Sınıf mekânında iç ortam hava kalitesinin ve partikül tahliyesinin doğal havalandırma ile CFD temelli analizi
CFD-based evaluation of indoor air quality and particle dispersion in classroom space with natural ventilation
- Tez No: 971090
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH CANAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: İç Ortam Hava Kalitesi, Doğal Havalandırma, COVID-19, CFD Simülasyonu, Sınıf Mekanı, Mimari Tasarım, SolidWorks Flow Simulation, Indoor Air Quality, Natural Ventilation, COVID-19, CFD Simulation, Classroom Space, Architectural Design, SolidWorks Flow Simulation
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bina Bilgisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde bireyler zamanlarının büyük bir kısmını kapalı mekânlarda geçirmekte olup, iç ortam hava kalitesinin insan sağlığı üzerindeki önemi her geçen gün daha fazla gündeme gelmektedir. Özellikle COVID-19 pandemisi sürecinde, kapalı alanlarda yetersiz havalandırmanın enfeksiyonun hava yoluyla yayılımını ciddi ölçüde artırdığı bilimsel olarak ortaya konmuştur. Bu bağlamda, bu tez çalışmasının temel amacı; sınıf mekanında pencere sayısı ve konumu gibi mimari tasarım parametrelerinin, virüs partiküllerinin iç mekândaki dağılımına etkisini incelemek ve doğal havalandırma stratejilerinin etkinliğini değerlendirmektir. Çalışmada yalnızca doğal havalandırma koşulları ele alınmış, mekanik havalandırma sistemleri analiz kapsamı dışında tutulmuştur. Araştırma kapsamında, 30 kişilik teorik bir sınıf modeli oluşturulmuş ve SolidWorks Flow Simulation yazılımı kullanılarak üç boyutlu ortamda farklı pencere konfigürasyon senaryoları değerlendirilmiştir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) temelli analizler yoluyla, enfekte bireyden kaynaklanan COVID-19 virüs partiküllerinin sınıf içerisindeki zamana bağlı yayılımı detaylı biçimde incelenmiştir. Yaz mevsimi (Haziran), Sonbahar mevsimi (Ekim) ve kış mevsimi (Aralık) olmak üzere üç farklı iklimsel senaryo altında, pencere konfigürasyonlarının havalandırma performansı karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Simülasyon sonuçları, pencere sayısı ve açıklık konumlarının sınıf içerisindeki hava dolaşımı ve partikül seyreltme süreci üzerinde belirleyici bir rol oynadığını ortaya koymuştur. Özellikle dört pencerenin açık olduğu senaryolarda, partiküllerin sınıftan tahliye süresinin anlamlı düzeyde azaldığı ve havalandırma etkinliğinin arttığı tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, doğal havalandırmanın düşük maliyetli, enerji verimli ve sürdürülebilir bir çözüm olarak enfeksiyon riskinin azaltılmasında etkili olduğunu doğrulamaktadır. Bu çalışma, mevcut eğitim yapılarının iyileştirilmesine ve gelecekteki okul tasarımlarında sağlıklı iç mekânların oluşturulmasına yönelik somut mimari öneriler sunmaktadır. Ayrıca, yalnızca COVID-19 özelinde değil, gelecekte karşılaşılabilecek benzer pandemilere karşı da dayanıklı ve sağlıklı yapı stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Today, individuals spend a significant portion of their time indoors, and the importance of indoor air quality on human health is increasingly becoming a topic of discussion. Especially during the COVID-19 pandemic, it has been scientifically proven that inadequate ventilation in indoor spaces significantly increases the airborne spread of infection. In this context, the primary objective of this dissertation is to examine the impact of architectural design parameters such as the number, location, and size of windows on the distribution of virus particles within classroom environments and to evaluate the effectiveness of natural ventilation strategies. This study focuses exclusively on natural ventilation conditions, excluding mechanical ventilation systems from the scope of analysis. Within the scope of the research, a theoretical classroom model with a capacity of 30 students was developed, and different window opening scenarios were evaluated in a three-dimensional environment using SolidWorks Flow Simulation software. Through Computational Fluid Dynamics (CFD)-based analyses, the time-dependent distribution of COVID-19 virus particles emitted from an infected individual was examined in detail. Under three different seasonal scenarios — summer (June), autumn (October), and winter (December) — the ventilation performance of various window configurations was comparatively analyzed. Simulation results revealed that the number and location of windows play a decisive role in indoor air circulation and the particle dilution process. In particular, scenarios with four open windows significantly reduced the particle evacuation time from the classroom, indicating an increase in ventilation efficiency. The findings confirm that natural ventilation is an effective, low-cost, energy-efficient, and sustainable solution for reducing infection risk. This study provides concrete architectural recommendations for improving existing educational buildings and creating healthy indoor environments in future school designs. Moreover, the results contribute to the development of resilient and healthy building strategies, not only for COVID-19 but also for potential similar pandemics that may be encountered in the future.
Benzer Tezler
- İlköğretim sınıf mekanlarının iç ortam hava kalitesi bakımından değerlendirilmesi
Evaluation of primary school spaces in terms of indoor air quality
CEYDA GÜNEYLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DAMLA ALTUNCU
- Assessment of indoor air quality in crowded educational spaces
Kalabalık eğitim mekanlarında iç hava kalitesinin değerlendirilmesi
NAİMA EBRU BETUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SOOFİA TAHİRA ELİAS-ÖZKAN
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Sınıflardaki hava kalitesinin öğrenme üzerine etkisi
The impact of air quality of classrooms on learning
EVREN KUŞCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Eğitim ve ÖğretimKastamonu ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERGÜN RECEPOĞLU
- Sensor platform based on environmental sensing and data fusion
Çevresesel etmenleri algılayan sensör platformu ve verianalizi
MUHAMMAD ALI NAGARIA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN