Micro-climatic effects of green roof applications in dense urban areas
Yoğun kentsel alanlarda yeşil çatı uygulamalarının mıkro*iklimsel etkileri
- Tez No: 554355
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH TERZİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Şehircilik ve Bölge Planlama, Urban and Regional Planning
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Şehir Planlama Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Son dönemde dünyada yaşanan hızlı nüfus artışı ve kentleşme ile birlikte, açık araziler kentsel alanlara dönüştürülmekte ve yeşil alanlar her geçen gün azalmaktadır. Teknolojik gelişmelerdeki baş döndüren gelişmeler, buna paralel olarak insan ihtiyaçlarında da bir takım değişikliklere neden olmuş ve bu ihtiyaçların giderilmesi istenirken bazı ekolojik sorunlar ortaya çıkmıştır. İnsanların yaşam kalitesini artırabilmek için bir taraftan yüksek ticari binalar, konut, alışveriş merkezleri ve sosyal yaşam alanları gibi yapılar inşa edilirken, diğer taraftan insan yaşamına birçok yönden olumsuz etki yaptığı herkes tarafından bilinen ormanların ve yeşil alanların azalmasına neden olunmaktadır. Bu çelişkiyi giderebilmek için, kentleşme ve refah arasındaki dengeyi gözetmek ve insan yaşamı açısından hayati öneme sahip kentsel sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi önem arz etmektedir. Kentsel alanlardaki yetersiz yeşil alan ve bitki örtüsü, genel olarak çevresel, ekonomik ve sosyal sorunlara neden olmaktadır. Yaşam bölgelerindeki yeşil alan eksikliği, sadece küresel ısınmanın artması, CO2 emisyonunun yoğunlaşması gibi çevresel sorunların değil, aynı zamanda insan sağlığını olumsuz etkilemesi (insanlarda zihinsel sorunların artması vb.) ve kentsel ısı ada etkisi dediğimiz sıcaklık artışına neden olması açısından, insan refahını ve yaşam kalitesini olumsuz etkileyen temel sorunlardan biridir. Bu bağlamda, dünyada hâlâ yeni diye kabul edebileceğimiz yeşil çatı uygulamaları, söz konusu bu temel soruna alternatif bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çerçevede, özellikle peyzajın çevreye olan etkisinin araştırılması üzerinde durulmuştur. Yeşil alanlar doğal çevreyi ve biyolojik çeşitliliği korumakta ve kent ısı adalarının etkilerinin azaltılmasına yardımcı olmakta, havadan savrulan parçacıkların filtre edilmesini kolaylaştırmakta, ortamdaki oksijen-karbondioksit dengesini sağlamakta, özellikle şehirlerdeki gürültünün azalmasında adeta bir gürültü emici gibi vazife görmekte ve genel olarak da insan sağlığı açısından birçok fayda sağlamaktadır. Bu nedenle, yeşil alanlara olan ihtiyacın her geçen gün artması yadsınamaz bir gerçeklik olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, dünyada kullanımı gittikçe yaygınlaşan yeşil çatı uygulamalarının kentsel sürdürülebilirlik açısından üstlendiği rolü ortaya koymaktır. Bu kapsamda bu tez çalışmasında, yeşil çatıların yoğun kentsel alanlar üzerindeki mikro iklimsel etkileri incelenmiştir. Şehirlerde artık yeterince boş alan olmaması nedeniyle, binaların çatılarının boş kısımlarının yeşil alanlarla kaplanması, son