Modern konut tasarımlarına entegre edilmiş geleneksel pasif soğutma elemanlarının enerji performansına etkisi
The impact of integrating traditional passive cooling elements on the energy performance of modern residential designs
- Tez No: 1025577
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELÇUK SAYIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimarlık Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sıcak iklim bölgelerinde konutlarda artan elektrik tüketimi büyük ölçüde soğutma sistemlerine olan yoğun gereklilikten kaynaklanmaktadır. Bu durum, kabul edilebilir düzeyde ısıl konforu korurken enerji talebini azaltacak alternatif stratejilere duyulan ihtiyacı açıkça ortaya koymaktadır. Bu çalışma, rüzgâr kulesi (badgīr), güneş bacası ve cephe gölgeleme elemanı (maşrabiya) olmak üzere üç geleneksel pasif soğutma elemanının çağdaş konut tasarımlarına entegrasyonunu ve bu elemanların bina soğutma yükleri üzerindeki etkilerini incelemektedir. Çalışma alanı olarak iki farklı iklim bölgesi olan Cidde'nin sıcak-nemli kıyı iklimi ile Riyad'ın sıcak-kurak çöl ikliminde, geleneksel pasif soğutma elemanlarının tekil ve birlikte kullanım durumları değerlendirilmiştir. Çalışmada, Cidde'de inşa edilmiş olan müstakil bir konut projesi örnek olarak seçilmiş ve Rhinoceros 3D ortamında modellenmiştir. Enerji analizleri ise Grasshopper referanslı iş akışları aracılığıyla, Ladybug ve Honeybee eklentileri üzerinden EnergyPlus simülasyon motoruna bağlanarak gerçekleştirilmiştir. Toplamda 18 farklı tasarım senaryosu ele alınmıştır. Bunlar; bir referans model ile tekil uygulamalar, ikili ve üçlü hibrit kombinasyon sistemlerinden oluşan 17 farklı pasif strateji konfigürasyonunu kapsamaktadır. Performans değerlendirmesi, yıllık Enerji Kullanım Yoğunluğu (EUI) ve her bir şehir için referans senaryoya kıyasla elde edilen enerji iyileştirmeleri üzerinden yapılmıştır. Elde edilen bulgular, geleneksel pasif soğutma elemanlarının çağdaş konut tasarımlarına entegrasyonunun soğutma amaçlı enerji talebinde kayda değer azalmalar sağlayabildiğini göstermektedir. Her iki iklim için de en etkili çözüm, tek bir rüzgâr kulesinin üç yönlü maşrabiya gölgeleme sistemiyle birlikte kullanılması durumunda elde edilmiş; bu kombinasyon Cidde'de %16,12, Riyad'da ise %12,79 oranında enerji tasarrufu sağlamıştır. Bu sonuç, güneşten kaynaklanan ısı kazançlarının azaltılması ile basınç farkına dayalı doğal havalandırma arasındaki termodinamik uyumla açıklanabilir. Buna karşılık, en düşük performans iki rüzgâr kulesinin bir güneş bacasıyla birlikte kullanıldığı senaryoda gözlemlenmiş; bu durumda Cidde'de %7,65, Riyad'da ise %4,03 gibi sınırlı iyileşmeler elde edilmiştir. Bu durum, birbiriyle rekabet eden havalandırma mekanizmaları arasındaki aerodinamik etkileşimden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, bu araştırma geleneksel pasif soğutma elemanlarının, uygun şekilde uyarlanıp birlikte kullanıldıklarında, modern konut uygulamalarında hâlâ önemli bir potansiyele sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışma, Suudi Arabistan konut sektöründe enerji verimliliği hedeflerini destekleyen ve daha geniş sürdürülebilirlik politikalarıyla uyumlu, simülasyon temelli ve iklime duyarlı bir pasif tasarım entegrasyon çerçevesi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The elevated electricity consumption observed in residential buildings located in hot climate regions is largely attributable to the intensive demand placed on mechanical cooling systems. This situation clearly underscores the need for alternative strategies capable of reducing energy demand while maintaining thermally comfortable indoor conditions. The present study examines the integration of three traditional passive cooling elements — the wind-catcher (badgīr), the solar chimney, and the façade shading device (mashrabiya) — into contemporary residential designs, with particular focus on their effects on building cooling loads. Two climatically distinct locations were selected as study areas: the hot-humid coastal climate of Jeddah and the hot-arid desert climate of Riyadh. Both the individual and combined applications of the traditional passive cooling elements were evaluated across these two climatic contexts. A detached residential project constructed in Jeddah was selected as the case study and modelled within the Rhinoceros 3D environment. Energy analyses were conducted through Grasshopper-based workflows, interfaced with the EnergyPlus simulation engine via the Ladybug and Honeybee plug-ins. A total of 18 distinct design scenarios were investigated, comprising a baseline reference model alongside 17 passive strategy configurations that included single-element applications, dual combinations, and triple hybrid systems. Performance evaluation was carried out on the basis of annual Energy Use Intensity (EUI) and the energy improvements achieved relative to the reference scenario for each city. The findings demonstrate that the integration of passive cooling strategies can yield considerable reductions in cooling-related energy demand. For both climatic contexts, the most effective solution was identified in the combined application of a single wind-catcher and a three-directional mashrabiya shading system, which achieved energy savings of 16.12% in Jeddah and 12.79% in Riyadh. This outcome is attributed to the thermodynamic synergy between the mitigation of solar heat gain and pressure-differential-driven natural ventilation. By contrast, the lowest performance was recorded in the scenario combining two wind-catchers with a solar chimney, yielding only marginal improvements of 7.65% in Jeddah and 4.03% in Riyadh — a result explained by the aerodynamic interference arising between competing ventilation mechanisms. In conclusion, this research establishes that traditional passive cooling elements retain considerable potential in modern residential applications when appropriately adapted and deployed in combination. The study presents a simulation-based, climate-responsive passive design integration framework that supports energy efficiency objectives within the Saudi Arabian residential sector and aligns with broader sustainability policy agendas.
Benzer Tezler
- 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
- Kerkük konut mimarisinde çevre koşullarına uygun mimari tasarım yöntem önerisi
Proposal of architectural design methods suitable for environmental conditions in Kirkuk housing architecture
ENJI ANWER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mimarlıkİstanbul Gelişim ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKE CİRİTCİ
PROF. DR. SUPHİ SAATÇİ
- İklim dirençli kırsal mimari: bir yaşam makinesi olarak yayla evleri
Climate resistant rural architecture: Highland houses as a living machine
RÜMEYSA NUR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
MimarlıkGazi ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA ARSLAN SELÇUK
- Paralel hiyerarşik dizayn metodolojisi kullanarak şirket binalarının network ve alt yapı projelerinin dizaynı
Design for infrastructure and networking system of new company buildings using a new network methodology: Parallel hierarchic approach
MEHMET TURUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiBilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÇEKİÇ
YRD. DOÇ. DR. Y. BATU SALMAN
YRD. DOÇ. DR. ORHAN GÖKÇÖL
- Autopilot design for fixed wing aircraft under colored noise
Renkli gürültü altında sabit kanatlı uçaklar için otopilot tasarımı
İSMET HÜSREV AKAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