havalandırma ve İklimlendirme...

1

Havalandırma ve İklimlendirme Prensipleri

Konu; Havalandırma ve İklimlendirme Prensipleri

Konunun genel amacı; Katılımcıların, işyerlerinde havalandırma ve iklimlendirme

konularında bilgi edinmelerini sağlamaktır.

Öğrenme hedefleri

Bu dersin sonunda katılımcılar;

• İdeal çalışma ortamının havasının özelliklerini açıklar.

• Çalışma ortamında çalışanların sağlığı ve konforları için gerekli olan havalandırma ve

iklimlendirme prensiplerini örneklerle açıklar.

Konunun alt başlıkları

• Ortam havasının özellikleri

• Havalandırmanın genel prensipleri

• Havalandırma ve hava ihtiyacı

• Doğal, lokâl veya genel havalandırma

• İşyerlerinde iklimlendirme

• İlgili mevzuat

HAVALANDIRMAYA GİRİŞ

1.1 HAVALANDIRMAYA OLAN İHTİYAÇ

Havalandırma herhangi bir bölüme doğal çekim veya mekanik güç kullanarak içeri hava

verme, dışarı hava atma ve bölümdeki havanın yenilenmesi işlemine denir.

Kapalı bir bölümde bulunan;

Canlılar: Solunum, terleme, ısı yayma, sigara dumanları ve diğer nedenlerle,

İşletmeler: Çalışma esnasında çıkan zararlı toz, gaz, kokular nedeniyle,

Depolar: Gıda ve benzeri maddelerin çıkardığı koku, ısı, dolayısıyla bozulan bölüm

havasının dışarı atılması, yerine temiz havanın verilmesi gereklidir.

1970’lerde “hasta bina sendromu” olarak tanımlanan hava geçirmeyen

bina tasarımları, çeşitli kaynaklardan gelen iç mekan kirleri, çevre dumanları,

biyolojik kirleticiler, bazı bina malzemeleri, vb. artık temizlenememektedir. Bu tür

kirlilikler teneffüs edildiklerinde veya yutulduklarında sağlığı tehdit etmektedirler. Son

20 sene

2

içerisinde 1.25 milyondan fazla “sızdırmaz bina” inşa edilmiştir ve bunların tümü de iç

mekan hava kalitesi (IAQ) sorunları için potansiyel problemler oluşturmaktadırlar.

Amerikan Çevre Koruma Kurumu (EPA) iç mekan hava kalitesini, dünyadaki en önemli

beş çevre konusundan biri olarak değerlendirmektedir. EPA’ya göre kötü iç mekan hava

kalitesine yol açan unsurlardan bir çoğu daha önce zararsız olduklarını düşündüğümüz

hususlardan kaynaklanmaktadır: Halılardan, ahşap mobilyalardan, büro donanımlarından,

deodorantlar ve temizlik maddelerinden çıkan gazlar. Kurum aynı zamanda klima cihazı

kökenli maya ve bakterileri önemli ölçüde zararlı olduklarını ortaya koymuştur.

Yine Amerika’da Ulusal İş Güvenliği ve Sağlık Kurumunca yapılan

araştırmalarda halka açık binaların %30’unda iç mekan kirliliği tespit edilmiştir. 1992

yılında laboratuvar birlikleri, İş Güvenliği ve sağlık Kurumu tarafından çalışanları hasta

bina sendromuna karşı koruyacak kuralları tanımaya zorunlu bırakılmışlardır.

Ulusal İş Güvenliği ve Sağlık Kurumunun ve diğer resmi ve özel sektör

kurumlarının son on yıl boyunca gerçekleştirdikleri araştırmalar sayesinde sorun gözler

önüne serilmiştir. Yapılan çalışmaların %52’sinde iç mekan havası kirliliğinin yetersiz

havalandırmadan (yetersiz taze hava girişi ve düşük oda hava hareketi) kaynaklandığı

belirlenmiştir.

1.2 ENDÜSTRİYEL ORTAMLARDA HAVALANDIRMA TİPLERİ

Endüstriyel ortamlardaki genel havalandırma işçilerin sağlığına ve emniyetine etki

edebilecek tehlikeli kimyasal kirleticilerin, kokunun ve ısının kontrolü amacı ile yapılır.