dönemde revaçta olan yeni bir uygulamadır. Bu maksatla özellikle dünyanın dört bir yanında uygulanan bu yaklaşım irdelenirken, maliyet-getiri dengesi gözetilerek çalışmalar yapılmaktadır. Yeşil çatıların çevreye sağladığı pozitif etkiler bu bağlamda uygulayıcı ülkeler tarafından değerlendirilmekte ve özellikle üç tip yeşil çatı üzerinde durulmaktadır. Bunlar geniş (extensive) yeşil çatılar, yoğun (intensive) yeşil çatılar ve yarı geniş (semi-extensive) yeşil çatılardır. Bu çeşitler arasından bazı parametreler dikkate alınarak bir tercih yapılabilmektedir. Bunlar arasında; enerji performansını artırmaları, yağmur suyunu bir seviyeye kadar toplayabilmeleri (sonrasında bu sulama maksadıyla da kullanılabilmekte), sel baskını zararlarını minimize edebilmeleri, estetik bir konfor sağlamaları ve özellikle de farklı canlı türlerinin yetiştirilmesine sağladıkları olanaklar sayılabilir. Bu yeşil çatı türlerinin kullanım maksatları birbirinden tamamen farklıdır. Geniş (extensive) yeşil çatılar, ekolojik bir çatı türüdür ve bu çatılarda ekim için daha çok sedum bitkisi tercih edilir. Çünkü sedum, susuzluğa ve sert iklim koşullarına dayanıklı bir bitki türüdür. Bu tarz çatılar gezmek için tercih edilmez, sadece estetik güzellik sağlaması açısından ön plandadır. Diğer çatı türlerine göre katmanları daha hafiftir ve binaya fazla ağırlık yapmazlar. Yoğun (intensive) çatılarda ise park, bahçe ve seralar vardır. Bu çatılar insanların peyzaj ihtiyaçlarına yöneliktir. Bu tip yeşil çatılar ağırdır ve binaların kuvvetli olmasını gerektir. Ayrıca bu çatılarda, sulama imkânı olması ve toprak katmanlarının elverişli olması nedeniyle ağaçlar, çiçekler yetiştirilebilmekte ve hatta havuzlar yerleştirilebilmektedir. Yeşil çatı uygulamaları ilk olarak Almanya'da yapılmıştır, sonrasında tüm dünyaya yayılmıştır. Bu çalışma kapsamında dünyanın farklı bölgelerinde uygulanan yeşil çatı uygulamalarına değinilmiştir. Yeşil çatı uygulamalarının kullanım maksatlarına baktığımızda, Avrupa'da daha çok çevre sürdürülebilirliğine katkı sağlaması bağlamında tercih edildiğini görmekteyiz. Örneğin yeşil çatılar İngiltere'de özellikle, biyolojik çeşitliliği artırmak ve insan sağlığına sağladığı faydalar ve kent ısı adalarının etkilerinin azaltılmasına katkıları bakımından yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada bir araştırma aracı olarak, yeşil çatıların yoğun kentsel alanlar üzerindeki mikro iklimsel etkilerini incelemek maksadıyla ENVI-met bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Bu yazılımı kullanabilmek için, araştırma yapılan alanın büyüklüğü, binaların kat durumu ve konumu gibi bazı parametrelere ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca ENVI-met yazılımı; bitki örtüsü, bina durumu, zemin yüzeyi özellikleri, toprak, iklim koşulları gibi değerleri girdi olarak kullanmakta, müteakiben üzerinde çalışılması hedeflenen bina simüle edilerek sonuçlar elde edilmektedir. Bu yazılım, her türlü güneş ışınımını (direkt, yansıtılmış ve yayılmış) dikkate almakta ve çevredeki ortalama radyan sıcaklığını hesaplayabilmektedir. Grid çözünürlüğü 