Binaların enerji etkin iyileştirilmesinde deney tasarımı ve çok kriterli karar verme tabanlı bütünleşik bir yaklaşım
An integrated experimental design and multi-criteria decision making approach for energy efficient-retrofitting of existing buildings
- Tez No: 1011470
- Danışmanlar: PROF. DR. SEMRA ARSLAN SELÇUK, PROF. DR. FATMA ZEHRA ÇAKICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İklim değişikliği ve küresel ısınmanın etkileri yapı sektörünü, enerji verimliliği ve karbon salımı açısından dönüşümün odağına yerleştirmiştir. Binalar, toplam enerji tüketiminin yaklaşık %40'ından ve karbon emisyonlarının %36'sından sorumludur ve mevcut yapı stokunun enerji performansı oldukça düşüktür. Dolayısıyla, yeni bina inşası yerine mevcut yapıların iyileştirilmesi, daha ekonomik, çevre dostu ve uygulanabilir bir çözüm sunmaktadır. Bu bağlamda“Enerji Etkin İyileştirme”yaklaşımı, yapı kabuğu ve enerji sistemlerinde yapılacak müdahalelerle enerji tüketimini ve çevresel etkileri azaltırken, ekonomik faydalar da sağlamaktadır. Bu çalışmada, mevcut bir konut yapısının yapı kabuğu ve enerji sistemlerine yönelik iyileştirme alternatiflerinin enerji, ekonomik ve çevresel performansları birlikte değerlendirilmiştir. Çalışmada Taguchi deney tasarımı, bina enerji simülasyonu (DesignBuilder-EnergyPlus), regresyon modelleme ve çok kriterli karar verme (MOORA) yöntemleri bütünleşik olarak kullanılmıştır. 7 faktör ve farklı faktör seviyelerinden oluşan senaryolar doğrultusunda 648 kombinasyon modellenmiş ve her biri için toplam enerji tüketimi, ısıtma enerjisi tüketimi, enerji tasarrufu, karbon salımı, geri ödeme süresi, yıllık getiri, fayda/maliyet oranı gibi çok boyutlu çıktılar analiz edilmiştir. Bu kapsamda enerji, çevresel ve ekonomik göstergeler, farklı ağırlıklandırmalar altında birlikte optimize edilmiş ve en uygun senaryolar belirlenmiştir. Nicel bulgulara göre, mevcut duruma kıyasla yıllık toplam enerji tüketimi, enerji/çevresel odaklı senaryolarda 152 228 kWh'den 77 445 kWh'ye düşerek %49,1 oranında azalmıştır. Benzer şekilde yıllık CO₂ emisyonu 44,3 tondan 16,4 tona gerilemiş ve yaklaşık %63 düşüş sağlanmıştır. Bu senaryolarda geri ödeme süresi 8,5 yıl, fayda/maliyet oranı 2,24 ve yıllık ortalama yatırım getirisi %11,2 olarak bulunmuştur. Ekonomik odaklı senaryoda ise enerji tüketimi 79 653 kWh, CO₂ emisyonu 16,9 ton olup geri ödeme süresi 7,8 yıl, fayda/maliyet oranı 2,32 ve yıllık yatırım getirisi %11,6 olarak gerçekleşmiştir. Elde edilen değerlendirmeler, geliştirilen bütünleşik yöntemin, çok sayıda senaryoyu sınırlı sayıda simülasyon ile güvenilir biçimde analiz edebildiğini ve farklı önceliklere bağlı olarak esnek çözümler sunduğunu göstermektedir. Çalışma, enerji etkin bina iyileştirme sürecinde disiplinler arası, sistematik ve uygulanabilir bir karar destek modeli ortaya koyarak, hem enerji verimliliği hem çevresel sürdürülebilirlik hem de ekonomik uygulanabilirlik açısından güçlü sonuçlar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The effects of climate change and global warming have placed the construction sector at the center of transformation in terms of energy efficiency and carbon emissions. Buildings are responsible for approximately 40% of total energy consumption and 36% of carbon emissions, and the energy performance of the existing building stock is quite low. Therefore, improving existing structures instead of constructing new buildings offers a more economical, environmentally friendly and applicable solution. In this context, the“Energy Efficient Retrofit”approach reduces energy consumption and environmental impacts through interventions in the building envelope and energy systems, while also providing economic benefits. In this study, the energy, economic and environmental performances of the improvement alternatives for the building envelope and energy systems of an existing residential building were evaluated together. Taguchi design of experiments, building energy simulation (DesignBuilder-EnergyPlus), regression modeling and multi-criteria decision making (MOORA) methods were used in an integrated manner. In line with the scenarios consisting of 7 factors and different factor levels, 648 combinations were modeled and multidimensional outputs such as total energy consumption, heating energy consumption, energy saving, carbon emission, payback period, annual return, benefit/cost ratio were analyzed for each. In this context, energy, environmental, and economic indicators were optimized together under different weightings, and the most suitable scenarios were determined. According to the quantitative findings, compared to the current situation, total annual energy consumption decreased by 49.1% in the energy/environment-focused scenarios, from 152,228 kWh to 77,445 kWh. Similarly, annual CO₂ emissions decreased from 44.3 tonnes to 16.4 tonnes, a decrease of approximately 63%. In these scenarios, the payback period was 8.5 years, the benefit/cost ratio was 2.24, and the annual average return on investment was 11.2%. In the economic-focused scenario, energy consumption was 79,653 kWh, CO₂ emissions were 16.9 tons, the payback period was 7.8 years, the benefit/cost ratio was 2.32, and the annual return on investment was 11.6%. The resulting evaluations demonstrate that the developed integrated method can reliably analyze a large number of scenarios with a limited number of simulations and offers flexible solutions based on different priorities. The study presents an interdisciplinary, systematic, and applicable decision support model for energy-efficient building retrofits, offering robust results in terms of energy efficiency, environmental sustainability, and economic viability.
Benzer Tezler
- A real time experimental data-based method for assessing the impact of glazed curtain walls with trickle vents on indoor environmental quality
Doğal havalandırma kanallı giydirme cephelerin iç ortam konfor koşullarına etkisinin gerçek zamanlı deneysel veri ile değerlendirilmesi için bir yöntem
AHMET BİLER
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEN ASLIHAN ÜNLÜ
- İz akışları ve izin kontrolü
Simulation of separated flow around cylinders
ALİ RUHŞEN ÇETE
Yüksek Lisans
İngilizce
1995
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL
- Eğitim yapılarında pasif sistemlerle güneş enerjisinden yararlanılmasına yönelik bir yaklaşım
An approach utilizing solar energy through passive systems in educational buildings
ÖZLEM ZEYBEK
Doktora
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
- Duvar ve çatı elemanlarında faz değiştiren malzeme kullanımına dayalı ısıl performansın farklı iklim koşullarına bağlı olarak değerlendirilmesi
Evaluation of the thermal performance based on the use of phase change materials in wall and roof components depending on different climate conditions
MERVE ANAYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İKBAL ÇETİNER