Makale •Article

T*ıJPSÿı M

İlkokuve En

JÛJİJ

jj fhntuit*T rj fJ\•id bu

i

MJJiJ * r rrr.I t

I fl iL™Jûtemm

m

AN- I ı JGJ£-JJ Vf f f

f t* *Vbui(

Ju:I I •Tı uyjjb

Özet: ilkokul sınıfları çocukların, aileleri olmaksızın girdikleri ilk sosyal çevredir. Bu çevreler Türkiye'de birçoğunda sağlık koşulları ile bazı temelekipmanların bulunmadığı, dikkatsizce hazırlanmış bir mimariye sahip mahaller olarak genellikle birörnek olaraktasarlanmış okul binalarıdır.Okuma, yazma gibi eğitim dönemi içerisinde büyük öneme sahip görsel işlevler için, binada görsel konfor koşullarının sağlanması bir gerekliliktir.

Sınıflardaki gerekli aydınlatma düzeyi 300 lüks olarak verilir ve sıralarda yatay düzelem, karatahta ve duvarlarda veya duvardaki panolarda düşeydüzlem referans alınır. Çocuğun derse ilgisini desteklemek ve dikkatinin öğretmen ve tahtada odaklanmasını sağlamak üzere tahtadakiaydınlanma düzeyi en az sıralardaki düşey aydınlanma düzeyi kadar olmalıdır. Sınıfın genel aydınlatma sistemi, genellikle doğal ve yapay

aydınlatma olarak tasarlanır. Ruhbilimsel etkileri dikkate alındığında gün ışığının önemi hiçbir zaman azımsanamaz. Sınıfların doğal olarakaydınlatılması görsel konfor ve enerji tasarrufu bakımından uygun olup, öte yandan, yanlarda yapay aydınlatmanın neden olduğu parlama ve

sıcak dönemlerde aşırı ısı kazancı gibi hususların kontrol edilmesi gereklidir. Bu çalışmada, sınıfların aydınlatılmasına ilişkin uluslararası

standartlar kısaca açıklanmış ve durum çalışmasına konu olan sınıf, aydınlatma koşulları bakımından araştırılmıştır. Görsel konfor ve enerjitüketimini optimalleştirmek için durum çalışmasına konu olan sınıf için önerilen bir aydınlatma sistemi geliştirilmiştir.

Anahtar kelime: Görsel konfor, Aydınlatma, Enerji verimi, ilkokullar

Abstract:Primary school buildings are the first social environments that children attend without their families. In Turkey, these environmentsare generallyprototype schoolbuildings designed as spaces with an inattentive architecture by a majority lacking health conditions andsomebasic equipment. As visual tasks such as reading, writing are of great importance during the educationalperiod, providing visual comfortconditions in these buildings is essential. The requiredillumination levelin classrooms is given as 300 lx andmust be considered as horizontalreference plane on desks and verticalreference plane on chalkboard, walls or charts on the walls. To support the pupil's interest for the lessonsand concentrate their attention to the teacher and to chalkboard, the illumination level on chalkboardmust be at least as much as the verticalillumination level on desks. The generallighting system of classrooms is usually designed with the combination ofnatural andartificial lighting.The importance of daylighting is incontrovertible when itspsychological effects are taken into consideration. Lighting classrooms naturally isappropriate for visual comfort and energy conservation on the other handnegations like glare causedby usage of side lighting and undesirableheat gain through the windows in the overheatedperiodmust be controlled. In this study, given internationalstandards about classroom lightingis briefly explained and a case study classroom is investigated from lighting conditions point of view. A proposed lighting system for the casestudy classroom is developed to optimize the visual comfort conditions and the energy consumption.

