Spor ve Fitness Tesislerinde IAQ'yu İyileştirme Stratejileri

Yazan: Joe Jursich

Spor ve fitness tesisleri benzersiz iç hava kalitesi (IAQ) zorluklarına sahiptir. Yasal kodlar minimum havalandırma oranları ve sistem tasarımları, her müşterinin IAQ beklentilerini karşılamayabilir. IAQ iyileştirme stratejileri müşteri memnuniyeti hedeflerini, enerji kullanımını ve bütçeyi dengelemeli, optimize etmelidir.
Lise soyunma odalarında genellikle kötü koku veya kötü iç mekan hava kalitesi söz konusudur. Muhtemelen bu kokuya yol açan pek çok şey vardır, bunlardan biri de ısıtma, havalandırma ve klima tasarımıdır.
Spor eğitimi ve fitness tesislerinde IAQ, bir tesisin yaşına ve diğer faktörlerin yanı sıra rekabet düzeyine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Fitness, aerobik stüdyoları ve spor tesisleri sıklıkla minimum HVAC sistemlerine sahiptir ve bu da düşük seviyede IAQ demektir. 
ASHRAE 62.1: Kabul Edilebilir İç Mekan Hava Kalitesi için Havalandırma Standardı, soyunma odası havalandırmasının egzozla ve antrenman alanlarının dış havayla çalıştırıldığını tanımlar. Soyunma odaları için minimum egzoz oranı, fit kare başına dakikada 0,5 fit küptür. Eğitim alanları için minimum dış hava (OA) oranı, doluluk kategorisine bağlı olarak 0,06 ile 0,18 cfm/feet kare arasında değişen alan oranları ile 20 CFM/kişidir. Soyunma odası egzozu için takviye havasının %100 dış hava olması gerekli değildir, bu nedenle bitişik alanlardan transfer havası yardımcı olarak kullanılabilir. Fitness ve spor tesisi tasarımları genellikle ve ilk önce maliyet odaklıdır ve bütçe dahilinde kalmak için minimum gereksinimleri kullanır.
Asgari havalandırma gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmış tipik sistemler, soyunma odası havalandırması için sabit hacimli bir egzoz fanına bağlı, kanala veya tavana monte edilmiş üstten egzoz menfezlerini içerir. Soyunma odası takviye havası, genellikle, birincil hava şartlandırma, sirkülasyonlu tip bir klima santralinden gelen duvara veya tavana monte transfer menfezleri tarafından yapılır. Eğitim alanlarına çoğu zaman minimum dış hava, sirkülasyonlu tip bir klima santrali tarafından sağlanır. MERV 8 filtreleri, endüstri tarafından kabul edilen minimum değerdir, genellikle hem klima santralleri hem de egzoz fanlarında kullanılır.
Kısıtlı bütçeye dayalı projelerde IAQ'yu olumsuz etkileyen, kolayca gözden kaçan bazı tasarım hususları, bina basınçlandırması ve farklı hava sınıflarının karıştırılmasıdır (iç ortam havası karışım oranları). Bina hava dengesi hesabı yapılmalı ve her zaman pozitif bir bina basıncı sağlamak için dış hava akışı ayarlanmalıdır.
Bir binanın negatif basınç altında çalışmasına izin verilirse (yani, dış havadan daha fazla egzoz havası), bu durumda hava kapılardan ve bina kabuğundaki çatlaklardan içeri çekilir. Bu hava, filtrelenmemiş ve koşullandırılmamış olup, hem iç hava kalitesini hem de enerji kullanımını olumsuz etkileyebilir. Farklı hava sınıflarının karıştırılması (hangi oranda karıştırılabileceği) kodlarla düzenlenir ve kodda detaylandırıldığı gibi uygulanmalıdır.
Örneğin, bir klima santraline geri gönderilen soyunma odasından (Air Class 2) gelen havanın, Air Class 1 olan alanlara yeniden dağıtılmadan önce ofis alanlarından (Air Class 1) gelen hava ile karıştırılması yasaktır. IAQ beklentileri, bu basınçlandırma ve hava sınıfı endişeleri, genellikle kullanılan sistem türleri ve stratejileri tarafından doğal olarak iyileştirilir.

