Günışığı, tasarımda yeni bir kavram değildir. Günışığı mekânsal kaliteyi artıran ve insanın doğa ile bütünleşmesini sağlayan önemli bir mekânsal tasarım girdisidir. (Resim 1) Son yıllarda sıkça konuşulan “sürdürülebilirlik” kavramı ile birlikte mekânsal konfor şartlarının daha fazla iyileştirilmesi tasarımcılardan daha fazla talep edilmeye başlanmıştır. Enerji etkinliğinin de tasarımda daha fazla konuşuluyor olması, bu konuların tasarımcılar için tasarım evresinin daha erken evrelerinde düşünülme ihtiyacını doğurmuştur.

Bina sakinleri günışığını düzenli yapay aydınlatmaya göre daha fazla aramaktadırlar ve günışığı ile kullanıcı memnuniyeti, ısısal konfor ve enerji etkinliği arasında çok güçlü bir ilişki olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca cinsiyet farklılığı da termal ve görsel konfor algısında farklılıklara neden olmaktadır. Kadınlar termal konfordan daha fazla etkilenirken, erkekler görsel konfordan memnuniyet açısından daha fazla etkilenmektedir. (Resim 2)

Günışığının etkin kullanımının yararları iki ana grupta toplanabilir:

• Enerji kazanımı ve ısısal yükte azalma: Ticari yapıların enerji tüketiminin yaklaşık % 30’u aydınlatma enerjisi olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle günışığı ile aydınlatmanın oranı arttıkça, elektrik ile aydınlatma maliyetleri ve enerji giderleri düşmektedir.
• İnsan konforu, üretkenlik ve sağlık: Günışığının insan performansını yükselttiği kanıtlanmış bir gerçektir. Okullarda doğal aydınlatmanın etkinliği arttıkça deneysel sonuçların da iyileştiği görülmektedir. Ticari mekânlarda günışığı, satışları artırmakta, konutlarda günışığına sürekli maruz kalan mekânlarda insanlar daha rahat uyumakta, hastanelerde pencereye yakın olan hastalarda uzak olanlara göre iyileşme oranı artmaktadır.

Günümüzde kaplama çeşitlerinin gelişimiyle camların kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Gölgeleme ve öteleme teknolojilerindeki gelişmeler ışığın tasarımda daha rahat yönetilebilmesine olanak vermiştir.

Erken tasarımda günışığının etkinleştirilmesi belirli faktörlerin tasarım açısından değerlendirilmesine bağlıdır. Bu faktörlerin temel hedefleri, kullanıcılar için günışığının en üst düzeyde sağlanması, kamaşmanın önlenmesi ve aydınlık düzeyinin düzgünleştirilmesi, termal yüklerde azaltma, ısıtma ve soğutma, aydınlatma için harcanan enerjinin azaltılmasıdır.

MEKANDA GÜNIŞIĞINA BAĞLI FİZİKSEL ÇEVRE FAKTÖRLERİ

Günümüzün gereklilikleri arttıkça tasarımcıların da fiziksel çevre faktörleri ile ilgili bilgi dağarcıklarının artması ve bu bilgi birikimlerini erken tasarım aşamasında kullanabilmeleri tasarım kalitesi için oldukça önemlidir. Tasarımcı, mekânı için günışığı ile ilgili kriterlerin çözümlemesini yaparak mekânın günışığı değerlerini belirlemelidir. Belirlediği görsel konfor koşullarını mekânın sağladığına emin olmalıdır. Günümüzde bazı günışığı faktörleri görsel konfor açısından zorunlu olmasına karşın bazı faktörler, kaliteyi yükselten, tasarımcının isteğine bağlı tasarım sürecine dahil edebileceği önem derecesine sahiptir. Günışığına bağlı tasarımda kullanılabilecek faktörler şöyle ele alınabilir: (Resim 3)

Günışığı Aydınlık Düzeyi Faktörü

Günışığının aydınlatma etkisi, yapay aydınlatmaya göre insanların daha fazla dikkatlerini çekmekte ve memnuniyetin artmasına neden olmaktadır. Bina sakinlerinin tercih ettiği aydınlık düzeyleri farklılıklar gösterebilmektedir. Bu farklılıklar; kişinin ışığa karşı hassasiyetine, uyku kalitesine, biyolojik saatine, iyi olma ve konfor derecesine bağlıdır. Günışığı, aydınlık düzeyi, görsel performans, ruh hali, tercihler, memnuniyet ve sağlığı güçlü biçimde etkilemekte, aynı şekilde iş performansı, sosyal ilişkiler ve iletişimi ise desteklemektedir. [1] Birim alana düşen ışık akısı olarak tanımlanan aydınlık düzeyi, gözün görme yeteneğini doğrudan etkileyen bir faktördür. (Resim 4)

Görsel konforda aydınlık düzeyinin etkinliği, daha çok niceliği ile bilinmektedir. Birçok ülkede, çeşitli görsel eylemlerin minimum çaba harcanarak yerine getirilmesi için gerekli aydın­lık düzeyleri deneylerle bulunmuştur. Bu değerler ülkelere göre farklılıklar göstermektedir. [2] Aydınlık düzeyi, yapılan işin önemine ve hassasiyet derecesine göre artırılabilir. Üzerinde çalışılan iş dikkat gerektiriyorsa, uzun süreliyse, detaylar fazlaysa, hataların maliyeti yüksekse, yüksek verim gerekiyorsa, çalışma düzlemi ile çevre alan arasındaki kontrast farkı azsa veya çalışanın görme yeteneği normalin altındaysa, aydınlık düzeyinin artırılması önerilmektedir.

Tablo 1 . Gerekli aydınlık düzeyi ve görsel konfor seviyesi

Kişilerin aydınlık düzeyi tercihlerini ölçmek için uygulanan yöntemler sonucunda, çalışma düzlemi üzerindeki aydınlık düzeyini 800 lux değerine kadar artırmak “olumlu” olarak değerlendirilmiştir.[3] Aydınlık düzeyi kontrollü olarak artırılmaya devam ettiğinde, 800 lux değerinin üzerinde, kişilerin izlenimlerinin fazla değişmediği görülmüştür. IES standartlarına göre kullanıcıların yaş ortalamalarına göre de ayrım yapılmakta ve ofis yapıları için 300 lux ile 500 lux arasında değişen aydınlık düzeyi öngörülmektedir. 55 yaşın üstündeki kişiler için 500 lux olan görsel konfor seviyesi, 55 yaşın altındaki çalışan grupları için 300 lux olarak belirlenmiştir.[4]

Yüksek aydınlık düzeyleri daha iyi görsel performans sağlayabilmekle beraber, mekânda görsel konforsuzlukları da beraberinde getirebilmektedir.

Tablo 2. Illuminating Engineering Society (IES) tarafından kabul edilen aydınlık düzeyleri

Tasarımda günışığı aydınlık düzeyi en öncelikli değerlendirilmesi gereken görsel konfor ile ilişkili faktördür. Tasarımcı mekânın işlevine göre gerekli olan aydınlık düzeyi seviyesini belirledikten sonra mekân içinde bu seviyelerin sağlanıp sağlanmadığını belirlemeli, eğer yetersizlikler söz konusu ise tasarım aşamasında bu sorunlar çözülmelidir. Örnek vermek gerekirse, 500 lx gerekli bir mekânda 300 lx günışığı aydınlık düzeyinin belirlenmesi, bu mekânda yapay aydınlatmaya ihtiyaç duyulacağını göstermektedir. Bu sorun, günışığı aydınlatması yetersizliğine bağlı enerji tüketiminin artmasına neden olacaktır. Bu durumu erken tasarım aşamasında fark eden tasarımcı, cephede değişikliğe giderek ya da günışığı teknolojileri kullanarak sorunu çözebilir.

Günışığı Faktörü

CIE'nin 1955 yılındaki Zürih kongresinde “Günışığı Faktörü” kabul görmüştür. Günışığı Faktörü (Daylight Faktor, DF), CIE tarafından, “Işıklılık dağılımları bilinen ya da varsayılan bir gökten dolaysız ya da dolaylı olarak gelen ışığın, verilmiş bir düzlemin bir noktasında oluşturduğu aydınlık düzeyinin, hiç engellenmemiş yarım küre biçimindeki gökten gelen ışığın, yatay düzlem üzerinde oluşturduğu aydınlık düzeyine oranını gösteren değer” olarak tanımlanmaktadır. [5] (Tablo 3)

Tablo 3 . IES tarafından tavsiye olunan günışığı faktörü değerleri [6]

Günışığı Faktörü ile ilgili yapılan çalışmalar incelendiğinde, %1 altında günışığı faktörü oldukça yetersizdir. % 2 ila % 5 oranında Günışığı Faktörü ise iyi seviyede aydınlanma oranını ifade eder. Oranın % 10’un üstüne çıkması ise görsel konforsuzluğu artırmakta ve kamaşma problemleri yaratmaktadır. Bazı ülkelerde Günışığı Faktörü standartlarla sınırlandırılmıştır. Örneğin ofis yapıları için Danimarka’da Günışığı Faktörü alt sınır değeri % 2’dir. (Resim 5) Günışığı Faktörü mekânda dış aydınlık düzeyi ile ilişkili mekânsal performansı ölçmektedir. Mekânın özellikle kapalı hava koşulları altında yeterliliği tasarımcı tarafından değerlendirilmelidir. Mekânın ortalama DF düzeyi işlev için belirlenen seviyelerin altına düşmemelidir.

Günışığı Aydınlanma Oranı Faktörü

Günışığı aydınlanma oranı, bir mekân için yıllık yapay aydınlatma gerektirmeden günışığı ile gerekli aydınlık düzeyini sağlama oranıdır. Yapay aydınlatmanın dolaylı olarak kullanılmama oranını vermektedir. Tasarlanan mekân için ortalama günışığı faktörü bilgisi ile belirlenen yapay aydınlatma kapalılık oranı, o mekân için gerekli aydınlık düzeyinin değerine bağlı olarak bulunabilmektedir. Yapay aydınlatmanın kontrol biçimi de günışığı aydınlanma oranını belirlemede etkili olmaktadır.[7] (Resim 6)

Günışığı aydınlanma oranı ile ilgili yapılan çalışmalar, olması gereken sınır değerleri belirleyebilmek için oldukça sınırlıdır. Tasarımcı tasarladığı mekân için gerekli aydınlık seviyesini belirledikten sonra, yılın ve günün belirli zaman periyodunda mekânsal yeterliliği görebilmektedir. Bu faktör hem günışığı yeterliliğini gerçek zaman dilimleri için ölçebilmekte, hem de gündüz saatlerinde aydınlatma enerjisi kullanımını göstermektedir. Tasarımcı bu faktörü tasarımı için değerlendirir ve kendi tasarımı için bir sınır değer oluşturmayı hedefler ise, değerlendirdiği mekânın yapay aydınlatma yüküne ve kullanıcı yüküne dikkat etmelidir. Yoğun kullanıcı yükü ve yüksek aydınlatma yükü olan mekânlarda bu faktör daha öncelikli olarak değerlendirilebilir. Böylece tasarımcı tasarladığı mekân için aydınlatma yükünde önemli ölçüde tasarrufu sağlayabilir.

Yıllık Günışığı Etkinliği Değişimi Faktörü

Yıllık Günışığı Etkinliği Değişimi Faktörü, Günışığı Etkinliği [Daylight Availability Ratio (DAR)] ile değerlendirilmektedir. Günışığı Etkinliği (DAR) analiz yapılan mekân için öngörülen aydınlık düzeyi seviyesinin o mekân için yeterlilik oranını vermektedir. Günışığı Etkinliği aydınlatma enerjisi ve görsel konfor ile yakın ilişkili ve yılın farklı zaman dilimlerinde farklılık gösteren bir parametredir. Mekân işlevine uygun saat aralıkları diliminde, yıl içerisinde bahar aylarında, yaz aylarında, kış aylarında analiz yapılarak günışığı etkinliği belirlenir. Tasarımcı yılın farklı mevsimlerinde ya da aylarında mekânının günışığı yeterliliğinin ne derece değiştiğini bu faktör ile görebilir ve bu zaman periyotlarında alınması gerekli önlemleri belirleyebilir.

Yıllık Günışığı Etkinliği Değişimi ile ilgili yapılan çalışmalar, sınır değerleri belirleyebilmek için oldukça sınırlıdır. Tasarımcı tasarladığı mekânın görsel konfor şartlarının yılın değişik zaman dilimlerinde değişmemesini öngördüğünde bu faktör daha öncelikli olarak değerlendirmelidir. Özellikle bina sakinlerinin mekân içinde uzun süreli sabit konumda bulundukları işlevler için değerlendirilmeli ve zaman periyotlarında oluşan yetersizlikler ya da konforu bozan yüksek seviyeler tasarımcı tarafından değerlendirilmelidir.

Günışığı Düzgünlük Faktörü

Aynı mekân içinde veya bir mekândan diğerine geçiş durumunda, aydınlık düzeyleri arasında fark olduğu koşulda, bu geçiş kontrollü olarak yapılmalı, kamaşma ve koyu gölge oluşması engellenmelidir. Düzgünlük faktörü sağlanmalı, çalışma düzlemi üzerinde aydınlık düzeyi değişimleri % 30’dan fazla olmamalıdır. Günışığı Faktörü’nün (DF) de mekân içindeki farkının % 30’u geçmemesi gerekmektedir. (DF min /DF ortalama ≥0,3) [8] Günışığı Düzgünlük Faktörü, cepheden mekânın derinliğine doğru 1’er metre arayla belirlenen tasarım noktalarının aydınlanma değişimini gösteren Resim 7’deki gibi bir grafik ile ifade edilebilir.

Düzgünlük faktörü mimari tasarımda işleve göre görece önem derecesi kazanabilmektedir. Örnek vermek gerekir ise, konut işlevli bir projede bu faktör tasarımcı için önceliksiz kabul edilebilir fakat eğitim işlevli bir mekânda bu faktör her öğrencinin eşit görsel konfor şartlarının sağlanması amacıyla öncelikli rol alabilir. Tasarımcı bu faktörde şartları sağlayamadığı takdirde yapay aydınlatma seçeneği yerine günışığı öteleme teknolojileri kullanmaya öncelik vermelidir. Günışığının mekânın derin bölgelerine öteleyen teknolojilerin toplam enerji kullanımında % 40’lara varan enerji tasarrufu sağlayabilecekleri unutulmamalıdır.

Günışığı Kamaşma Faktörü

Cisimlerin görülebilirliğinde rol oynayan parıltı etkeninin çok yüksek değerlere ulaşması veya hacim içindeki parıltı kontrastlarının çok büyük olması, gözün görme yeteneğini azaltarak kamaşmanın oluşmasına neden olur. Görsel konfor sağlanması için parıltı kontrastının bu yönden değerlendirilerek çeşitli işlevlerdeki hacimler için belirtilen kamaşma değerlerine uyulması gerekmektedir. (Resim 8)

Görsel konfor açısından günışığı kamaşmasının yapay aydınlatma kamaşmasına göre daha fazla hoşgörüldüğü söylenebilir. Bina sakinleri pencereden kaynaklanan kamaşmadan genellikle şikâyet etmemekte, günışığından kaynaklanan orta seviyedeki kamaşmaları ise yüksek seviyede hoşgörü ile karşılamaktadır. Güneşli günlerde günışığı kamaşma indeksi yüksek çıkmasına rağmen mekân sakinleri bunu tolare edebilirler. Pencerenin baktığı yöndeki manzaranın da hissedilen günışığı kamaşma indeksinde etkili olduğunu bilinmektedir. Kamaşma bilgisayarlı çalışmalarda ise daha az kabul edilebilir bir konudur. Pencere yüzeyi gibi büyük yüzeyli ışık kaynaklarının yarattıkları kamaşma etkisinin belirlenmesi için BRE tarafından çalışmalar yapılmıştır. Gözün günışığına, yapma aydınlatmaya göre daha fazla tolerans göstermesi, dış aydınlık düzeyinin hep aynı değerde kalmaması ve hacmin iç yüzey yansıtıcılıklarının etkisini hesaba katmak amacıyla Günışığı Kamaşma İndisi [Daylight Glare Index (DGI)] oluşturulmuştur.

