Mardin Evleri İklimsel Analizi ve Pasif Tasarım Stratejileri

Bu araştırma yazısı 2010-2012 tarihleri arasında AA (Architectural Association) Londra’da Sustainable and Environmental Design yüksek lisansı sırasında yazdığım bitirme tezi konularını içermektedir.

AA Londra bünyesinde olan Sustainable and Environmental Design Master programı, farklı iklimlerin ekolojik oluşumlarından etkileşerek gelişen kentsel ve mimari tasarım stratejilerini araştırmaktadır. Yüksek lisans bitiminde ilgili kitap ve makalelerin yanı sıra, alanında uzman akademisyen ve profesyonel çalışanların konferanslarından yararlanılarak bir tez çalışması beklenmektedir. Mardin lokasyonu seçmemin nedeni de iklim özelliklerinin oluşturduğu pasif stratejiler ve sosyal çeşitlilik ile zenginleşen mimari yapısıdır.

Amerika’da okuduğum mimarlık lisans programının akabinde, Architectural Association Londra’da yüksek lisansını tamamladım. Her iki lokasyonda da çeşitli uluslararası projelerde mimari tasarım ve sürdürülebilirlik danışmanlığı yaptım. Yakın zamanda İstanbul’a yerleşerek, kendi ofisimi kurdum. Mimari projelerinin yanı sıra sürdürülebilir tasarım danışmanlığı ve Bilgi Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olarak çalışıyorum.

Giriş
Mardin’in yerel taş ev dokusunun çevre performansını ve bina fiziğini, yerel kullanıcıların termal konforunu ve iklim şartları ile uyumlu geliştirilmiş pasif tasarım stratejilerini konu almaktadır. İki adet farklı binada yapılan alan ölçümlerinden alınan bilimsel verilerin, binanın dokusu ve yerel halk ile yapılan röportajların akabinde kalibre edilerek enerji modellemesi gerçekleştirilmiştir. Bu modelden yapılan simülasyonlar çok yararlı performans bilgileri vermekte ve akabinde Mardin’de yapılabilecek tasarım çalışmalarına kuvvetli bir veri kaynağı olmaktadır.

Tipik Mardin Evi Mimarisi
Tipik bir Mardin evi, eğimli bir coğrafyaya konumlanmış yarı korunaklı avlu ve teraslamalardan oluşan basamaklı bir taş yapıdır. Bu evlerin en önemli unsurları; manzara, mahremiyet ve iklimsel faktörlerin şekillendirdiği mekânlar olmalarıdır. Tüm yapıların güneyde Mezopotamya ovalarına görsel bağlantı kurabilmesi için kentsel yapının büyümesi dikey yerine yatay bir şekilde gerçekleşmiştir; dolayısıyla, Mardin evlerinin ana cephesi, günün büyük çoğunluğunda doğrudan güneş alan Güney cephesidir. Güneydoğu Anadolu bölgesi, Türkiye’nin en yüksek derecede güneş ışınımı alan bölgesidir. Sıcak ve kurak bir iklimde olması nedeniyle oluşan yerleşim problemi, dış alanlarda vakit geçirmeyi sağlamak için kademeli yapı biçimleri ile çözümlenmiştir. Böylece iklimin şiddetli etkisi, yıl boyunca kayda değer miktarda rüzgâr alan kentin eğimli yapısı ile kontrol altına alınmıştır.

Mardin evlerinin yapısı sistematik bir tasarım sürecinden geçmiştir. Evlerin içindeki sosyal ünitenin büyümesi veya ekonomik yapının zenginleşmesine paralel olarak tasarım süreci sürekli olarak devam etmektedir. Planlama sistemini oluşturan üç ana modül; kapalı, yarı açık ve açık alanlardır. Öncelikle güneş, rüzgâr ve manzara yönüne bağlı olarak kare şeklinde kapalı alanlar (en az 4×4 m) aks sistemine yerleştirilir. Yarı açık alanlar olan eyvan ve revak modülleri kapalı alanların işlevlerine bağlı olarak bitişik akslara yerleştirilir. Böylece birden çok çekirdek ailenin barındığı Mardin evlerinde kapalı alanların paylaşıldığı yarı açık oturma odaları oluşturulur. Son olarak da avlu tüm odaların içine baktığı alana ana unsur olarak yerleştirilir. Tipik bir Mardin evinin inşası, zeminden başlar ve aynı modüler sistemle üst katlarda devam eder. Geleneksel avlu, faaliyetlerin odaklandığı evin merkez unsurudur; mahremiyetin sağlandığı kuzey cephesine kapalı olarak Güney cephesine konumlandırılır.