Birçok durumda ısının ve zararlı gazların kaynağında yakalanarak egzoz

edilmesine çalışılır. Çünkü bu durumda ortamın genel havalandırılmasına göre çok daha

az miktarda hava ile gerekli kontrolü sağlamak mümkündür.

Genel havalandırma, 1 doğal çekişle, 2 fanlar ve kanal sistemi yardımı ile

taze hava beslenmesi ve kirli havanın egzoz edilmesiyle, 3 sadece egzoz fanları

ile emişle, 4 sadece beslenme fanları ile olmak üzere dört şekilde

gerçekleşebilir.

Yukarıdaki açıklamalardan da anlaşıldığı gibi endüstriyel havalandırmanın iki ana

nedeni ve buna bağlı olarak iki ana kriteri vardır. Birincisi ortamda mevcut kaynaklardan

yayılan ısının atılması, ikincisi ise kaynaklardan yayılan zararlı gaz ve

kirleticilerin atılmasıdır. Bazı hallerde bu iki kaynak birlikte etkilidir. Bu gibi durumlarda

çözüme lokal ve genel havalandırmanın birlikte uygulanması ile ulaşılır.

3

Kirletici maddenin veya ortam şartlarının tehlike limitleri klima

mühendisinin dışındaki kişiler tarafından belirlenmelidir. Bu değerler tesisat mühendisi için

veridir. Bu veriler sağlık teşkilatları bültenlerinde ve bazı el kitaplarında bulunabilir.

1.2.1 Doğal Havalandırma: Herhangi bir ortamda bir mekanik alet

kullanılmaksızın hava akıntısı pencere ve kapı aralıklarından, baca ve havalandırma

boşluklarından kendiliğinden oluşuyorsa doğal havalandırma söz konusudur. Doğal

havalandırma iki şekilde gerçekleşir: Baca ve rüzgar etkisi. Baca çıkışıyla sağlanan doğal

havalandırma şu şekilde gerçekleşir: Bina inşa edilirken salon ve odaların üst kısımlarına

birer menfez ve bunlarda birer baca vasıtası ile binanın çatısına uzatılırsa oda ve salonlar

havalandırılmış olur. Kirlenme seviyesinin düşük olduğu ortamlarda tercih edilir

ve ses gibi yan problemler oluşturmaz.

1.2.2 Mekanik Havalandırma: Havalandırma işleminin, aspiratör ve/veya

vantilatör olarak çalışan bir fan yardımıyla zoraki yapılmasıdır. Temelde üç ayrı

uygulaması mevcuttur:

1)Mekanik Girişli Doğal Çıkış: İçeriye yalnız temiz hava verilir. Kirli hava tazyik dolayısıyla

kapı ve pencerelerin aralıklarından dışarı kaçar.

2)Doğal Girişli Mekanik Çıkış: İçeriden sadece kirli hava emilir, temiz hava

meydana gelen basınç düşmesi ile kapı ve pencere aralarından içeri girer.

3)Mekanik Giriş ve Çıkış: Her an dışarıdan çekilen temiz hava içeri verilir ve iç ortamın

havası da emilerek dışarı verilir. Bu tip mekanik havalandırmada kullanılan fan sayısı ve

hava kanalları önceki tiplerin iki katıdır.

Yüksek yapılarda üst katların pencereleri çevredeki aşırı rüzgar etkisiyle,

alt katlardaki pencereler ise çevre gürültüsü nedeniyle açılamaz. Bu nedenle büyük ve

yaygı yapılarda yeterli hava değişimi güç kullanılarak yapılır. Aynı şekilde

kirlenmenin fazla olduğu kalabalık ortamlarda mekanik havalandırmaya ihtiyaç vardır.

Sinema, konferans salonu, ameliyathane gibi birçok insanın bir arada uzun süre kaldıkları

ve her mevsimde kullanılan yerler.

Özel bir iş kolunda ve fabrikalarda işletmenin verimli olabilmesi için çalışılan bölümlerde

nem ile ısının belirli bir seviyede tutulması zorunluluğu vardır.