Keywords: Visual comfort, lighting, energy efficiency, primary school

1. Giriş: Kullanıcıları temelde 6-12 yaş arasında olan ilkokulbinalarındaki görsel konfor koşulları, çocukların gözlerininkorunması, görsel performanslarının iyileştirilmesi ve öğrenmeperformanslarını yüksek bir düzeyde tutulması ve kendilerineruhsal açıdan zevkli bir atmosfer sağlanması bakımından önemlidir.Eğitimle ilgili binalarda aydınlatmanın temel amacı, görsel konforbakımından öğrenciler ve öğretmen için yaşanabilir bir çevreoluşturmaktır. Bu da, görsel işlevlerin hızlı, rahat ve doğru biçimdeyerine getirilmesiyle olanaklıdır. İçeride bulunanlara rahat birçevre yaratmak için, gerekli düzeyde aydınlatma, göz kamaşmasınınönlenmesi ve ışığın eş-biçimli dağılımı gibi görsel konfor koşullarınınsağlanması gerekmektedir. Sınıflardaki aydınlatma sıralardakiyatay okuma ve yazma etkinlikleri ile tahta ve duvarlardaki düşeyetkinlikleri gerçekleştirmek için uygun olmalıdır. Sınıflardakiaydınlatma düzeyi sıra dizilerinin üzerinde döşemeye paralel birreferans düzleminde ve karatahtaya, duvarlara, yazıtablolarına veharitalara paralel düşey bir referans düzlem üzerinde 300 lüks(Anon,1986) (Anon,1994) olarak verilmektedir.

Sınıflar eğitimsel olanakların içeriği dikkate alınarak iki sınıftaaraştırılmalıdır; oturma sıralarının sabit olduğu ve hareketli olduğusınıflar. Sınıfları kullanmadaki temel neden bilginin verilmesi,aktarılması ve özümlenmesini sağlamaktır. Bilgi, görsel, işitselveya genellikle olduğu gibi her ikisiyle birden verilir. Aslında,aydınlatma, sınıftaki görsel performansı etkilemesi yanında, mantıklıdüşünme ve ilginin artması gibi entellektüel etkinliklerle dedoğrudan bir ilişki içerisindedir. Yapılan tesislerin türlerine bağlıolarak sınıflar için gerekli aydınlatma düzeyleri değişebilir.Sınıflar genellikle sınıfın derinliklerine gün ışığının ulaşmasınıazaltan yan duvarlarda pencerelere sahiptir. Yapay aydınlatmasistemi çalışma saatleri içerisinde çalışma düzlemlerinde gerekliaydınlatma düzeylerini sağlamalı ve birörneklik (üniformluk)

oluşturmalıdır. Aydınlatmadaki enerji tüketimini azaltmak için,yapay aydınlatma gün ışığının tamamlayıcı bir elemanı olaraktasarlanmalı ve aydınlatma miktarları (luminaire) sınıftaki gün-ışığıbulunabilirliğine göre kontrol edilmelidir. Gözkamaşmasından(parlama) kaçınma ve ışığın eş-biçimli dağılımı gereklidir. Özellikle

S

TTMD Temmuz •Ağustos 2009

bir direk güneş ışığı durumunda, sınıfların gün ışığı almasında

parlamanın kontrolü temel düşüncedir. Sınıflarda görsel ve ısıl

konfor koşullarının sağlanması yönünden, güneş ışığının doğrudan

girişi önlenmelidir. Aydınlatma elemanları düzgün bir aydınlatma

dağılımı sağlamak üzere tavana yerleştirilmelidir. Aydınlatma

elemanlarının sıralar halinde yerleştirilmesi gölgelerin uzamasını

önler. Çocukların bakış yönü genellikle ışık kaynağına dik

olduğundan, gözlerin kamaşması kontrol edilmelidir (Anon,1986)

(Anon, 1992). Çocukların yaptıkları işe ilgilerini desteklemek ve

dikkatlerini öğretmen ve tahtaya odaklamak için, tahtanın

aydınlatması en az yatay çalışma-düzlemindeki kadar olmalıdır.

Işık kaynakları yüksek bir renk geri-verim indisinde (CRI>75)

seçilmelidir (Anon, 2000). Bu çalışma, görsel konfor koşulları ve

enerji verimi bağlamında bir sınıfın araştırılmasını kapsamaktadır.

Görsel konfor koşullarını ve enerji verimini iyileştirmek için bir

aydınlatma sistemi geliştirilmiş ve burada açıklanmıştır.

