Havalandırma Sistemi Nedir, Nasıl Çalışır?

Kapısı kapalı, penceresi açılmayan 30 m²'lik bir toplantı odasına sekiz kişi girdiğinde, odadaki karbondioksit oranı bir saatin sonunda dış havadakinin yaklaşık dört buçuk katına, iki saatin sonunda yedi katına çıkar. Odadaki kimse havayı kirletmeye çalışmaz; nefes, vücut ısısı, nem ve eşyalardan yayılan kokular kendiliğinden birikir. Havalandırma sistemi bu birikimi sınırda tutmak için kurulur: kapalı bir alandaki kullanılmış havayı ölçülü bir miktarda dışarı atar ve yerine dış havayı belirlenmiş bir yoldan getirir. Aşağıda sistemin ne olduğunu, havayı neyin hareket ettirdiğini ve bu toplantı odası örneğinin rakamlarını adım adım açıyoruz.

Havalandırma sistemi nedir?

Havalandırma sistemi, bir mahaldeki havanın dış havayla kontrollü biçimde değiştirilmesini sağlayan donanımın bütünüdür: havayı hareket ettiren fan, havayı taşıyan kanal, havayı odaya dağıtan ve odadan toplayan menfezler, dış havayı süzen filtreler ve bunları doğru zamanda çalıştıran kontrol elemanları. Tanımın ağırlık merkezi "kontrollü" kelimesidir. Pencere açmak da havayı değiştirir, ama içeri ne kadar hava girdiği o günkü rüzgâra ve mevsime bağlıdır. Bir sistemde ise giren ve çıkan hava miktarı önceden hesaplanır, sahada ölçülür ve gerektiğinde kısılıp artırılır.

Havalandırma ile iklimlendirme sık karıştırılır. İklimlendirme havanın sıcaklığını ve nemini değiştirir; havalandırma havanın kendisini yeniler. Duvar tipi split klimaların çoğu odadaki havayı emip soğutarak ya da ısıtarak aynı odaya geri üfler, dışarıdan hava almaz. Klimalı ama havalandırması olmayan bir ofiste sıcaklık yerinde olsa bile havanın ağırlaşması bundandır. İki iş, dış havayı hem yenileyen hem ısıtıp soğutan klima santralinde birleşir; aşağıdaki merkezi düzen bunun örneğidir.

Kapalı bir alanda hava neden bozulur?

Tablonun ilk dört satırındaki kirleticiler odanın her yerine yayılır; bunları düşürmenin yolu temiz havayla seyreltmektir. Son üç satırdakiler ise belirli bir noktadan çıkar ve onları bütün odaya yaymadan çıktıkları yerde yakalamak hem daha etkilidir hem de çok daha az hava ister. Bu yüzden bir binadaki havalandırma, genel (seyreltme) havalandırma ile lokal emişin birlikte kurgulanmasıdır.

Havalandırma sistemi nasıl çalışır?

Hava, basıncı yüksek olan yerden düşük olan yere akar. Sistemin bütün işi bu basınç farkını istenen noktada ve istenen büyüklükte oluşturmaktır. Fan, çarkının döndürdüğü havaya hız ve basınç kazandırır; kanal bu havayı taşırken her metrede, her dirsekte, her filtre ve damperde basıncın bir kısmını harcar; menfez ise elde kalan basınçla havayı odaya belli bir hız ve yönle bırakır. Hem besleyen hem emen dengeli bir sistemde havanın izlediği yol şöyledir:

1. Dış hava alma: Hava, egzoz çıkışlarından, bacalardan ve araç yolundan uzak bir cepheden panjurla alınır. Bu nokta yanlış seçilirse sistem kendi attığı havayı geri çeker.
2. Filtreleme: Dış havadaki toz ve polen filtrede tutulur. Filtre kirlendikçe direnci artar, fanın verdiği hava azalır; bu nedenle filtrenin iki yüzü arasındaki basınç farkı izlenir.
3. Isıl işlem: Kışın soğuk dış havanın doğrudan odaya verilmesi cereyan şikâyeti doğurur. Hava ya bir ısıtıcı bataryadan geçer ya da dışarı atılan havanın ısısını bir eşanjörde alır; plakalı eşanjör ile entalpik rotorun neyi geri kazandığı enerji verimli sistemler yazısında tablo hâlinde.
4. Fan: Havaya kanal direncini yenecek basıncı verir. Eksenel fan düşük dirençte büyük debi taşır; duvar aspiratöründe ve kısa hatlarda kullanılır. Kanalın arasına takılan kanal tipi fan kısa ve orta uzunluktaki hatlara, salyangoz gövdeli santrifüj fan ise filtre, batarya ve uzun kanal dirençlerinin toplandığı yüksek basınçlı hatlara uygundur. Santrifüj fanın ses yalıtımlı bir kutuya alınmış hâli hücreli aspiratördür; teklif kalemleri hücreli aspiratör fiyatları sayfasında.
5. Besleme kanalı ve menfez: Hava ana kanaldan branşmanlara ayrılır, menfez ya da anemostatla odaya verilir. Kanal kesiti havanın hızını, hız da sesi belirler. Dikdörtgen ve spiral kanalın hangi işte seçildiği hava kanalı imalatı sayfasında; menfez, anemostat ve lineer menfez tipleri menfez fiyatları sayfasında karşılaştırılıyor.
6. Odanın süpürülmesi: Doğru yerleştirilmiş menfezlerde taze hava odanın kullanılan bölümünü dolaşır ve kullanılmış havayı emiş noktasına doğru iter.
7. Emiş ve egzoz: Kullanılmış hava emiş menfezlerinden toplanır ve egzoz fanıyla dışarı atılır. Islak hacimler ve mutfak gibi kirli bölümler emişin yapıldığı yerlerdir; taze hava temiz bölümlerden verilir, kirli bölümlerden alınır.

