The comparative performance assessment of dynamic shading devices for different climatic regions in Turkey
Türkiye'de farklı iklim bölgeleri için dinamik gölge elemanlarının karşılaştırmalı performans değerlendirmesi
- Tez No: 511911
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLTEN ASLIHAN ÜNLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Hızlı nüfus artışı ve kentleşme ile birlikte dünyada enerji tüketimi büyük oranda arttırmış, enerji sorunu ortaya çıkmıştır. Yapıların toplam enerji tüketiminde önemli bir oranı olduğu dikkate alındığında, enerji etkin yapı tasarımı büyük önem kazanmıştır. İçerisi ile dışarısı arasında ara yüz konumunda olan yapı kabuğu yapının genel performansını önemli ölçüde belirlediğinden yapı kabuğu tasarımı ön plana çıkmıştır. Yapı kabuğu tasarımını etkileyen birçok etken vardır. Bunlar genel olarak enerji konusu, kullanıcı beklenti ve istekleri, teknolojik gelişmeler olarak ele alınabilir. Teknolojik gelişmelerin mimari yaklaşımlar üzerindeki etkisi önemlidir. Bu gelişmeler yapı sektöründe üretim anlamında ve bilgisayar ortamındaki yazılımlardaki gelişmeler olarak ana iki grupta açıklanabilir. Gelişen yapı sektöründe yeni sistemler, yapı elemanları ve malzemeler daha hızlı bir şekilde üretilirken, etkinlikleri de arttırılmıştır. Buna ek olarak bilgisayar ortamında özellikle benzetim programlarındaki gelişmeler daha karmaşık modeller tasarlamaya ve performans analizlerini daha tasarımın ilk aşamalarında ortaya koymaya olanak tanır hale gelmiştir. Teknolojik gelişmelerle birlikte birçok yeni mimari yaklaşım ortaya çıkmıştır, dinamik mimarlık bu yaklaşımlardan biridir. Bu çalışma kapsamında dinamik mimarlığın önemli bir bölümünü oluşturan dinamik gölge elemanlarının farklı koşullardaki performansı incelenecektir. Dinamik gölge sistemlerinde beklenen performans gereksinimleri temel olarak enerji tüketimini azaltma ve kullanıcı konforu arttırma olarak incelenebilir. Dinamik gölge elemanından yapıdaki enerji ihtiyacını mümkün olduğu kadar azaltması beklenir. Isı kazanımı ve kayıplarının kontrol altına alınması gölge elemanlarıın etkin kontrolü ile mümkün olacaktır,bu da yapının enerji yükünü önemli oranda etkileyecektir. Yapıların enerji ihtiyacının ısıtma, soğutma ve aydınlatma yükleri üzerinden ele aldığımızda dinamik gölge elemanın bu enerji gereksinimleri arasında denge kurması önemlidir. Gölge elemanlarının varlığı güneşten ısı kazanımını ve yapıya giren günışığını azaltacağından ısıtma ve aydınlatma yükünü arttırırken soğutma yükünü azaltır, gölge elemanları bunlar arasında kurulan dengeyle toplam enerji yükü azaltılabilir. Konfor gereksinimlerini termal ve görsel konfor olarak ele alınmıştır. Termal konforun sağlanması kışın mümkün olduğunca fazla ısı kazanımı sağlanırken, yazın bu kazanımı mümkün olduğunca aza indirmekle önemli oranda sağlanabilir. Görsel konfor kamaşma kontrolü, yeterli aydınlık düzeyinin sağlanması, dışarı ile görsel temasın sağlanması gibi birçok etkene bağlıdır. Tüm bu beklentilerin aynı anda sağlanması kolay olmasa da dinamik gölge sistemleriyle yapının performansını arttırma potansiyeli umut vericidir. Bu tez kapsamında dinamik gölge elemanlarının yapının performansını arttırma potansiyeli urgulanacaktır. Bu amaçla EnergyPlus benzetim programı ile ofis birimi modellenmiş ve iklim, yönelim, kontrol yöntemi ve dinamik gölge elemanları