Pasif Mimarinin Gizli Gücü

Mimarlık etkili bir anlatım gücüne sahiptir. Fikirleri, kavramları, bakış açısını sanatta da olduğu gibi aktarabilme özelliğini içinde barındırır. Dünyada zaman zaman karşılaştığımız bazı problemlere, mimariyi aracı yaparak çözümler üretebiliriz. Zaten içinde yaşadığımız ortamı kuşatarak bizi sarmaladığından ötürü, mimarideki bu dönüşüm kaçınılmaz olarak gerçekleşir/gerçekleşmelidir.

Malzeme ve Enerji

Günümüzde küresel ısınma adı altında çeşitli sorunlar baş göstermektedir. Yapı sektörü bazında birkaçını sıralamak gerekirse malzeme ve enerji bunlardan başlıca gelen iki tanesi olabilir. Malzeme olarak vurgulamak istediğimiz aslında yapısal hammaddedir. Yenilenemez hammadde tüketimi umarsızca gerçekleştirildiğinde yerinin doldurulması uzun yıllar alır veya ekstra enerji sarf ettirir. Beton, çelik, ahşap başlıca yapı malzemelerini oluşturur. Bunların yanı sıra giderek yaygınlaşan giydirme cephelerle beraber cam da piyasadaki yerini almıştır. Kullanılan malzeme her ne olursa olsun yaşam döngüsünün iyi analiz edilmesi şarttır.[1] (Life Cycle Assessment) Geri dönüştürülemeyen, yeri doldurulamayan malzemeler sürdürülebilir olarak nitelenemez. Bu durum daha çok atık ve enerji kaybına yol açar. Malzemelerin çıkarılması, işlenmesi, taşınması gibi süreçleri kapsayan enerji çeşidine ‘gömülü enerji’ (embodied energy) diyoruz. Malzeme seçimi enerjiyi etkileyen temel bileşenlerden biridir. Yani konu yine dönüp dolaşıp enerji kavramına geliyor.

Peki enerji tüketimi neden bu kadar önemli? İsraf edilmesi neden bu kadar kritik bir noktayı işaret ediyor? Çünkü enerji tüketimi beraberinde ısıyı açığa çıkarıyor. Gömülü enerji ve kullanım enerjisinin (operational energy) her ikisinin de azaltılması ile enerji verimli binaların tasarımı amaçlanıyor.

Doğadan gelen malzemeler yeniden doğaya karışabildiğinden veya geri dönüştürülerek tekrar kullanımı mümkün olduğundan daha çok hammaddenin çıkarılması ve sıfırdan işlenmesi gibi aşamalar otomatik olarak atlanmış olur. Birincil yerine ikincil kaynakların kullanılabilmesi enerji kazanımı anlamına gelir. Geri dönüştürülmüş bazı yapı malzemelerinin oranlarına bakarak ne kadar enerjinin geri kazanıldığına bir göz atalım: Camın geri dönüştürülmesiyle %10-15 arasında enerji kazanımı sağlanırken; çelik için bu oran %72’lere kadar çıkabilmektedir. ^[[2]]

Peki bu konuda mimari ne yapabilir?

Aslına bakılırsa pek çok şey… Üstelik elinden gelen sadece malzeme seçimiyle kısıtlı değildir. Pasif sistemler dediğimiz enerji tüketimi gerektirmeyen stratejileri de tasarımına entegre edebildiği takdirde yüksek oranlarda enerji tasarrufu sağlanabilmektedir.

Görsel 1: Bir pasif yöntem olarak doğal havalandırma stratejisi. (Kaynak: https://www.yourhome.gov.au/passive-design/orientation)

Hepimizin tecrübe ettiği üzere içinde ikamet ettiğimiz yapılarda ısıtma-soğutma, havalandırma ve aydınlatma için büyük oranda enerji tüketiriz. Bunlar arasından sıcak ve kuru iklimlerde en çok enerji tüketimine sebep olan soğutma yükünü azaltacak pasif sistemlere değinmeye çalışalım:

Görsel 2: Pasif sistemler dahilinde yapılı çevrenin izolasyonu. (Kaynak: https://www.archdaily.com/908320/how-to-design-for-optimal-thermal-comfort-and-why-it-matters/5c2089df08a5e5c8b9000a3b-how-to-design-for-optimal-thermal-comfort-and-why-it-matters-photo?next_project=no)

Lavafpour & Suat’a göre önleme (interception), yansıtma (reflection), açıklıkların ve bina kabuğunun oryantasyonu ve boyutu, yapı malzemesinin seçimi, yalıtım, havalandırmanın iyileştirilmesi, toprak aracılığıyla soğutmanın sağlanması, radyasyon ile soğutmanın sağlanması ve son olarak ise buharlaşmanın desteklenmesi başvurulabilecek yöntemler arasında yer alıyor.[3] Kısa kısa her birinden bahsedelim.