Mardin Evleri Mimarisindeki İklimsel Unsurlar
Mardin evlerinde bulunan kapalı ve yarı açık modüller, sosyal ve mimari özelliklerin yanı sıra önemli verilerin gözlemlendiği iklimsel işlevleri de barındırmaktadır.

Toprak odalar, bahçe mimarisinde tipik yeraltı odalarıdır. Her Mardin evinde 3 metre batık ve üç tarafı topraklanmış bu odalardan bulmak mümkündür. Mardin bölgesindeki zemin ısısı 17-18 derece arasındadır. Büyük ölçekli bir termal kütle sağladığı için, bir oda zemine ne kadar yakınsa, sıcaklıklar da bir o kadar bu değerlere ulaşmaktadır. Sıcak yaz günlerinde bu oda evin en havadar mekânıdır. Vaka Analizi bölümünde incelendiği üzere, toprak odaların, yılın en sıcak vakitleri olan Temmuz ayında oldukça istikrarlı bir sıcaklık aralığına sahip olduğu görülmektedir.

Eyvan, yarı açık geçiş alanlar olmakla birlikte Mardin evlerinin tipik bir unsurudur. Üç tarafı kapalı olan dikdörtgen alan avluya açılır. Ç çatısı kemerli, tonozlu veya kubbeli olarak çeşitlenebilmektedir. Eyvan, birbirine bitişik odaların giriş alanı anlamına gelir.

Hava bacaları veya pencere camlarının eyvanın arka duvarı üzerinde bulunması, iç mekânda doğal bir soğutma sistemi sunmaktadır. Eyvan, su havuzları içeren avluya bakar. Giriş kısmı mevcut güney rüzgârına dönükken, çıkış tam aksi yöne bakmaktadır. Hâkim rüzgârı yakalamak için çoğu eyvanın güneye doğru yönlendirilmiş olmasının nedeni bundan ileri gelir. Bu nedenle su, eyvanın içine yönlendirilen avludaki havayı sık esen rüzgâr sayesinde soğutur. Serin hava eyvana girer ve arka cam veya hava bacasından geçerken ısınır.

Alternatif olarak, bacalarda çıkışlar ve girişler bulunmaktadır. Sıcak havanın dışarı atılması için daha hızlı yükselmesi noktasında, çıkışın güneşe maruz bırakılması çok daha iyidir. Böylelikle serin hava eyvan kapısında yakalanırken, sıcak hava baca çıkışından boşaltılmış olur. Hava bacasının boyutları, rüzgâr yönü ve miktarına göre değişir. Plan üzerinde, baca boyutu 0.4×0.8m ile 5x5m arasında değişir. Genişlik ve yükseklik arasındaki E oranı 1: 1, 2: 5, en çok da 1: 2 olabilir. Mardin’deki bazı ev sahipleri, pencereleri kaplayarak eyvanı kapalı bir alan haline getirmeyi tercih etmişlerdir. Bu durumun kışın daha sıcak bir ortam sağladığını ve karın içeri girmediğini söylüyorlar. Eyvan, yaz için her ne kadar ideal bir mekân olsa da, kış aylarında sorunlara neden olabilmektedir.

Avlu ve teraslar, yaz aylarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıcaklık, yaz aylarında zirve değerlere ulaştığında, benzer iklim bölgelerinde de yaygın olduğu üzere, uyku dâhil olmak üzere tüm ev faaliyetleri bu alanlara taşınır.

