Yapı düşey kabuk bileşenlerinin performans belirlenmesi sürecinde ısı ve nem geçişi ölçümünde kullanılabilecek bir yöntem önerisi

Abstract

ÖZET Bir yapının ömrü ve kullanıcısına konfor koşullarını sağlaması yapıyı çevreleyen kabuğun sağlığı, tüm atmosfer ve doğa koşullarına karşı direnci ile doğrudan ilgilidir. Bu nedenle yapı fiziği konusunda çalışma yapan araştırmacılar sürekli olarak yapı kabuğunun sağlığı, dayanımı ve konfor koşullarına katkıları konusunda teorik ve deneysel araştırmalar yapmaktadırlar. Yapı Kabuğunun performansının belirlenmesi sürecinde, ısı ve nem geçişinden kaynaklanan yapı fiziği sorunlarının çözümlenmesi konusundaki çalışmalar da genellikle, analitik ve grafik yöntemlerin ayrı ayrı veya birlikte kullanılmasıyla yapılmaktadır. Bilim adamları, çok tabakalı soğuk veya sıcak yapı bileşenlerinde, teorik yöntemlerin kullanımında, hesap ve çizimler uzun sürdüğü için, sonuca ulaşmanın zaman aldığı ve hata yapma olasılığı yüksekliği konusunda hem fikir olmaktadırlar. Gelişen bilgisayar teknolojileri ile doğru sayısal sonuçlara ulaşmak ve iki veya üç boyutlu grafik düzenlemeleri yapmak son derece kolay hale gelmesine rağmen, araştırmacılar, analitik ya da grafik yöntemlerin doğruluğunu deneylerle destekleme gereksinimi duymaktadırlar. Deneysel yöntemlerde ise modellerin yapılması, ölçümlerin ve izlemenin çok zaman alması ve sonuçlara ulaşmak için bulunan verilerin tekrar analitik hesap veya grafik yöntemler kullanmayı gerektirmesi konuyu yorucu hale getirmektedir. Bu çalışmada yapıyı dış iklimsel etkilerden koruyarak, kullanıcıya konfor koşullarına uygun bir ortam sağlayan yapı kabuk bileşenlerinin, çeşitli vnkimyasal ve fiziksel etkenler karşısındaki davranışlarının incelenmesi, etkilenme sürecinde ölçüm sonuçlarına çok hızlı ulaşılması ve ölçüm sonuçlarının, kullanılmakta olan mevcut hesap yöntemleri ile karşılaştırılarak deneyin yapılması sırasında da takip edilebilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca uygun olarak geliştirilen çalışma önerisi beş ana bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde, yapı kabuğu, kabuk bileşenleri ve kabuk bileşenlerinde performans kavramı ile ilgili tanım ve sınıflandırmalar yapılmıştır. Yapı düşey dış kabuk bileşenleri, ısı ve nem geçişi esas alınarak ayrıca sınıflandırılmış ve örnek kesitler verilmiştir. Yapı kabuk bileşenlerinin performansını etkileyen biyolojik, kimyasal ve fiziksel etkenler kısaca açıklanmıştır. İkinci bölümde, düşey dış kabuk bileşenlerinden ısı ve nem geçişinin incelenmesi amacıyla ısı ve nem ile ilgili tanımlar verilmiştir. Isının katı, sıvı ve gazlardan iletim, taşınım ve ışınım yoluyla geçişi kısaca anlatılmıştır. Nem ve nemle ilgili tüm tanımlar yapıldıktan sonra, sıcaklık ve nem arasındaki etkileşim ele alınmıştır. Saydam ve opak düşey dış kabuk bileşenlerinden `kararlı durumda ısı geçişi` ve `zamana bağlı ısı geçişi` konusunda gerekli bilgiler aktarılmıştır. Düşey dış kabuk bileşenlerinin, pratik nemliliği, doyma ve denge nemliliği, nem kapasiteleri, kabuğun emiciliği, difüzyon olayı ve difüzyon dirençleri, kabuk yüzeyinde ve içinde oluşan yoğuşma konusu ele alınmıştır. Düşey dış kabuk bileşenlerinde ısı ve nem geçişinden kaynaklanan yapı fiziği sorunlarına