Önlemeden kastedilen direk güneş ışığına maruz kalınmasından kaynaklanan ısınmanın engellenmesi adına ağaç gibi doğadaki elemanların gölgeleyici özelliğinden faydalanmaktır.

Yansıtma ile çatı gibi en fazla güneşe maruz kalan yapı elemanlarında açık renkler kullanılarak, ışığı ve beraberinde getirdiği ısıyı emmek yerine yansıtarak sıcaklığın etkisini azaltmak amaçlanır.

Bina açıklıklarının ebatı ve yönlendirilmesi de ısı kazanımında büyük rol oynar. Kuzey yarım kürede yer alan bölgelerde güney en çok ısı ve ışığa maruz kalan cephe olduğundan bu yöne daha çok ısı ve ışık gereksinimi olan programlar yerleştirilmelidir. (En çok vakit geçirdiğimiz yerlerden biri olan oturma odası gibi)

Görsel 3: Pasif zonlama. (Kaynak: https://www.thoughtco.com/what-is-a-floor-plan-175918)

Doğu ve özellikle batı ise gün doğumu ve batımında istenmeyen ısı kazançlarına sebebiyet verebileceğinden dikey gölgelendirme elemanlarıyla birlikte tasarlanmalıdır. En az alana sahip cepheler bu yönler doğrultusunda yerleştirilmelidir. Kuzey ise (yine kuzey yarım küre için)  en az ışığa maruz kalan cephe olduğundan herhangi bir gölgeleme elemanına ihtiyacı yoktur. Ancak en soğuk cephe olduğundan mutfak, banyo gibi ısı gerektirmeyen programların buraya konumlandırılması akıllıca bir seçim olacaktır. Pencerelerin ebatı ve yerleşimi de bu hususlar göze alınarak tasarlanmalıdır.

Malzeme Seçimi…

Malzeme seçimi ile ısıyı gündüz emerek gece salan böylece doğal olarak ısı kazanımını azaltan türlerin kullanılması da ayrıca bir çözümdür. Bu şekilde çalışan yapı malzemelerine ‘termal kütle’ (thermal mass) denir. Tuğla, taş, beton gibi malzemeler yüksek oranda termal kütle özelliğine sahiptir.

Yalıtım atlanmaması gereken pasif çözümlerden biridir. İyi bir yalıtım ile çeperlerdeki ısı alışverişinin önemli ölçüde önüne geçilebilir. Bunun için ısı iletimi düşük olan, geniş boşluklu malzemeler yalıtım elemanı olarak tercih edilmelidir. Kripton, argon gibi gaz türleri camlarda ısı yalıtımının sağlanması açısından iyi performans gösteren materyallerdendir.

Özellikle İran kültüründe görmeye alışkın olduğumuz rüzgar bacaları havalandırma sayesinde ısı kazanımını azaltmayı amaçlar. Yukarı doğru uzanarak rüzgarı basınç farkından yararlanarak iç mekana çeker ve bu sayede ekstra temiz hava da sağlar. Ayrıca ısı farkının yaşandığı durumlarda baca etkisi (stack effect) oluşturarak hava sirkülasyonunu destekler.

Görsel 4: Yezd/İran’da rüzgar bacaları.

(Kaynak: https://www.eavartravel.com/en/blog/2018/12/26/130453/yazd-the-center-of-zoroastrian/)

Soğutma

Toprak aracılığıyla soğutma için atmosfer sıcaklığından bağımsız olarak toprağın derinliklerinin sabit sıcaklığa sahip olduğunun bilgisini edinmek gerekir. Toprağın bu özelliğinden yararlanılarak yaklaşık 5-10 metre arasındaki derinliklere inildiğinde toprakla temas eden mekanlarda yıl boyunca 22-25°C sıcaklığı elde edilebilir.

