor bakımından nötr durumu çağıran ısıl koşulların maksimum performansı sağlamayabileceği de dikkate alınmalıdır. Bu durum Pepler ve Warner (1968) tarafından gösterilmiş ve aynı zamanda hafif serin ortamın performansı artığını işaret eden Şekil 1’de sunulan ilişkiyle de gayet iyi bir şekilde gösterilmiştir.
Sonuçlar
Yükselen veya çok azalan sıcaklıklarla ifade edilen uygun olmayan ısıl şartlar, çok sıcak veya çok serin ortamın insan performansı üzerine önemli derecede olumsuz etkileri vardır.
Çalışmalar rahat bir serin ortamın ofis çalışmalarının performansı için faydalı olduğunu işaret etmiştir. Kış ve yaz mevsimlerinde aşırı sıcaklıklardan (yüksek veya düşük) kaçınılması ölçülebilir yararlar sağlayabilecektir.
Isıl çevreyi EN15251 (2007) standardında belirtildiği şekilde daha düşük kategoride tasarlamak ofis çalışmalarında performans düşmesine yol açacaktır. Daha düşük kalitede bir iç ortam şartları oluşturmak suretiyle ilk yatırım ve işletme maliyetlerinde sağlanacak olası tasarruflar ofis çalışanlarının performanslarındaki düşme ile etkisini kaybedecektir, bu nedenle en üst kategoride iç ortam şartları sağlanması arzu edilen bir durumdur.
Bu çalışma İç ortam ve Enerji Uluslararası Merkezi, Danimarka Teknik Üniversitesi ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No.51108260) tarafından desteklenmektedir.
İlginizi çekebilir... İklimlendirme Sektöründe Karbon Ayak İzinin Azaltılması: Zorunluluk mu, Fırsat mı?İklim krizinin etkileri artık sadece haberlerde gördüğümüz manşetler değil, işimizin bizzat içinde hissettiğimiz gerçekler haline geldi. Kentlerde aşı... 2025 Neden Her Binada Akıllı HVAC Entegrasyonu İçin Dönüm Noktasıdır?Enerji tasarrufundan daha sağlıklı havaya ve öngörücü bakıma kadar akıllı HVAC sistemleri artık isteğe bağlı değil; 2025 yılında bina performansı, uyu... Leed Enhanced Commissioning Çalışmaları Üzerine Kısa Bir DeğerlendirmeBinaların ömrü boyunca dayanıklı, enerji verimli ve konforlu olabilmeleri için mutlaka multi disipliner biçimde olan kalite kontrolleri ile inşa edilm... |
||||
©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.