Geri Dön

Bina enerji performansında plastik esaslı şeffaf malzemelerin etkisinin incelenmesi

Investigation of the effects of plastic-based transparent materials on building energy performance

PDF İndir

  1. Tez No: 1021019
  2. Yazar: GİZEM ERTAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ UMAROĞULLARI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Mimarlık, Energy, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Trakya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Modern mimaride şeffaf bileşenler, estetik ve işlevsellik açısından yapı kabuklarının tasarımında giderek daha önemli bir yer edinmektedir. Geleneksel olarak cam, şeffaf bileşenlerde en yaygın kullanılan malzeme olsa da akrilik, polikarbonat ve ETFE membran gibi plastik esaslı alternatifler, hafiflikleri, dayanıklılıkları ve enerji performansını optimize etme potansiyelleri nedeniyle günümüzde öne çıkmaktadır. Bu çalışma, plastik esaslı şeffaf malzemelerin, geleneksel cam malzemelere kıyasla binalarda enerji performansına etkilerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Çalışmada, uygulama aşamasına geçilmeden önce bina enerji performansı ile yapı kabuğu arasındaki ilişki kuramsal açıdan incelenmiş; enerji performansını etkileyen yapı kabuğu bileşenleri ve özellikle şeffaf yüzey sistemleri kapsamlı bir literatür değerlendirmesi ile ele alınmıştır. Bu doğrultuda şeffaf yüzeylerin enerji davranışını belirleyen termofiziksel ve optik özellikler incelenmiş; U değeri, güneş ısı kazanç katsayısı (SHGC), görünür ışık geçirgenliği (VLT) ve benzeri performans parametrelerinin bina enerji tüketimi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Ayrıca cam ve plastik esaslı şeffaf malzemelerin temel özellikleri karşılaştırılmıştır. Araştırma kapsamında beş katlı bir örnek bina seçilmiş ve yapı kabuğundaki şeffaf yüzeylerin toplam alanı, yönlenmesi ve opak yüzey oranı sabit tutularak yalnızca şeffaf malzeme türünün enerji performansına etkisi değiştirilmiştir. Mevcut binanın düşük cam oranına (yaklaşık %6) sahip olması nedeniyle, karşılaştırmalı analizlerin daha sağlıklı yapılabilmesi amacıyla şeffaf yüzey oranı artırılarak konut yapılarında yaygın kabul gören yaklaşık %30 seviyesine çıkarılmıştır. Böylece, malzemelerin enerji tüketimi, ısı kazanç ve kayıplarına etkisi daha doğru bir şekilde karşılaştırılabilmiştir. Simülasyon çalışmaları kapsamında cam, akrilik ve polikarbonat malzemeler farklı senaryolar altında değerlendirilmiş; malzemelerin U-değeri, SHGC, VLT ve dolgu gazı etkileri gibi parametreleri dikkate alınmıştır. Enerji analizleri; kullanıcı davranışları, iç ortam koşulları ve bina enerji yükleri dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyon aracı olarak, optik ve termofiziksel özelliklerin doğru şekilde işlenebilmesine olanak tanıyan EnergyPlus uygulaması, OpenStudio arayüzü ile kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, plastik esaslı şeffaf malzemelerin ısıtma yüklerinde cam sistemlere kıyasla yaklaşık %20'ye varan iyileşme sağlayabildiğini, ancak buna karşılık soğutma yüklerinde yaklaşık %35–45 oranında artışa neden olduğunu göstermektedir. Bu çift yönlü etki sonucunda, akrilik ve polikarbonat sistemlerde toplam enerji tüketimi cam referans sisteme kıyasla yaklaşık %12–22 oranında daha yüksek gerçekleşmiştir. Buna karşın cam sistemlerin, ısıtma ve soğutma yükleri arasında daha dengeli bir performans sergileyerek toplam enerji tüketimi açısından daha avantajlı bir davranış gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, argon ve hava dolgulu sistemler arasında yapılan karşılaştırmalarda, argon kullanımının toplam enerji tüketiminde sınırlı düzeyde bir iyileşme sağladığı (yaklaşık %0,08–0,35 aralığında) belirlenmiş olup, bu durum dolgu gazı seçiminin etkisinin mevcut sistem içerisinde ikincil bir parametre olarak değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Çalışma sonuçları, şeffaf yüzey malzemesi seçiminde yalnızca ısı iletim katsayısının değil, aynı zamanda SHGC ve VLT gibi optik parametrelerin de birlikte değerlendirilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır. Plastik esaslı malzemeler düşük ağırlık ve yüksek ışık geçirgenliği gibi önemli avantajlar sunmakla birlikte, özellikle soğutma yüklerinde artışa neden olabilmeleri nedeniyle enerji performansı açısından dengeli bir şekilde ele alınmalıdır. Bu durum, şeffaf yüzey tasarımında hem malzeme özelliklerini hem de iklimsel etkileri birlikte dikkate alan çok kriterli bir yaklaşımın gerekliliğini göstermektedir. Elde edilen bulgular, mimari tasarım süreçlerinde malzeme seçimlerine katkı sağlayabilecek nitelikte olup, plastik esaslı şeffaf malzemelerin belirli tasarım ve iklimsel koşullara bağlı olarak sürdürülebilir mimari yaklaşımlar kapsamında değerlendirilebilecek bir malzeme grubu olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Transparent surfaces in modern architecture are increasingly gaining importance in the design of building envelopes in terms of aesthetics and functionality. Although glass has traditionally been the most commonly used material for transparent surfaces, plastic-based alternatives such as acrylic, polycarbonate, and ETFE membranes have recently come to the forefront due to their lightweight nature, durability, and potential to optimize energy performance. This study aims to evaluate the effects of plastic-based transparent materials on building energy performance in comparison with conventional glass materials. Prior to the application phase, the relationship between building energy performance and the building envelope was examined from a theoretical perspective, and the building envelope components affecting energy performance, particularly transparent envelope systems, were evaluated through a comprehensive literature review. In this context, the thermophysical and optical properties governing the energy behavior of transparent surfaces were investigated, and the effects of performance parameters such as U-value, solar heat gain coefficient (SHGC), and visible light transmittance (VLT) on building energy consumption were evaluated. In addition, the fundamental properties of glass- and plastic-based transparent materials were compared. Within the scope of the research, a five-story sample building was selected, and the total area, orientation, and opaque surface ratio of the transparent surfaces within the building envelope were kept constant, while only the type of transparent material was varied in order to evaluate its effect on energy performance. Since the existing building had a low glazing ratio (approximately 6%), the transparent surface ratio was increased to approximately 30%, which is widely accepted in residential buildings, in order to obtain more reliable comparative analyses. Thus, the effects of the materials on energy consumption, heat gains, and heat losses could be compared more accurately. Within the simulation studies, glass, acrylic, and polycarbonate materials were evaluated under different scenarios, considering parameters such as U-value, solar heat gain coefficient (SHGC), visible light transmittance (VLT), and the effects of filling gases. Energy analyses were carried out by considering user behavior, indoor environmental conditions, and building energy loads. As a simulation tool, the EnergyPlus application, integrated with the OpenStudio interface, was utilized due to its capability to accurately process optical and thermophysical properties. The findings obtained from the study indicate that plastic-based transparent materials can provide up to approximately 20% improvement in heating loads compared to glass systems; however, they also lead to an increase of approximately 35–45% in cooling loads. As a result of this dual effect, the total energy consumption of acrylic and polycarbonate systems was found to be approximately 12–22% higher than that of the reference glass system. On the other hand, glass systems exhibited a more balanced performance between heating and cooling loads, resulting in a more advantageous overall energy performance. In addition, comparisons between argon-filled and air-filled systems revealed that the use of argon provided only a limited improvement in total energy consumption (approximately between 0.08% and 0.35%), indicating that the effect of filling gas selection should be considered as a secondary parameter within the existing system configuration. The results of the study demonstrate that not only the thermal transmittance coefficient but also optical parameters such as SHGC and VLT should be evaluated together in the selection of transparent surface materials. Although plastic-based materials offer significant advantages such as low weight and high light transmittance, they should be evaluated carefully in terms of energy performance, particularly due to their potential to increase cooling loads. This situation highlights the necessity of a multicriteria approach in transparent surface design that simultaneously considers both material properties and climatic effects. The findings obtained from this study may contribute to material selection decisions in architectural design processes and indicate that plastic-based transparent materials can be considered as a material group within sustainable architectural approaches depending on specific design and climatic conditions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    472827

