Yrd.Doç.Dr. Erkan AVLAR
YTÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü
Mimar Belma KÜSKÜ

1. Giriş

Çağdaş mimarlığın amacı, kullanıcılar için en uygun fiziksel ortamı sağlayan yapılar oluşturabilmektir. Bu amaca uygun başarılı yapılar oluşturmanın temel koşullarından biri, binanın üst bölümünü oluşturan ve dış iklim verileriyle en fazla karşı karşıya olan çatıların yapıyı iç ve dış etkilerden en iyi şekilde koruyabilmesidir. Bu doğrultuda çatı, binayı dış ortamdan ayıran ve sınırlayan, dış ortam etkenlerinin doğrudan etkili olduğu bina bölümünde binayı üsten örten ve dış etkenlerden koruyan bir yapı elemanı olarak tanımlanabilir.

İklimsel etkenler olarak adlandırılan yağmur, kar, dolu, rüzgar, buzlanma, hava sıcaklığı, nem ve UV ışınları çatının sürekli karşı karşıya olduğu doğal oluşumlardır. Temel olarak çatı, tüm bu etkilere yeterli dayanıklılık sağlarken soğuk dönemlerde ısı kayıplarının düşürülmesi, sıcak dönemlerde ise iç mekanlarda serin bir hava yaratılmasına yardımcı olup; bu özelliklerini kullanım süresi boyunca kaybetmeyecek şekilde uzun ömürlü olmalıdır.

Eğimli çatılarda yağış suyunun yapıdan uzaklaştırılması daha kolay olacağı için, bu çatılar teras çatılara göre daha fazla kullanım alanı bulmaktadır. Fakat, çatıya verilen eğim derecesine uygun örtü ürünlerinin kullanılmaması, yalıtım tabakalarının uygulanmaması veya yetersiz ve yanlış uygulanması, havalandırmanın yeterli ölçüde sağlanamaması, günümüzde yeni kullanılmaya başlanan kaplama ürünlerinin özelliklerinin tam olarak bilinmemesi gibi nedenlerle eğimli çatılar teras çatılara göre daha sorunlu hale gelmektedir.

Çatıda ve kullanılacak örtülerde ortaya çıkacak aksaklıklar, yapıyı olumsuz yönde etkileyerek sorunların oluşmasına neden olmanın yanı sıra kullanıcıların sağlığını da olumsuz yönde etkileyecek, yapının kullanım maliyetini büyük ölçüde yükseltecek ve yapının yararlılık süresini azaltacaktır. Toplam çatı maliyetinin bina maliyetinin % 5’inden daha az olmasına karşın, kullanım maliyetinin yarısından çoğunu çatılarda ortaya çıkan sorunlar oluşturmaktadır.
Suya ve onun zararlı etkilerine karşı koyabilme, çatıların biçimlenişini etkileyen en önemli ölçüttür. Atmosferik yağışlar olarak nitelendirilen yağmur, kar ve dolu, çatıları doğrudan etkileyen en önemli su kaynaklarıdır. Yine yapı içi ve dışından kaynaklanan su buharı da nem şeklinde yapıya zarar vermektedir. Nem birikmesi günümüzde su kadar, hatta daha zararlı bir etken halini almıştır. Su ve nemin zararlı etkileri sadece çatıyı değil, yapı bütününü etkilediğinden ortamdan en kısa sürede uzaklaştırılmaları gerekmektedir.

Özellikle yağışlı bölgelerde suya karşı bir önlem olarak oluşturulan eğimli çatılarda kullanılan su yalıtım tabakaları, çatının başarısını büyük ölçüde etkilemektedir. Fakat su yalıtımının yanında oluşan nem sorunlarına yeterli yanıt verilememesi nedeniyle yeni sorunlar oluşabilmektedir. Kullanılan su yalıtımına, çatı kesitine, örtü kaplamasına göre değişecek havalandırma detayı, çatılarda oluşacak nem kaynaklı sorunlara en başarılı şekilde yanıt verecektir.
Eğimli çatılarda oluşan havalandırmaya bağlı sorunlar, yapının kullanım maliyetini büyük ölçüde yükseltmektedir. Bu çatıların büyük bir bölümü başarılı bir şekilde çalışmayıp, çok kısa sürelerde onarıma gereksinim duymaktadır.