Araştırma, binanın doğuya bakan tarafında, zemin kattaki bir sınıfta

yapılmıştır. Sınıfta bitirme yüzeyleri olarak, döşemede ahşap parke

kaplama ve duvarlarda plastik boya kabul edilmiştir. Araştırılan

mahal boyutları 6,97 x 7,32 dir. Sınıf 19 öğrenci ve 1 öğretmen

olmak üzere 20 kişi tarafından kullanılmaktadır. Sınıfta öğrencilerin

herbirine ait, yine ahşap malzemeden ve döşeme ile aynı renkte

olan dolaplar da bulunmaktadır.

3. Durum Çalışması Yapılan Sınıftaki Aydınlatma Sisteminin

Araştırılması

Durum çalışması yapılan sınıftaki aydınlatma sistemi aşağıdaki

başlıklarda araştırılmıştır.

3.1 Gün-lşığı Sistemi

incelenen sınıfın doğu cephesindeki 7 pencere yoluyla gün ışığı

sağlanmaktadır. Pencere boyutları 0.97x1.50 olup 0.46 gibi bir

saydamlık katsayısı oluşturmaktadır. PVC kasa içerisinde çift cam

kullanılmıştır. Duvarlar ve tavan açık bej renkte olup bunun

yansıtıcılığı % 83'dür.

Bu sistemden kaynaklanan gün-ışığı bulunabilirliği Radiance 2.0

Beta simülasyon yazılım programı ile tahmin edilmiştir. (Ward,

Shakespeare, 1998). Simülasyonlar 2006-2007 akademik yılında

içeride insanların bulunduğu sürelerde yapılmıştır. Temmuz ve

Eylül arasındaki her ayın 15. günü karakteristik gün olarak

seçilmiştir. Simülasyonlar saatlik olarak çalışma düzlemindeki 9

noktada gerçekleştirilmiş ve sonuçlar sınıflarda gerekli aydınlatma

olan 300 lüks cinsinden değerlendirilmiştir. İçerisinde gün-ışığının

gerekli aydınlatmayı sağladığı ve günışığının bulunmadığı zaman

aralıkları belirlenmiştir. Bu saatler Tablo 1'de verilmektedir

2. Araştırılan Binanın ve Örnek-Durum Çalışmasındaki Sınıfın

Açıklanması

Araştırılan bina olan İTÜ Natık Birkan İlkokulu lstanbul,41.06 enlem

ve 29.02 boylamda,ılıman iklimde yer almaktadır. Bina 720 öğrenciye

8 yıllık ilkokul hizmeti vermektedir. Bina mimar Selim Velioğlu

tarafından tasarlanmış ve 2000 yılında İTÜ Maslak kampüsünde

inşa edilmiştir. Yerleştiği arazının dik eğimli oluşu nedeniyle her

kata toprak seviyesinden (zemin) ulaşılabilmektedir. Dış alanların

önemli bir çoğunluğu eğime göre çatı terası biçiminde

tasarlanmıştır. Bina, Milli Eğitim Bakanlığının bu tür bir okul için

koyduğu 7 000 m2 lik birtoplam alana sahip olup, kapasitesi kolaylıkla

anlaşılabilir bir çevre yaratmak için özel bir kesim için tasarlanmıştır.

Bu yolla, öğrenciler kendilerine değişik yersel deneyimler ve

anılmaya değer bir kimlik sunan bir mahalde yaşamlarının sekiz

yılını geçirmektedir.

Tablo 1. Araştırılan sınıfta günışığının bulunabilirliği

G=Yeterli aydınlatma düzeyi sağlayacak günışığı bulunuyor

r >ı İki.) Kas Ock îsht Mrl N» Mys 11/Ar»

7.00 G Ci (i (i (i CiBinada 24 sınıf, 8 laboratuar, atölyeler, bir adet çok amaçlı salon,

yemekhaneler, bir kütüphane, yönetim ofisleri ve teknik mahaller

yer almaktadır. Binada ayrıca hem kapalı oyun salonu hem de

çok-amaçlı salonun fuayesi olarak kullanılabilen bir dahili atrium

vardır. İnsanlar genelde 8.30-15.40 arasında içeride bulunmaktadır.

Şekil 1'de binanın 3 boyutlu görünümü verilmiştir.

