Biyomimikri bağlamında enerji etkin yapı tasarımı: Karşılaştırmalı performans analizleri
Energy-efficient building design in the context of biomimicry: Comparative performance analyses
- Tez No: 1003768
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜMİT TURGAY ARPACIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Doğal ışık, Sürdürülebilir enerji, Natural light, Sustainable energy
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Fiziği ve Malzemesi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerji günümüzde modern yaşamın sürdürülmesinde önemli bir role sahiptir. Aynı zamanda bir ülkenin kendine yetebilmesi ve bağımsızlığı açısından da stratejik bir öneme sahiptir. Bu sebeple ülkeler arası bir güç figürü olarak da sürekli olarak gündeme gelmektedir. Ancak artan nüfus ve beraberinde gelen sanayileşme ile hem üretim hem de tüketim hızla artmıştır. Bu hızlı artış karşısında enerji kaynakları tükenme tehlikesi altında kalmıştır. Dolayısıyla var olan bu gücü korumak ve modern yaşamı devam ettirebilmek adına enerjinin sürdürülebilirliğin sağlanması önemli bir çalışma konusudur. Enerji kullanımları incelendiğinde dünya genelinde kullanılan enerjinin önemli bir kısmını yapı sektörünün oluşturduğu gözlemlenmektedir. Yapı sektöründe yapılacak olan herhangi bir değişim, enerji kullanımının azaltılmasında önemli bir potansiyele sahiptir. Aslen bunun sonucunda ortaya çıkan enerji etkin yapı tasarımı mimaride önemli bir yer edinmiştir. Enerji etkin bir tasarım yapının yönü, konumu, pasif aktif sistemlerin iş birliği, iklim uyumluluğu gibi birçok özelliği dikkate alarak enerji kullanımını azaltmayı hatta doğal kaynaklardan enerji kazanmayı amaçlamaktadır. Enerji kullanımını azaltmayı amaçlayan bu tasarım yaklaşımı bunu gerçekleştirirken yapının içerisindeki ışık, hava ve sıcaklık gibi konfor şartlarını koruyarak sağlamaya çalışmaktadır. Yapı iç ortamının ideal değer aralıklarında olması, yapı içerisinde oluşabilecek yapay mekanik sistemlerin ve elektriğin kullanımına ihtiyacın azaltılmasına ve hatta ihtiyaç kalmamasına yardımcı olmaktadır. Enerji etkin tasarım yaklaşımı bu özelliği ile çevre koşulları karşında çeşitli adaptif özellikler geliştirerek iç dengelerini koruyan ve devamlılığını sürdüren canlılar ile ilişkilendirilebilmektedir. Bu bağlamda, doğa ve içinde barındırdığı oluşumlar enerji etkin bir tasarımın oluşturulmasında ilham kaynağı olma potansiyeline sahiptir. Çünkü doğa insan müdahalesi olmadığı sürece yıllar boyu değişen koşullar karşısında uyum sağlama ve kendini sürdürebilme yeteneğine sahiptir. Doğa içerisinde birçok problem ve çözüm ilişkisine sahip sistemler ve oluşumlara sahiptir. Bu yönüyle hali hazırda yapı tasarımında da karşılaştığımız sorunlar ve bunların çözümlerine de örnek olma potansiyeline sahiptir. Biyomimikri ise bu tasarım düşüncesi altında gelişmiş ve doğayı bir ilham kaynağı olarak tasarımlara yansıtmayı amaçlayan bir tasarım yaklaşımıdır. Biyomimikri kavramsal olarak doğayı ve taklidi ifade etmektedir. Ancak bu taklit rastgele yapılan bir davranıştan ziyade, ilham kaynağının oluşumunun veya davranışının farklı seviyelerde incelenerek temel bir stratejinin oluşturulması ile ilgilidir. Özünde doğa ile uyumlu tasarımlar oluşturmayı amaçlayan biyomimikrinin yapı sektöründe kullanılması ise doğaya karşıt yapılardan çok doğa ile bütün olarak çalışan yapıların oluşmasını desteklemektedir. Dolayısı ile enerji etkin yapı tasarımında biyomimikrinin kullanılması, estetik ve fonksiyonel potansiyel çözüm önerilerinin yanında yapının doğa ile bir bütün olarak çalışmasında ve enerji kullanımını azaltmada etkili olmaktadır. Çalışma kapsamında Enerji etkin tasarım yaklaşımı ve Biyomimikri tasarım yaklaşımının arasındaki bu kavramsal ilişki kuramsal düzeyden çıkararak nicel olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Gerçekleştirilen literatür taramasının ardından benzer çalışmalar derlenmiş, konu tarihçeleri ve tanımlarına yer verilmiştir. Örnekler aracılığı ile Biyomimikri ve Enerji etkin yapı tasarımının ilişkisi ve diğer tasarım parametreleri ile olan ilişkileri vurgulanmıştır. Daha sonra bu ilişkinin daha iyi gözlemlenebilmesi adına iklim ve bölge koşullarına uygun baz bir ofis yapısı oluşturulmuştur. Kullanım modelinin daha belirgin olmasından dolayı seçilen ofis yapısı açık dikdörtgen plana sahip