    Development of polymer based fibers with photovoltaic effect

    Fotovoltaik etki oluşturan polimerik liflerin geliştirilmesi

    KÜBRA İLGEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ DEMİR

  2. Tez No

    1018221

    Seismic performance of reinforced concrete structural systems under mainshock–aftershock sequences: Insights from the 2023 Türkiye–Syria

    Ana şok–artçı şok dizileri altında betonarme taşıyıcı sistemlerin sismik performansı: 2023 Türkiye–Suriye depremleri ışığında

    VALID ALJOBRANI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Deprem MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYDIN DEMİR

  3. Tez No

    982325

    Seismic energy response of a 42-story reinforced concrete tall building

    42 katlı betonarme bir binanın deprem yükleri altındaki enerji davranışı

    ARZU ÇİLENK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP DEĞER

  4. Tez No

    752573

    Betonarme kolonların deprem performansının tekstil donatılı / donatısız cam lifli püskürtme harçla iyileştirilmesi

    Improvement of seismic performance of reinforced concrete columns using glass fiber reinforced sprayed mortar with / without textile reinforcement

    ALİ OSMAN ATEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER İLKİ

  5. Tez No

    356116

    Zayıflatılmış kiriş enkesitli (ZKE) çelik çerçevelerin deprem yükleri altında doğrusal olmayan karşılaştırmalı performans hesabı

    Comparative performance assessments of steel frames wi̇th reduced beam section (RBS) under earthquake loads

    CANSU KARİP

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK

Geri Dön