Çatı strüktürü, yalıtımı ve havalandırmasıyla bir bütün olarak düşünülmelidir. Çatı katmanlarının havalandırılması gerek nemin çatı boşluğundan uzaklaştırılması gerekse, soğutma yükünün düşürülmesinde çok önemlidir.

Uygun çatı detayı ve ürünleriyle yapılacak etkin bir havalandırma çatılarda oluşabilecek birçok sorunun oluşmasını engelleyip, kullanıcı sağlığı ve ülke ekonomisinin zarar görmesini engelleyecektir.

Çatı boşluğunda veya kesitinde havalandırma düzenlenmesinin nedenleri;

• Nemi çatıdan (çatı boşluğundan veya çatı kesitinden) uzaklaştırarak strüktürel elemanların, kaplama ve yalıtım ürünlerinin zarar görmesinin önlenmesi,
• Çatıyı soğuk tutarak kar örtüsünün doğal bir biçimde erimesinin sağlanıp, buzdan barajlar oluşmasının önüne geçilmesi,
• Çatıyı soğuk tutarak kaplama ürünlerinin ısı derecelerini düşürüp, kullanım ömürlerinin uzatılması,
• Isıtma ve soğutma yükünü düşürerek, soğuk sezondaki yapı konforunun artırılması biçiminde sıralanabilir.

Çatılardaki havalandırma biçimi, havalandırmanın yeri ve büyüklüğü tüm yapılarda farklılaşmaktadır. Bunun belirlenebilmesi için; coğrafi konum, nem seviyesi, çatı formu ve eğimi gibi etkenler önem taşımaktadır.
 

Yaz aylarında havalandırma sorunları	Kış aylarında havalandırma sorunları

2. Eğimli Çatılarda Havalandırmaya Yönelik Çözümler

Çatılarda nem nedeniyle oluşacak hasarların en az indirilebilmesi için, yapı kabuğunun önemli bir parçası olan çatının nefes alması sağlanmalıdır. Çatıların nefes almasının sağlanması, içlerinde biriken su buharının ve hareketsiz sıcak havanın dışarı atılmasıyla gerçekleşir. Dışarıdan gelen soğuk havanın, çatı kesitinde veya çatı boşluğunda biriken sıcak, hareketsiz nemli havayla yer değiştirmesi esasına dayanan çatı havalandırması, yapı içinin ısısal konfora ulaştırılması için uygulanan ısı yalıtım katmanının yeriyle doğrudan ilgilidir. Eğimli çatılarda ısı yalıtım katmanının uygulama yeri ise, çatı biçimi ve çatı altı mekanının kullanılıp kullanılmamasına göre şekillenmektedir.

Eğimli çatılarda temel olarak ısı yalıtımının iki uygulama yeri bulunmaktadır. Çatı arasının kullanılmadığı yapılarda, yalıtım tavan döşemesinin üstüne yerleştirilmektedir. Diğeri ise, çatı arası kullanımının olduğu veya tavan döşemesi yapılmayarak çatı boşluğunun yapı içine eklendiği durumlarda ısı yalıtımının çatı eğimine paralel olarak, çatı kesitinin içinde yer aldığı biçimleniştir.

2.1. Isı Yalıtımının Döşeme Üstünde Uygulandığı Durumlarda Havalandırma

Yapıların dış yüzeyleriyle, ısıtılmayan mekanlara bitişik yüzeylerinin enerji tasarrufu açısından ısı yalıtımlı olmaları gereklidir. Isı yalıtımı uygulanması gereken bu yüzeylerden biri de kullanılmayan çatı arası döşemesidir. Döşemeden gerçekleşen ısı kaçışlarıyla, çatı boşluğunun gereksiz yere ısıtılıp soğutulmasının önlenmesi, böylece harcanacak enerji miktarının azalması sağlanması için, kullanılmayan çatı aralarında yalıtımın yeri döşeme üstüdür.

