Integrating phase-change materials (PCM) into moroccan riads in marrakech to improve thermal comfort
Marakeş'teki fas riyadlarına ısıl konforu artırmak amacıyla faz değiştiren malzemelerin entegrasyonu
- Tez No: 1006359
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM KÜLTÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimarlık Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Faz değiştiren malzemelerin (PCM) mevcut binalara entegre edilmesi, sürdürülebilirliği teşvik etmek ve ısıl konforu artırmak için önemli bir fırsat sunan bir iyileştirme (retrofit) stratejisidir. Bu tez, optimum iç mekân iklim koşullarını sağlama konusunda zorluklar yaşayan Marakeş'teki Fas Riyadlarına odaklanmaktadır. Bu geleneksel Riyadlar, özellikle yaz aylarında ısıl konforu pasif olarak sağlamak üzere çalışmış ve hâlen çalışmakta olan, mikroiklim oluşturan gelişmiş bir düzenleyici sisteme sahiptir. Riyadların atrium görevi gören bir avlusu bulunmasına ve dış iklim koşullarını düzenlemesine rağmen, iç mekânın dışarıdan görünmesini engelleyen ve neredeyse hiç dış pencereye sahip olmayan tasarımları nedeniyle doğal havalandırma ve hava akışı azalmaktadır. Bu durum, rahatsız edici iç mekân koşullarına yol açmakta ve ısıtma-soğutma sistemlerinin ek kullanımına bağlı olarak enerji tüketimini artırmaktadır. İklim değişikliği nedeniyle artan sıcaklıklar da Riyadların yapımında kullanılan pasif stratejilerin etkinliğini azaltmakta ve geçmişe kıyasla daha yüksek sıcaklıklara maruz kalmalarına neden olmaktadır. Sonradan eklenen klima (AC) sistemleri, Riyadın tasarım ve özellikleriyle uyumlu olmadığından ideal iç mekân konforu sağlayamamakta ve daha yüksek enerji tüketimine yol açmaktadır. Bu çalışma, sıcak ve yarı kurak Marakeş ikliminde geleneksel bir avlulu konut olan Riyadın ısıl performansını simüle etmeyi ve incelemeyi; ayrıca farklı senaryolar altında PCM entegre edilmiş Riyadın ısıl performansını değerlendirerek bunları temel durum ve birbirleriyle karşılaştırmayı ve PCM entegrasyonunun etkinliğini belirlemeyi amaçlamaktadır. Tez, Fas'ın güneyinde, Marakeş'te bulunan Riyadların gelişimine ve“akıllı Riyadlara”dönüşümüne işaret etmektedir; zira çalışmanın temel amacı aktif sistemler kullanılmadan Riyadların ısıl konfor seviyelerini artırarak enerji verimliliğini teşvik etmektir. Geleneksel avlulu konutlar (Riyadlar) ısıl konfor koşulları açısından analiz edilmiştir. Avlu etrafındaki odaların ısıl davranışı, Marakeş'in sıcak ve kurak iklimi altında incelenmiştir. Tipik bir avlulu konut olan“Riyad”, temel durumun ısıl koşullarını belirlemek amacıyla DesignBuilder programında modellenmiştir. Ardından çalışma, mevcut akıllı malzemeleri incelemiş ve literatürde yer alan PCM entegre uygulamaları analiz etmiştir. Riyadlara entegre edilebilecek olası malzemeler, bina kabuğunun potansiyel bileşenleri açısından değerlendirilmiştir. Daha sonra, faz değiştiren malzemeler entegre edilmiş aynı avlulu konut tekrar DesignBuilder'da modellenmiş ve ısıl koşullar, ASHRAE 55'e göre %90 ve %80 kabul edilebilirlik sınırları altında operatif sıcaklık ve konforsuz saatler üzerinden karşılaştırılmıştır. Kapsamlı bir çalışma elde etmek amacıyla iki PCM türü (organik ve inorganik), beş farklı erime sıcaklığı ve çeşitli senaryolar ele alınmıştır. Senaryolar; PCM'nin bina kabuğunun dört bölümüne (çatı, doğu, batı ve güney duvarları) entegrasyonunu içermektedir. Ayrıca çatı ve güney duvarının birlikte, çatı ve doğu duvarının birlikte, çatı ve batı duvarının birlikte entegrasyonu ile doğu ve güney duvarlarının birlikte, batı ve güney duvarlarının birlikte ve batı ile doğu duvarlarının birlikte entegrasyonu değerlendirilmiştir. Son senaryoda ise PCM, çatı, güney, batı ve doğu duvarlarına birlikte entegre edilmiştir. En etkili PCM türü ve entegrasyon biçimi sunulmuştur. Sonuç olarak, inorganik PCM'nin (Infinite rPCM) çatı, güney, batı ve doğu duvarlarına eş zamanlı entegrasyonunun ısıl konfor iyileştirmeleri açısından en iyi sonuçları verdiği