Türkiye'nin farklı iklim bölgeleri için ilköğretim dersliklerinin doğal aydınlatma sistemi tasarımına ilişkin bir yaklaşım

Abstract

Yapılaşmanın başlangıcından bu güne kadar yerleşke bölgelerinin seçimi, binaların yapısal planlamasının yapılması, mekân organizasyonu ve cephe açıklıklarının tasarlanması süreçlerinde günışığından faydalanma önemli bir husus olmuştur. Teknolojinin ilerlemesiyle yapılaşma sektöründe elektrik enerjisinin kullanımı artmış; bununla birlikte binaların aydınlatılmasında da elektrik enerjisi kullanılmaya başlanmıştır. Tüm bu gelişmelerle birlikte bina kullanım süreleri uzamış ve mimari tasarımda alternatif tasarım senaryolarının kullanımı daha olanaklı hale gelmiştir. Esnek tasarım ögeleri ile birlikte çok fonksiyonlu yapıların inşa edilme süreci başlamıştır. Ancak günümüzde, enerji kaynaklarının sınırlı olması ve çevresel etkilerinin daha fazla farkına varılmasıyla birlikte, bilinçli enerji kullanımı önem kazanmıştır. Bu nedenle günışığının etkin bir şekilde kullanılması ve aydınlatma enerjisinin tüketiminin azaltılması için çözümler geliştirme, günümüz mimarlığının en önemli hedeflerinden biri haline gelmiştir. Bu, hem çevresel sürdürülebilirlik hem de enerji tasarrufu açısından kritik bir adımdır. Yenilikçi tasarım yaklaşımları ve teknolojik gelişmelerle, binaların gün ışığından maksimum fayda sağlaması ve enerji verimliliğinin artırılması mümkün olabilir. Enerji etkin bina tasarımı yaklaşımı, sadece mimarlar için değil, aynı zamanda yapı sahipleri ve kullanıcıları için de önemli bir konudur. Binalarda doğal aydınlatma sisteminin kullanılmasındaki temel hedef; görsel konforu sağlamak ve mekân içine yeterli miktarda gün ışığının ulaşmasını mümkün kılmaktır. Son yıllarda, binaların mimari tasarımında enerji verimliliği açısından pasif sistemlerin kullanımı öncelik kazanmıştır. Bu bağlamda, doğal aydınlatma sistemlerinin kullanımı, bina aydınlatma enerji gereksinimlerini en aza indirgeyerek istenen görsel çevrenin oluşturulması ve konforun sağlanması için öncelikli olarak ele alınmalıdır. Özellikle eğitim yapılarında, eğitmenlerin ve öğrencilerin görsel ihtiyaçlarını karşılamak ve aydınlatma enerjisi tüketimini en aza indirmek için etkili bir şekilde gün ışığının kullanıldığı bir aydınlatma sistemi tasarlanması son derece önemlidir. Binalarda doğal aydınlatma sistemlerinin öncelikli olarak tercih edilmesindeki temel sebep, görsel konforu sağlamak ve mekân içinde yeterli miktarda gün ışığının ulaşmasını sağlamaktır, bunu yaparken kullanıcıların görsel performansı, psikolojik ve fizyolojik ihtiyaçlarını da göz önünde bulundurmak önemlidir. Doğal aydınlatma tasarımında, mekân içinde kullanıcının görsel ve fiziksel aktivitelerini yerine getirebileceği miktarda aydınlık düzeyinin ve günışığının düzgün dağılımını sağlamak, aynı zamanda doğrudan güneş ışığının zararlı etkilerinden kaçınmak öncelikli bir konudur. Günümüzde, direkt güneş ışığının kontrol edilmesi ve mekân içine alınan günışığının yönlendirilmesi konusunda bir takım sistemler oluşturulmuş olup; binaların aydınlatılmasında gün ışığının kullanımı öncelikli hale gelmesi için gerekli önlemler alınmaktadır. Günışığının birincil aydınlatma sistemi olarak kullanılması eğiliminin ana nedenleri arasında enerji tasarrufu ve