1.2.2.1 Genel Havalandırma:

Genel havalandırma; üretim sırasında ortaya çıkan hava kirleticilerini, kaynağına

doğru yönlendirilmiş temiz hava akımı ile atölye ortamına dağıtarak yoğunluğunu

düşürmek ve daha sonra ise ters yöndeki veya tavandaki emme ağızlarından emerek

dışarıya atmak esasına dayanmaktadır. Genel havalandırma yönteminde çalışan

işçiler eğer hava kirleticilerin kaynağında iseler doğrudan, atölyenin diğer yerlerinde

4

iseler ortama karışmış

5

kirli havadan dolaylı olarak etkilenirler. Eğer uygulanan yöntemde emme cebri olarak ve

temiz hava girişi ise kapı girişi ve pencerelerden doğal olarak gerçekleşiyor ise

çalışanların kirli ve sağlığa zararlı havadan etkilenmeleri daha fazla olacaktır.

Yüksek tavanlı, doğal hava hareketleri olabilen, geniş çalışma alanlarında

genel havalandırma yeterli olabilir.

1.2.2.2 Yerel (Lokal) Havalandırma:

Genel havalandırma ile çalışma süreçleri sırasında oluşan hava kirleticilerin sağlık

açısından izin verilen değerlere düşürülemediği ve genel havalandırmanın yeterli olmadığı

alanlarda çalışılan ortam havasını iyileştirmek için yerel (lokal) havalandırma yöntemleri

uygulamaya konulmalıdır. Yerel emiş sisteminin ağzı (emiş ucu) çalışma yapılan

noktaya gaz ve dumanın yayılmasını önlemek için mümkün olduğunca yakın

olmalıdır. Yerel havalandırma uygulaması aynı zamanda genel havalandırma için

gerekli olan temiz havaya daha az gereksinim duyulmasını sağlamaktadır

Yerel havalandırma etkili bir emiş sağlamalı ve büyük parçaların proses

işlemlerinde emiş ağzı arkı takip etmelidir.

İKLİMLENDİRME NEDİR?

Kapalı bir ortamın sıcaklık, nem, temizlik ve hava hareketini insan sağlık ve

konforuna veya yapılan endüstriyel işleme en uygun seviyelerde tutmak üzere

bu kapalı ortamdaki havanın şartlandırılmasıdır. İklimlendirme terimi

İngilizce’deki air condition (hava şartlandırılması) ve Almanca’daki

klima terimine karşılık gelir. Türkçe’de iklimlendirme ve klima terimlerinin her

ikisi de kullanılmaktadır.

İKLİMLENDİRMENİN ÖNEMİ

Dünyada kabul edilmiş araştırmalara göre, insanlar belli bir sıcaklık ve nem aralığında ve

temiz havalı ortamlarda rahat etmektedirler. Bu aralık konfor bölgesi

olarak tanımlanmıştır (nem %30 ile %60, sıcaklık 20-270C).

Nem düzeyinin az olması boğaz kuruluğu, gözlerde yanma gibi rahatsızlıklara

yol açmasının yanında, fazla nem de terlemeye ve bunaltıcı bir sıcaklık hissine

neden olur.

Bir klima cihazı yazın içerideki fazla ısıyı dışarıya atarak içerisini serinletir. Bu

sırada havanın fazla nemi alınır, içeride gerekli hızda hava dolaşımı sağlanır ve hava filtre

edilir.

6

©ÜSTADL İ İ ( ) . sta lar.c .tr

AR EĞ T M KURUMU 2012 www u d om

Cihazın ısı pompası özelliği de varsa, kısın yaz çalışmasının tersine çalışarak dışarıdan

aldığı ısıyı içeriye vererek ısıtma da sağlar. Isı, soğutulan ortamdan

evaporatör (buharlastırıcı) vasıtası ile çekilir, kondenser vasıtası ile ısıtılan ortama verilir.

İKLİMLENDİRMENİN TEMEL UNSURLARI

1. Sıcaklık: İnsan veya imalat kontrolü için ortam sıcaklığı konfor veya tasarım

şartlarını sağlamalıdır. Bu şartlar insan konforu için 18-27 0C arasında

değişmektedir.

2. Nem: İnsan konforu için bağıl nemin %30--%60 arasında tutulmalıdır.

3. Temizlik: Havanın içindeki partikül madde (PM) ve zararlı gazların (SO2, CO2

vb.) filtrelenmesi gerekir.

4. Hava hareketi: Konfor için yaz aylarında daha fazla, kıs aylarında nispeten

daha düşük hava hareketi gereklidir.

İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ

Sekil 1. İklimlendirme işlemlerinin sınıflandırılması

İKLİMLENDİRME İLE SOGUTMA İLİSKİSİ

7

Şekil 2. İklimlendirme ile soğutma arasındaki ilişki

İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

A) MERKEZİ SİSTEMLER

Bu tür sistemler daha çok büyük binaların iklimlendirilmesi için kullanılır. Bir kazan ve

radyatörlerden oluşan bir kalorifer tesisatına benzetilebilir. Kazan yerine bir

klima santralı, radyatörler yerine de havalandırma kanalları, menfezleri ve/veya fanlı

serpantin üniteleri (fan-coil unit) vb. cihazlar bulunmaktadır. Sistemin boru veya kanalları

içerisinde su, hava veya bir soğutucu akışkan dolaştırılarak ısıtma-soğutma-havalandırma

ve nem kontrolü sağlanır.

Şekil 3. Klima Santrali

Merkezî sistemler tamamen havalı, tamamen sulu ve sulu-havalı sistemler olarak üç ana

sisteme ayrılabilir.

B) BAĞIMSIZ (YEREL) SİSTEMLER

a) Paket cihazlar (salon tipi, döşeme=konsol tipi, çatı tipi, pencere tipi)

b) Ayrık (Split) tip klimalar

o Duvar tipi

o Döşeme tipi

o Salon tipi

o Kanal tipi

8

o Tavan tipi

o Gizli tavan (kaset) tipi

o Portatif Klimalar

Nem,Esinti Termal Konfor

Çalışma ortamındaki nem, esinti ve termal konfor mutlaka standart sınırlar içinde

olmalıdır. Standart dışı değerler; Çalışma konforunu ve temposunu olumsuz

etkiler. Uygun olmayan koşullarda, insanın düzenleme ve dengeleme sistemleri bir süre

için olumsuzlukları tolere edebilir.

Vücuttaki ısı transferleri;

• Konveksiyon

• Kondüksiyon

• Radyasyon

• Buharlaşma

olmak üzere 4 yolla gerçekleşir.

Konveksiyon: Cilt ile üzerine yayılan hava arasında gerçekleşir.

Kondüksüyon: Temas ederken gerçekleşir.

Radyasyon: Sıcak cisimden soğuk cisime doğru yayılma ile olur.

Buharlaşma: Vücuttan buhar şeklinde (ter, solunum) su kaybıyla gerçekleşir.

(Nemli havalarda buharlaşma azalır ve terleme artmış görünür. Kuru havalarda

da terleme fark edilmez)

WHO tarafından önerilen nem ve hava akım hızları;

Nem: 18.50C de %45-65

Hava Akım Hızı:

Rahatlatıcı : 0.11-0.15 m/sn

Rahatsız edici:0.5 m/s

Uluslar arası standartlara göre;

Vücut sıcaklığının 380C üzerine çıkmaması veya 1 saatte 1

0C den fazla yükselmemesi

önerilmektedir.

Hava Akımı

Oturarak yapılan çalışmalarda 0.3 m/sn, İnce işlerde 0.1 m/sn olması tercih edilmelidir.

Radyant ısı için ortalama değer 18,30C olması istenir. Üst sınır 20

0C, alt sınır 16,7

0C dir.

Efektif Sıcaklık: Hava sıcaklığı, havanın nem oranı ve hava akım hızının

beraberce kişi üzerinde yarattığı sıcaklık etkisine denir.

9

Ya

lıtı

m f

aktö

rleri

Psik

olo

jik

faktö

rler

320C sıcaklık %25 nem oranı ve 0,1 m/sn hava akım ortam ile

270C sıcaklık %75 nem oranı ve 0,1 m/sn hava akım ortam çalışanlar üzerinde aynı

sıcaklık etkisi yaratır.

ÇEVRESEL KONFOR

3.1 ISIL ÇEVRE

Şekil-3.1 termal konforu etkileyen faktörleri göstermektedir. İlk olarak vücut, vücut

sıcaklığını sağlamak için metabolik işlemlerle ısı üretir. Metabolik işlemler yaş, sağlık ve

aktivite seviyesi gibi faktörlerden etkilenir. Örnek olarak verilen bir çevre

koşulları ortamdaki bir kişi için yeterince uyumlu olabilirken diğerinin

hastalanmasına neden olabilir. Mevsimler değiştiğinde bir kişi giydiği elbiseleri ile

ayarlamak isteyebilir. Onlar

çevre şartlarını arzu ettiklerinden daha geniş kademede konforlu bulabilirler.

Vücut ısı kayıpları

Işınım Buharlaşma Taşınım

Giyim

Aktivite

Yaş

Hava sıcaklığı Yüzey sıcaklığı Hava hareketi Bağıl nem

Termal konfor faktörleri

10

Şekil-3.1 İnsan için termal konforu etkileyen faktörler

11

Vücut sürekli ısı üretir, ancak sabit vücut sıcaklığını sağlamak için ısı dağıtılmalıdır.

Bir kimse şartlandırılan ortamda kalıyor veya hafif bir iş yapıyorsa, ısı birincil olarak

taşınımla (çevredeki havaya taşınır) ve ışınımla (gövde sıcaklığından daha düşük

sıcaklıklardaki çevre yüzeylere) ısı dağıtır. Bu ısı dağıtımı elemanlarından her biri toplam

ısı kayıplarının yaklaşık %30’unu oluşturur. Solunum ve terlemeyle oluşan

buharlaşma kalan %40’ı oluşturur. Çevre şartları olduğu kadar aktivite değişim

seviyeleri de bu yüzdeleri değiştirebilecektir. Örnek olarak bir kimse zorlu bir iş yapıyorsa,

birincil ısı dağıtma mekanizması buharlaşma ile olacaktır.

3.2 VÜCUT ISI DAĞITMA KABİLİYETİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

1. Hava sıcaklığı

2. Çevre yüzeylerin sıcaklığı

3. Nem

4. Hava hızı

Giyimin miktarı ve tipi ve sakinlerin eylem seviyeleri de bu faktörleri etkilemektedir.

Şekil-3.2 Nem ve sıcaklığa bağlı konfor bölgesi

3.3 İÇ HAVA KALİTESİ

• İnsan tarafından üretilen kokunun, insan burnu tarafından algılanmasıysa,

herhangi bir mekandaki hava kalitesini belirleyen unsurdur yani, mekandaki

kokunun algılanma (perception) miktarıdır. Bu algılama, olf cinsinden

üretilen kirliliğe bağlı olduğu kadar, o mekanın havalandırılması ile de yakından

ilgilidir.

12

• Bunu tanımlamak için geliştirilmiş olan birime desipol adı verilir. Tanım olarak:

1010

1 desipol = İçinde 1 olf koku üretilen bir odaya 10 lt/s taze hava verildiğinde insan

burnunun algıladığı kokudur.

Yani

1 desipol = 1 olf / 10 lt/s = 0,1 olf / lt/s

• Kısacası desipol, algılanan iç hava kalitesinin bir ölçüsüdür. Bazı mekanlardaki

Desipol değerleri şöyledir:

0,01 desipol: Dağ veya açık denizlerdeki hava,

0,1 desipol: Şehir havası,

1,0 desipol: Sağlıklı bina havası,

1,4 desipol: Kabul edilir bina havası (% 80 tarafından),

10 desipol: Hasta bina havası.

• Öte yandan, bazı bina malzemelerinin de hava kirliliği ürettiği tespit edilmiştir.

Mesela yaygın olarak kullanılan sunta ve MDFnin yaymış olduğu kirlilikler oldukça

fazladır.

• Çeşitli bina malzemelerinin yarattığı hava kirlilik oranları şöyledir:

Sunta, MDF: 2.4 desipol,

Sentetik halılar: 3.4 desipol,

Boyanmış duvar: 2.1 desipol,

Mastik, vb. malzeme: 3.0 desipol,

Cila: 3.7 desipol,

Tütün dumanı: 14.4 desipol.