Çatı boşluklarında suya karşı önlemler, çatı kesitinde su yalıtım katmanlarıyla alınmış olmalıdır. Döşeme üstündeki ısı yalıtım katmanlarının üstü çatıdan gerçekleşecek su akışına karşı plastik veya bitümlü ürünlerle örtülerek yalıtımın hava almasının engellenmesi önlenmelidir.

Bu tür eğimli çatılarda yapılacak havalandırma, eğimli çatı kesitiyle döşeme, yani ısı yalıtımı arasındaki tüm havanın tazelenmesidir. Oluşabilecek en iyi havalandırma rüzgar etkisiyle pozitif ve negatif basınç alanları yaratılmasıyla oluşturulan doğal havalandırmadır. Havalandırmayı; rüzgarın yönü, büyüklüğü ve yapının çevresindeki rüzgarı önleyecek etmenler etkilemektedir.

Doğal havalandırmada çatı boşluğundan nemin ve sıcak havanın uzaklaştırılmasında en verimli etkiyi sağlamak için iki doğal güç olan rüzgar basıncı ve ısısal etki kullanılmaktadır. Rüzgar basıncı en küçük bir rüzgar etkisinde bile oluşur. Isısal etki ise oluşan sıcaklık değişiminin sonucunda, ısınan havanın yükselmesi, soğuk havanın alçalması prensibine dayanır.

Bir diğer uygulama ise mekanik havalandırmadır. Mekanik güçlerle yapılan havalandırma soğutma yükünü azaltmada ve nem dengesini ayarlamada, doğal havalandırma kadar etkili değildir. Bunun yanı sıra yapıya getirdiği ek maliyetler nedeniyle, sadece doğal havalandırmanın yetersiz kalacağı durumlarda tavsiye edilmektedir.

Doğal havalandırmada genel olarak çatıda açılan pencereler, havalandırma boşlukları veya havalandırma sistemleri (rüzgar türbinleri) kullanılır. Pencereler ve havalandırma boşlukları sabitken, havalandırma sistemleri sabit veya hareketli olabilir. Havalandırma sistemleri genelde çatının en üst noktasına yakın yerlerde konumlandırılırken, havalandırma pencereleri ve boşlukları konumlandıkları yere göre hava giriş veya çıkış delikleri görevini almaktadır. Ancak, havalandırmada havayı doğal yollardan saçaktan alıp, mahyadan vermek en uygun yöntemdir.

Hava girişini saçaktaki deliklerden, hava çıkışını ise mahyadaki deliklerden sağlamak en uygun havalandırma yöntemidir. Bu yöntemde istenen dengeli giriş ve çıkışlar sağlanır. Böylelikle, rüzgar basıncı ve ısınan havanın yükselmesi kuralı bir arada kullanılır. Saçaktan mahyaya doğru bir havalandırma, eşit ve düzenli hava dolaşımı sağladığından nem birikmesini önleyerek, soğutma giderlerini de azaltacaktır.

Saçak ve mahyadan havalandırma

Saçakta ve mahyada havalandırma boşlukları oluşturulurken saçakta pozitif, mahyada ise negatif basınç alanı oluşturulmasına dikkat edilmelidir. Mahyada oluşturulacak negatif basınç alanı önemlidir. Oluşturulan boşlukta pozitif basınç oluşması, mahyanın hava çıkış ve hava giriş deliği olarak çalışmasına neden olacaktır. Mahya deliğinin üzerine yerleştirilecek bir levha, rüzgarın mahyaya dik olarak estiği durumlarda, pozitif basınç oluşmasını önleyerek, içeriye rüzgar girmesinin önüne geçecektir. “Bernoulli etkisi” olarak adlandırılan bu hareket, mahyanın iki tarafında negatif basınç alanı yaratarak çatı içindeki sıcak havanın dışarıya çıkmasını sağlamaktadır.

Rüzgarın mahyaya paralel olarak estiğinde de yine mahya çevresinde negatif basınç alanı oluşarak havanın tahliyesi sağlanmaktadır.

Isınan havanın yükselerek mahyadan çıkması, dışarıdaki soğuk ve taze havanın çatı içine girmesine olanak sağlamaktadır. Tüm mahya boyunca havalandırma çıkış delikleri bulunacağı için, çatı strüktürünün altında eşit bir havalandırma olanağı doğmaktadır. Böylece diğer havalandırma tasarımlarında olduğu gibi sıcak noktaların oluşması önlenmektedir.

2.2. Isı Yalıtımının Çatı Kesitinin İçinde Uygulandığı Durumlarda Havalandırma

Isı yalıtımın çatı kesitinin içinde yer alarak, çatı alt boşluğunun yaşama mekanlarına eklendiği çatılarda, ısı yalıtım tabakası olarak rijit levhalar yanında serme şeklinde uygulanan mineral yünler de kullanılmaktadır. Bu yalıtım ürünlerinden bazıları suya karşı dayanıklı, bazıları ise suya karşı dayanıksızdır. Suya karşı dayanıksız olan ısı yalıtım ürünlerinin kullanılması durumunda, yalıtımın çatı eğimine paralel olarak yerleştirilmiş olması, bu yalıtımın sudan korunabilmesini daha da önemli kılmaktadır. Su yalıtımının görevini yerine getiremediği durumlarda ıslanan bu tür ısı yalıtım ürünleri nitelik kaybına uğrayacak ve yeterli yalıtım sağlayamayacaktır. İçine emdiği suyun varlığıyla daha fazla iletkenlik kazanarak tersine çalışmaya başlayacaktır. Özellikle lifli ürünlerde (taş yünü, cam yünü, ahşap yonga levha v.b.) bu olumsuzluk önem kazanmaktadır.

Bu tür çatılarda saçaktan çatı kesitine girecek olan taze havanın, kesit boyunca ilerleyip mahyadan çıkışı, uygulanabilecek olan en iyi havalandırma yöntemidir. Havalandırmayı şekillendirense ısı yalıtımından çok, kullanılacak olan su yalıtımının cinsi ve uygulanışıdır.

Isı yalıtımının çatı kesiti içinde yer aldığı durumlarda havalandırma

Bu tür çatılarda, uygulanacak su yalıtımının buhar geçirmez ürünler arasından seçildiği durumlarda, ısı yalıtımın üstünde sıcak ve nemli hava birikecektir. Yapılacak olan havalandırmayla, birikecek olan nemin çatıdan uzaklaşmasının yanında, çatı kesitinin özellikle ısı yalıtımının çok fazla ısınması engellenecektir.

Su yalıtım katmanı olarak buhar geçirgen örtüler ve oluklu su yalıtım levhalarının kullanıldığı ayrıntılarda ise, ısı yalıtımın üstünde havalandırma yapmaya gerek yoktur. Çatı örtüsünün altında oluşturulacak hava boşluğu, çatı örtüsü altında biriken nemin ve suyun çatıdan uzaklaştırılması için yeterli olacaktır.

Isı yalıtımının çatı eğimini takip ettiği bu tür çatılarda havalandırma boşluklarının toplam alanı, yalıtım yapılmış çatı yüzeyinin 1/150’si kadardır. Hesaplamalarda alınacak olan döşeme alanı eğimli çatı kesitinin yüzeyinin toplam alanıdır.