0.5-10 metrede 10 saniye olan bu yazılım sayesinde ve çalışma 24-48 saate kadar analiz edilebilmektedir. Bu kapsamında, yeşil çatıların kentsel sürdürülebilirlik açısından mikroiklimsel etkilerini ortaya koyabilmek maksadıyla, iki farklı senaryo geliştirilmiş ve yoğun bir kentsel alan olan Çeliktepe'de bir alt bölge araştırma bölgesi olarak seçilmiştir. Her iki senaryoda; kullanılan konum, araştırma alanı büyüklüğü, bina kat durumu, yol inşa malzemelerine ilişkin bilgiler aynı olmalarına karşın, fark çatı malzemeleri kullanılarak ve farklı zaman dilimlerinde yapılan ölçümlerle simülasyon uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede ilk senaryoda, standart çatı uygulaması, ikinci senaryoda ise yeşil çatı uygulaması yapılmıştır. Her iki senaryoda da mikro iklimlendirme parametreleri olarak ortam hava sıcaklığı, CO2 miktarı ve rüzgar hızı değişiklikleri incelenmiştir. Bu parametrelere ilişkin değerler standart ve yeşil çatı uygulamasının her ikisi içinde güneş ışınlarının en yoğun olduğu belirli zaman dilimlerinde (Saat 10.00, 12.00 ve 21.00) ölçülmüş ve müteakiben bu değerler karşılaştırılmıştır. Her iki senaryoda sıcaklık değişim değerlerinin ölçülmesi neticesinde sabah saat 10.00 da standart çatı uygulamasında hava sıcaklığı 23_24°C aralığındadır ve yeşil çatı uygulamasında hava sıcaklığı 23_23.75 aralığında bulunmuştur. Yani yeşil çatının hava sıcaklığını 0,25°C düşürdüğü gözlenmiştir, öğlen saat 12.00' de standart çatı uygulamasında hava sıcaklığı 22.25_24.25°C aralığında iken, yeşil çatının uygulamasında hava sıcaklığı 22.25_24°C aralığında bulunmuş, yeşil çatının hava sıcaklığını 0,25°C düşürdüğü gözlemlenmiştir. Akşam saat 21.00' de yeşil çatı uygulaması hava sıcaklığını bazı bölgelerde 0,25°C düşürdüğü bazi bölgelerde ise 0,25°C artırdığı gözlenmiştir. CO2 seviyeleri de ölçüldüğünde, sabah saat 10.00' de standard çatının CO2 seviyesi 401.25_402.65 PPM, yeşil çatı uygulamasında ise 400.20_401.25 PPM aralığında; öğlen saat 12.00' de standart çatı uygulamasında 403.69_406.82 PPM, yeşil çatı uygulamasında 402.65_403.7 PPM aralığında; akşam saat 21.00' de yeşil çatı uygulamasında 393.75_396.58 PPM, yeşil çatı uygulamasında 396.58_397.71 PPM aralığında bulunmuştur. Yeşil çatı uygulamasının, akşam gün batıktan sonra atmosferik CO2 değerini 1,08 PPM artirdığı tespit edilmiştir. Yeşil çatının rüzgar hızı değerleri üzerinde herhangi değerlendirildiğinde ise, çatıda uygulanan çimlerin rüzgar hızı değişikliği üzerinde herhangi bir etkisinin olmadığı ve rüzgar hızının her iki senaryoda da aynı olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, dünya çapında her geçen gün kullanımı yaygınlaşan yeşil çatı uygulamalarının kentsel sürdürülebilirlik açısından sağladığı faydalara yönelik araştırma ve çalışmalar halen sürmektedir. Bu çalışma sonucunda da, yeşil çatıların özellikle ortam sıcaklığını düşürme ve çevreye salınan CO2 miktarının sabah saatlerinde düşürülmesinde önemli bir etken olduğu ve bu sayede insanların refah seviyesi ve yaşam kalitesinin iyileştirilmesine kaydadeğer bir katkıda bulunduğu ortaya çıkmıştır.