Fanın çalışma noktası

Bir fan, katalogda yazan debiyi her koşulda vermez. Verdiği hava, bağlandığı kanal ağının direncine göre değişir: fanın basınç-debi eğrisi ile sistemin direnç eğrisinin kesiştiği nokta, fanın gerçekte çalıştığı noktadır. Kanal uzadıkça, dirsek, filtre ve susturucu eklendikçe direnç eğrisi dikleşir ve aynı fan daha az hava basar. Hesap yapılmadan seçilen "büyük" bir fan da çözüm değildir; fazla hava, kanal sesinde, cereyanda ve elektrik faturasında geri döner.

Fan devri değiştiğinde üç büyüklük farklı oranda değişir: debi devirle doğru orantılıdır, basınç devrin karesiyle, motor gücü ise devrin küpüyle değişir. Devir yarıya indirildiğinde debi yarıya, basınç dörtte bire, çekilen güç kabaca sekizde bire düşer. Frekans invertörüyle sürülen bir fanın, mahal boşken ya da kalabalık azken devrini düşürerek çalışmasının anlamı bu ilişkidedir.

Basınç dengesi: hava hangi yöne kaçar?

Bir odaya verilen hava odadan emilenden fazlaysa oda komşu hacimlere göre pozitif basınçta kalır ve kapı aralıklarından dışarı doğru hava sızar. Emilen fazlaysa oda negatif basınçta kalır ve hava içeri çekilir. Bu fark, kokunun ve kirliliğin binada hangi yöne yayılacağını belirler:

• Mutfak, WC, sigara ve nargile alanı, kimyasal deposu negatif tutulur; kokusu koridora taşmaz.
• Temiz oda, ameliyathane ve elektronik montaj alanı pozitif tutulur; dışarıdaki toz içeri girmez. Ayrıntısı temiz oda nedir yazısında.
• Ofis ve derslik dengede ya da hafif pozitif tutulur.

Yalnız egzoz fanı takılıp taze havanın nereden geleceği düşünülmeyen mahallerde bu denge bozulur: kapılar zor açılır, hava kokulu komşu hacimlerden ya da bacadan çekilir ve fan kendi debisinin altında çalışır.

Örnek hesap: debi odadaki havayı nasıl değiştirir?

Yazının başındaki toplantı odasını sayıyla izleyelim. Oda 30 m², tavan yüksekliği 2,8 m, hacmi 84 m³. Oturarak çalışan bir yetişkin saniyede yaklaşık 0,005 litre CO₂ verir; sekiz kişi toplam 0,04 L/s eder. Dış havada CO₂ yaklaşık 420 ppm'dir. Odaya Q debisinde temiz hava girdiğinde uzun süre sonra ulaşılan denge değeri, dış hava değerine kaynak/debi oranı eklenerek bulunur; bu değere ne kadar hızlı yaklaşıldığını ise oda hacminin debiye oranı belirler.

Yalnız sızıntı havasına kalan odada değer toplantı sürdükçe yükselmeye devam eder. Kişi başına 7 L/s taze hava verildiğinde ise bir saat içinde 1.100 ppm civarında dengelenir. Son satırdaki kişi başı 7 L/s ve düşük emisyonlu bina için alan başı 0,7 L/s·m² değerleri, TS EN 16798-1'in yeni binalarda olağan kabul edilen II. kategorisinden alınmıştır. CO₂ bu düzeylerde zehirli değildir; insan kaynaklı koku ve kirleticilerle birlikte arttığı için bir göstergedir. Toplantı salonu, derslik ve spor salonu gibi doluluğu gün içinde değişen mahallerde fan devrinin CO₂ sensörüne bağlanması bu yüzden yaygındır. Kendi mahaliniz için kişi, alan ve ısı yüküne göre ön debiyi havalandırma hesabı aracıyla bulabilirsiniz.