belirlenmiştir. Faz değiştiren malzemelerin entegrasyonu ile çalışma, ısıl konfor seviyelerinde önemli bir artış olduğunu göstermiştir. Infinite rPCM entegrasyonu, en çok kullanılan mekânlarda %90 kabul edilebilirlik sınırına göre konforsuz saatleri toplam 7044,7 saat azaltmıştır. Tez, Fas kültüründe özgün bir yere sahip olan Riyadların kültürel değerlerini değiştirmeden ısıl konforun iyileştirilebileceğini ortaya koyarak korunmalarına katkı sağlamaktadır. Gelecek çalışmalar, PCM'nin farklı konumlandırmalarını ve HVAC sistemleri ya da diğer akıllı malzemelerle entegrasyonunu araştırabilir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the integration of phase change materials (PCM) into existing buildings as a retrofitting strategy to enhance sustainability and thermal comfort, focusing on traditional Moroccan Riads in Marrakech. Riads feature a central courtyard that creates a passive microclimate, ensuring thermal comfort, particularly in summer. However, their introverted design with minimal external openings limits natural ventilation and airflow, leading to uncomfortable indoor conditions and increased reliance on mechanical cooling and heating systems. Climate change and rising temperatures further reduce the effectiveness of these passive strategies, while late-added air-conditioning systems often conflict with the architectural character of Riads and increase energy consumption. A typical Riad was modeled in DesignBuilder to evaluate the thermal performance of the base case under Marrakech's hot and semi-arid climate. The study then examined smart materials and selected two PCM types (organic and inorganic) with five different melting temperatures. Various integration scenarios were simulated by applying PCM to the roof, east, west, and south walls individually and in combinations, including full integration into all four elements. Thermal performance was assessed using operative temperature and discomfort hours according to ASHRAE55 under 90% and 80% acceptability limits. The results show that inorganic PCM (Infinite rPCM) integrated simultaneously into the roof and the east, west, and south walls achieved the best performance, reducing discomfort hours in the most frequently used rooms by 7044.7 hours under the 90% acceptability limit. The findings demonstrate that PCM integration can significantly improve thermal comfort while preserving the cultural and architectural value of Riads.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of phase change materials to reduce internal temperature changes in refrigerators
Buzdolabı iç sıcaklık değişimini azaltmak amacıyla faz değiştiren malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
ÖZGE PAYANDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY
- Faz değiştiren maddeler ile balistik kompozit koruyucu başlıkların ısıl kontrolü
Thermal control of ballistic composite protective heads using phase change materials
SHAHIN ZALOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. YELİZ KONUKLU
- Fonksiyonelleştirilen yüksek iç fazlı emülsiyon polimer/faz değiştiren malzeme kompozitlerinin termal enerji depolama performanslarının araştırılması
Investigation of thermal energy storage performances of functionalized high internal phase emulsion polymer/phase change material composites
GÜLŞAH ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHRAMAN DÖĞÜŞCÜ
- Thermal and mechanical performance of cementitious PCM composites
Çimentolu FDM kompozitlerinin ısıl ve mekanik performansları
ERMAN YİĞİT TUNCEL
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR YILMAZ PEKMEZCİ
- Termal enerji depolama için termal iletkenliği arttırılmış diatomit tabanlı yapıca kararlı kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of diatomite-based form-stable composites with enhanced thermal conductivity for thermal energy storage
MİYASE BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
KimyaÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KARAİPEKLİ