değinilmiştir. Üçüncü bölümde, yapı bileşenlerinden ısı ve nem geçişinin hesaplanmasında kullanılan başlıca yöntemler anlatılmış ve konuya ilişkin Türk standartları verilmiştir. Isı geçişi için incelenen analitik, sayışa] analog ve grafik hesaplama yöntemlerinin ardından nem geçişi konu: VTTTkullanılan genel formül yöntemi, çiğ noktası yöntemi, `Glaser` analitik ve grafik yöntemleri ve Glaser yöntemlerinin çeşitli bilim adamları tarafından yapılan düzenlemeleri incelenmiştir. Yukarıda bahsedilen teorik yöntemlerin yanı sıra bu konuda kullanılan deneysel ölçme ve değerlendirme konusunda genel olarak kullanılan klasik yöntemler anlatılmıştır. Gerek gerçek boyutlarda, gerekse laboratuar ortamlarında yapılan deneylerin uygulamaları ve hesaplama biçimlerinin incelenmesinden sonra deneylerle ilgili Türkiye'de kullanılan deney standartları hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümün değerlendirilmesi sonucu, bu konuda kullanılabilecek bir deney aleti ve bu alet ile entegre çalışabilecek bir bilgisayar programı geliştirilerek sürenin kısaltılması, deney sırasında yapılan sıcaklık ve nem ölçümlerinin yanı sıra hesaplamalarının da bilgisayar aracılığıyla eş zamanlı olarak gerçekleştirilmesiyle hata olasılığının ortadan kaldırılması ve diğer taraftan deneyin yapılması sürecinde olayın grafiklerle gözlenmesinin araştırmacı ve mimarlara çok yararlı olacağı gerekliliği ortaya çıkmıştır. Dördüncü bölümde, yapı düşey dış kabuk bileşenlerinin performans ölçümünde kullanılmak üzere yeni bir yöntem önerilmiştir. Yöntem, laboratuar koşullarında çalışacak mikro proses kontrollü bir deney aleti ile yapılan ölçümlerin yine bilgisayar ortamında izlenmesi ve değerlendirmesi esasına dayanmaktadır. Yöntem önerisinin tanıtımını takiben, önerinin uygulamasında gerekli olan ve laboratuar koşullarında öngörülen deneylerin yapılabilmesi için, geliştirilen aletin teknik ayrıntıları verilmiştir. Deneyler için yaratılacak olan yapay iç ve dış ortam koşullarında kullanılacak olan, soğutma, ısıtma, gaz (H2S, SO3, SO2, CO2, CO, N02l vb), su buharı, güneş ışınımı(UV, UV2, İR) sağlayan tüm donanımın teknik özellikleri ve işlevleri anlatılmıştır. Yapay olarak oluşturulan iç ve dış TYiklimsel ortamların ve yapı kabuğunun iç ve dış ortamlara bakan yüzeyleri ile kabuğun iç kısmında yapılacak ölçümler için kullanılacak ölçüm donanımlarının özellikleri tanıtılmış, akım şemaları verilmiştir. Bu bölümün sonunda deney aletine gerekli koşulları sağlaması, istenilen kuru termometre sıcaklık ve yüzde cinsinden bağıl nem değerleri ölçümlerinin yapılması, yapılan ölçümlerin teorik hesap yöntemleri kullanılarak ulaşılan değerler ile kıyaslaması, anında grafiklere dökerek sonuçlara kolaylıkla ulaşmayı hedefleyen yazılım ve donanımın detayları ile bilgisayar programının adımları, yapılacak deney için yapay çevre koşullarının yaratılması ve deneyin programlanması anlatılmıştır. Beşinci bölümde önerilen yöntem ve gerçekleştirilen deneyler ile ilgili koşullar, deneyi yapılan yapı düşey dış kabuk bileşenlerinin verileri, ölçüm sonuçları, hesap değerleri ile karşılaştırmaları sayısal ortamda ve grafiklerle desteklenerek verilmiş ve deney sonuçlan irdelenmiştir. Sonuç bölümünde bu çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir.