Yeşil bina tasarımlarındaki düşey iç boşlukların duman tahliyesi açısından değerlendirilmesi

Yıl 2024, Cilt: 39 Sayı: 3, 1485 - 1498, 20.05.2024

Mehmet Akif Yıldız , Figen Beyhan

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1136022

Öz

Bina kabuğu yoluyla doğal havalandırma ve doğal aydınlatmadan faydalanma bütün binalarda tercih edilmektedir. Yeşil binalarda ise doğrudan bina kabuğunun tercih edilmesine ek olarak bina içerisinde oluşturulan düşey boşluklar ile doğal hava ve gün ışığı kontrollü olarak mekânlara alınmaktadır. Ancak düşey iç boşlukların ve boşluğa bakan mekânlardaki havalandırma açıklıklarının düşey ve yatayda kesintisiz alanlar oluşturması yangın güvenliği tasarımı için risk oluşturmaktadır. Bu boşluklar bir yangın olayında duman ve alevlerin yayılımına neden olması sebebiyle yeşil binalarda yangın güvenliği tasarımı geleneksel ve mevzuatlardaki hükme dayalı yöntemlerle çelişmektedir. Yeşil binada gerçekleşecek yangında duman ve alevlerin düşey iç boşluklar yoluyla yayılması probleminin avantaja dönüştürülmesi amacıyla bu çalışmada düşey iç boşluk yoluyla duman ve alev tahliyesi için hükme dayalı düzenlemelere alternatif olarak performansa dayalı yaklaşım gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, duman seviyesi, sıcaklık değişimi ve iç hava hızlarının izlenmesi amacıyla hesaplamalı akışkanlar dinamiğini kullanan, simülasyona imkan veren ve FDS (Fire Dynamics Simulator) yazılımını içerisinde barındıran Pyrosim simülasyon programı kullanılmıştır. Literatürdeki fiziksel model çalışmalarından faydalanılarak tasarlanan prototip binadaki düşey iç boşlukta genişlik ve yükseklik değişkenlerinden oluşan senaryolar ile yangın tahliyesi için karşılaştırmalar yapılmıştır. Analizler neticesinde iç boşluk genişliğinin azaltılması ve yüksekliğinin artırılması ile duman ve alevlerin tahliye hızının arttığı, kullanım alanlarındaki sıcaklık ve duman seviyesinin düştüğü tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Yeşil binalar, düşey iç boşluklar, duman tahliyesi, performansa dayalı yaklaşım, simülasyon, Yeşil binalar, düşey iç boşluklar, duman tahliyesi, performansa dayalı yaklaşım, simülasyon

Kaynakça

• 1. Chen Y., Zhou X., Zhang T., Hu Y., Yang L., Turbulent smoke flow in evacuation staircases during a high-rise residential building fire, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 25 (3) 534–549, 2015.
• 2. Shi W.X., Ji J., Sun J.H., Lo S. M., Li L.J., Yuan X.Y., Influence of staircase ventilation state on the airflow and heat transfer of the heated room on the middle floor of high rise building, Applied Energy, 119, 173–180, 2014.
• 3. Lai C.M., Chen C.J., Tsai M.J., Tsai M.H., Lin T.H., Determinations of the fire smoke layer height in a naturally ventilated room, Fire Safety Journal, 58, 1–14, 2013.
• 4. Chow W.K., Hung W.Y., On the fire safety for internal voids in highrise buildings, Building and Environment, 38 (11), 1317–1325, 2003.
• 5. Chow W.K., Zhao J.H., Scale modeling studies on stack effect in tall vertical shafts, Journal of Fire Science, 29 (6), 531–542, 2011.
• 6. Krol M., Numerical studies on the wind effects on natural smoke venting of atria, International Journal of Ventilation, 40 (1), 67–78, 2016.
• 7. Meroney R.N., Wind effects on atria fires, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 99 (4), 443–447, 2011.
• 8. Yuen C.Y., Chen B.Y., Yang W., Wang C., Li A., Yeoh Q.N., Chan C. M., Natural ventilated smoke control simulation case study using different settings of smoke vents and curtains in a large atrium, Fire, 2 (1), 7–24, 2019.
• 9. Chow C.L., Li J., An analytical model on static smoke exhaust in atria, Journal of Civil Engineering and Management, 16 (3), 372–381, 2010.
• 10. Ivanov M.L., Peng W., Wang Q., Chow W.K., Sustainable smoke extraction system for atrium: a numerical study, Sustainability, 13 (13), 7406, 2021.
• 11. Montes C.G., Rojas S., Kaiser A.S., Viedma A., Numerical model and validation experiments of atrium enclosure fire in a new fire test facility, Building and Environment, 43 (11), 1912–1928, 2008.
• 12. Montes C.G., Rojas S., Viedma A., Rein G., Experimental data and numerical modelling of 1.3 and 2.3 MW fires in a 20 m cubic atrium, Building and Environment, 44 (9), 1827–1839, 2009.
• 13. Kahrmann S., Experimental analysis of fire-induced flows for the fire-safe design of double-skin facades, Doctor of Philosophy, The University of Edinburgh, Edinburgh, 2016.
• 14. Chow C.L., A qualitative investigation on double-skin façade fires, MATEC Web of Conferences, Paris, France, 3007-3015, 2013.
• 15. Thomas G., Al-Janabi M., Donn M., Designing double skin facade venting regimes for smoke management, Fire and Materials, 42 (5), 549-560, 2018.
• 16. Chow C. L., Numerical studies on smoke spread in the cavity of a double-skin façade, Journal of Civil Engineering and Management, 17 (3), 371–392, 2011.
• 17. Ding W., Minegishi Y., Hasemi Y., Yamada T., Smoke control based on a solar-assisted natural ventilation system, Building. Environment, 39 (7), 775–782, 2004.
• 18. Ding W. and Hasemi Y., Smoke control through a double-skin façade used for natural ventilation, ASHRAE Transactions, 112 (1), 181–188, 2006.
• 19. Chow C.L., Chow W.K., Initial buoyancy reduction in exhausting smoke with solar chimney design, Journal Heat Transfer, 132 (1), 1–3, 2010.
• 20. Cheng X., Shi L., Dai P., Zhang G., Yang H., Li J., Study on optimizing design of solar chimney for natural ventilation and smoke exhaustion, Energy and Buildings, 170, 145–156, 2018.
• 21. Çetin S., Beyhan F., A model based on performance analysis on the relationship of fire development – smoke spread, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 37 (2), 825-842, 2022.
• 22. The Society of Fire Protection Engineers, SFPE handbook of fire protection engineering, Fifth edition, Springer, New York, 2016.
• 23. National Fire Protection Association, NFPA 92 standart for smoke control systems, 2021 edition, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2021.
• 24. Mcgrattan K., Hostikka S., Mcdermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K., Fire dynamics simulator, technical reference guide, Sixth edition, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2013.