Doğal, mekanik ve karma havalandırma

Havayı hareket ettiren kuvvete göre üç yol vardır:

• Doğal havalandırma: Rüzgârın cepheye yaptığı basınç ve sıcak havanın yükselmesi (baca etkisi) havayı hareket ettirir. Enerji harcamaz, ama debisi hava durumuna bağlıdır; rüzgârsız ve iç-dış sıcaklığın birbirine yakın olduğu bir yaz gününde neredeyse durur. Eski apartmanlardaki banyo bacaları bu ilkeyle çalışır; çatılarda dönen rüzgâr gülü başlıkların ne kadar hava atabildiği esmatik rüzgâr gülü nedir yazısında hesaplandı.
• Mekanik havalandırma: Havayı fan hareket ettirir; debi hesaplanır ve ölçülür. Sahada "cebri havalandırma" da denir; iki terim aynı şeyi, havanın fanla zorla hareket ettirilmesini anlatır.
• Karma (hibrit) havalandırma: Uygun hava koşullarında açılabilir pencere ve menfezlerle doğal yoldan, yetmediğinde fanla çalışır. Atrium, spor salonu ve depo gibi yüksek hacimlerde görülür.

Mekanik sistemler kendi içinde de ayrılır: yalnız egzoz, yalnız besleme, dengeli, ısı geri kazanımlı ve tek bir santralden birçok katı besleyen merkezi düzen. Bu tiplerin hangi mahalde kullanıldığı havalandırma sistemleri sayfamızda tablo hâlinde, merkezi düzenin kalbi olan santralin bölümleri klima santrali sayfasında. İhtiyaca göre tip seçimi için havalandırma sistemi seçim rehberi hazırlandı.

Kapalı alanların havalandırma sistemi: mahale göre ne değişir?

"Kapalı alan" ifadesi penceresi olmayan ya da penceresi yetmeyen her hacmi kapsar, ama bu hacimlerde sistemi belirleyen şey farklıdır:

Havalandırma sistemi nasıl olmalı?

İyi bir sistemi "güçlü fan" ya da "bol menfez" tarif etmez. Teslim aşamasında kâğıt üzerinde ve sahada kontrol edilebilecek somut özellikler vardır:

• Debi; mahalin kişi sayısına, alanına, ısı yüküne ya da kirletici kaynağına göre yazılı bir hesapla bulunmuş olmalı.
• Fan bu debiyi gerçek kanal direncinde verecek şekilde seçilmeli; seçim föyünde çalışma noktası işaretli olmalı.
• Dış hava emişi egzoz ağzından, bacadan ve araç yolundan uzak olmalı.
• Besleme ve emiş menfezleri havanın odayı taramasını sağlayacak düzende, birbirinden ayrık yerleştirilmeli.
• Kanal hızları ses sınırını aşmamalı; gerekiyorsa fan çıkışına kulisli susturucu, fan ile kanal arasına esnek bağlantı konmalı.
• Filtreye, fana ve damperlere servis kapağından ulaşılabilmeli.
• Devreye almada menfez debileri ölçülmeli, ayar damperleri sabitlenmeli, ölçümler tutanağa geçmeli.
• Bakım periyodu baştan belirlenmeli. İş yerlerinde mekanik havalandırmanın periyodik bakımı mevzuat şartıdır; hükümler havalandırma sistemleri yönetmeliği yazısında, bakım kapsamı havalandırma bakım onarım sayfasında.

Sık karıştırılan dört durum

• "Klima varsa havalandırma gerekmez." Split ve kanal tipi iç ünitelerin çoğu odadaki havayı döndürür; taze havayı ayrı bir sistem getirir. Çok odalı klima sistemlerinde de durum aynıdır, bkz. VRF klima nedir.
• "Hava temizleyici cihaz havalandırmanın yerini tutar." Taşınabilir filtreli cihazlar tozu ve partikülü tutar; CO₂'yi, nemi ve gaz hâlindeki kokuyu dışarı atmaz.
• "Tek aspiratör bir sistemdir." Taze hava yolu bırakılmayan aspiratör odayı negatif basınca çeker ve katalog debisinin altında çalışır.
• "Daha çok hava her zaman daha iyidir." İhtiyacın üzerindeki debi kışın ısıtma, yazın soğutma yükünü büyütür, ses ve cereyan şikâyeti doğurur. Doğru debi hesapla bulunur.

Keşif ve teklif

Merkezimiz Sancaktepe'de; İstanbul'un iki yakasındaki ve Kocaeli'deki işlerde mahal ölçüleri, kullanım saatleri, tavan içi boşluk ve dış havanın alınabileceği cepheler yerinde kaydedilir. İlçelere göre öne çıkan iş tipleri İstanbul havalandırma ve Kocaeli havalandırma sayfalarında. Tamamlanmış bir uygulama örneği: ofis havalandırma kanalı kurulumu. Maliyeti belirleyen kalemler havalandırma sistemleri fiyatları sayfasında; keşif talebi için iletişim sayfası.