Sıcak iklim bölgelerinde ofis binalarında soğutma enerjisi yüklerinin azaltılmasına yönelik bir çalışma
A study on reducing cooling energy loads in office buildings in hot climate regions
- Tez No: 1000734
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dünya genelinde, enerji talebindeki hızlı yükseliş ve bunun sonucunda enerji kaynaklarının azalması uluslararası bir problem haline gelerek, enerji kullanımının etkinliği ve verimliği konusunu öncelikli hale getirmiştir. Enerji kaynaklarının büyük bölümünün fosil kaynaklardan oluşması sürdürülebilirlik açısından çevre üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Binalarda kullanıcı konforunu sağlamak için harcanan enerji miktarı dünya genelinde tüketilen enerjinin önemli bir kısmını oluşturur. Türkiye de toplam enerji gereksiniminin %30'u binalarda konfor koşullarının sağlanması için harcanmaktadır. Şehirlerde göç yoluyla nüfusun hızla artması; barınma, çalışma, eğitim, ticaret ve sağlık binalarının da sayılarının artmasına neden olmuştur. Bu durum binaların harcadığı toplam enerji miktarının da artmasına yol açmıştır. Ekonomik gelişmenin de göstergesi olan yüksek katlı ofis binaları yıllar içinde gereksinimlere bağlı olarak değişim geçirmiş, çalışma fonksiyonuna ek olarak şirketlerin prestij binaları olarak tasarlanmışlardır. Bu durum teknolojik ve cam yüzey ağırlıklı cephelere sahip ofis binalarının ortaya çıkmasına yol açmıştır. Kentin değişen ihtiyaçları karşısında ortaya çıkan bu yeni yapı tipi gelişmiş özelliklerinin yanında bazı olumsuz koşulların oluşmasına da yol açmıştır. Binalar yükseldikçe doğal havalandırmanın yapılamaması, ısıtma ve soğutma için yapma sistemlerin kullanılması, ofis ekipmanlarının iç kazançları artırması ve geniş cam cepheler nedeniyle güneş ışınımı kazançlarının artması ve bu durumun doğal bir sonucu olarak soğutma yüklerini artırması en önemli sorun haline gelmiştir. Özellikle sıcak iklim bölgelerinde yüksek iç ısı kazançları uzun çalışma süreleri, yoğun kullanıcı ve yüksek enerji talepleri olan ekipman kullanımı sebebiyle ofis binaları; soğutma ihtiyaçları bakımından yüksek enerji tüketimi gerçekleştiren yapı türleri haline gelmişlerdir. Ofis binalarında kullanıcının konfor koşullarını minimum enerji ile sağlayabilmek ve bu binaları enerji verimli hale dönüştürmek ancak enerji etkin tasarım kararları ile olanaklıdır. Sıcak iklimlerde bulunan binaların soğutma ihtiyaçlarının ısıtma ihtiyaçlarına göre daha ön planda olması, ofis binalarında yenilikçi tasarım alternatiflerinin geliştirilmesini gerektirir. Geliştirilen yenilikçi sistem alternatiflerinin tasarımın başlangıç aşamalarında alınan kararlarla birlikte dikkate alınması, binaların genel enerji harcamalarının azaltılması için önemli bir etkiye sahiptir. Bu doğrultuda, bu çalışmanın amacı; ofis binalarının tasarım sürecinde alınan pasif tasarım kararlarının enerji verimliliği yüksek sistemlerle entegre edilmesi yolu ile enerji tüketimini azaltmaktır. Ofis binalarındaki soğutma yüklerinin azaltılması amacıyla, bu yükleri etkileyen faktörlere yönelik alınan tasarım kararlarının pasif sistemler ve mekanik sistemler için geliştirilen stratejilerle bir arada değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle bu çalışma kapsamında; ofis binasının bulunduğu iklim bölgesinin önceliklerine göre pasif stratejiler kullanılmış, binanın formuna ve yönlendiriliş durumuna karar verilmiş, opak ve saydam bileşenlerden oluşan bina kabuğuna ilişkin seçenekler üretilmiş ve farklı soğutma sistemlerine ilişkin değerlendirmeler yapılarak binanın soğutma yüklerinin azaltılması sağlanmıştır. Çalışmanın birinci bölümü, tezin amacı, kapsamı ve yöntemi açıklanmaktadır. İkinci bölümde, binalarda soğutma yüklerini etkileyen tasarım değişkenleri incelenmiştir. Üçüncü bölümde ise pasif soğutma yöntemleri değerlendirilmiş, tez çalışmasının amaç ve kapsamına uygun olarak bu yöntemlerden radyant soğutma sistemleri detaylı bir şekilde ele alınarak çalışma prensipleri açıklanmıştır. Dördüncü bölümde, çalışma kapsamında değerlendirilen, iklime ilişkin değişkenler, binaya ilişkin değişkenler, binanın mekanik ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemine ilişkin değişkenler, kullanıcıya ilişkin değişkenler ve hesaplamaya ilişkin değişkenler detaylıca tanımlanmış ve hesaplamalar yapılmıştır. 5. Bölümde yapılan tüm hesaplamalardan elde edilen bulgular tartışılmış ve sonuçlar; HVAC sistemlerine göre, bina kabuğu türlerine göre, cam türlerine göre ve saydamlık oranlarına göre karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Her bina modeli için ayrı ayrı tekrarlanan hesaplamalar sonucu elde edilen bulgular model türlerine göre de değerlendirilmiştir. Ek olarak en düşük soğutma enerjisinin gerçekleştiği alternatif TSE 825 (2014) koşullarını sağlayacak şekilde yeniden değerlendirilmiştir. 