Geleneksel ahşap çerçeve sistem konut yapılarında dış duvarların higrotermal performansının değerlendirilmesi: Safranbolu ve Zeyrek örneği

Seda Nur Alkan; Fatih Yazıcıoğlu

doi:10.17341/gazimmfd.1216640

Araştırma Makalesi

Geleneksel ahşap çerçeve sistem konut yapılarında dış duvarların higrotermal performansının değerlendirilmesi: Safranbolu ve Zeyrek örneği

Yıl 2024, Cilt: 39 Sayı: 2, 1209 - 1222, 30.11.2023

Seda Nur Alkan , Fatih Yazıcıoğlu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1216640

Öz

Bu çalışmanın amacı; Türkiye’deki geleneksel ahşap çerçeve sistem konut yapılarının dış duvar sistemlerinin sayısal ve deneysel yöntemlerle higrotermal performansının değerlendirilerek koruma/restorasyon/rekonstrüksiyon çalışmalarında performans iyileştirme için yapı fiziksel koşulların gözetilerek yaklaşımların ve müdahale stratejilerinin geliştirilmesine katkı sunmaktır. Bu amaçla, tuğla dolgu ve kaplamalı ahşap çerçeve sistemler seçilmiştir. Belirlenen duvar modellerinin higrotermal performans değerlendirmesinin sayısal değerlendirmesi DELPHIN yazılımı ile, deneysel değerlendirmesi ise TSE Yapı Malzemeleri Yangın ve Akustik Laboratuvarı Müdürlüğü Laboratuvarı’nda bulunan mahfazalı sıcak oda cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Bu noktada, higrotermal performans değerlendirmesi için belirlenen tipler üzerinden tasarlanacak duvar modelleri için mahfazalı sıcak oda ölçüleri olan 150 cm x 150 cm deney alanı sınır olarak kabul edilmiştir. Buna göre, duvar modelleri 150 cm x 150 cm olarak tasarlanmıştır. Duvar katmanlaşmalarına göre belirlenen malzemelerin DELPHIN yazılımına işlenmek üzere gerekli fiziksel özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili deneyler İTÜ Mimarlık Yapı Malzemesi Laboratuvarı’nda gerçekleştirilmiştir. TSE Yapı Malzemeleri Yangın ve Akustik Laboratuvarı Müdürlüğü Laboratuvarı’nda için seçilen 2 duvar modeli inşa edilmiş ve mahfazalı sıcak oda deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyden elde edilen sıcaklık ve U değerleri verileri, aynı koşullar altında yapılan DELPHIN simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Edinilen bilgiler doğrultusunda DELPHIN yazılımının mevcut durum tespiti ve eğer gerekli ise iyileştirme önerilerinin değerlendirilmesi noktasında bir araç olarak kullanılmasının önemli bir veri sağlayacağı öngörülmektedir.

Anahtar Kelimeler

“Geleneksel ahşap çerçeve sistem konut yapıları”, “dış duvar”, “higrotermal performans”, “mahfazalı sıcak oda”, “DELPHIN”

Destekleyen Kurum

İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

42955

Teşekkür

Bu çalışma İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimince desteklenmiştir. Proje Numarası: 42955

Kaynakça

1. Tejeda-Vázquez R., Macias-Melo E.V., Hernández-Pérez I., Aguilar-Castro K.M., Serrano-Arellano J., Empirical model of hygrothermal behavior of masonry wall under different climatic conditions using a hot box, Energy and Buildings, 249 (2021), 111209, 2021.
2. Delgado J.M.P.Q., Barreira E., Ramos N.M.M., de Freitas, V.P., Hygrothermal numerical simulation tools applied to building physics, Springer, 2013.
3. Altun M.C., Buhar difüzyonunun dış duvarların nem ile ilgili ve ısıl performansına etkilerinin değerlendirilmesinde kullanılabilecek bir yaklaşım, Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 1997.
4. Hens H. S. L. C., Heat, air and moisture transfer in highly insulated building envelopes (Hamtie) (Rapor No. Technical Synthesis Report IEA ECBCS Annex 24), Birleşik Krallık: International Energy Agency Energy Conservation in Buildings and Community Systems Programme, 2002.
5. Nofal M., Straver M., Kumaran K., Comparison of four hygrothermal models in terms of long-term performance assessment of wood-frame constructions (Rapor No. NRCC-44690), Kanada: National Research Council Canada, 2001.
6. Zarr R. R., Burch D. M., Fanney, A. H., Heat and moisture transfer in wood-based wall construction: measured versus predicted, (NIST Building Science Series 173), Washington: U.S. Government Printing Office, 1995.
7. Gutland M., Bucking S., Quintero, M.S., A methodology for hygrothermal modelling of imperfect masonry interfaces, Journal of Building Physics, 44 (6), 485-509, 2021.
8. Trechsel H.R., Moisture Primer. H. R. Trechsel (Ed.), Moisture analysis and condensation control in building enveleopes içinde, Philadelphia: ASTM, 1-15, 2001.
9. Pihelo P., Kikkas H., Kalamees, T., Hygrothermal performance of highly insulated timber-frame external wall. Energy Procedia, 96 (2016), 685–695, 2016.
10. Martinez R.G., Hygrothermal assessment of a prefabricated timber-frame construction based in hemp, Procedia Environmental Sciences, 38 (2017), 729–736, 2017.
11. Fu H., Ding Y., Li M., Li H., Huang X. & Wang Z., Research on thermal performance and hygrothermal behavior of timber-framed walls with different external insulation layer: Insulation cork board and anti-corrosion pine plate, Journal of Building Engineering, 28 (2020), 101069, 2020.
12. Schjøth Bunkholt N., Rüther P., Gullbrekken L., Geving S., Effect of forced convection on the hygrothermal performance of a wood frame wall with wood fibre insulation, Building and Environment, 195, 107748, 2021.
13. Pihelo P., Kalamees T., The effect of thermal transmittance of building envelope and material selection of wind barrier on moisture safety of timber frame exterior wall, Journal of Building Engineering, 6 (2016), 29-38, 2016.
14. Kalamees T., Vinha, J., Hygrothermal calculations and laboratory tests on timber-framed wall structures, Building and Environment, 38 (2003), 689-697, 2003.
15. Carbonez K., Van Den Bossche N., Ge H., Janssens, A., Comparison between uniform rain loads and point sources to simulate rainwater leakage with commercial HAM-models, Proceedings of ISBP 2015: 1st International Symposium on Building Pathology, Porto, Portekiz, 24-27 Mart, 2015.
16. Langmans J., Roels, S., What are the hygrothermal consequences of applying exterior air barriers in timber frame construction in Europe?, Journal of Building Performance Simulation, 8 (3), 191-204, 2015.
17. Liu M., Sun Y., Sun C., Yang, X., Study on thermal insulation and heat transfer properties of wood frame walls, Wood Reearch, 63 (2), 249-260, 2018.
18. Claude S., Ginestet S., Bonhomme M., Escadeillas G., Taylor J., Marincioni V, Korolija I., Altamirano, H., Evaluating retrofit options in a historical city center: Relevance of bio-based insulation and the need to consider complex urban form in decision-making, Energy and Buildings, 182 (2019), 196-204, 2019.
19. Yıldız Y., An overview of hygrothermal simulation tools, Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10 (2), 273-286, 2021.
20. Çiçek A., Yapı düşey kabuk bileşenlerinin performans belirlenmesi sürecinde ısı ve nem geçişi ölçümünde kullanılabilecek bir yöntem önerisi, Doktora tezi, Mimar Sinan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2002.
21. Engin N., Yapı iç ortam nemine etki eden faktörlere yönelik bir bilgisayar programı “ılıman – nemli iklim bölgesi örneği”, Doktora tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2005.
22. Yardım B., Examination of dampness problems of a historic house, Yüksek lisans tezi, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2006.
23. Güzelçoban S., Yapılarda su ve ısı etkenleri, oluşturduğu sorunlar, nedenleri ve çözüm önerileri, Yüksek lisans tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2007.
24. Karaçizmeli M., Urfa ili geleneksel konut yapılarının malzeme ve plan tipi farklılıklarının iklimsel performans açısından değerlendirilmesi, Yüksek lisans tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2011.
25. Sarıtabak E., Bina kabuğunun dış duvarları ve ara kesitlerinde ısıl ve nemsel performansın kızılötesi termografi ile değerlendirilmesi üzerine bir alan çalışması, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012.
26. Alan R.E., Su Buharı Difüzyonu ve Isı Yalıtım Malzemelerinin Buhar Geçirgenlikleri Üzerine Deneysel Bir Çalışma, Yüksek lisans tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2010.
27. Kuş H., Özkan E., Edis E., Göçer Ö., Pomza taşı agregalı beton bloklarla yapılan dış duvarların ısıl ve nemsel performansı, yaşam dönemi boyunca enerji ve ekonomik etkinliği, TÜBİTAK Engineering Research Group Project, Project Number: 107M532, 2010.
28. Umaroğulları F., Betonarme düşey yapı kabuğunda yalıtımın yerinin ve kalınlığının, nem denetimi açısından deneysel ve sayısal değerlendirmesi, Doktora tezi, Trakya Üniversitesi, Edirne, 2011.
29. Chasan S., Dış cephe bitirme sistemlerinde ısı yalıtımının sıcaklık ve nem performansına etkisinin incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 2013.
30. Edis E., Kuş H., Determination of hygrothermal performance of building envelope by computer simulation, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (2), 311–320, 2014.
31. Ekşi A., Mevcut binaların cephelerinde dıştan ısı yalıtımı uygulamalarının İstanbul’da alanda incelenmesi ve higrotermal performansın benzetimle değerlendirilmesi, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2016.
32. Turgut Ç., An investigation of transient water vapor migration in building external walls, Yüksek lisans tezi, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2019.
33. Mıhlayanlar E., Umaroğulları, F., Kalker taş duvarlarda sıcaklık ve nem performansının incelenmesi, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31 (1), 313–321, 2016.
34. Yücel Dalkıran M., Ahşap iskelet yapı sisteminin ısı ve buhar geçişi açısından değerlendirilmesi, Yüksek lisans tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 2008.
35. Samancı B., Ahşap dış duvarların İstanbul’daki uygulamalar üzerinden incelenmesi, ısıl ve nemsel performansın benzetim ile değerlendirilmesi, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2019.
36. Serdar F., Karadeniz bölgesi geleneksel ahşap konutunun su ve ısı etkilerine karşı dış duvar performansının artırılmasına yönelik önlemler, Yüksek lisans tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2019.
37. Tunca M., Geleneksel ahşap evlerde su ve nem kaynaklı bozulmalar üzerine bir araştırma: Taraklı örneği, Yüksek lisans tezi, Gebze Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze, 2019.
38. Yavan Y. Yapılarda nem ve ısı değişkenliğinin malzeme üzerindeki etkileri ve yapı elemanlarının uğradıkları deformasyonlar, Yüksek lisans tezi, Haliç Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2017.
39. Busser T., Berger J., Piot A., Pailha,M., Woloszyn M., Comparison of model numerical predictions of heat and moisture transfer in porous media with experimental observations at material and wall scales: An analysis of recent trends, Drying Technology, 37 (11), 1363-1395, 2019.
40. TSE, Isı yalıtımı- Kararlı durum ısı iletim özelliklerinin tayini- Kalibre edilmiş ve mahfazalı sıcak kutu (TS EN ISO 8990)-Thermal insulation determination of steady-state thermal transmission properties-calibrated and guarded hot box (ISO 8990, 1994), 2002.
41. Asdrubali F., Baldinelli, G., Thermal transmittance measurements with the hot box method: Calibration, experimental procedures, and uncertainty analyses of three different approaches, Energy and Buildings, 43 (2011), 1618–1626, 2011.
42. Aktaş Y. D., Evaluation of seismic resistance of traditional Ottoman timber frame houses, Doktora tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2011.
43. Saatci M., Türkiye’de kullanılan farklı tipteki geleneksel ahşap taşıyıcı sistemlerin yapı davranışına etkilerinin karşılaştırmalı incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Karabük Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük, 2020.
44. Acar D., 19. Yüzyılın ikinci yarısında İstanbul’da ahşap yapım sistemlerinin değişimi: gelenekselin rasyonelleştirilmesi, Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2015. 45. Eldem S. H., Yapı. Birsen Yayınevi, İstanbul, 2016.
46. TSE, Doğal taşlar-Deney yöntemleri - Gerçek yoğunluk, görünür yoğunluk, toplam ve açık gözeneklilik tayini (TS EN 1936), 2007.
47. TSE, Doğal taşlar- Deney metotları- Kılcal etkiye bağlı su emme katsayısının tayini- Natural stone test methods- Determination of water absorption coefficient by capillarity (TS EN 1925), 2000.
48. TSE, Bina Malzemeleri Ve Mamüllerinin Hyyroısıl Performansı-Yüksek Sıcaklıkta Kurutularak Rutubet Muhtevası Tayini - Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of moisture content by drying at elevated temperature (TS EN ISO 12570), 2006.
49. TSE, Bina malzemeleri ve mamullerinin higrotermal performansı-higroskopik su emme özelliklerinin tayini - Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of hygroscopic sorption properties (TS EN ISO 12571), 2014.
50. TSE, Isı yalıtım mamulleri - Binalar için - Su buharı iletim özelliklerinin tayini - Thermal insulating products for building applications - Determination of water vapour transmission properties (TS EN 12086), 2013.
51. TSE, Binalarda kullanılan malzemelerin ve mamullerin ısı ve rutubet ilişkisine ait performansı-Su buharı iletim özelliklerinin tayini - Kap yöntemi - Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of water vapour transmission properties - Cup method (TS EN ISO 12572), 2016.
52. TSE, TS825 Binalarda ısı yalıtım kuralları (Thermal insulation requirements for buildings), 2013.