güneyde (uzun kenarı) tamamını, doğuda (kısa kenarı) cephenin yarısını kaplayan bir cam cepheye sahiptir. Oluşturulan modelin biyomimikri açısından değerlendirilebilmesi için biyomimikri yaklaşımını esas alan iki öneri tasarım oluşturulmuştur. Ancak Analizlerin sınırlandırılması adına önerilen tasarım cephe düzeyinde tutulmuş ve basit formlar kullanılarak tasarım oluşturulmuştur. Analizler Rhino3D ve Grasshopper ' a bağlı olarak çalışan Ladybug Tools (Ladybug ve Honeybee) aracılığı ile yürütülmüştür. İlk olarak enerji analizi gerçekleştirilmiş ve daha sonra cephenin ne oranda doğru çalıştığını saptamak adına gün ışığı analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz çıktılarının sonuçlarına göre öneri cephe modelleri değerlendirilmiş ve elde edilen performans verilerine göre öneriler güncellenerek tekrar analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında enerjiyi verimli kullanan yapıların estetik yönüne vurgu yapılması ve biyomimikrinin tasarımdaki yerinin desteklenmesi amaçlamaktadır. Ancak Biyomimikri tek başına bir çözüm değil, enerji etkin tasarım hedeflerini destekleyen bir tasarım yaklaşımı olarak ele alınmaktadır. Doğru kurgulanmış bir biyomimikri stratejisinin mevcut duruma oranla ölçülebilir performans iyileştirmeleri sağlayabildiği ve estetik/performans dengesini sağlandığı söylenebilmektedir. Performansın temelinde yatan şey biyomimikrinin doğru kullanılmasında saklıdır. Öneri modelde meydana gelen eksikliklerin yeniden düzenlenmesi ardından gerçekleştirilen analizler de bunu desteklemektedir. Çalışmanın sonunda elde edilen veriler ışığında biyomimikrinin enerji etkin tasarımdaki yerini nicel sonuçlar ile tekrar değerlendirilmesinin ardından çalışma tamamlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Energy plays an important role in sustaining modern life today. It also has a strategic importance for a country's self-sufficiency and independence. For this reason, it constantly comes to the agenda as a figure of power among countries. However, with the increasing population and the accompanying industrialization, both production and consumption have increased rapidly. In the face of this rapid increase, energy resources have come under the threat of depletion. Therefore, ensuring the sustainability of energy is an important field of study to protect this existing power and to maintain modern life. When energy uses are examined, it is observed that the construction sector accounts for a significant portion of the energy used worldwide. So, any change to be made in the construction sector has significant potential to reduce energy consumption. Because of this, energy efficient building design has gained an important place in architecture field. Energy efficient design aims to reduce energy consumption or even recover energy from natural resources by considering many factors. Those are such as the building's orientation, location, the cooperation of passive and active systems and climate compatibility. Energy efficiency design approach tries to achieve energy efficiency while preserving comfort conditions such as light, air, and temperature inside the building. Maintaining an ideal indoor environment of the building within ideal value ranges helps to reduce or even eliminate the need for artificial mechanical systems and electricity usage. With this feature, the energy efficient design approach can be associated with living organisms that develop various adaptive features against environmental conditions as maintain their internal balance and sustain their continuity. In this context, nature and the formations it contains have the potential to be a source of inspiration in the creation of an energy efficient design. Because nature can adapt and sustain itself against changing conditions over the years if there is no human intervention. Within nature, there are many systems and formations that have problem and solution relationships. In this respect, it has the potential to be an example of the problems we already encounter in building design. On the other hand, Biomimicry is a design approach that has developed under this design thought and aims to reflect nature as a source of inspiration into designs. The literal meaning of biomimicry refers to nature (bio) and imitation (mimic). However, this imitation is