Odalarımızda hava değişikliğinin ana yöntemi havalandırmadır. Değişiklik doğal yolla veya mekanik olarak olabilir, ancak her iki durumda da ana amaç “kirlenmiş” havanın iç ortamdan atılması ve dışarıdan gelen temiz veya daha temiz hava ile değiştirilmesidir. Her oda için gerekli olacak havalandırma genellikle, doğrudan veya dolaylı olarak, iç ortam hava kalitesi şartlarıyla belirlenir. Ancak, bu işlemin binanın enerji dengesi üzerine önemli bir etkisi vardır.  Bu etki, yılın bazı dönemlerinde enerji ekonomisinin lehine olabilir, örneğin: soğuk veya ılıman iklim bölgelerinde ılıman mevsim veya yazın hava akımının artırılması soğutma için gereken enerji miktarının azalmasına (gece soğutmasına-serbest soğutmaya) katkı sağlayabilir. Ancak, Avrupa iklim bölgesindeki binaların birçoğu için hâkim olan hava değiştirme enerjisi ısıtma için gereken enerjiyi artırma yönünde etki yapmaktadır. 

 

Gerçekte ise havalandırmanın enerjinin korunması amacına olumsuz etki yapması kanısı uzun zamandır “politika oluşturma” alanı içine girmiştir.  Geçmişe dair kayıtlarda bazen petrol fiyatlarının artmasıyla birlikte havalandırma oranlarının azalma eğilimi gösterdiği zamanlar olmuştur.  Son yıllarda yeni teknolojilerin ortaya çıkmasıyla meydana gelen ısı geri kazanımlı veya talep kontrollü mekanik havalandırma, gibi gelişmelerin dahi, ortaya çıkması veya mükemmelleştirilmesi veya satın alınabilir duruma gelmesi dahi bu ön yargıyı ortadan kaldıramamıştır. Gerçekte de, ayrıntılı bir analiz yapmadan bunların her iklim bölgesinde problemi tamamen çözeceği gibi bir kabullenme yapılmamalıdır. Örneğin ısı geri kazanımlı veya serbest soğutma yapan bir mekanik havalandırma ısı enerjisinden tasarruf sağlar ancak fanları döndürmek için ilave elektrik enerjisine ihtiyaç duyar, bu nedenle genel bir kanıya varmadan önce sistemin sağladığı artıları ve götürdüklerini dikkatle analiz edilmelidir.

 

Çok farklı iklim koşullarını, bina tiplerini, özelliklerini ve havalandırma sistemlerini dikkate alarak yapılmış böyle geniş kapsamlı bir analiz fırsatı yakın zamanda Sağlıklı havalandırma projesi (Healthvent project (www.healthvent.eu) )kapsamında oluşturulmuştur.  Projenin en önemli bina tipleri (veya oda tipleri) için tamamen sağlık esaslı bir kritere dayanana tavsiye edilebilen havalandırma uygulamalarını belirlemek için gerekçeli açıklamalar geliştirmek gibi son derece iddialı bir amacı vardır. Burada önemli karar verici rolde enerji yoktur, fakat sağlığa dayanan önerilerin etkilerinin- henüz nihai karar verilmese de- getireceği enerji ihtiyacı, sebep olacağı sera gazı salımları gibi birkaç boyuttan değerlendirilmesini amaçlamaktadır.

 

Havalandırma oranlarının enerji etkisi analizi için oluşturulan çerçeve aşağıda Şekil 1’de verilmiştir. 

Analiz iklim farklılıklarını, bina tiplerini, bina özelliklerini ve Avrupa’da bulunan havalandırma sistemlerini temsil etmeye çalışmaktadır. Esas karar “havalandırma oranları etkisi” nin havalandırma oranına karşılık hesaplanan enerji talebinin sonuçlarının grafik olarak gösterilen eğimi yardımıyla  [(kWh/m² yıl)/(m³/h kişi)] birimi üzerinden değerlendirilmesiydi. Bu etki ilk olarak ısıtma ve soğutma için gerekli olan termal enerji ihtiyaçları seviyesinde ve ikinci olarak ısıtma, soğutma ve havanın hareket ettirilmesi için genel enerji bakımından iki seviyede değerlendirildi. Sonuçlar daha sonra b ilişkinin yapılan her vaka analizinde doğrusal olduğunu doğruladı ve bu suretle yaklaşım da doğrulanmış oldu. Eğimi bulmak için, her incelenen vaka 0 - 50 m³/h kişi birimi arasında beş değişik havalandırma oranında çalıştırıldı. 

 

Havalandırma oranlarının yanında problemi şekillendiren nitelikte tanımlanan diğer değişkenler: binanın tipi (bu kapsamda dört tip dikkate alındı: müstakil ev, apartman, ofis ve okul), iklim (burada da üç model dikkate alındı: Lizbon, Paris ve Helsinki), ısıtma ve soğutma ayar noktaları (standart 20-25°C, daha hassas 21-25°C veya esnek 18-27°C), hava akış kontrol tipi (kontrol yok/sürekli havalandırma, talep kontrollü havalandırma ve serbest soğutma), nem kontrol (yok, %25 ve %75 arası bağıl neme müsaade eden orta ve %40 ile %60 arasında dar bir bandı uygulayan katı bant) ve ısı geri kazanımın mevcut olması. Bu da daha sonra maksimum verimde çalışacak dengeli veya hemen hemen dengeli bir havalandırma gerektirir ve bu nedenle bina kabuğunun hava sızmazlığı konusunu harekete geçirmektedir (incelenen durumlarda ortalama 0.1, 0.3, 0.6 veya 1.2 ach-1 (Air Changes per Hour- Saatte hava değişimi) olarak dikkate alınmıştır)

 

Değişkenler Şekil 1’e göre organize edilmiş ve ayrılmıştır. Her bina ve iklim için özelliklerin kombinasyonunda bir referans durum tanımlanmıştır. Bina kabuğunun ve işletmesinin özellikleri her iklime göre uyarlanmış, yerel uzmanlardan gelen bilgilere göre Tablo 1’de özetlenmiştir.

