Kayseri Mahallesinde yer alan özgün taş bina kabuğunun enerji korunumu açısından higrotermal analizi ve iyileştirme önerileri

Abstract

Tarihi yapı mirasının iklim değişikliği nedeniyle maruz kaldığı zorluklara karşı, binaların dayanıklılığı ve enerji verimliliğinin artırılmasına yönelik çalışmalar son yıllarda önem kazanmıştır. Bu çalışmada, korunarak günümüze ulaşmış kültürel mirası sürdürülebilirlik açısından geleceğe aktarmak için kabuk bazında higro-termal enerji performansı analizi yapılmıştır. Çalışma alanı olarak Kayseri kentsel sit alanı içerisindeki Tavukçu Mahallesi belirlenmiştir. Analiz için birinci derece koruma bölgesinde bulunan Camcıoğlu Konağı seçilmiştir. 19.yy. sivil mimari örneği olan Camcıoğlu Konağı 2007 yılında restore edilmiştir. Halihazırda ofis olarak kullanılmakta olan konak, bodrum, zemin ve zemin üstü kat olmak üzere toplam üç kattan ibarettir. Binada teras çatı mevcuttur. Bulunduğu sokakta yapılaşma bitişik nizamdadır. Tarihi konağın ısı ve nem kontrolü açısından kabuk performansı analizi için WUFI Plus simülasyon yazılımı kullanılmıştır. WUFI Plus yazılımı, Fraunhofer Institute of Building Physics tarafından geliştirilen bina kabuğunda ısı ve nem geçişini hesaplayan bütünsel bir modeldir. Bütünsel performans modellemesi, tüm bina kabuk sistemlerini, iç ve dış ortam çevresel yükleriyle ve HVAC (Heating, ventilation, and air conditioning) sistemleriyle birleştirmiştir. Bina kabuğundaki buhar difüzyonu, sıvı akışı ve ısı aktarımı için birleştirilmiş ısı ve kütle geçişi, modelin güçlü bir özelliğidir. Model simülasyon sonuçları, kapsamlı saha ve laboratuvar deneylerinin verileriyle ve diğer simülasyon yazılımlarıyla karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Kabuk performans analizi için ilk olarak tarihi binanın restorasyon projesi esas alınarak, Skech Up programında üç boyutlu hale getirilmiş ve Wufi Plus simülasyon yazılımına aktarılmıştır. Her bir yapı elemanı (duvarlar, pencere, döşemeler, çatı) için binanın restorasyon projesine uygun malzemeler atanmıştır. Atama yaparken Wufi malzeme veri tabanındaki her malzeme için tanımlı birim hacim ağırlık, porozite, özgül ısı kapasitesi, ısıl iletkenlik, su buharı difüzyon direnç faktörü değerleri dikkate alınmıştır. İklim dosyası kullanıcı tanımlı olarak, Kayseri ili için Meteoroloji Genel Müdürlüğünden alınmış verilerle oluşturulmuştur. İklim dosyasında sıcaklık, bağıl nem, rüzgar yönü ve hızı, yağış, küresel güneş radyasyonu, dağınık güneş radyasyonu, bulutluluk verileri saatlik olarak kullanılmıştır. Sadece dağınık güneş radyasyonu verisi Fraunhofer Enstitüsünden temin edilmiştir. Çalışmada, binada bulunan her bir iklimlendirme bölgesindeki: - İç dış sıcaklık durumu - Isıtma ve soğutma yükü - Isı akışı - Isı kazancı ve ısı kaybı - İç dış nem durumu - Nemlendirme ve nemsizleştirme yükü - Nem akışı - Küf indeksi ve nem içeriği - Hava akışı - PMV - PPD - CO2 konsentrasyonu - Güneş radyasyonu ve güneş kazanımı - Konforlu Hava sıcaklığı yapı elemanlarındaki: - Ortalama sıcaklık - Ortalama bağıl nem - Isı kazancı ve kaybı - U etkinlik değerleri analiz edilmiştir. Çalışmada yapılan analiz sonunda, birinci derece koruma bölgesinde bulunan Camcıoğlu Konağı kabuğunun, özgün tasarımına ve kullanım amacına uygun olarak yeniden kullanımı için, higro-termal performansının yeterli olup olmadığı hakkında değerlendirme yapılmıştır. Ardından tarihi özgün taş bina kabuğunun iyileştirilmesi için kabuk alternatifleri üretilmiş ve tarihi yapının higrotermal performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kabuk iyileştirme için geliştirilen önerilerin ısı kayıplarını azalttığı, ancak buhar bariyerli taşyünü hariç arayüzde yoğuşmayı önleyemedikleri sonucuna varılmıştır. Bunun nedenin buhar bariyerli taş yünü yalıtımlı duvar alternatifinin, yüksek buhar difüzyon değerine sahip buhar bariyeri katmanı olduğu sonucuna varılmıştır. Tek başına taş yünü yalıtım uygulamasındaki küf indeksi değerinin çok yüksek çıkması bunun ispatıdır. Buhar bariyeri taş yünü uygulaması ile yoğuşma önlense de duvarın ısı geçirme katsayısı olan (U) değeri TS 825'de verilen maksimum değerin altına çekilememiştir. Genel olak önerilen duvar alternatiflerinin mevcut duvarın ısı geçirme katsayısı (U) değerini iyileştirdiği ancak TS 825'de verilen maksimum değerin altına indiremedikleri sonucu elde edilmiştir. Mevcut duvarın ısı geçirme katsayı (U) değerini, TS 825 U değeri standartına uygun hale getiren sadece XPS yalıtımlı duvar önerisi olmuştur. Dolasıyla ısı kaybını en yüksek oranda (%80) azaltan duvar önerisi de XPS yalıtımlı duvardır. XPS uygulaması ile buharın dışarı atılamamasından kaynaklanan duvarın iç yüzeyinde oluşacak küf oluşumuna rastlanmıştır. Kapiller aktif yalıtımlar arasında en iyi iyileşme sonucu veren alternatif AAC 100 mm gazbeton yalıtımlı duvar olmuştur. Ancak 100 mm bir kalınlığa sahip olması, yoğuşmayı engelleyememesi, mevcut duvarı istenilen U değerine taşıyamaması göz önünde bulundurulmalıdır. Genel olarak tüm yalıtım alternatiflerinde ısı kaybını azaltma açısından bakıldığında içi alçı kaplı duvardaki iyileşmelerin içi ahşap kaplı duvara göre daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Emprenye uygulamasının, taşın su emme katsayısının düşük olmasından dolayı, alternatifler üzerindeki etkisinin azımsanacak seviyede olduğu sonucuna varılmıştır.