not a randomly performed behavior but rather is related to creating a fundamental strategy by examining the formation or behavior of the source of inspiration at different levels. The use of biomimicry, which essentially aims to create designs in harmony with nature, in the building industry supports the formation of buildings that work with nature rather than structures that are opposed to nature. Therefore, the use of biomimicry in energy efficient building design is effective in reducing energy consumption and in enabling the building to work with nature, in addition to offering aesthetic and functional potential solution proposals. The study thesis aims to take this conceptual relationship between the energy efficient design approach and the biomimicry design approach beyond the theoretical level and evaluate it quantitatively. After the literature review carried out, similar studies were compiled and the definitions of the subject were included. Through examples, the relationship between biomimicry and energy efficient building design and their relationships with other design parameters were emphasized. Then for better observation of this relationship, a base office building suitable for climate and regional conditions was created. The office building was selected due to its clearly defined usage schedule and operational model. The base office has an open rectangular plan. It also has a glass facade that covers the entire south side (long side) and half of the east side (short side). To evaluate the created model in terms of biomimicry, two proposed designs based on the biomimicry approach were created. However, to limit the analyses, the proposed designs were kept at the facade level, and the design was created using simple forms. The analyses were carried out through Ladybug Tools (Ladybug and Honeybee), which operate in connection with Rhino3D and Grasshopper. First, energy analysis was carried out, then daylight analyses were conducted to determine the extent to which the facade works correctly. According to the results of the analysis outputs, the proposed facade models were evaluated. The design proposals were updated according to the performance data obtained and analyzed again. Within the scope of the study, it is aimed to emphasize the aesthetic aspect of buildings that use energy efficiently and to support the place of biomimicry in architectural design field. However, biomimicry is not a solution on its own but is considered as a design approach that supports energy efficient design goals. It can be stated that a correctly structured biomimicry strategy can provide measurable performance improvements compared to the existing situation and that a balance between aesthetics and performance is achieved. What lies at the basis of performance is hidden in the correct use of biomimicry. The analyses carried out after the reorganization of the deficiencies that occurred in the proposed model also support this. At the end of the study considering the data obtained, the study was completed after re-evaluating the place of biomimicry in energy efficient design with quantitative results.
Benzer Tezler
- Cephe sistemlerinin enerji etkinliği üzerine biyomimetik bir değerlendirme
A biomimetic evaluation on the energy efficiency of facade systems
EMİNE GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
MimarlıkNecmettin Erbakan ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE DERYA ARSLAN
- Biyomimetik cephelerde gün ışığı kontrolü
Daylight control in biomimetic facades
BERFİN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT TURGAY ARPACIOĞLU
- Sürdürülebilir mimarlık için doğadan öğrenilen yaklaşımlar: Doğa esinli fikirlerin bina kabuğuna etkisi
Biomimetic approaches for sustainable architecture: The impact of nature-inspired ideas on building skin
ZEHRA BETÜL TÜRK
- Mekân tasarımında biyomimikrinin sürdürülebilirlık bağlamında incelenmesi
Examination of biomimicry in the context of sustainability in spatial design
İLKNUR ŞENGÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ATİLLA SÖĞÜT
- Bambu malzeme davranışına bir model olarak kabuk strüktür tasarım ve şekil optimizasyonu
Shell structure design and shape optimization as a model for material behavior of bamboo
ESRA DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL