İtalyan çatılarının sırrı ortaya çıktı: Enerji verimliliği için optimum çatı oranları antik Roma mimarisinde

ABD’li makine mühendisi Prof. Dr. Adrian Bejan, İtalya’nın Benevento kentinde gözlemlediği geleneksel çatı şekillerinin, enerji verimliliği açısından şaşırtıcı derecede etkili olduğunu ortaya koydu. Yapılan hesaplamalara göre, bu tarihi yapılar ısıyı tutmakta modern tasarımlara göre daha başarılı olabilir.

Duke Üniversitesi’nde Makine Mühendisliği profesörü olan Adrian Bejan, İtalya’nın Benevento kentinde konuk profesörlük yaptığı sırada yerel mimaride dikkat çekici bir detay fark etti: Neredeyse tüm çatılar aynı şekilde inşa edilmişti. Bejan’ın deyimiyle bu çatılar, sığ ve alçak tepeleriyle “çorba kasesi” gibi görünüyordu.

Termodinamik ve ısı transferi konusunda uzman olan Bejan, bu benzerliğin yalnızca dönemin mimari modasına bağlı olmadığını düşündü. Aklına gelen soruyu bilimsel verilerle yanıtlamak için Florida Uluslararası Üniversitesi’nden yardımcı doçent Pezhman Mardanpour ile işbirliği yaptı.

Geleneksel tasarımlar ısı tutumunda avantaj sağlıyor

İkilinin araştırması, International Communications in Heat and Mass Transfer dergisinde yayımlandı. Sonuçlar, belirli çatı şekillerinin gerçekten de ısıyı daha verimli tuttuğunu gösterdi.

Bejan, ❝Hava cepleri iyi yalıtkanlardır ve tavan araları aslında farklı şekillerdeki hava ceplerinden ibarettir❞ diyerek, çatının geometrisinin iç mekân ısısının korunmasında temel bir değişken olduğunu ifade etti.

Eski zamanlarda enerji verimliliği bugünkü gibi bir tercih değil, ❝bir hayatta kalma meselesi❞ydi. Dolayısıyla bu çatılar, nesiller boyunca deneme-yanılma yoluyla gelişen bir mühendislik sezgisiyle şekillendirilmiş olabilir.

Isı kayıplarını azaltan ideal çatı oranları belirlendi

Bejan’ın analizine göre, bir çatının tepe yüksekliği yaklaşık üç fitten (0,9 metre) kısa ise, ısı kaybını en aza indirmek için genişliğinin yüksekliğinin 3 ila 4 katı olması gerekiyor. Bu oran, hava akımının düzenli kalmasını sağlıyor.

Ancak tepe üç fitten uzunsa, bu durumda eşkenar üçgen formu –yani yükseklik ile genişliğin eşit olduğu bir çatı– en verimli yapı oluyor. Aksi halde hava, lavabonun kenarından dökülen su gibi düzgün değil, kaotik bir şekilde akar ve ısı kaybı artar.

Bu teorik oranlar, Bejan’ın İtalya’da gözlemlediği geleneksel çatı formlarıyla neredeyse birebir örtüşüyor.

“Tesadüf değil, gözleme dayalı bir akıl ürünü”

Bejan, antik mimarların modern mühendislik denklemlerini bilmediğini ancak pratik gözlemlerle en verimli tasarımı yıllar içinde geliştirdiklerini söylüyor. ❝Bir komşunun evi diğerinden daha sıcaksa, o tasarımın kopyalanması kaçınılmazdı❞ diyen Bejan, bu geleneğin binlerce yapıya yayıldığını belirtiyor.

Modern mimarlara mesaj: “Formu göz ardı etmeyin”

Prof. Dr. Bejan’a göre günümüz yapılarında enerji verimliliği öncelikli hedeflerden biri olmasına rağmen, mimarlar ve mühendisler hâlâ fiziksel yapının formunu enerji açısından bir değişken olarak değerlendirmekte yetersiz kalıyor.

❝Günümüzdeki binalar mümkün olduğunca enerji tasarruflu olacak şekilde tasarlanıyor. Ancak, hiçbir tasarımcının binanın şeklinin bu verimliliğe nasıl katkı sunduğunu dikkate aldığını görmüyorum – oysa bu kritik bir değişken olabilir❞ ifadelerini kullandı.

Eski bilgeliğin modern karşılığı

Bejan ve Mardanpour’un çalışması, geleneksel mimaride sezgisel olarak doğru yapılan birçok uygulamanın aslında bilimsel temellere sahip olduğunu bir kez daha ortaya koyuyor. Çalışma, sadece tarihî yapılara değil, gelecekteki enerji verimli mimari projelere de ilham verecek potansiyele sahip.