değişkenleri ile parametrik bir çalışma yapılmıştır. Bu değerlendirme için Türkiye'de farklı iklim bölgelerinde bulunan üç büyük şehir seçilmiştir: İstanbul, Ankara ve İzmir. İki ana yön olan güney ve batı için farklı özelliklere sahip iki dinamik gölge elemanı üzerinden parametrik çalışma yapılmıştır. Oluşturulan modellerde dinamik gölge elemanları farklı kontrol stratejileri ile kontrol edilimiş ve performans sonuçları elde edilmiştir. Bu kontrol stratejilerinde zaman, kamaşma ve pencere yüzeyinde güneş ışınım şiddeti farklı sınır değerleri ile kullanılmıştır. Çalışma kapsamında ısıtma, soğutma ve aydınlatma yükünü kapsayan toplam enerji gereksinimi ile kamaşma ve aydınlatma şiddeti üzerinden görsel konfor düzeyi değerlendirilmiştir. Sonuçlar dinamik gölge elemanlarının yüksek enerji tasarrufu sağlama ve görsel konforu arttırma potansiyelini ortaya koymuştur. Dinamik gölge sistemleri yenilikçi ya da geleneksel malzemelerden oluşabilir. Bu çalışma kapsamında ikisinin örnekleri de incelenmiş ve sonuç olarak her iki gölge elemanında önemli faydalar sağladığı ancak yenilikçi malzemenin sağladığı yüksek soğutma yükü tasarrufunun genel performansa olumlu yansıdığı ve her koşulda daha iyi sonuç gösterdiği görülmüştür. Dinamik gölge elemanı tüm koşullarda enerji performansına katkı sağlamış, en büyük enerji tasarrufu beklenildiği gibi yenilikçi malzemeden oluşan gölge elemanıyla yapıda soğutma yükünün hakim olduğu İzmir şehrinde yaklaşık %25 olmuştur. İstanbul'da en çok %14 enerji tasarrufu sağlanırken Ankara'da da %7 oranında enerji tasarrufu sağlanmıştır. Bu enerji tasarrufları dikkate alınmaya değerdir Geleneksel malzemeden oluşan gölge elemanı ise İzmir, İstanbul ve Ankara için sırasıyla % 9, %7 ve %3 enerji tasarrufu sağlamıştır. İki gölge elemanı sağladığı enerji tasarrufları arasındaki fark tüm iklimler için azımsanmayacak miktardadır. Görsel konfor ile ilgili sonuçlar incelendiğinde dinamik gölge elemanının her koşulda arttırdığı görülmüştür. Ankara gibi yapıda ısıtma yükünün hakim olduğu iklimde bile dinamik gölge elemanının gerekliliği, özellikle görsel konforu önemli bir oranda arttırdığı için göz ardı edilemez. Gölge elemanın olmadığı tüm tasarım koşullarında %80-90 aralığında görülen kamaşma ve konforsuzluk dinamik gölge elemanın varlığı ile tamamen yok edilmiş ya da kullanıcı tarafından kabul edilebilir seviyelere indirilmiştir. Bu çalışma kapsamında kullanılan kontrol değişkenleri ve onların sınır değerleri karşılaştırma yapmaya olanak tanımak amacıyla tasarım parametreleri değişmesine rağmen (iklim, yönelim vb.) sabit tutulmuştur. Ancak normal şartlar altında kontrol parametreleri ve sınır değerleri değişen şartlara göre belirlenmelidir. İleri de yapılacak çalışmalarda buna dikkat edilmesi gerekmektedir. Ayrıca, bu çalışmada modelleme zorluklarından dolayı gölge elemanlarının tamamen açık ya da kapalı olma durumu değerlendirilmiştir. Oysa gölge elemanının kısmen kapalı olma durumunda daha etkin ve daha gerçeğe yakın sonuçlar elde edilebilir. Bundan sonraki çalışmalarda parçalı olarak kontrol edildiği durumlardaki performans değerlendirmesi de yapılmalıdır. Son olarak, özellikle Türkiye gibi yenilenebilir enerji potansiyelinin yüksek olduğu yerlerde enerji üretebilen sistemlerle entegre edilen dinamik gölge elemanları çok daha iyi sonuçlar verebilir, bununla ilgili olarak çalışmalar geliştirilmelidir.