6. bölümde ise çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir. Bu bağlamda, ofis binalarında radyant soğutma sistemleri ile enerji verimliliği yüksek tasarım metodolojileri hakkında sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Globally, the rapid rise in energy demand and the resulting depletion of energy resources have become an international problem, making the efficient and effective use of energy a priority. The fact that a large portion of energy resources consists of fossil fuels has negative environmental impacts on sustainability. The energy spent to ensure user comfort in buildings accounts for a significant share of global energy consumption. In Turkey, 30% of total energy is used to provide comfortable indoor conditions. The rapid population growth in cities due to migration has led to a surge in the number of buildings for housing, work, education, commerce, and healthcare. This situation has also led to an increase in the total energy consumption of buildings. High-rise office buildings, which are also an indicator of economic development, have changed over the years in response to needs and, in addition to their work functions, have been designed as prestigious buildings for companies. This has led to the emergence of office buildings with technologically advanced and glass-faced facades. This new building type, which emerged in response to the city's changing needs, has led to some negative conditions alongside its advanced features. As buildings rise higher, the inability to achieve natural ventilation, the use of artificial systems for heating and cooling, the increased internal heat gains from office equipment, the increased solar radiation gains due to large glass facades, and the resulting increase in cooling loads have become the most significant problems. Especially in hot climates, high internal heat gains, long working hours, high user numbers, and the use of equipment with high energy demands have made office buildings high-energy-consuming structures for cooling. Providing user comfort conditions with minimum energy and transforming these buildings into energy-efficient structures is only possible through energy-efficient design decisions. The fact that cooling needs are greater than heating needs in buildings in hot climates necessitates the development of innovative design alternatives for office buildings. Considering these innovative system alternatives, along with decisions made in the initial design stages, significantly reduces overall building energy consumption. Accordingly, the aim of this study is to reduce energy consumption by integrating passive design decisions made during the design process of office buildings with energy-efficient systems. To reduce cooling loads in office buildings, design decisions regarding factors that affect these loads must be evaluated in conjunction with strategies for passive and mechanical systems. Therefore, within the scope of this study, passive strategies were used according to the priorities of the climate zone in which the office building is located; the building's form and orientation were determined; options for the building envelope consisting of opaque and transparent components were generated; and evaluations were made regarding different cooling systems to reduce the building's cooling loads. The first section of the study describes the aim, scope, and methodology of the thesis. The second section examines the design variables affecting cooling loads in buildings. The third section evaluates passive cooling methods and, in accordance with the aim and scope of the thesis, discusses radiant cooling systems in detail, explaining their working principles. The fourth section defines in detail the climate-related variables, building-related variables, variables related to the building's mechanical heating, cooling, and ventilation system, user-related variables, and calculation-related variables evaluated within the scope of the study, and presents the calculations performed. The fifth section presents the findings from all the calculations and concludes. The HVAC systems were evaluated comparatively according to building envelope types, glass types, and transparency ratios. The findings from repeated calculations for each building model were also evaluated by model type. In addition, the alternative that achieves the lowest cooling energy was re-evaluated to meet the TSE 825 (2014) conditions. The results of the study are presented in Section 6. In this context, results were obtained regarding energy-efficient design methodologies with radiant cooling systems in office buildings.
Benzer Tezler
- An approach for simulation-based multi-objective optimization of dynamic shading devices
Dinamik gölgeleme elemanlarının simülasyon tabanlı çok amaçlı optimizasyonuna yönelik bir yaklaşım
AYÇA KIRIMTAT
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Soğuk iklim bölgesindeki eğitim yapılarında havalandırmalı cephe sistemlerinin enerji performansına etkisi: Kastamonu örneği
The impact of ventilated facade systems on the energy performance of educational buildings in cold climate zones: The case of Kastamonu
ASLIHAN KARAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SERKAN YATAĞAN
- Binalarda enerji korunumu açısından yapı bileşenlerinde kullanılan faz değiştiren malzemelerin performansının değerlendirilmesi
Evaluation of the performance of building components constructed with phase-change materials in terms of energy conservation in residential building
EDA KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Improving the thermal conductivity of fiber-reinforced concrete panels for exterior facades with phase change materials
Diş cepheler için elyaf takviyeli beton panellerin ısı ı̇letkenliğinin faz değiştiren malzemelerle ı̇yileştirilmesi
YALDA SAFARALIPOUR
Doktora
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- An energy simulation study: Reducing cooling energy of residential buildings based on vernacular architecture and passive cooling techniques
Enerji simülasyonu çalışması: Geleneksel mimarlık ve pasif soğutma teknikleri dayanarak konut binalarda soğutma enerjisi azaltmak
OMAR HAMAD FARAG AL-GBURI