Konforsuzluk kamaşması oluşmaması için, herhangi bir hacim için hesaplanan günışığı kamaşma indisi (DGI) değerinin, işlev için izin verilebilir maksimum günışığı kamaşma indisi (DGImax) değerinden küçük olması gerekmektedir. Tablo 4’te günışığı ile aydınlatılan hacimlerde izin verilebilir maksimum kamaşma indisi değerleri görülmektedir. Tablo 5’te ise günışığı kamaşma seviyelerinin görsel konfor algıları görülmektedir.

Tablo 4. Günışığı ile aydınlatılan hacimlerde izin verilebilir maksimum kamaşma indisi

Tablo 5. IES, günışığı ile aydınlatılan mekânlar için, kamaşma görsel konfor algıları

Günışığı Kamaşması’nın (DGI) ölçümü için mevcut yapılar içi yerinde ölçüm, tasarım aşamasındaki projeler içinse bilgisayar teknolojileri kullanılmaktadır. Günışığı Kamaşması (DGI) konusunda yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde, Günışığı Kamaşma konfor sınır değerinin literatürde çoğunlukla 20-22 aralığında alındığı görülmektedir. Günışığı Kamaşması kapsamında, işlev farklılığının ele alındığı çalışmalar sınırlıdır. Bu nedenle tasarımcı mekânı için öngördüğü çalışma konforunu sağlayabilmek için bir kamaşma seviyesi belirlemeli ya da 20-22 aralığında bir seviye hedeflemelidir. Tasarımcının tasarladığı mekânda özellikle hassas görsel işler, yoğun bilgisayar kullanımı var ise, bu faktör tasarlanan mekânın gerekliliklerine göre öncelikli değerlendirilmelidir. Yaygın kullanımı olan giydirme cephelerin kullanıldığı mekânlar, bu faktör açısından büyük öneme sahiptir.

Günışığı Radyasyon Kazancı Faktörü

Günışığının görünen bölümü, ışığın % 46’sını içerir. Mekân içine yayılan günışığının içinde solar radyasyon da bulunur. Mekânın değerlendirilmesi için önemli bir kriter olan Güneş Radyasyon Kazancı Faktörü [Solar Heat Gain Faktor (SHGF)] mekân içinde güneş radyasyon kazancının yoğunluğunu değerlendirmektedir. Güneş Radyasyon Kazancı (SHGF) değeri, ılık nemli iklimsel koşullarda % 4’ü, sıcak kuru iklimsel koşullarda ise % 3’ü geçmemelidir. [11] Güneş Radyasyon yıl içinde yönlere bağlı olarak değişmektedir. Avrupa kıtasının yıllık güneş radyasyon kazancı dağılımı Resim 9’da görülmektedir.

Ülkemizin iklimsel verileri değerlendirildiğinde günışığına bağlı enerjiyi ve ısısal konforu etkileyen önemli bir fiziksel çevre parametresi olan solar kazancın tasarımda ne derece önemli bir rol oynadığı anlaşılmaktadır. Özellikle yaz aylarında görsel konfor sağlanırken solar kazanç engellenmelidir. Böylelikle soğutma yüklerinde önemli ölçüde azalma sağlanabilmektedir. Kış aylarında ise solar kazanç ısıtma yüklerinin düşmesine neden olmaktadır. Bu nedenle tasarımcı bu faktörü değerlendirilerek ısıtma ve soğutma yüklerini tasarım için dengelenmesi cam ve teknoloji seçimi ile mümkün olmaktadır. Mimar tasarladığı binanın iklimsel çevre özelliklerine ve işlevsel gerekliliklere göre mekânın solar kazancını denetlemelidir. Bu faktör için binanın gün içinde ve yıllık kullanımları tasarımcı tarafından dikkate alınmalıdır. (Resim 10) Solar radyasyon kazancı, dış mekân ve kütlesel tasarımda da değerlendirilmesi gereken bir faktördür. Yoğun kentsel dokuda ve yüksek yapıların birbirine yakın yerleşme sorunu yazın istenmeyen dik gelen ışığı mekân içine almakta, buna karşın kışın gelen istenen eğik ışığı ise alamamakta, bu nedenle de ısıtma ve soğutma maliyetleri artmaktadır.

Değerlendirme ve Sonuç

Son yıllarda sıkça konuşulan “sürdürülebilirlik” kavramı ile birlikte mekânsal konfor şartlarının daha fazla iyileştirilmesi tasarımcılardan daha fazla talep edilmeye başlanmıştır. Enerji etkinliğinin de tasarımda daha fazla konuşuluyor olması, bu konuların tasarımcılar için tasarım sürecinin daha erken evrelerinde düşünülme ihtiyacını doğurmuştur. Günışığına bağlı fiziksel çevre parametrelerinin tasarımcılar tarafından içselleştirilmesi ve aktif olarak erken tasarım aşamasında kullanılması ile birlikte mekânsal görsel konforun kalitesinin artışının yanı sıra enerji tasarrufu da sağlanabilecektir. Fakat tasarımcıların fiziksel çevre konusunda bilgi birikimlerinin henüz tam olarak tasarıma yansımadığı, mimarlık eğitiminde bu konuların tasarım pratiğine dönüşmemiş olduğu anlaşılmaktadır. Bu nedenle tasarımcıya erken tasarım evresinde destek olacak ve fiziksel çevre faktörlerinin tasarıma daha etkin yansımasını sağlayacak tasarım destek sistemlerine ihtiyaç vardır.

NOTLAR

1. Erdem, 2007

2. Zeren, 1967

3. CIBSE, 1984

4. IES, 1989

5. Ünver, 1990

6. Küçükdoğu, 1976

7. BRE, 1985

8. CIE Standard, 2001

9. Chauvel, 1982

10. Meteonorm, 2009

11. Gut, Ackerknecht, 1993

12. Ecotect, 2009

KAYNAKLAR

BRE, 1985, “Lighting Controls and Daylight Use”, Building Research Establishment BRE Digest 272 TIM 14947, Watford.

CIBSE, 1984, “Code for Interior Lighting, The Chartered Engineers”, Londra.

CIE-Standard, 2001, “Lighting of Indoor Work Places CIE S 008 E”.

Chauvel, P. vd. 1982, “Glare from Windows: Current Views of The Problem”, Lighting Reserach and Technology, sayı:14, ss.31–46.

Ecotect, 2009, Ecotect Tutorial: Incident Solar Radiation Graphs.

Erdem, L. ve D. Enarun, 2007, “Kullanıcıların Aydınlık Düzeyi Tercihlerinin Değişkenliği Üzerine Bir Çalışma”, IV. Ulusal Aydınlatma Sempozyumu / İzmir, Elektrik Mühendisleri Odası, Ankara.

Gut, P. ve D. Ackerknecht, 1993, Climate Responsive Building, Swiss Center For Developmet Cooperation in Technology and Management.

IES, 1989, “IES Recommended Practice for Lighting Offices Containing Computer Visual Display Terminals (VDT) – RP-24-1989”, Illuminating Engineering Society of North, New York.

Küçükdoğu, M.Ş. 1976, İklimsel Konfor ve Aydınlık Seviyesine Bağlı Görsel Konfor Gereksinmeleri Açısından, Pencerelerin Tasarlanmasında Kullanılabilecek Bir Yöntem, İTÜ Mimarlık Fakültesi, Yayımlanmamış Doktora Tezi, İstanbul.

Meteonorm, 2009, “Global Solar Map”, Global Meteorological Database for Engineers, Meteonorm.

Ünver, R. 1990, Günışığının Hacim içinde Oluşturduğu Aydınlığın Hesaplanması, Yıldız Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Yayınları, İstanbul.

Zeren, A. 1967, Günışığı ve Konut Tasarlanması, s.12.