Bu tür çatılarda havalandırma, ısı yalıtımıyla çatı kaplaması arasındaki dar kesitte yapıldığı için, bu boşluğun genişliği önem kazanmaktadır. Hava boşluğunun genişliği, çatının eğimli yüzey uzunluğunun 12 m’ den kısa olduğu durumlarda 40 mm, çatının eğimli yüzey uzunluğunun 12 m’ den uzun olduğu durumlarda 65 mm olarak alınmalıdır.

3. Öneriler

Eğimli çatılarda ortaya çıkan sorunlardan bazıları, etkili bir havalandırma yapılarak çözülebilecek sorunlardır. Havalandırma özellikle nem ve onun hareketini denetim altına alacaktır. Nem kontrolü, nem kaynaklarını bilerek, bu kaynaklarla havalandırmayı, drenajı ve yalıtımı koruyacak şekilde baş etmeyi amaçlamaktadır.

Nemin hareketi ve çatı üzerindeki etkileri, çatının tasarım aşamasında düşünülmesi gereken bir tasarım ölçütüdür.

Dengeli ve etkin bir doğal havalandırma yapılırken dikkat edilmesi gereken birçok etken vardır. Bazı havalandırma boşlukları aynı büyüklükte ve aynı yerde olsalar bile diğerleri kadar iyi çalışmaz. Aşağıda en iyi havalandırma yolu olarak düşünülen saçak ve mahyadan havalandırma yapılırken, hava hareketinin istenilen düzeylerde olması için dikkat edilmesi gereken noktalar verilmiştir.

• Hava giriş delikleri çatının alt bölümünde, hava çıkış delikleri ise çatının üst bölümünde olmalıdır. Böylece hava hareketinin istenilen yolu takip etmesi sağlanır. Oluşacak ters rüzgarlarla veya yanlış konumlandırılmayla çatının üst bölgesinden hava girişinin, alt bölgesinden ise hava çıkışının gerçekleşmesinin önüne geçilmelidir.

• Havalandırma sisteminin iki ayağından biri olan mahyada, içeriye rüzgar girişinin önlenmesi için dışarıdan yansıtıcı yüzey yerleştirilmiş bir koruyucu levha bulunmalıdır. Levhanın iki yüzeyinde yerleştirilecek yansıtıcılar rüzgara yön gösterip, içerdeki havanın çıkışına neden olacak negatif basınç alanı yaratacaklardır. Aynı zamanda içeriye rüzgar ve dolayısıyla yağışın girmesi engellenecektir.

Yansıtıcılı mahya düzenlemesi

İki yönde yansıtıcıların yerleştirilmemesi, mahya havalandırmasını etkisiz kılarak, yeterli negatif basınç alanı oluşturamamaktadır. Hava geçirimsiz filtre görevini yapan mahya bandının yanlış ürünlerden seçilmiş olması da aynı kötü sonuçları doğuracaktır. Yapılan araştırmalarda kullanılan bazı ürünlerin, rüzgar hızının 15 mil olduğu durumlarda bile, sadece bir yüzeyde negatif basınç oluşturarak diğer yüzeyden içeriye rüzgar ve yağış girişine izin verdikleri anlaşılmıştır.

Yansıtıcının kullanılmadığı durumlarda mahya havalandırması

• Hava giriş ve çıkış deliklerinin hava akış kapasitelerinin, yani alanlarının birbirine orantılı olması gerekir. Dolayısıyla, hava giriş deliklerinin net alanı, hava çıkış deliklerine eşit veya daha büyük olmalıdır.

Birbirine eşit olarak oluşturulan hava giriş ve çıkış delikleri, oluşan negatif ve pozitif basınç alanlarının büyüklüğünün de eşit olmasını sağlayacaktır. Dengenin sağlanamaması havalandırmanın etkisini de sınırlayacak ve çatı içinde sıcak bölgelerin oluşmasına neden olacaktır. Örneğin oluşturulan havalandırma boşluklarının % 75’i çatının üst bölümünde, % 25’i ise çatının alt bölümünde yani saçaktaysa, hava akımı düşük oranda açılan havalandırma boşluğuyla doğru orantılı olacaktır.