Temel iç hava kalitesinin iyileştirilmesi

Profesyonel, üst düzey spor ve eğitim tesislerinde müşterinin IAQ beklentilerini karşılamak, kuralların gerektirdiği minimum parametrelerin ötesine geçmeyi gerektirir. Maliyet ve operasyonların göz ardı edilebileceği ideal bir dünyada bu, yalnızca alan yüklerini karşılamakla kalmayıp, aynı zamanda bina basınçlandırması için gerekli olanları karşılamak ve büyük bir hava devri sağlayan sabit bir oranda %100 dış hava kullanılması anlamına gelir.
HEPA filtreleri ve en son kirletici giderme teknolojileri kullanılarak dış hava, binaya girmeden önce bile temizlenebilir. 
Ancak, gereken ilk maliyet, işletme ve bakım maliyeti yüksek olabilir. Bütçeleri şişirmekten kaçınmak için müşterinin IAQ beklentileri, enerji kullanımı ve maliyeti arasında bir denge kurulmalıdır. Ayrıca, IAQ'da yalnızca marjinal artışların sağlandığı, bu artışlar için maliyet ve enerji kullanımının çok yüksek kaldığı, bir azalan getiri noktası da vardır.
Çoğu IAQ stratejisi uygulandıkça, maliyette ve enerji tüketimi ile karbon salımında bir artış olur. Belirli bir noktada, stratejiler marjinal IAQ iyileştirmeleri sağlayabilir, ancak yine de yüksek bir maliyete ve enerji/CO2 artışına sahiptir (bkz. Şekil 1).
 
 

Şekil 1: Çoğu IAQ stratejisi uygulandığında maliyet ve enerji/CO2'de bir artış olduğunu gösteren grafik. Belirli bir noktada, stratejiler marjinal IAQ iyileştirmeleri sağlayabilir, ancak yine de yüksek bir maliyete ve enerji/CO2 artışına yol açar. (Henderson Engineers)

İç hava kalitesi, enerji kullanımı ve maliyet arasında iyi bir denge sağlayan bazı mevcut stratejiler arasında; artan havalandırma oranları, enerji geri kazanımlı %100 dış havalı klima santralleri, kirletici ayırma, bina otomasyon sistemleri, artan filtreleme ve commissioning gibi unsurlar yer alır.
 

Şekil 2: Farklı soyunma bölmelerindeki kirleticilerin kaynağının yakalanması için sahada oluşturulmuş bir egzoz plenumuna sahip dolapların kesit görünümü. (Henderson Engineers)