3.4 TAZE HAVA MİKTARLARI Sigara

içilmeyen ofislerde: 10 l/sn, Lobi,

resepsiyon alanlarında: 7,5 l/sn, Bar,

sigara odası vb. yerlerde: 30 l/sn,

Sınıflarda: 7,5 l/sn,

Laboratuarlarda: 10 l/sn.

• Taze hava miktarı Fanger tarafından, desipol ve olfe bağlı olarak, aşağıdaki gibi

hesaplanmıştır:

Qc = 10 x [(G / (Ci-Co)] x (1/Ev)

Qc Mekanda üretilen hava kirliliği (olf),

G Konfor şartları için kişi başına gerekli taze hava miktarı (l/sn kişi),

Ci İçerde arzu edilen hava kalitesi (desipol),

Co Dışarıdaki hava kalitesi (desipol),

Ev Havalandırma sisteminin verimliliği (kaçaklar, vb.) (genelde 1 alınır).

3.5 İÇ HAVA KAYNAKLI HASTALIKLAR

1111

• Günümüzde insanlar zamanlarının % 90’ını kapalı mekanlarda geçirmektedir.

Avrupa Birliğinin, İtalyanın Ispra kentinde kurmuş olduğu İç Hava

Kalitesi Laboratuarı Indoortronda yapılan ölçümler, insanların iç mekanlarda,

dışarıda olduklarından 2 - 5 katı daha fazla hava kirliliğine maruz kaldıklarını

göstermiştir.

• Bu nedenle, hava kirliliği konusundaki çalışmalar artık yalnızca dış hava kirliliği ile

sınırlı kalmamakta, iç hava kirliliği üzerinde de yoğunlaşmaktadır. Hava kirliliğine

maruz kalan insanlarda bir takım rahatsızlık semptomları ortaya çıkmaktadır.

Bunlar esas olarak ikiye ayrılırlar.

3.6 HASTA BİNA SENDROMU (HBS)

• HBS semptomlarına tam bir teşhis konamaz,

• HBSnin nedeni tam olarak tanımlanamaz,

• HBS, akut (kısa süreli) semptomlar olarak ortaya çıkar ve binayı terk edince

genellikle etkisi kaybolur.

Hasta Bina Sendromu semptomlarından bazıları şöyledir:

• Göz, burun ve boğaz tahrişleri (iritasyon),

• Bulantı,

• Baş ağrısı,

• Öksürük,

• Kaşıntılar,

• Uyuklama hali, yorgunluk,

• Kokulara aşırı hassasiyet,

• Görme bozuklukları,

• Kavramada azalma,

• Astım,

• Alerjiler,

• Ateş, üşüme.

3.7 BİNA BAĞLANTILI HASTALIKLAR (BBH)

• BBH, tanımlanabilir bir nedene bağlıdır,

• BBH, klinik olarak teşhis edilebilir,

• BBH kronik (uzun süreli) semptomlar olarak ortaya çıkar ve ağır hastalıklara

neden olur,

• BBH tedavisi uzun sürelidir.

1212

Bina Bağlantılı Hastalıkların semptomlarından bazıları şöyledir:

1313

• Göğüs sıkışması, öksürük,

• Kronik bronşit,

• Lejyonella,

• Kas ağrıları,

• Karaciğer, böbrek problemleri,

• Kanser.

Hasta Bina Sendromuna neden olan belli başlı faktörler

• Yetersiz havalandırma,

• İçeriden kaynaklanan kimyasal kirleticiler,

• Dışarıdan kaynaklanan kimyasal kirleticiler,

• Biyolojik kirleticiler,

• Partiküller, tozlar, cam yünü, asbest vb. lifli maddeler,

• Radon gazı.

3.8 NEM

• Havadaki yüksek orandaki nem allerji ve kötü kokulara neden olabilen küf ve diğer

mantarların büyümesini hızlandırabilir.

• Düşük nem ise insan mukoza ve derisinde tahriş yapar.

• Genelde bağıl nem %30 ila %70 arasında iken yoğuşmanın olmadığı farz edilir ve

çok az problem ortaya çıkar.

• Yüksek bağıl nem özellikle evlerde yüksek allerji riski gösteren ev tozu

haşerelerinin (kene vb. gibi) büyümeleri için iyi bir ortam hazırlar.

• Sulu klima ortamlarında mantar ve diğer mikroorganizmaların büyüme riski vardır.