Özet (Çeviri)
This study aims to examine the role of green roof applications in terms of urban sustainability. Due to the intensive urban growth, the undeveloped lands have been transformed into developed lands and the forest areas and urban green areas have decreased. The lack of enough green space in urban areas is also one of the main reasons for some essential problems such as increasing of global warming, excessive CO2 emission, increasing of mental problems in people, and urban warm island effect. In other words, inadequate vegetation in urban areas causes environmental, economic and social problems in general. In this context, green roof applications, which are still a new idea in the world, seem to be as an alternative solution. In this thesis, the microclimatic effects of green roofs on dense urban areas were examined via ENVI-meet. In order to use the ENVI-met tool, some data such as the size of the area, the building floor condition and location are needed. The Envi-met software uses the values regarding the vegetation, building, ground surfaces, soil, and climate conditions as inputs and then simulates the selected building. This software considers all kinds of solar radiation (direct, reflected and distributed). In addition, the average radiant temperature can be calculated by this software. The grid resolution of the model is 10 seconds at 0.5-10 meters and can analyze the situation up to 24-48 hours. Two scenarios were developed within the scope of the examination. The location, zone size, building floors, road arrangement and materials used in both scenarios were the same. The difference between the two scenarios was the roof materials and measurements made at different times. In this regard, dense urban areas were chosen for the research. In the first scenario, it was used the terracotta roof. In the second scenario, the green roof was implemented. For both scenarios, CO2 levels, air temperature, and wind speed changes, which could be considered as the microclimate elements, were measured at specific times (10.00 AM, 12.00 PM, and 21.00 PM) and then compared each other. After measuring the temperature changes in both scenarios, it was observed that the green roof reduced the air temperature to 0.5 °C. Co2 levels for the two scenarios were also measured. The green roof reduced Co2 emissions by up to 1.04 PPM and decreased the atmospheric Co2 value to 3.65 PPM. The second scenario in which the green roof was implemented was evaluated in terms of wind speed, and then it was observed that the grass did not have any impact on the wind speed change and the wind speed was the same for both scenarios. The case study reveals that the air temperature values differences in the range of 23– 24 °C for the roof without vegetation at 10.00 AM and the differences in the range of 23-23.75 °C for the green roofs. The differences at 12.00 pm, it was the range of 22.25–24.25 °C for the roof without vegetation and the range of 22.25-24 °C for the green roof. At 21.00 PM, 21.77–above 22.25 °C for the green roof and in the range of 22–above 22.25 °C for the roof without vegetation. That means that the mass of the building with green roof led to decrease of 0.25 °C in surrounding air temperature at 21.00 pm. Co2 value differences at 10.00 AM were in the range of 401.25–402.65 PPM for the roof without vegetation and in the range of below 400.20–401.25 PPM for the green roof. The differences were in the range of 403.69–406.82 PPM for the roof without vegetation and in the range of below 402.65–403.7 PPM for the green roof. That means that the mass of the building with green roof decreased surrounding air CO2 amount at 12.00 pm. Looking at the differences at 21.00 pm, it was found that the differences were in the range of 396.58.5–397.71 PPM for the roof without vegetation and in the range of below 393.75–396.58 PPM for the green roof. It mean after sunset CO2 amount increase. Green roof applications are developing every day and their many benefits are coming out. As a result, it was found out that green roofs have the capacity to decrease the ambient temperature, decrease the CO2 level in the environment, and thus contribute to improving the wellbeing and quality of people.
Benzer Tezler
- Kentsel dönüşüm projeleri ile değişen kent dokusunda termal konfor etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the thermal comfort effect on the changing urban pattern with urban transformation projects
YAĞMUR AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN SERDAR KAYA
- Kentsel yeşil alanların mikro-iklimsel etkilerinin İzmir-Bornova örneğinde araştırılması
Investigating micro-climatic effects of urban green spaces; the case of Izmir-Bornova
GÜLŞAH ADIGÜZEL
Doktora
Türkçe
2018
Peyzaj MimarlığıEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN VECDİ KÜÇÜKERBAŞ
- Akdeniz iklim koşullarında kentsel mikro iklimin değerlendirilmesi: İzmir - Karşıyaka örneği
Assessment of urban microclimate in mediterranean climate conditions: the case of İzmir - Karşıyaka
SEDA ŞEMSİYECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Peyzaj MimarlığıBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞAH KAÇMAZ
- Kentsel ve kırsal alanlarda şehirleşmenin etkisinin, iklim modeli COSMO-CLM ve TERRA-URB kullanılarak incelenmesi
Investigation urbanization effects of urban and rural areas over Istanbul with COSMO-CLM and TERRA-URB climate models
HURİYE PERİM TEMİZÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YURDANUR ÜNAL