8.00 G G G G G G G G

_G_9.00 G G _G_ G (i G G_ Ci G

G G G0.00 Ci G G G Ci Ci G

1.00 G Ci G G G Ci G Ci G G

2.00 G G G G G G G G G G

3.00 Ci Ci Ci Ci Ci Ci G Ci GG

4.00 G G G G G G G

5.00 Ci CiG G G G

G Ci Gfe.00 G7.00 G G G

- =Günışığı yetersiz.

3.2 Yapay Aydınlatma Sistemi

ilkokul binalarının gündüz kullanılmalarına rağmen, yeterli günışığı

bulunmaması halinde yapay bir aydınlatma sisteminin kullanımı

gerekebilmektedir. Şu anda sınıfta, 3 sıra halindeki parabolik

panjurlu 9 adet 4x18 W fluoresan aydınlatma elemanı

kullanılmaktadır. Aydınlatma elemanları, pencereye dik düzlemde

3 sıra halinde kontrol edilmektedir. Sonuçta, gün ışığı aydınlatma

düzeyinin 300 lüks'ün altında olması durumunda 9 adet aydınlatma

elemanı (avize) çalıştırılmaktadır. Sınıftaki oturma düzeni ile yapay

aydınlatma sisteminin şematik gösterimi Şekil 2 a ve b’de verilmiştir.

şfipnıSffi18M'. rilmm

Şekil 1. Araştırıları OkulBinasının 3B Görünüşü

TTMD Temmuz •Ağustos 2009

Makale •Article

0.34

COTOOtıDctıtıtıtıo

ooeeetıt]

sI

>13°

-4Şekil2. a) Oturma Düzeni; bjYapay Aydınlatma Sistemi

Şekil3. Araştırılan Sınıf için Önerilen Gölgeleme SistemiAraştırılan sınıftaki enerji tüketimi çalışma saatleri sırasındaki

günışığı bulunabilirliğine, kurulu yapay aydınlatma sistemine ve

kontrol sistemine dayanarak tahmin edilmiştir. Buna göre, gün

ışığının gerekli aydınlatma düzeylerinin altında olduğu saatler için

4x18x9 Watt enerji tüketimi hesaplanmıştır. Karakteristik günlere

ve gün içerisindeki çalışma saatlerine dayanan aylık enerji

gereksinimleri tahmin edilmiştir. Akademik yıl içindeki çalışma

saatlerine dayanan, sınıfın hali hazırdaki yıllık enerji gereksinimi

Tablo 2 de verilmektedir.

Doğuya bakış nedeniyle, hem görsel hem de iklimsel konfor ve

aydınlatma, ısıtma, soğutma yükleri bakımından hareketli bir

gölgeleme sistemi tercih edilmektedir. Gölgeleme araçları yüksek

yansıtıcılığa sahip alüminyum malzemeden seçilirken, parlama

sorunundan kaçınma da dikkate alınmıştır. Önerilen gölgeleme

sisteminin fiziksel özellikleri Tablo 3’de verilmektedir.

Tablo 3. Önerilen Gölgeleme Sisteminin Fiziksel Özellikleri

Tablo 2 Araştırılan Sınıfta Aydınlatma Gücü Gereksinimi Gölgeleme aracı Eğim Klcmun

sayısı

Mal/cmc Yüzey

özellikleri

Aylık (W)Aylar Giiııliik (W) Dışsal.harckctli.yataayçoklu elemanlar

30° 4 R:% 79

T:%40

S:%50

R:%IO

Alüminyum

Eylül 648 6480

Ekim 12% 28512Kasım 3240 71280

Aralık 3888 81648 R:Yansıtıcılık katsayısı, T:Saydamlık katsayısı, S:Yansıtıcılık, R:PürüzlülükOcak 3888 73872

Şubat 2592 33696 Tablo 4. Günışığı ile Aydınlatmanın Yeterli ve Yetersiz Olduğu

Zaman Aralıkları.1296 28512Mart

Nisan 648 12960

Mayıs 0 0 t>ı r.km Ka\ Şh» Mrt N* Mys 11/OckAra

Haziran 0 0 7.00 G G G ti

8.00 G G G G GGYıllık 336960

Gti G G G G G G G G'».İHI

ti ti ti ti ti ti0.00 ti (i G ti

1.00 ti ti ti ti G ti ti ti G ti

4. Araştırılan Sınıf İçin Önerilen Bir Aydınlatma Sisteminin Tasarımı

Araştırılan sınıfta gün-ışığı ve güneş kontrolü, yapay aydınlatme

ve kontrol sistemlerini içeren yeni bir aydınlatma sistemi önerilmekte

olup, bu sistemlerle ilgili açıklamalar aşağıda verilmektedir.

