Işık Tüplerinin Binalarda Kullanımı

Metin: Öngüç Özgün, Y. Mimar, Effect - Professionel Lighting Design, Alpin Köknel Yener, Doç. Dr., İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi

Fotoğraf: Öngüç Özgün

Tarih öncesi çağlardan itibaren binaların aydınlatılmasında günışığı temel kaynak olmuştur. Hacimlere yeterli günışığının alınması ve uygun bir günışığı dağılımının sağlanması, binaların biçimlendirilmesinde başta gelen ilkeler arasındadır. Elektrik enerjisinin aydınlatma amacıyla kullanılmasıyla beraber yapma aydınlatmanın öne çıkması sonucunda, doğal enerji kaynaklarının değerlendirilmesi yerine binalarda yapma enerji kaynaklarını kullanmaya yönelik tasarımlar yaygınlaşmıştır. Elektrik enerjisi tüketiminin giderek artmasıyla alternatif enerji kaynakları arayışı, beraberinde doğal aydınlatma stratejilerini de ön plana çıkarmıştır. Özellikle 20. yüzyılda mimarlar ve tasarımcılar günışığını yaşadığımız mekanlara adapte etmenin ne denli önemli olduğunu fark etmişlerdir. Le Corbusier, “Mimarlık, temelde hacimleri doğru ve azametli bir biçimde ışıkla bütünleştirerek oynamaktır. Mimarlık tarihi aslında, mimarın ışıkla mücadelesinin tarihidir” diyerek doğal ışığın mimarideki yerini vurgulamaktadır.

Günışığının etkin kullanımı ve aydınlatma enerjisi tüketiminin azaltılmasına yönelik çözümler, aynı zamanda binanın ısıtma ve soğutma yüklerinin de göz önüne alınmasıyla günümüz mimarlığının en önemli konularından bir tanesi haline gelmiştir. Binalarda günışığı açıklıkları yan duvarlarda yer alan düşey pencereler veya çatıda yer alan ışıklıklar olarak iki ayrı grupta ele alınabilir. Düşey pencerelerle hacim içerisinde pencere önü ve çevresinde yüksek bir aydınlık düzeyi sağlanırken, pencereden uzaklaşıldıkça aydınlık düzeyi azalmakta ve hacmin derinliklerinde yetersiz kalmaktadır. Derin hacimlerde yeterli aydınlık düzeyi elde etmek için pencerelerin büyütülmesi veya sayılarının artırılması ise ısıtma ve soğutma yüklerini artıracağından her zaman uygulanamamaktadır. Bu gibi durumlarda çatı ışıklıklarının kullanılması ise ancak binaların tek katlı olmaları halinde veya son katlarda hacmin işlevine uygun çözümlerle gerçekleştirilebilmektedir.

Günümüzde doğal ışık alınamayan hacimlerin aydınlatılmasında günışığını yönlendiren, yansıtan ya da taşıyan sistemlerin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır.

Bu sistemlerden biri olan ışık kılavuz sistemlerinin çalışma prensibi, günışığını taşıyarak bir yerden başka bir yere iletmektir. Işık tüpü ya da güneş tüpü olarak anılan bu sistemler, özellikle derin planlı kamu binalarının dışa kapalı olan ve günışığının ulaşamadığı bölümlerinde tatmin edici sonuçlar vermektedir. Derin planlı açık ofisler de ışık tüpleriyle, günboyu homojen bir şekilde, doğal ışıkla aydınlatılabilmektedir. Bu şekilde yapma aydınlatma enerjisinden tasarruf edilerek binaların yıllık enerji kazançları artırılabilmektedir. Doğal ışık kullanımıyla çalışanların görsel konforunu sağlamak, çalışma temposunu iyileştirerek iş verimini artırmak da hedeflerden bazılarıdır.

Işık tüpleri iki farklı şekilde tasarlanıyor; yandan ışıyan ve uçtan ışıyan ışık tüpleri. Yandan ışıyan ışık tüpleri, çatıya ya da yapının dışına, güneşi takip edecek şekilde monte edilen ve günışığını yoğunlaştırmak için kullanılan bir “Heliostat” ünitesi, toplanan ışığı tüpe iletmek için tüpün giriş kısmına yerleştirilmiş ikincil bir ayna ve ışığı iletmek için kullanılan bir ışık borusu olmak üzere üç ana bölümden oluşuyor. Bu sistemler, ışığı bir çekirdekte ve binanın tüm katlarına hizmet verecek şekilde tasarlandıkları için, gün ışığını bina içine almadan önce yoğunlaştırmaya ve güçlendirmeye ihtiyaç duyuluyor. Bu nedenle, sistemi destekleyecek Heliostat ve ikincil bir ayna gibi hareketli yan elemanlardan destek alınıyor. Ayrıca, tüpün içinde iletilen ışığın şiddeti, uzaklıkla ters orantılı azalacağından, tüp içerisine optik film yerleştiriliyor. Böylece yansıtma katsayısı %95’in üzerinde olan film tabakası sayesinde ışık, çok az kayıpla bina boyunca iletilebiliyor.