Egzoz oranlarını ve dış hava oranlarını artırmak, IAQ'yu iyileştirmeye çalışırken göz önünde bulundurulması gereken ilk şeylerden biridir. Havalandırma oranlarının ne kadar artırılacağı, sistem türleri, enerji hedefleri, alanların nasıl kullanılacağı ve IAQ'yu iyileştirmek için kullanılan diğer stratejiler dahil olmak üzere çok sayıda faktöre bağlı olarak değişir.
%100 dış havalı klima santrallerinin kullanılması sadece IAQ'yu iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda IAQ için zararlı olan birçok hava dengesi ve kontrol tuzaklarını da basitleştirir. Bu üniteler tipik olarak hem mahalleri havalandırarak hem de mahallin aynı %100 dış hava besleme havasıyla şartlandırılmasıyla, ikili bir amaca hizmet eder. Aynı ünite, enerji gere kazanım tekeri, sabit plakalı eşanjör veya benzeri bir enerji geri kazanım cihazı kullanılarak dış hava ve egzoz hava akımları arasında nispeten kolay enerji alışverişine izin vermek için kullanılmalıdır. Bu, mekanik olarak ısıtılmadan veya soğutulmadan önce dış havayı ön işleme tabi tutarak enerji kullanımını azaltır. Hava akış hızları; alan yüklerini karşılamak için neyin gerekli olduğu, alanın nasıl kullanılacağı, alan içinde üretilen kirleticilere bağlı olarak yeterli hava devrini neyin sağlayacağı dahil olmak üzere birçok faktör göz önüne alınarak hesaplanmalıdır.
Maksimum dış havanın yalnızca hizmet verilen alanlarda ve yalnızca gerektirdiğinde sağlandığından emin olmak için havalandırmayı azaltacak kontrol stratejileri düşünülmelidir. Havalandırma oranlarının hiçbir noktada minimum kod gereksinimlerinin altına düşmemesine dikkat edilmelidir. Minimum fan hava akışı ayar noktası ayarlamak, daha büyük bir modülasyon sistemine bağlanıyorsa hat içi fan kullanmak veya egzoz havası terminal kutularını dahil etmek minimum gereksinimlerin korunmasına yardımcı olabilir. Bir eğitim alanına hizmet etmek için %100 dış havalı klima santrali kullanıldığında, ortamın boş/düşük doluluk dönemlerinde alanı koşullandırmak için ünitenin devridaim havasını kullanmasına izin vermek üzere egzoz/dönüş havası bypass damperleri kullanılabilir.
Kirletici kaynakları yakalama stratejilerini dolap tasarımlarına entegre etmek daha popüler hale geliyor ve bu, kirleticileri işgal edilen alana girmeden önce tutabilmenin iyi bir yolu. Bunu başarmanın yaygın bir yolu, dolapların arka tarafında açıklıklar sağlamak, ardından dolapların sızdırmaz hale geleceği hava geçirmez bir egzoz plenumu inşa etmektir. Egzoz plenumu daha sonra, plenumun üstündeki kanallar tarafından boşaltılır, bu da havayı Şekil 2'deki gibi dolaplardan çeker, dolaplardaki hava akışını dengeler. Her bir dolap egzoz açıklığına tamamen kanal açmak veya dolap açıklıklarında küçük entegre fanlar kullanmak da dahil olmak üzere dikkate alınması gereken başka yöntemler de vardır, ancak bu yöntemlerin de kendi zorlukları vardır. Proje mimarı, dolap satıcısı ve diğerleri ile koordinasyon, amaçlandığı gibi çalışan etkili çözümler sağlamak için gereklidir.
IAQ'yu iyileştirmenin iyi bir pasif yöntemi, özel bir kirli değiştirme odasına sahip olmak suretiyle kirleticilerin ayrılmasıdır. Bu kirli değiştirme odası, sporcuların bir antrenman veya etkinlikten hemen sonra kirli üniformaları, kramponları ve diğer teçhizatı çıkarmak için gittikleri yerdir. İdeal olarak bu oda, çamaşırhanenin bitişiğindedir, bu nedenle kirli üniformaların ve ekipmanların temizlenmek üzere tesis genelinde taşınmasına gerek yoktur. Ek olarak, kirli odası ile soyunma odası arasına duşların yerleştirilmesi, sporcuların temiz soyunma odasına girmeden önce duş almalarını teşvik edecektir. Soyunma odası iç hava kalitesi de, bu sayede korunabilecektir.