• Saçaklarda oluşturulan hava giriş deliklerinin büyüklüklerinin de birbirine eşit olması gereklidir. Böylece iki saçak boyunca eşit basınç alanları oluşturularak havanın, tüm çatı döşemesini eşit olarak süpürmesi sağlanır. Fakat iki saçak boyunca oluşturulan boşlukların sadece pozitif basınç alanı oluşturduğu, hava çıkışının sağlanması için mahyada negatif basınç alanı yaratılması gerekliliği unutulmamalıdır.

Havalandırma giriş ve çıkış deliklerinin toplam alanı bazı özel durumlar da değişse bile ortalama olarak yalıtılmış döşeme alanının 1/150’si olarak hesaplanmaktadır.

• Havalandırma yolu üzerinde, havanın hareketini sınırlayacak veya tamamen durduracak engellerin olmamasına ve havanın izlediği yolun temiz olmasına dikkat edilmelidir. Gerek çatı formundaki ve eğimindeki değişikliklerin, gerekse bazı çatı konstrüksiyon elemanlarının çatının izlediği yolu daraltarak, havalandırmanın büyüklüğünü azaltmasına izin verilmemelidir.

• Özellikle hava giriş deliklerinin içinden çatıya yağmur ve kar girişi olmamalıdır. Yağmur ve kar suyu girişi çatı içindeki nem oranını artırarak su akıntılarına neden olacaktır. Yapılacak havalandırmanın bu tür yeni sorunlar açması önlenmelidir. Bu nedenle hava giriş deliklerinin saçak altı gibi korunaklı bölgelerde olması önemlidir.

Havalandırma boşluğunun saçakta olması, içeriye sert rüzgarlarla kar ve yağmur girişini tamamen kesemeyecektir. Ancak saçak, bu zararlı etkilerden korunulabilecek en uygun yerdir. Yine de içeriye ulaşan nem, toplanmasına izin verilmeden havalandırmayla kolayca çatı boşluğundan uzaklaştırılacaktır.
Bazı durumlarda havalandırma boşluklarının üstü içeriye kuş, böcek gibi canlıların girmesini önlemek için delikli levhalar gibi ürünlerle kapatılmaktadır. Levha üzerindeki küçük delikler zamanla kir, toz ve yalıtım parçalarıyla dolmaktadır. Burada kullanılacak levhanın deliklerinin hem içeriye böcek girmesini engelleyecek kadar küçük, hem de kısa zamanda tozla dolmayacak kadar büyük olmasına özen gösterilmelidir.

Saçak altında en çok kullanılan havalandırma sistemi, saçak boyunca devam eden uzun levhalardır. Çatı için gerekli havalandırma büyüklüğü hesaplanırken bulunan değer, bu levhaların deliklerinin toplam yani net büyüklüğüdür. Delikler arasındaki metal parçalar, hava akımını bir miktar da olsa azaltacağından, sadece delik alanları hesaplara dahil edilmektedir.

Kaynaklar

Hardy, S., (1998), Time-Saver Details for Roof Design, Mc Graw- Hill Companies Inc., New York.
McCampbell, B. H., (1991), Problems in Roofing Design, Butterworth Architecture, Butterworth-Heinemann, USA.
Oliver, A., (1997), Dampness in Buildings, Blackwell Science, Edinburgh.
Tobiasson, W. (1994), “General Considerations for Roofs”, Moisture Control in Buildings, H.R. Trechsel (Derl.), Prentice-Hall, New Jercey.
http://www.foam-tech.com/theory/roof_vents.htm
http://www.airvent.com/pdf/literature/PAVbooklet.pdf
http://wsuonline.weber.edu/course.cmt.1210/Lecture/Vent/Attic%20Ventilation.pdf
http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/cbd/cbd073e.html
http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/cbd/cbd089e.html
http://www.normyapidenetim.com/default.asp?PG=52