Borusan Holding’in yönetici ofislerinin biraraya geldiği İstanbul Boğazı, Rumeli Hisarı’nda bulunan tarihi Yusuf Ziya Paşa Yalısı için, bu işi kendilerine meslek edinmiş

İsviçreli Heliobus firması tarafından yandan ışıyan bir ışık tüpü projesi yapıldı. Heliobus, Berlin’de ünlü Postdamer Platz’daki ışık tüplerini de projelendiren firma aynı zamanda. Yapım aşaması halen devam etmekte olan Borusan ışık tüpü projesi Türkiye’de de bir ilk. Yandan ışıyan ışık tüpleri kükürtlü lamba, halojen ya da ledlerle desteklenerek, doğal ışığı iletmesinin yanı sıra, yapma aydınlatma sisteminde dekoratif amaçlı hizmet verecek şekilde de projelendirilebilmekte. Borusan projesinde, Osram firmasının ürettiği sekiz adet metal halide lambadan yararlanılmış. Yapay aydınlatma kaynaklarının ışık tüpüne entegre edilmesiyle geceleri farklı renkte aydınlatma efektleri elde edilmiş.

Uçtan ışıyan ışık tüpleri ise genellikle tek katlı binalarda uygulanan çözümler ki, bu örneklere dünyanın farklı yerlerinde sıkça rastlamak mümkün. Üç ana bölümden oluşan bu tipin ilk bölümü, polikarbonat ya da akrilikten meydana gelen saydam bir kubbe. Bazı modellerde altıgen veya sekizgen piramit şeklinde, bazılarında ise kare prizmadan bir kubbe şeklinde olabilmekte. Bu bölüm aslında dış toplayıcı ünite.

Güneşin zararlı ışınları olan ultraviyole ışınlarını süzerken, tüpün içine toz ve suyun girmesini engelliyor. Enjeksiyon kalıp yöntemiyle üretilen akrilik kubbe, yüksek ışık geçirme özelliğine sahip ve hava şartlarına karşı dayanımı da yüksek. Parlak bir plakaya, günışığını en doğru açıda kıracak şekilde monte ediliyor. İkinci kısım, ışık tüpü, iç içe geçen tüplerden oluşturuluyor. Işığın iç mekana yayılmasını sağlayan bir aydınlatma aygıtı veya dağıtıcı ünite ise sistemin üçüncü bölümü. Dış toplayıcı ünite, genellikle binaların çatısına yerleştirilmekte. Böylelikle günışığını gün boyunca toplaması hedeflenmekte. Orta üniteyi oluşturan ışık tüpünün iç yüzeyi, yansıtıcılığı çok yüksek metal malzemeden oluşmakta veya Alcoa Everrbite veya Silverlux gibi malzemelerle kaplanmakta ki bu malzemeler de %95’in üzerinde ışık yansıtma özelliğine sahipler.

Günümüzde, projelendirme safhasında ışık tüpleri, maketleri yapılarak veya bire bir prototipleriyle deney odalarında ölçülerek değerlendirilebiliyor. Bu durum, projenin tasarım ve uygulama maliyetine ek külfet getirmekte.

Proje maliyetini düşürmek amacıyla test odaları dışında, artık yavaş yavaş bilgisayar ortamında simülasyon metodları geliştiriliyor. Özellikle Amerika ve Avrupa’da bunun için araştırma merkezleri bazı simülasyon programları üzerinde çalışmalarına devam ediyorlar. Lawrence Berkeley Laboratuvarı ve Kanada Ulusal Araştırma Konseyi bunların önde gelenleri. 2006 yılında Kanada Ulusal Araştırma Konseyi tarafından geliştirilen “Skyvision”

isimli çatı ışıklıklarını değerlendirmede kullanılan simülasyon programına güneş tüpü sekmesinin eklenmesiyle, pasif güneş tüplerini simüle etmenin önü açılmış oldu. Şu anda yalnız uçtan ışıyan güneş tüplerini simüle eden yazılım, yakın gelecekte gelişmesini tamamlayıp, tasarımcılara ışık tutacak; proje sahiplerini ise büyük külfetten kurtaracak gibi görünüyor.

Skyvision, windows tabanlı bir program. Programa girilen gün, saat ve konuma göre bir güneş tüpü sisteminin bütün optik fiziksel özelliklerini, tanımlanan referans odasındaki günışığı değerlerini ve kurulan sistemden elde edilen yıllık enerji kazancı yüzdesini verebiliyor. Ayrıca farklı tasarımları da simüle ederek karşılaştırma yapmak mümkün. Böylece binaların tasarım aşamasında yapılabilecek karşılaştırmalarla enerji harcamaları açısından en uygun seçeneğin belirlenmesi ve binanın kullanım süresi boyunca enerji kaynaklarını olabildiğince az tüketecek biçimde tasarlanması mümkün olabilecek.

Sonuç olarak, binalarda günışığı açıklıkları bulunmayan mekanlara ışığın iletilerek kullanılabilmesini olanaklı kılan ışık tüplerinin yaygınlaşması için üretim ve uygulama alanlarında gelişmelerin sürdürülmesi ve ön proje aşamasında çeşitli modellemelerin yapılarak görsel konfor ve enerji tüketimi açısından uygun tasarımların yapılabilmesi için de bu amaca hizmet edebilecek bilgisayar programlarının geliştirilmesi gereklidir.

Kaynaklar

Anon, Daylight in Buildings, IEA, 2000.

Corbusier L., 1989. Towards a new architecture. Translation by F. Etchells. Oxford: Butterworth Architecture.

Laouadi A., 2002. A Software Tool to Predict Skylight Performance, Powerpoint presentation.

Özgün, Ö., 2007. Tubular Light Guidance Systems As Advanced Daylighting Strategy, Y. Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü.

Dergide s. 52.