Radyasyon yoluyla soğutma yapının formundan yararlanılarak gerçekleşir. Kubbe formu gün boyu daha az ışığa maruz kalarak doğal bir paravan görevi görür. Akşam olduğunda ise yüzey alanı diğer formlara göre çok daha fazla olduğundan ışınım ile daha yüksek oranda ısı kaybına maruz kalır.

Görsel 4: Işınım ile pasif soğutma. (Kaynak: Lavafpour & Surat, 2011)

Buharlaşma yoluyla soğutma ise nemi soğutma aracı olarak kullanma mantığına dayanır. Daha önce bahsettiğimiz rüzgar bacalarındaki gibi burada bacaların içine su püskürten elemanlar (sprinkler) yerleştirilir. Böylece su püskürtme yöntemiyle fazlaca yüzeye bölündüğünden anında buharlaşarak soğutmayı sağlanmış olur. (Lavafpour & Surat, 2011)

Buraya kadar pasif soğutma stratejilerine ve dolayısıyla da bir kısmıyla beraber pasif ısınmaya değinmiş olduk.

Şimdi de pasif havalandırma tekniklerinden birkaçını kısaca sıralamak gerekirse, gece havalandırması (night flushing), ülkem insanının ‘cereyan’ olarak tabir ettiği çapraz havalandırma (cross ventilation), tek taraflı havalandırma (single-sided ventilation) ve baca etkisinin (stack effect) adını anabiliriz. İlgili arkadaşlar kavramları internetten aratarak detaylı bilgi edinebilirler.

Pasif olarak güneş ışığından yararlanma/korunma metotları da bağlamın konumu ve iklimi itibari ile önem taşır. Ekvatora yakın ve kurak bir iklim bölgesindeysek elbette güneş bizim için kaçınılması gereken bir tehlike iken, kutuplara yaklaştıkça bu ihtiyaç tersine dönecektir. Bunun için ışık kuyuları (light wells), ışık rafları (light shelves), doğal veya yapay gölgelendirme elemanları, yapının araziye yerleşimi gibi stratejilere başvurulabilir.

Hiç şüphesiz değinilmesi gereken bir başka konu da pasif sistemlerin tasarıma entegre edilmesinin tek başına yeterli olmayacağıdır. Bu araba kullanmayı bilmeyen birini direksiyonun başına oturtmak gibidir. Eğer beklentiniz hareketse, bilgi aktarımını da doğru şekilde yapmalısınız. Evi pasif teknikler kullanılarak dizayn edilmiş kimsenin de benzer şekilde ne zaman aktif sistemlere başvuracağını, ne zaman termal kütlede hapsolan ısının salınımına için vermek için evi havalandırması gerektiğini; kısacası fiziğe, termodinamiğe, akışkanlar dinamiğine dair temel prensiplere az çok hakim olması gerekir. Buradan da anlaşılacağı üzere pasif sistemler sadece yapıyı değil kullanıcılarını da eğitir ve geliştirir. Tek başına tüm ihtiyaçları birden karşılaması ve insan konforunu maksimum seviyede tutması da beklenemez. Sadece daha çok enerji tüketen aktif sistemlerin kullanım oranını düşürerek doğal yöntemlerden faydalanmamıza fırsat sunar.

Sonuç Tasarruf 

Sonuç olarak mimaride kullanılan bazı tasarım stratejileri sayesinde ‘tasarruf’ fikrine yönelik bir aktarım gerçekleştirerek, bu eğilimi insanlara benimsetebiliriz. Mimari, kullanıcılarının davranışlarını değiştirme gücüne sahiptir. Uygulanacak pasif sistemlerle bu dönüşüm en etkili şekilde teşvik edilebilir.

Foucault’un da değindiği üzere ‘mekanların insanlar üzerindeki tahakküm gücü’ nü yadsıyamayız. Bunu müspet tarafa çekmek ise şüphesiz mimarların elindedir. Her günkü eylemlerimizi gerçekleştirdiğimiz mekanlarda bu fikri benimseyip içselleştiremeyeceksek, başka ne aşamada ve nerede sorunla başa çıkmayı öğrenebiliriz veya öğretebiliriz ki?

Yararlanılan Kaynaklar:

Lavafpour, Y., Surat, M.(2011), Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 757-765.

[1] Buna literatürde Yaşam Döngüsü Değerlendirilmesi (Life Cycle Assessment -LCA)adı verilir.

[2]Kaynak: https://www.americangeosciences.org/critical-issues/faq/how-does-recycling-save-energy

[3] Lavafpour, Y., Surat, M.(2011), Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 757-765.