Bina otomasyon sistemleri, enerji kullanımını en aza indirirken IAQ'yu iyileştirmenin çeşitli yollarını sunar. Yaygın olarak kullanılan seçenekler arasında, havalandırma sistemlerinin; havalandırmayı yalnızca insanlar varken etkinleştirmesine veya artırmasına izin veren CO2 ve doluluk sensörleri gibi doluluğu izleme yolları mevcuttur. Ayrıca, dış hava ve egzoz sistemlerindeki hava akışı ölçüm istasyonları, aşırı enerji kullanımına yol açabilecek sorunların giderilmesine yardımcı olurken, beklenen havalandırma miktarlarının aktif olarak sağlanmasını mümkün kılar. Hava akışı ölçüm istasyonları, hava akışları önceden belirlenmiş sınırların dışındaysa alarmlarla bir binanın pozitif basınç altında olmasını sağlamanın harika bir yoludur.
Yaygın olarak kullanılmayan, ancak mevcut sistemlerle bile kolayca uygulanabilen bir başka BAS kontrol stratejisi, bir doluluk öncesi temizleme döngüsüdür. Çoğu havalandırma sistemi geceleri veya bina kullanılmadığında devre dışı kalır. Bir doluluk öncesi iç ortam hava tahliyesi, sistem kapalıyken birikmiş olabilecek kirleticilerin giderilmesine ve seyreltilmesine yardımcı olmak üzere bina kullanılmaya başlamadan önce belirli bir zamanda havalandırma sisteminin açılması ile yapılır. Kullanılabilecek bir BAS stratejisi ayrıca bina operatörlerine, yangını dumanı veya egzoz dumanının bulunduğu, kötü dış ortam havasının olduğu günlerde havalandırmayı manuel olarak kontrol etmeleri için kolay bir yöntem sağlar.
Filtrelemeyi artırmak, IAQ'yu iyileştirmenin iyi bilinen bir yoludur. Birçok tesiste klima santrallerinde MERV 13 filtrelerinin bulunması beklenti haline gelmiştir. Daha pahalı MERV 13 filtrelerinin önüne MERV 8 filtrelerini dahil etmek, kullanım ömürlerini uzatmaya yardımcı olur.
Genel olarak havalandırma sistemlerinin ve HVAC sistemlerinin commissioning prosedürleri ile devreye alınması; kurulu sistemin tasarımın amaçlandığı gibi çalıştığını bilmek açısından kritik öneme sahiptir. Commissioning süreci, ilgili tüm sistemlerin kalite testi ve balanslarının inşai çalışmaların bitiminde ve binaların kullanılmaya başlamasından önce yaptırılması ve doğrulanmasını içerir. Bu adımların atlanması, bir binanın yetersiz havalandırılmasına ve/veya aşırı havalandırılmasına neden olarak aşırı enerji kullanımına, alan sıcaklığı ve nem kontrolü sorunlarına yol açabilir.
Havalandırma sistemlerinde TAD (test-ayar-dengeleme) prosedürlerinin uygulanması, genel bir pozitif bina basıncının doğrulanmasına ek olarak, alanlar arasında uygun hava basıncı ilişkilerinin korunmasını sağlar. Mekanlar arasında uygun hava basıncı ilişkilerinin sürdürülmesi, iç hava kalitesine ilişkin olarak bitişik alanların birbirleri üzerindeki etkilerinin en aza indirilmesine yardımcı olur. Şekil 3, bir spor antrenman tesisinde boşluklar arasındaki beklenen hava basıncı ilişkilerinin bir örneğidir.
İç hava kalitesini iyileştirmenin bir başka pasif yolu, duş odaları ve tuvaletler gibi ıslak alanlar soyunma odalarına açıkken, egzoz girişlerini ıslak alanlara yerleştirmektir. Islak alan egzoz girişleri, açık alan egzoz ihtiyaçlarının tümü için olmasa da çoğu için boyutlandırılmalıdır. Bu, ıslak alanlarda iyi hava sirkülasyonu sağlayarak hızlı kurumasına yardımcı olacaktır. Ayrıca bu düzenleme ile hava, soyunma odasından (temiz) ıslak alana (daha az temiz) hareket edecektir, bu da ıslak alanda oluşan kokuları engellemeye yardımcı olacaktır.
Bu tesis türlerinde yüzeylerin temizlenmesi ve dezenfekte edilmesi bina sakinlerinin sağlığı için önemlidir, ancak aynı zamanda IAQ'yu da etkileyebilir. Olumsuz hava kalitesi etkileri olan yüzey dezenfektanlarının kullanımından, özellikle ortamların dolu olduğu ve hemen öncesindeki zamanlarda, mümkünse kaçınılmalıdır.
 

Şekil 3: Bir spor antrenman tesisinde farklı alan hava basıncı ilişkilerini gösteren kat planı. (Henderson Engineers),

IAQ'yu iyileştirmek için yukarıdaki stratejiler, profesyonel sporculara hitap eden projelerde sıklıkla kullanılır. Bununla birlikte, bu stratejilerden herhangi biri, bütçeyi göz önünde bulundurarak çoğu spor ve fitness antrenman tesisine uyacak şekilde ölçeklendirilebilir. Örneğin, %100 dış hava üniteleri, daha uygun maliyetli paket çatı üniteleri (rooftop) veya değişken soğutucu akış sistemleri ile uygulama yapılabilir. Bir projenin başlangıcında artırılmış filtrasyon için uygun şekilde planlama, maliyetlerin düşürülmesine yardımcı olabilir.
Bazen kodların gerektirdiği “commissioning”, herhangi bir projeye uyacak şekilde kolayca uyarlanabilir ve hatta bir proje içindeki belirli IAQ hedeflerine odaklanabilir. Bu stratejiler tüm tesis türlerinde daha geniş çapta benimsenmeye devam ettikçe, yeni teknolojilerin ortaya çıkması için maliyetin düşmesi de hızlanabilir.

IAQ'yu iyileştirmek için yeni stratejiler

Binalarda kullanılan her yeni teknolojide olduğu gibi amaç; enerji kullanımını azaltırken bina sakini ve operatör deneyimini iyileştirmek olmalıdır. Aynı şey yeni IAQ teknolojileri için de geçerlidir. Halihazırda piyasada bulunan ancak yaygın olarak benimsenmeyen bazı yeni teknolojiler arasında; ekipman dezenfeksiyon kabinleri bulunmaktadır. Bunlar, antrenmandan hemen sonra sporcuların ekipmanlarını koydukları dolaplardır. Diğer sistemlerin yanı sıra ultraviyole ışık veya ozon kullanımı, spor ekipmanlarını hem dezenfekte etmek hem de kurutmak için idealdir.
Kirletici kaynakları yakalama ve egzoz sistemleri, şu anda kullanımda olmasına rağmen iyileştirilebilecek bir alandır. Daha iyi dolap tasarımı ve bina havalandırma sistemleriyle entegrasyon, kaynak yakalama etkinliğini iyileştirebilir. BAS teknolojisi de, bina IAQ'sunu iyileştirecek şekilde hızla gelişmektedir.
Gerçek zamanlı optimizasyon tekniklerini uygulamak için BAS'ı yerel olarak kurulmuş ortam hava kalitesi sensörlerine veya açık kaynaklı dış hava kalite verilerine bağlamak, hedef IAQ'dan daha kötü bir dış havanın binaya alımını önleyebilir. Bir olasılık, dış hava kalite sensörleri yakındaki dumanı algıladığında, BAS'ın bir binaya duman girişini en aza indirmek için gerçek zamanlı olarak bir duman azaltma modunu devreye sokabilmesidir. Alternatif olarak, metropol alanlardayken, bir BAS, dış hava kalitesini izleyen ve havalandırmayı buna göre ayarlayan internet üzerinden mevcut çeşitli bilgi kaynaklarına bağlanabilir.
Dijital ikizler oluşturmak, binaların tasarlanma ve işletilme biçiminde devrim yaratacak yeni bir teknolojidir. Dijital ikiz, tüm bina sistemlerinin, iç mekan koşullarının ve dış mekan koşullarının manipüle edilebildiği ve bir binanın tasarımdan hizmete alınmasına, hizmet ömrünü tamamlamasına kadar tüm yaşam döngüsü boyunca optimum performans için analiz edilebildiği, fiziksel bir binanın tam bir sanal modelidir. En iyi IAQ için en uygun bina sistemi tasarımının ne olduğunu analiz etmek için bir dijital ikiz kullanılabilir. Bir bina inşa edildikten sonra, bir operatörün IAQ ile ilgili kararlar almasına yardımcı olmak için herhangi bir koşul değiştiğinde dijital ikiz güncellenebilir. Bir dijital ikiz, bir binanın hemen hemen her yönüyle ilgili kararları analiz etmek ve almak için kullanılabilir; IAQ bunlardan yalnızca biridir.
Dezenfekte dolapları gibi bu yeni teknolojilerin bazıları, diğer bina sistemleriyle gerçek bir entegrasyon gerektirmez ve hatta mevcut tesislerde kolaylıkla kullanılabilir. Diğer teknolojiler, bir binanın tasarımında daha önceden koordinasyon gerektirir, ancak hem IAQ'yu iyileştirmek hem de enerji tasarrufu sağlamak için mevcut stratejilerle eşleştirilebilir.