Vaka Çalışması

İklimsel Ölçümlendirme ve Enerji Modelinin Kalibre Edilmesi Aşaması
Bu tez, çevresel ve sosyal unsurların Mardin mimarisini yüzyıllardır nasıl şekillendirdiğini araştırmıştır. Çevre unsurları arasında iklim ve topoğrafya bulunurken, alanın kültürel zenginliği sosyal faktörler altında incelenmektedir. Mardin, çok sıcak ve kuru yazlarla soğuk, ıslak ve kimi zaman karlı kışları olan yarı kurak bir iklime sahiptir. Güney-Doğu bölgesine benzer şekilde, şehir tropik ve kutup hava kütlelerinin etkisi altındadır. İklim, kıta stepini andırmaktadır. Kışlar şiddetli derecede soğuk olmasına rağmen son yıllarda sıcak kışlar da görülmektedir. Binaların termal ve aydınlatma performanslarını araştırmak için, sahaya çeşitli ölçüm aletleri getirilmiştir. Dâhil olan aletler: veri kaydediciler, lüks metre ve yüzey sıcaklığıdır.

Mardin bahçeli mimarisinin tipik bir temsilcisi olan Gazipaşa binası, yerel Mardin kalkeri ve oyma süslemeler kullanılarak inşa edilmiştir. Burada, dış hava sıcaklıklarının en yüksek olduğu saatlerde, yani 4-7 Temmuz 2011 tarihleri arasında yapılan ölçümler yapılmıştır. Ölçümler, çevresel tedbirlerin alınmasının yanı sıra okuldaki ısı kazançlarının ölçülmesi için de okulun tamamen dolu olduğu sürede yapıldı. Binayı kullananların faaliyetlerini bilimsel sonuçlarla karşılaştırmak için kapsamlı bir röportaj gerçekleştirildi.

Geleneksel bir taş Mardin evinden dönüştürülen okula 4 termal veri kaydedici yerleştirildi: avluya bakan üst sınıf, avluya bakan zemin kat sınıfı, camsız yer altı odası olan arşiv ve dış hava sıcaklığını ölçmek için çatı.

Okulun içinde bulunduğu koşulların program dışına çıkması nedeniyle, saha araştırması sonuçlarına tamamen bağımlı kalınamamıştır. Ölçümler sırasında gerçek öğrenci sayısı sınıflarda bulunmasına rağmen, bir saat ve tüm bir gün boyunca onları bulundurmak büyük farklara neden olacaktır. Bu nedenle Gazipaşa ve Atatürk İlköğretim Okullarının termal ve gün ışığı performansları, simülasyon modelleme teknikleri ile incelenmiş olmakla birlikte, bilgisayar araçları aracılığıyla okul yılı boyunca her iki okulun tipik kış ve yaz haftası performanslarını izlenmiştir.

Bu noktaya gelene kadar ilk kümenin çevresel yönleri üzerinde durulması amaçlanmıştır. İlk olarak, öğrenci aktivitelerini ve giysilerini araştırarak termal konforun insanlara bakışı göz önüne alınmıştır. Szokolay (1997, PLEA), giyimin ısı dağılımını etkileyen baskın faktörlerden biri olduğunu belirtmektedir. Isı dağılımının konfor ile ilişkisi üzerine yapılan çalışmalarda “clo” adı verilen bir ünite tasarlanmıştır. Bu, 6.45 W / m²K’lık bir transmitansın (U-değeri) tüm gövde üzerindeki yalıtım örtüsüne karşılık gelir (yani 0.155 m²K / W’lik bir direnç anlamına gelir). 1 clo, pamuklu iç çamaşırı da olan normal iş takımının yalıtım değeridir. Tablo 2, çeşitli giysilerin klo-değerlerini vermektedir. Öte yandan, etkinlik oranı birim bir araya getirilerek ölçülür. Oturan bir kişinin etkinlik oranı 1 metaya eşit olur. Tablo 4, çeşitli etkinliklerin met-değerlerini vermektedir.

