Isıtma ve Klima
İnsan vücudunun sıcak*lığı yaklaşık 36,9°C'dir. Her zaman sıcak bir cisimden soğuk bir cisme ısı aktarımı söz konusu olduğu için, demek ki çevre sıcaklığı bu düzeyde olmadığı sürece ısı kaybederiz. Üstelik insan vücudu bu ısı kaybını önleyecek kalın bir tüy ya da post örtüsüyle korunmuş değildir. Bu yüzden insanın ısınması ya da serinlemesi için yapacağı tek şey çevre sıcaklı*ğını ayarlamaktır. İnsanların kendilerini en rahat hissettikleri çevre sıcaklığı giyinikken 21°C, soyunukken 26°C dolayındadır. Çok çaba gerektiren bir iş yaptığımızda vücut sıcaklığımız yükseleceği için havanın ya da bulunduğumuz yerin daha serin olmasını iste*riz. Buna karşılık hızlı bir hava akımında (cereyanda) kaldığımızda vücudumuz daha çok ısı kaybettiği için üşürüz. Isının havaya geçerek kaybolduğu bu sürece konveksiyon (taşınım) yoluyla ısı kaybı denir . Soğuk bir günde pencere yakının*da otururken de oda yeterince sıcak olsa bile vücudumuzun pencereye bakan yanı üşüyebi*lir. Bu, ışıma yoluyla ısı kaybının sonucudur. Eğer ateşe yakın oturursak, aynı nedenle bu kez ateşe dönük olan yanımız ısınır.Vücudumuzdaki nemin buharlaşması da ısı kaybına yol açan etkenlerden biridir. Ağır bir iş yaparken ya da koşarken terleriz ve terimiz buharlaşarak kururken vücudumuzdan ısı alır. Eğer çevremizdeki havada çok fazla su buharı varsa terimiz kolayca buharlaşmadığı için serinleyemeyiz. Buna karşılık kuru bir havada vücudumuzun nemi çabucak buhar*laştığı için bu kez de solunum yollarımızın kurumasından rahatsız oluruz.
Ocak Ateşinden Merkezi Isıtmaya
En eskiçağlarda insanlar açık havada ya da mağaralarda ateş yakarak ısınırlardı. Daha sonra ateşin dumanının çıkması için çatısında bir delik bulunan kulübe ve evler yaptılar; bu ısıtma yöntemi zamanla ocak ve bacaya dö*nüştü. Havalandırma sorunu yoktu; açık ocakta yanan ateşten yayılan ısının çoğu bacadan çıkıp gider, bunun yol açtığı hava akımı odanın içinde dolaşırdı. Isı kaybını önlemek üzere ateşi kapalı ocaklarda yakma düşüncesi şömine ve sobaların yapımıyla so*nuçlandı. Böylece yakıtın yanma hızı ayarla*nabiliyor ve sobanın ısısı büyük ölçüde kon*veksiyon yoluyla yayılarak odanın havasını ısıtıyordu. Isıtma yöntemlerinin gelişmesinde sonraki adım, birden çok odayı tek bir ocak*tan ısıtmak oldu. Bu tip merkezi ısıtma sistemini ilk geliştirenler Romalılar'dı. Evin döşemelerinin altından sıcak hava dolaştırma*ya dayanan bu sistem 5. yüzyılda Roma İmparatorluğu'nun çöküşünden sonra unutu*lup gitti ve ortaçağ boyunca Avrupa'da gene eskisi gibi açık ocaklar kullanıldı.
Günümüzde konut ve işyerlerinin ısıtılma*sında en yaygın yöntem kalorifer dediğimiz merkezi ısıtma sistemidir. Bu sistemde, kalo*rifer kazanında üretilen ısı, borulardan geçen bir akışkanla taşınarak evin bütün bölümleri*ne yerleştirilmiş olan radyatörlere iletilir. Isıyı taşıyan akışkan ya sıcak hava ya sıcak su ya da sıcak buhardır. Sıcak havalı merkezi ısıt*mada, bir sıcak hava fırınında ateşin yakının*dan geçen hava konveksiyon yoluyla ısınır ve yapının her yanına borularla taşınarak odala*rın tabanında ya da duvarında bulunan pan-jurlu hava pencerelerinden içeri üflenir. Isısı*nı odaya vererek soğuyan hava başka kanal*lardan fırına geri döner ve yeniden ısınır. Havanın bu dolaşımı yalnızca sıcaklık farkın*dan kaynaklanan doğal hava akımına bırakıl*maz, vantilatörlerle hızlandırılır.
Ülkemizde çok daha yaygın olan sıcak sulu merkezi ısıtmada, genellikle yapının bodru*muna yerleştirilmiş bir kalorifer kazanında ısıtılan su odalardaki radyatörlere giden boru*lara pompalanır. Kaynakla birleştirilmiş çelik levhalardan ya da dökme demirden yapılan radyatörlerin içi boştur ve dış yüzeyinin geniş olması için oluklu olarak yapılmıştır. Sistem*de sürekli olarak dolaşan sıcak su radyatörle*rin içinden geçerken ısısını vererek soğur ve kazana dönerek yeniden ısınır. Radyatör adı ışıma anlamındaki radyasyon sözcüğünden türetilmiştir; oysa radyatördeki ısının yandan çoğu konveksiyonla, geri kalanı ışıma yo*luyla yayılır.
Birçok ülkede büyük iş hanlarını ısıtmak için daha çok sıcak buharlı merkezi ısıtma sistemi uygulanır. Çünkü, elektrik santralla-rındaki buhar türbinlerini besleyen kullanıl*mış buhardan yararlanıldığında bu sistem çok daha ekonomiktir. Her yapıda ayrıca buhar üretmektense, santralların atık ("çürük") bu*harı kentin geniş bölgelerinin merkezi ısıtma*sında kullanılabilir.
Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde, banyoda kullanılan sıcak su da kalorifer kazanında ısıtılır, ama ayrı bir boru sistemiyle dağıtılır. Sıcak havayla ısıtılan yapılarda ise sıcak su için ayrı bir kazan vardır.
Eskiden kalorifer kazanlarında yakıt olarak yalnızca kömür kullanılırdı. Bugün fueloil ya da doğal gaz büyük ölçüde kömürün yerini almıştır; çünkü bu yakıtlar daha temizdir ve dağıtımı daha kolaydır.
Merkezi ısıtma sistemlerinde mutlaka sı*caklığı denetleyen bir termostat bulunur. Böylece yaşanan ya da çalışılan yerin sıcaklığı isteğe göre ayarlanabilir. Termostatın başka bir yararı da, daha çok ısı gerektiğinde kazanı otomatik olarak devreye sokup, sıcaklık yük*seldiğinde gene otomatik olarak devreden çıkararak sistemin en ekonomik biçimde ça*lışmasını sağlamaktır.
Öbür Isıtma Yöntemleri
Kalorifer ya da merkezi ısıtma kuşkusuz ko*nutları ısıtmanın tek yolu değildir. Birçok ev*de hâlâ odun, kömür, gaz ya da elektrik soba*ları kullanılır. Bazı insanlar da kocaman kü*tüklerin ya da issiz kömürün şöminede yanışı*nı seyrederek ısınmayı sever. Hatta bir gaz brülorünün aleviyle gerçekten odun ya da kö*mür yanıyormuş izlenimini veren "taklit" şö*mineler bile yapılmıştır. Tek bir odayı ısıtmak için elektrikli radyatör ya da konvektörler ye*terlidir. Gene bu amaçla tasarlanan ısı depo-layıcı elektrikli ısıtıcılar, adından da anlaşıla*cağı gibi ısıyı önce depolayıp sonra yayar. Bu ısıtıcıların en büyük üstünlüğü, fabrika, ma*ğaza ve işyerleri çalışmadığı için elektrik tüke*timinin daha az olduğuj gece saatlerinde depo*lanan ısının ertesi gün kullanılabilmesidir. Bütün gece elektrik prizine takılı bırakılan ay*gıtın içindeki ısıtıcı elemanlar tuğlaya benze*yen blokları ısıtır; böylece bu bloklar bütün gün yetecek kadar ısı depolayabilir.
Konutların ısıtılmasında en yeni yöntemler*den biri güneş enerjisiyle ısıtmadır. Çatıların üzerine yerleştirilen gineş panoları ya da top*layıcıları çok bulutlu pe soğuk kış aylarında bile bir evi ısıtmaya! yetecek kadar güneş enerjisi toplayabilir
Hangi yöntem uygulanırsa uygulansın, ısı kaybını azaltmak içini etkili bir yalıtım çok önemlidir. Çift camlı pencereler, duvar ve ça*tı boşluklarına döşeneiı camyünü gibi gereçlerişlevi görerek ısı yalıtımında etkili olur. Merkezi ısıtmada ayrıca su boruları ile tankların da yalıtılması gerekir.
Havalandırma
Havalandırmanın amacı, yaşanan kapalı yer lerdeki kirli havayı dışarının taze havasıyla değiştirmektir. Bunun için de havanın dışarı*dan içeriye ve içeriden dışarıya sürekli olarak akmasını sağlamak gerekir. Evlerde ve küçük işyerlerinde genellikle havalandırma düze*nekleri yoktur; ara sıra kapı ve pencerelerin açılmasıyla doğal yoldan havalandırma yapı*lır. Üstelik kapı ve pencerelerin çevresindeki aralıklardan her zaman gereğinden çok daha fazla hava girer. Bu nedenle yapıların çoğun*da çerçevelerdeki çatlak ve aralıkların tıkana*rak gereksiz hava akımlarının önlenmesinde yarar vardır. Bu önlemlerin alınmasıyla yalnız soğuk havanın değil gürültünün de içeri gir*mesi engellenmiş olur. Evlerde kullandığımız vantilatörlere benzeyen havalandırıcılar ise dönen kanatlarıyla hava akımlarını hızlandırır ve tam gerektiği kadar temiz havanın içeri gir*mesini sağlar. Dışarıdan emilen temiz hava kanallardan geçerek odalardaki hava girişleri*ne gelir; içerinin kirli havası da duvarlardaki çıkış deliklerinden dışarı atılır.
Klima
Klima terimi "iklim" anlamındaki Fransızca bir sözcükten dilimize geçmiştir ve kapalı yer*lerdeki havanın fiziksel koşullarını değiştirme yöntemlerini tanımlar. Bu fiziksel koşullar havanın sıcaklığı, temizliği, nemliliği ve hare*ketidir. Bunlardan en az ikisi denetlenebili-yorsa, örneğin sıcak bir yaz günü kapalı bir ortamdaki havanın serin ve temiz ya da soğuk bir günde nemli ve sıcak olması sağlanabili*yorsa o ortamda klima uygulandığından söz edilebilir.
Klima sistemlerinde havayı ısıtmak ve so*ğutmak için uygulanan yöntemlerin temeli ay*nıdır. Soğuk hava sıcak bir yüzeye değerek geçtiğinde bu yüzeyden ısı alacağı için sıcaklı*ğı yükselir. Buna karşılık sıcak hava soğuk bir yüzeyden geçirildiğinde ısısını bu yüzeye ak*taracağı için soğur. Hava soğutma sistemle*rinde bildiğimiz buzdolaplarına çok benze*yen, ama genellikle daha büyük olan soğutma makineleri kullanılır Bu ma*kinelerde, düşük sıcaklıkta kaynayan soğutu*cu bir akışkan, borular, kompresör ve genleş*me vahinden oluşan bir sistemin içinde dola*şır. Bu akışkan önce ılık bir gaz halinde kom*presöre gelir; kompresör bu gazı büyük bir basınçla sıkıştırarak sıcak bir gaz halinde yo*ğunlaştırma borularına basar. Suyla soğutulan bu borulardan geçerken ısısını suya aktaran gaz ılık bir sıvıya dönüşür ve bir tankın içine akar. Hâlâ basınç altında olan bu sıvı küçük bir delikten geçerek daha geniş bir kaba aktı*ğında genleşir ve genleşirken soğuyarak dü*şük basınçlı, soğuk bir sıvıya dönüşür.
Daha sonra bu soğuk sıvı buharlaştırıcı de*nen bir boru düzeninden geçirilir. Bir yandan da boruların dışına bir vantilatörle sıcak hava gönderilir. Boruların soğuk yüzeyine değen sıcak hava soğurken, içeride dolaşan sıvı da bu sıcak havanın etkisiyle ısınarak gaz haline geçer. Buradan kompresöre gider ve çevrim yeniden başlar.
Yoğunlaştırıcıda gazı sıvılaştırmak için su kullanılıyorsa sisteme "su soğutmalı", hava kullanılıyorsa "hava soğutmalı" denir.
Nemlendirme ve Nem Giderme
Hava, belirli bir sıcaklıkta ancak belirli mik*tarda su buharı tutabilir. Daha fazla nem tuta*mayacak duruma gelen doymuş havanın bağıl nemi yüzde 100'dür. Havanın sıcaklığı yüksel*dikçe tutabileceği su buharı miktarı artar, sı*caklığı düştükçe bu miktar azalır. Çünkü hava soğudukça taşıdığı buharın bir bölümü yoğun*laşarak suya dönüşecektir. Demek ki, doyma*mış hava belirli bir dereceye kadar soğutuldu*ğunda doyma noktasına ulaşır; daha da soğu*tulduğunda içindeki nem su damlacıkları ha*linde havadan ayrılır. Bu sıcaklığa "çiy nokta*sı" denir.
Görüldüğü gibi, havadaki fazla nemi gider*menin bir yolu havayı çiy noktasının altına düşecek kadar soğutmaktır. Havayı kolayca nem tutan maddelerin üzerinden geçirmek de ikinci bir yöntemdir. Bildiğiniz gibi yazın mutfaktaki tuz nemlenir ve tuzluktan akması güçleşir. Çünkü sofra tuzu (sodyum klorür) çok kolay nem tutan bir maddedir. Ama me*talleri aşındırdığı için nem giderici olarak kul*lanmaya elverişli değildir; bu amaçla en çok silis jeli (silikajel) ve lityum klorür kullanılır. Böyle bir madde, örneğin silis jeli bir tepsiye yayılıp üzerinden nemli hava geçirildiğinde, doyma noktasına gelinceye kadar havanın bü*tün nemini soğurur. Daha sonra bu tepsi oto*matik olarak dışarı sürülür ve yerine kuru jel dolu yeni bir tepsi geçer; bu arada nemli jel de ısıtılarak kuruduğunda yeniden devreye girer.
Çok kuru havayı nemlendirmek için de ha*vayı bir su haznesinin üzerinden geçirmek ya da duşa benzeyen incecik deliklerden üzerine su püskürtmek gibi birkaç yöntem uygulana*bilir.
Havadaki nem oranının denetlenmesi önce*likle insanların rahatı açısından önem taşır. Bunun dışında bazı fabrikalarda üretilen ürünlerin niteliği de büyük ölçüde havanın nemlilik derecesine bağlıdır. Yazın sıcak ve nemli havalarda bazı yiyecek maddeleri öyle*sine nemlenir ve yapış yapış duruma gelir ki ürünü paketlemek bile güçleşir. Özellikle şe*kerleme, makarna, ilaç, fotoğraf filmi ve kâ*ğıt fabrikalarında nem ve sıcaklık koşullarının denetlenmesi çok önemlidir.
Bazı klima sistemleri yalnızca havayı ısıt*mak, nemlendirmek ve temizlemek için tasar*lanmıştır; dolayısıyla yalnız kış mevsiminde ya da soğuk havalarda kullanılabilir. Buna karşılık havayı soğutmak, nemini gidermek ve temizlemek için tasarlanmış bir klima sistemi de yalnızca yazın ya da sıcak havalarda kulla*nılabilir. Ama hemen hemen bütün klima sis*temlerinde havadaki töz, kül, kıl, çiçektozu gibi yabancı maddeleri tutan bir hava filtresi vardır. Evin içinde dolaşıp gelen hava önce bu filtreden geçer, sonra Isıtılarak ya da soğutu*larak yeniden odalara gönderilir. Havadaki tozlar ya da öbür yabapcı maddeler, genellik*le yapışkan olan filtre kâğıdına yapışıp kaldığı için filtrelerin zaman zaman temizlenmesi ya da yenilenmesi gerekir;. Bazı klimalar tütün dumanındaki en küçült parçacıkları bile tuta*bilen elektrostatik filtrelerle donatılmıştır. Bu aygıtlar toz parçacığına bir elektrik yükü ve*rir; sonra, karşıt elektrik yüklü bir levha bu parçacıkları kendine çekerek havadan ayırır. Bu levhalar yıkanarak] temizlenebilir.
Her klima sisteminde ya da aygıtında, ha*vayı ısıtma ve soğutmai borularının üzerinden, filtrelerden ve odalara giden kanallardan ge*çirmek için bir ya da daha çok sayıda vantila*tör vardır. Bu vantilal örler elektrik motorla*rıyla çalıştırılır. Isıtılmış ya da soğutulmuş, te*mizlenmiş ve nemlendirilmiş ya da kurutul*muş havayı odalara tajiyan kanallar hafif me*tal levhalardan ya da borulardan yapılır. Ka*nalın odaya açılan ağzında genellikle bir pan*jur ya da ızgaralı bir çerçeve bulunur.
İlk kez Willis H. Carrier'in (1876-1950) ta*sarladığı klima sistemi birçok araştırmacının katkısıyla gelişerek bugünkü biçimine ulaş*mıştır. Yüzyıllık bir geçmişi olan bu aygıt bu*gün günlük yaşamın ayrılmaz bir parçasıdır. Özellikle sıcak ülkele de yaşayanların gecele*ri rahat uyuyarak yeni bir güne dinlenmiş baş*lamalarını, işyerlerinin boğucu ve nemli hava*sından rahatsız olmadan çalışabilmelerini sağ*layan klima sistemleri hastane, otel, lokanta, sinema, tiyatro gibi kalabalık yerleri yaşana*bilir birer ortama dönüştürmüştür.
Enerji Tasarrufu
Bütün dünyada tükejtilen yakıtın neredeyse yarısı yapıların ısıtılması ya da soğutulması için kullanılır. Yeryüzündeki kömür, petrol ve doğal gaz yataklarının büyük bölümü daha şimdiden tükenmiş durumda; oysa bu "fosil" yakıtların oluşması milyonlarca yıl alır. Bu yüzden, yakıtımızı tüketmek pahasına elde et*tiğimiz ısıdan birkaç kez yararlanmanın yolla*rını bulmak gerekir. Havadan havaya ısı akta*ran "ısı eşanjörleri"nin amacı da budur. En basitinden bir ısı eşanjörü yapmak için, bir yapının pis hava çıkış kanalı ile temiz hava giriş kanalına incecik borulardan oluşan birer petek yerleştirilir. Bu iki petek borularla bir*birine bağlanır ve otomobil radyatörlerinde kullanılan antifriz gibi donma noktası düşük bir sıvıyı boruların içinde dolaştırmakla, çıkış kanalındaki havanın ısısı giriş kanalındaki ha*vaya aktarılabilir.
Değerli "fosil yakıtlar"dan tasarruf etme*nin başka bir yolu da bu yakıtları ısınma ama*cıyla kullanmamaktır. Bunların yerine rüzgâr, dalga, gelgit ve güneş enerjisi gibi sürekli ye*nilenen, tükenmez enerji kaynaklarından ya*rarlanabiliriz. Mimarlara düşen görev de bir yapının tasarımında ısıtma, havalandırma ve klima sistemlerine gereken önemi vererek hem insanların rahatını sağlayan, hem de enerji savurganlığını önleyen yapılar kur*maktır.