 

Bir değişkene bir defada referans durumdan başlayarak bir hassasiyet analizi uygulanmıştır. Sonunda değişkenlerin her birindeki ileri özellikleri bir araya getiren bir “gelişmiş sistem” de dikkate alınmıştır. Bu gelişmiş sistem son derece hava sızmaz bir bina kabuğu, yüksek verimlilikte ısı geri kazanımı, talep kontrolü ve serbest soğutma gibi özelliklerle nitelendirilmiştir. Tablo 2 her bina ve iklim için referans durumun niteliklerini ve bunun yanında ele alınan gelişmiş sistemin de niteliklerini göstermektedir. 

 

Sonuçlar ilk olarak ısıtma ve soğutma için termal enerji ihtiyacı içinde değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme ESP-r yazılımıyla dinamik bir simülasyonla yapılmıştır. Şekil 2 dikkate alınan üç referans iklimlerin her birindeki müstakil ev için referans durum ve gelişmiş sistem için bu sonuçları göstermektedir. Sonuçlar son derece açık olarak “hava akışına karşı termal enerjideki” değişme eğiminin birçok bina-iklim kombinasyonunda referans durum/mevcut uygulamaya nazaran gelişmiş sistemde çok daha düşük olduğunu göstermiştir. Gelişmiş sistemin ele alındığı birçok durumda bu eğim hatta sıfır olmakta, minimum havalandırma hava akış oranının termal enerji talebinde adeta ihmal edilebilir bir etkisi olduğunu ortaya çıkarmaktadır.  

 

Fanları sürmek için gerekli olan enerjiyi de analizin içine dâhil etmek, bunun yanında ısıtma ve soğutmanın genellikle farklı verim seviyelerinde sağlanacağı da göz önünde bulundurularak, verilen enerji bakımından da ayrıca bir analiz yapılmıştır. Bu maksatla referans dönüştürme planı ısıtmanın temel olarak bir ısı pompası sistemiyle (hava veya toprak kaynaklı), soğutmanın soğutma makinesi ve mekanik havalandırmada ise havanın ortamdan bir kanal ve fan sistemiyle ortalama nitelikteki bir fan vasıtasıyla yapıldığını dikkate almıştır. Ancak bu referans sistemin kullanılması sadece HVAC enerjisi talep eden birkaç elemanı tek bir gösterge altına toplamada kolaylık sağlaması için olduğu önemle vurgulanmaktadır, bu nedenle referans sistemin kendisi için bir tavsiyede bulunmaya ihtiyaç yoktur.

 

Şekil 3 Halen uygulanan sistem ve gelişmiş sistemle ısıtma, soğutma ve havayı hareket ettirmek için hava akış oranının 10m³/(h. Kişi) oranında değişmesinin etkisini göstermektedir. Tek olarak ısı enerjisinde olduğu gibi, sonuçlar değişmenin getirdiği etkilerin gelişmiş sistemde halen uygulanan sisteme nazaran çok daha az olduğunu göstermiştir. Gelişmiş sistemlerde, havalandırma oranının 10 m³/(h.kişi) oranında değişmesinin etkisi hiçbir zaman verilen enerjide 2 kWh/(m².yıl) dan daha fazla olmamıştır.

 

Şekil 4 önceki sonuçları havalandırma oranlarının farazi olarak mevcut uygulamada 20 m³/(h kişi) den gelişmiş uygulamada 30 m³/(h kişi) olarak artması ile ima edilen değişme yüzdesi olarak ifade etmektedir. Şekil iki vaka dışındaki tüm incelemelerde, havalandırma oranlarının artımı yönünde bir ihtiyaç olması halinde – tasarlanan kurulumdan çok fazla ancak burada tartışma konusu olmayan- bu tedbirin enerjiye etkisi daha gelişmiş havalandırma sistemleri ve hava sızmaz bina dış cepheleri kullanarak etkili bir şekilde hafifletilebilir.

 

Bu sonuçlar “kişiye” bazında havalandırma oranlarındaki artmanın veya azalmanın etkisinin etkili bir şekilde hafifletilebileceğini doğrularken, üzerinde ilave çalışmanın gerekeceği en azından iki önemli soru ortaya çıkmaktadır. Bunlardan birincisi gelişmiş sistemleri Avrupa’nın “her yerinde”  kabul etmenin “maliyet etkişnliği” dir. Önem daha az  olmayan diğer, ise hava sısmazlığı çok iyi olan binaların açık hava ortamına karşı bir sığınak olarak değil tam aksine yılın büyük bir kısmında dış ortamın bir uzantısı olarak kabul edilen Avrupa’nın birçok bölgesinde yaygın kültüre uygun olup olmadığıdır.