2.00 G G G G GG G G G G

3.00 (i ti (i G G ti ti (i ti

ti ti4.00 (i G ti G ti

5.00 (i ti ti ti G ti

ti ti ti6.00 (i

7.00 G ti

G:Gerekli aydınlatmayı sağlayan gün-ışığı bulunabilirliği- : Gün-ışığı yetersiz4.1 Günışığından Yararlanma ve Güneş Kontrolü

Enerji etkin tasarım ilkelerinin bir parçası olan yöne göre tasarlanan

cephe sistemi önerilirken, doğuya bakan sınıfa sabah saatlerinde

direk güneş ışınlarının girmesini kontrol etmek üzere dışsal bir

gölgeleme sistemi önerilmektedir. Güneş kontrol sisteminin sabah

7.00-12.00 arasında ve Eylül, Mayıs ve Haziran aylarında kullanılması

düşünülmektedir. Önerilen sistem sadece estetik ve işlevsel

gereksinimleri karşılama bakımından değil fakat aynı zamanda,

malzeme ve boyutlar açısından da kullanımı pratik olacaktır.

4.2 Yapay Aydınlatma Sistemi ve Yapay Aydınlatmanın Günışığı

ile Bütünleştirilmesi

Önerilen yapay aydınlatma sistemi, Philips tarafından iç mahallerin

aydınlatılması amacıyla hazırlanan CalcuLuX indoor 5.0b'in yardımı

ile tasarlanmıştır (Kutlu R.G.,2008) ( Calculus Indoor 5.0b) . Sistem

28 Watt'lik TL5 fluoresan lambalarla donatılmış 9 aydınlatma

aracından (TPS 670/128MD) oluşmaktadır. Yapay aydınlatma

sistemi ve aydınlatma araçlarının özellikleri Şekil 4 ve 5 'de

verilmektedir.

TTMD Temmuz •Ağustos 2009

Sonuçlar ve Çıkarımlarilk okullarda en yaygın olarak düşünülen mahaller olan sınıflar

içeride gerçekleştirilen etkinliklerin çeşitliliği nedeniyle değişikaydınlatma gereksinimlerine sahiptir. En çok karşılalaşılan birisi

çocuklar için öğrenim dönemlerindeki görsel işlevler olup, buyerlerde temel husus aydınlatma tasarımıdır. Bu çalışmada, mevcut

görsel konfor koşullarını iyileştirirken, araştırılan mahalde dahaenerji-etkin bir aydınlatma sistemi önerilmektedir. Yönlemseluyarlama ve gün-ışığı duyarlıklı yapay bir aydınlatma sistemi ilebirlikte doğru tasarlanmış bir güneş kontrol sistemi hem görsel

konfor koşullarını hem de enerji tüketimindeki azaltımı sağlar, içerigiren günışığını azaltıyor olmasına rağmen, hareketli dışsal birgölgeleme sistemi ile direk güneş ışığının neden olduğu parlamasorunundan kaçınılabilir. Yapay aydınlatmanın enerji tüketimiaydınlatma araçlarının otomatik kontrolü ile daha da düşürülebilir.Sonuç olarak, araştırılan mahal için yıllık aydınlatma enerjisi

gereksinimi, enerji tasarrufu bakımından önemli bir miktar olan %65 oranında azaltılır.

3

E0flf0EfEH3€}

S

2

3

kr2.441.22 2.44

Şekil 4. Önerilen Yapay Aydınlatma Sistemi

120° 150° J80° 150° 120° KaynaklarAnon, CIE Publications, 1986, No:29.2, Guide on Interior Lighting

Anon, CIBSE, 1994, Code for Interior LightingAnon, 1992, Handbuch für Beleuchtung, Ecomed, Fachverlag

Anon, IESNA 2000, Lighting Handbook, Ed. M.S.Rea, USACalculux Indoor 5.0b, Philips Lighting B.V., My First Design,

Lighting Design and Application Centre Eindhovenhttp://www.lighting.philips.com

Kutlu R. G., 2008, "An Approach to Determine Façade Options inAccordance with Different Orientations in Elementary School

Classrooms from the Perspective of Lighting Energy

Management" PhD Thesis, Istanbul Technical University,

Institute of Science.TRIOS Luxsense, 2005/2006, Lamps and Gear Catalogue, Philips

Lighting B. V.Ward, G., Shakespeare, R., 1998, Rendering with Radiance: The Art

and Science of Lighting Visualisation, Morgan Kaufmann

Publishers, San Francisco.

TPS670/128 MD 1xTL5-28W/830

20° -90°

6DV >60°

250

'/h

B2JŞekil 5. Önerilen Aydınlatma Araçları

Luxsence (TL5 için araç temelli aydınlatma sensörü) aşağı doğru

aydınlatma yapan aydınlatma aracına eklenen bir ışık duyan cihazolup, bir düzenleyici-ballast (elektronik dim-ballast) ile birlikte birdüzenleme işlevi ekler (TRIOS Luxsence, 2006). Aydınlatma aracınınenerji tüketimi elektronik ballast ve lambanın tüketiminden oluşur.%100 çalışma durumunda, lamba tüketimi olarak 33 W, 28 W ve

ballast tüketimi olarak 5 W'dir.

Yazarlar

Doç. Dr. AlpinKöknel Yener, lisans, yüksek lisans ve doktora

eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi'ndetamamladıktan sonra 1989 yılından itibaren ayı kurumdaçalışmalarını sürdürmektedir. Doğal ve Yapma Aydınlatma, GüneşKontrolü, Enerji Etkin Bina Tasarımı konularında lisans, yüksek

lisans ve doktora dersleri vermekte, lisansüstü tezleri yürütmekte

ve bu konularda ulusal ve uluslararası çok sayıda yayını

bulunmaktadır.

Tablo 4'de (-) ile gösterilen yetersiz gün ışığı durumunda sistem,aydınlatma araçlarını otomatik olarak kontrol ederek gerekli

aydınlatmayı sağlar. Karakteristik güne ve gün içerisinde, yapayaydınlatma ile çalışma saatlerine dayanan aylık enerji gereksinimleri

hesaplanmıştır.Nihayet, araştırılan sınıf için akademik yılda, içeride insanlarınbulunduğu saatlere dayanan enerji gereksinimleri Tablo 5'degösterilmektedir.

Dr. Rana Kutlu Güvenkaya 1996 yılında İstanbul TeknikÜniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü'nden mezun

olduktan sonra aynı üniversitede Yüksek Lisans ve Doktora

çalışmalarını tamamlamıştır. Uzmanlık konusu aydınlatma olup, bukonuda çalışmalarına devam etmektedir. 2008 yılındanberiİstanbulKültür Üniversitesi'nde öğretim görevlisi olarak çalışmaktadır.

Tablo 5. Önerilen Sistemin Enerji Gereksinimi

Aylar Enerji GereksinimleriGünlük Aylık

Eylül 617 6170

Feride Şener 1984 yılında Bursa'da doğdu. 2006 yılında GaziÜniversitesiMimarlık Bölümü'nden mezun oldu. 2009 yılında İTÜMimarlık Bölümü Çevre Kontrolü ve Yapı Teknolojisi Yüksek LisansProgramı'ndan mezun olarak yüksek mimar olmaya hak kazandı.İTÜMimarlık FakültesiMimarlık Bölümü'nde doktora öğrenimini

sürdüren Feride Şener, 2006 yılından itibaren aynı üniversitedeAraştırma Görevlisi olarak çalışmaktadır.

Ekim 558 12276

21032Kasım 956

Aralık 1187 24927

Ocak 201971063

Şubat 745 9685

312Mart 6864

Nisan 175 3500

452Mayıs 10396

Ila/iran 376 4888

Yıllık 1199345

TTMD Temmuz •Ağustos 2009