Özet (Çeviri)
Many factors affect the evolution of buildings; these are mainly energy issues, developments in technology and changed people expectations. Energy concerns around the world drastically risen in recent years. Since buildings consume a significant portion of the total energy, energy efficient building design became crucial. Moreover, awareness of people related to the environment increased and environmentally friendly designs are started to be preferred. The expectations of people in terms of comfort is also increased. These factors brought a new role in the overall building concept and lead to seeking new architectural approaches which can meet today's requirements.The dynamic facade is one of to these approaches which has a high potential regarding overall performance improvement of the building. This study aimed to prove potential of dynamic shadings. Within this frame, the model representing a single office room is modeled through EnergyPlus building energy simulation program. The base case model is extended with dynamic shading device variations related to material and control strategies and their effects on the energy consumption of office buildings in the three major cities in Turkey and also for two main orientations (south and west) are evaluated. Three biggest cities throughout Turkey were selected to represent a range in the severity of the climatic zones: Istanbul, Ankara, İzmir. The evaluation is done in terms of energy demand (heating, cooling, and lighting) and visual comfort (glare and illuminance level). The results of the simulations show that dynamic shadings have great potential regarding energy savings and visual comfort improvement. Energy savings obtained in all examined cases. As expected, the most energy savings are obtained in the city of İzmir which is a cooling dominated city by about 25% reduction in overall energy demand. . The visual comfort of the occupants is significantly improved in all cases. There is about 80% discomfort hour percentage when no shading implemented, and it is entirely or mostly eliminated with all control strategies of dynamic shading. Even though in Ankara which is a heating dominated city the importance of dynamic shading cannot be ignored because of the increase in visual comfort. The control parameters and their thresholds are kept same to be able to make comparisons. However, they need to be adapted according to the climate, location, orientation, etc. The decision of the most suitable combination of shadings and its control needs to be comprehensively analyzed. There are also some innovative shading systems which are coupled with energy generation plug. As the solar energy generation potential of Turkey is high, solar energy generation integrated shading systems need to be considered for further developments.
Benzer Tezler
- Natural ventilation of high-rise buildings a methodology for planning with different analysis tools and case-study integration
Çok katlı binalarda doğal havalandırma farklı analiz araçları ve örnek alan entegrasyonu ile planlama için bir yöntem
TOBIAS SCHULZE
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. AYŞE ZERRİN YILMAZ
PROF. DR. MARCO PERINO
- Yüksek Yapılarda Rüzgâr Etkilerinin Stokastik Yöntemle Çözümlenmesi ve Baskın Etkilerin Parametrik İncelemesi
Stochastic Analysis Of Wind Induced High-Rise Buildings And Parametric Assessment Of Dominant Characteristics
ÖNDER UMUT
Doktora
Türkçe
2014
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ HASGÜR
PROF. DR. BÜLENT AKBAŞ
- Comparative evaluation of codes and regulations in turkey for earthquake performance assessment of existing buildings
Mevcut binaların deprem performansının belirlenmesi konusunda türkiye'deki yönetmeliklerin ve esasların karşılaştırmalı değerlendirmesi
ŞAHİN ÖZDOĞAN DEDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Deprem MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UFUK HANCILAR
- An investigation on structural identification (ST-ID) of a long-span bridge for performance prediction
Uzun açıklıklı bir köprünün performans tahmini için yapısal tanılanması üzerine bir araştırma
SELÇUK BAŞ
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
DOÇ. DR. NURDAN APAYDIN