Tablo 2

Tablo 4

Saha çalışması sırasında Gazipaşa ve Atatürk ilkokulları, yılın en yüksek sıcaklıklarının yaşandığı ayda incelendi. Bu durum bina performansının birçok yönünü ortaya koyuyor olsa da, her zamanki okul şartları altında gözlemlemek gerekmektedir. Boş binalar çok şey söyleyebilir, ancak bir okulun daha fazlasını anlatabilmek için çocuklarla ve aktivitelerle hayata geçirilmesi gerekiyor. Bu bölümde; okul binaları, mevcut malzemelerle modellenerek, iç kazançlar eklenerek ve gerekli temiz hava havalandırma sağlanarak tipik bir kış ve yaz haftasında barındırdığı koşullarına dönüş yapmıştır.

İklimsel Unsurlara Paralel Tasarım Aşaması
Okul yerleşimleri geleneksel olarak bina içinde zonlamalar yapılarak oluşturulmaktadır. Türkiye’de bulunan bazı okul örneklerinde de, mekânların işlevine göre keskin hatlar ile ayrıldığını gözlemleyebiliriz. Bu tasarım yaklaşımı birçok binada doğru sonuçlar vermesine rağmen eğitim kurumlarında işlevlerine hizmet etmeyen mekanlar türetmektedir. Okul binaları da yıllar içinde değişkenlik gösteren eğitim sistemi ve kişi popülasyonuna sürekli bir şekilde adapte olmayı gerektirmektedir.

Bu tezde önerilen tasarımın planı, geleneksel Mardin evlerine benzer bir şekilde modüler olarak çoğalmaktadır. Tezin ilk ve ana odak noktası, öğrencilerin okul zamanlarının çoğunu içinde geçirdikleri öğretim birimleri olmuştur. Bu birim belirlendikten sonra, ilkokul bölgesini oluşturmak amacıyla bu birimler arasındaki uzamsal ilişkiler çözülmüştür. Ve son olarak, tüm komiteleri bir araya getirerek bir okul tesisi fikri ortaya çıkmıştır. Bu okul tesisi; kapalı, açık ve yarı açık alanların bir birleşimidir. Buradaki kilit nokta, bu alanları, dersler de dâhil olmak üzere, tüm okul faaliyetlerine uyarlayabilmektir. Çevresel yönlerine ek olarak, teneffüs sırasında gerçekleşen faaliyetler veya sınıf alanlarında uzantılar olması için geleneksel ‘Eyvan’ mekanlarından esinlenen geçiş alanları yerleştirilir. Bu nedenle sınıf, eyvan ve revak alanlarının bir araya geldiği bir öğretim birimi oluşturulur. Yapı sabittir; oysa sınıfın etkinliğine ve yoğunluğuna bağlı olarak çeşitli boyutlar ortaya koyabilmesi amacıyla duvarların hareket edebilen bir yapıya sahiptir. Bu ünitenin temel kullanım alanları, sınıfın öğretim için, eyvanın giriş ve özel ders için, revakın ise dolaşım için yapılmış olduğunu destekler. Yaz mevsimlerinde avluya açık bırakılan eyvan yapıları, toprağa bitişik arka duvarındaki pencerenin yarattığı basınç farkı ile doğal havalandırma oluşturmaktadır. Kış mevsiminde ise bu eyvan alanları kapatılarak ısıtılır. Ortaya çıkan içbükey biçimli çatı yapısı, Kasım ve Nisan ayları arasında kış güneşini yönlendirmek için tasarlanmış olup, güneş kazancı serbest ısı kazanımlarına yardımcı olabilmektedir. Mayıs ayından itibaren aşırı ısınmayı azaltmak için doğrudan gelen ışık engellenir. Bu konkav, serbest güneş ısısı kazanımlarının gerekli olduğu ayların dikey gölge açısına göre oluşturuldu. Nisan, konkav biçiminin en üst noktasının güneşi tıkamaya başlamasından önceki son açıdır.

Bu şekilde oluşturulan sınıf modülleri avlu etrafında yan yana dizilerek okul modülleri oluşturmaya başlar. Her modül okulun işlevlerine göre hareketli duvarları sayesinde boyutlarında çeşitlilik sağlanabilir. Mardin evlerinden esinlenen pasif tasarım stratejileri ile güçlendirilen bu okul üst modülü yerleşim sistemi bozulmaksızın çeşitli arsalara adapte edilebilecek şekilde tasarlanmıştır.