Asansörlerde havalandırma menfezlerinin yerinin KOVİD-19 ve benzeri virüs içeren partiküllerin yayılımına etkisinin deneysel ve nümerik incelenmesi

KOVİD-19 pandemi sürecinde, kayıtlara geçtiği günden bu yana yaklaşık 530 milyon vaka sayısı ve 6.3 milyon insanın hayatını kaybetmesi gerek sağlık gerekse psikolojik açıdan insanlar üzerinde çok büyük olumsuz etkileri olmuştur. Bu etkiler yanında ekonomik açıdan birçok sanayi ve fabrika kısıtlamalar nedeniyle kapandığı için ekonomik düzen kötüye gitmiştir. Özellikle çocuk ve ergen bireylerde obezite ve ruh sağlığını olumsuz etkilediğine yönelik saptamalar diğer önemli olumsuzluklardır. Bu olumsuzluklar dikkate alınarak son yıllarda yürütülen birçok çalışmada; özellikle kapalı alanlarda KOVİD-19 benzeri virüslerin, çoğunlukla yüzeylere temas ile değil hava yolu ile daha hızlı bir şekilde yayıldığı tespit edilmiştir. Bundan dolayı KOVİD-19 benzeri bulaşıcılığının ne tür uygulamalarla azaltılabileceği, havalandırma sistemlerinin nasıl optimize edilerek dizayn edileceği ve virüsün solunum damlacıkları ile bulaşma mekanizmaları incelenmesi hem günümüzdeki hem de gelecekteki pandemilerin etkilerini azaltmak açısından kritik bir öneme sahiptir. Günümüzde araştırmacılar, virüsün özellikle kapalı alanlarda hava yolu yayılmasını önlemeye yönelik pasif yöntemler geliştirme üzerine yoğunlaşmıştır. Asansörler, kişilerin arasındaki mesafeyi kontrol edemediği ve enfekte veya enfekte olmayan her yaşta kişinin kullanma olasılığı olduğundan, KOVİD-19 benzeri virüslerin bulaşma riski en yüksek alanlardır. Buna yönelik olarak yürütülecek çalışmalarda, yani virüs yayılımı açısından optimal havalandırma stratejilerini belirlemedeki en büyük zorluk direkt, virüsle çalışmanın mümkün olmamasıdır. Bu zorluğu aşmanın günümüzde en pratik yöntemi; deneysel veriler ile süreçleri doğrulanmış CFD simülasyonlardır. Bu tez çalışmasında referans alınan bir hastane asansöründe enfekte kişinin üç konumunun her biri için beş senaryoda toplamda, 15 durum için virüs içeren partiküllerin asansör içerisinde yayılımı CFD simülasyonları ile araştırılmıştır. İlk etapta referans alınan hastane asansörünün ¼ ölçeğinde geometrik ve dinamik benzerlik çerçevesinde prototipi imal edilmiştir. Prototipler üzerinde; (i) hava çıkış menfezlerinin tavanda olduğu mevcut durum (I-Senaryo), (ii) hava çıkış menfezinin arka yüzeyde (x/w=0, y/L=1, z/h=0.153) olduğu (II- Senaryo), (iii) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin arka tarafında (x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11) olduğu (III-Senaryo), (iv) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin orta tarafında (x/w=±0.5 y/L=0.5, z/h=0.11) olduğu (IV-Senaryo) ve (v) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin ön tarafında (x/w=±0.5, y/L=0.134, z/h=0.11) olduğu (V-Senaryo) şeklindeki beş farklı senaryo için hava çıkış menfezlerinde ve dokuz dikey eksende akış hız ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki aşamada ölçümler ile aynı sınır koşullarında simülasyonlar yürütülerek CFD simülasyon süreçleri, ölçümler ile doğrulanmıştır. Son aşmada ise yukarıda sözü edilen 15 durum için simülasyonlar yürütülmüştür. Tüm simülasyon süreçlerinde açık kodlu ücretsiz yazılımlar (FreeCAD, Salome, OpenFOAM v.b.), kullanılmıştır. Yürütülen çalışmalarda, tüm senaryolarda akış alanını kaplayan iki simetrik vorteks sistemi gözlemlenmiştir. Günümüzdeki asansörlerde yaygın uygulanan havalandırma sistemlerinin (I-Senaryo) virüs içeren partiküllerin tüm asansör boyunca yayılmasına neden olduğu gözlemlenmiştir. Bu olumsuzluğun, hava çıkış menfezlerinin yerlerinin değiştirilmesi şeklindeki bir pasif akış yöntemiyle, giderilebileceği tespit edilmiştir. Tez kapsamında yürütülen çalışmalarda enfekte kişinin y/L=0.88 ve 0.5 konumları için virüsün yayılımı açısından en iyi hava çıkış menfezi konumunun x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11 noktalarında (III-Senaryo) yan yüzeyler üzerinde iki simetrik menfez olduğu saptanmıştır.