gün ışığının insan sağlığına olan olumlu etkisi söylenebilir. Binalarda günışığı değerlendirmesine yönelik geliştirilen ve CEN tarafından 29.07.2018 tarihinde onaylanmış ve son olarak 02.03.2022 tarihinde güncellenmiş olan TS EN 17037+A1 standardı günışığının etkin kullanımına ilişkin yayınlanan güncel standarttır. Bu standart uyarınca günışığı performansının değerlendirmesi 4 ölçüt ile ele alınmıştır. Bunlar; yeterli günışığının sağlanması, dış görüşün sağlanması, güneş ışığını alma ve kamaşmanın önlenmesi ölçütleridir. Standart kapsamında çalışma alanlarında günışığı değerlendirmesinde belirtilen her ölçüt 'en az, orta ve yüksek' olmak üzere üç grupta sınıflandırılmıştır. Tez çalışması kapsamında ilköğretim dersliklerinde optimum günışığı performansının sağlanmasına ilişkin parametrelerin belirlenmesi temel hedeftir. Bu çalışma sonucunda elde edilecek veriler ile ilköğretim yapıları derslik tasarımında yeterli günışığı sağlanması bağlamında pencerenin bina dışı engel durumu, pencere açıklıklarının baktığı yön ve pencere boyutlandırması ve yerleştiriliş düzeni parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesine ilişkin bir yaklaşım geliştirmek hedeflenmektedir. Bu bağlamda ele alınan hacim, Milli Eğitim Bakanlığı tarafından 2015 yılında yayınlanan Eğitim Yapıları Asgari Tasarım Standartları Kılavuzu'nda önerilen ilköğretim dersliklerine ilişkin veriler baz alınarak oluşturulmuş ilköğretim binası dersliğidir. TS EN 17037+A1 standardına göre yapılan değerlendirmeler sonucunda MEB Asgari Tasarım Kılavuzu'nda önerilen tasarım kararlarının değerlendirilmesi ve geliştirilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca Türkiye'de inşa edilecek ya da yenilemesi yapılacak ilköğretim binalarının derslikleri için bir tasarım kılavuzu oluşturmak amaçlanmaktadır. Tez çalışması kapsamında oluşturulan derslik modeli Planlı Alanlar İmar Yönetmeliği'nde verilen yol – komşu bina yüksekliği oranlarına göre oluşturulmuş bina dışı engel durumu alternatifleri, pencerenin baktığı yön alternatifleri ve cephe tasarımı alternatiflerine göre Rhino programı ile modellenmiştir. Günışığı performans değerlendirmesi için yapılan simülasyonda ise dinamik değerlendirme yöntemlerini baz alan Climate Studio eklentisi ve Grassopher yazılımları kullanılmıştır. Climate Studio yazılımında değerlendirme parametreleri içinde yer alan TS EN 17037+A1 standardına göre değerlendirme yöntemleri kullanılarak ele alınan derslik hacminin yıllık günışığı performansı dinamik yöntemler ile hesaplanmıştır. Günışığı performansı değerlendirmesinde kullanılan ölçütler TS-EN 17037+A1 standardında tanımlanan yeterli günışığının sağlanması, kamaşmanın önlenmesi, güneş ışığını alma ve dış görüşün sağlanması şeklindedir. Bahsedilen 4 ölçüt için yapılan günışığı performans değerlendirmeleri oluşturulan alternatif senaryolar dâhilinde Türkiye'deki 5 farklı iklim bölgesini temsilen seçilen iller için ayrı ayrı ele alınmıştır. Yapılan çalışma sonucunda Türkiye'deki 5 il için bu ölçütleri sağlayan doğal aydınlatma sistemi tasarımı koşulları belirlenmiştir. Elde edilen verilerle Türkiye'de yapılacak veya yenilenecek ilköğretim dersliklerinin günışığı ile aydınlatma sisteminin oluşturulmasında kullanılabilecek bir klavuz hazırlanması amaçlanmaktadır.