Advanced architecture design strategy based on biomimicry towards high-performance design in high-rise buildings
Yüksek binalarda yüksek performanslı tasarıma yönelik biyomimikri temelli ileri mimari tasarım stratejisi
- Tez No: 639257
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAŞAK KUNDAKCI KOYUNBABA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mimarlık, Energy, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 235
Özet
Dünya genelinde enerji tüketiminin büyük bir bölümü, imar edilmiş çevre ve binaların enerji talebiyle bağlantılıdır. Binaların temel amacı ise, dışarıdaki çevre koşulları ne olursa olsun, içinde yaşayanlar için uygun bir kapalı ortam sunmaktır. Bu doğrultuda, binaları içinde yaşayanlar için uygun hale getirmek üzere bir dizi pratik ve teknolojik prosedürün devreye sokulması gerekmektedir. Bu çerçevede, iç ortamda ihtiyaç duyulan konforun, mümkün olan en düşük enerji tüketimiyle temin edilme düzeyi ile belirlenen bina verimliliğinin artırılması, karbon emisyon seviyelerinin aşağı çekilmesi anlamına gelmektedir. Öte yandan, iç ortamda ihtiyaç duyulan konforun temini ile enerji tüketimi arasında makul bir dengenin kurulması yönünde pek çok yaklaşım geliştirilmiştir. Performans odaklı bina tasarımları, iklim değişikliğiyle mücadelede öne çıkan yöntemlerden biri haline gelecek şekilde, daha sürdürülebilir bir mimarinin ortaya çıkmasında kapsamlı bir yaklaşıma dönüşmüştür. Performans odaklı tasarım, enerji verimliliği ilkesini destekleyen ve tasarım süreci ile karar alma aşamalarında mimara yardımcı olan çeşitli yaklaşım veya stratejilerden oluşmaktadır. Özgün bir tasarım yaklaşımı olarak kendini gösteren biyomimikri stratejisi, enerji verimliliği anlayışı ile yüksek performanslı binalar arasında bağlantı kurma olanağını sunmaktadır. Dinamik çevre koşullarına kesintisiz bir biçimde uyum sağlayarak en iyi çözümleri bulma ve çevresel koşullarla mücadele etme yolunda doğanın ortaya koyduğu deneyimler, bu yaklaşımın geliştirilmesine temel oluşturmuştur. Daha ayrıntılı bir ifadeyle, organizmanın çevresine uyumu ve uygunluğu, ayrıca çevre koşulları ile kurduğu homojen ilişki, binaları daha sürdürülebilir ve uyum sağlayabilir kılma yolunda bina tasarımlarında da uygulanabilmektedir. Biyomimikri, genel olarak, doğadaki faydalı kullanım şekillerini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Basit bir ifadeyle, insan ihtiyaçlarını karşılamak için kaynakların en verimli şekilde kullanılması arayışıdır. Örnek olarak, doğadaki faydalı sistemlerin kalıplar, malzemeler, süreçler, inşa ve işlevler gibi unsurların oluşturulmasında araştırma ve tasarım çalışmalarına uygulamak üzere taklit edilmesini içerir. Uygulamaya gelindiğinde, biyolojik esinlenmelerin bina tasarımlarında hayata geçirilmesi, ileri teknolojiler gerektirir ve belli maliyetler ortaya çıkarır. Dolayısıyla, uygulamanın belli bir başarı potansiyeli ortaya koyması gerekir. Bu nedenle, elde edilecek çıktıları belirlemek üzere, erken tasarım aşamalarında analizler, simülasyonlar ve testlere yer verilmesi gerekmektedir. Hesaplama araçları ve yazılımlar, uygulanacak biyolojik esinlenme konseptlerinin ve inşaat teknolojilerinin önceden simüle edilmesini, böylece inşa edilmiş çevrede bina davranışına ilişkin tahminî sonuçlara ulaşılmasını sağlamaktadır. Bunun yanında, bazı hesaplama araçları da kendi işleyiş felsefesini doğadan almaktadır. Çevresel hesaplama araçları, bina verimliliğini yükseltmeye ve enerji tüketimini düşürmeye dönük performans odaklı tasarımlara katkıda bulunan temel hesaplama araçları olarak öne çıkmaktadır. Çevresel hesaplama araçlarının kullanıldığı geliştirme süreci, kalıplara, malzeme kullanımına ve en iyi seçeneklerin belirlenmesine katkıda bulunarak, tasarımda karar almayı çok daha kolay hale getirmektedir. Her şeyden önce, enerji verimliliği ve yüksek performans hedeflerine destek verecek kapsamlı ve bütünlüklü bir tasarım stratejisi oluşturmak için, yeni tasarım konseptleri birleştirilebilmektedir. Biyomimikri, sorunların açılması yolunda etkin bir strateji temin ederken, hesaplama araçları da analiz ve simüle etme, iyileştirme ve en iyi seçeneği belirleme olanaklarını getirmektedir. Kapsamlı tasarım stratejisi, benimsenen yaklaşımlar temelinde iş akışları temin ederek, enerji verimliliğini yükseltmek için umut verici bir tasarım yöntemi sunmaktadır. İleri tasarım stratejileri şeklinde sunulan bu yöntemler, mimarın ve mimarlık saha çalışmasının, farklı bilim alanlarında son dönemde ortaya çıkmış yeni yaklaşımlarla çalışmasını olanaklı kılan bir tasarım süreci geliştirmeye olanak tanımaktadır. Cephe tasarım sürecinde, yüksek performanslı bina ve enerji verimliliği hedefleyen yeni bir tasarım konsepti geliştirme doğrultusunda ileri tasarım stratejisi benimsenmiştir. Bina cephesi, doğanın perspektifi açısından bakıldığında, koruma, duyuşla bildirimler alma, enerji, sıcaklığı düzenleme ve havalandırma gibi çeşitli işlevleri yerine getiren, son derece sofistike ve gelişkin bir çeperdir. İçerideki ortamı dış ortamdan koruyan ilk savunma hattıdır. Ancak, bina ve inşaat perspektifinden bakıldığında, farklı etmen ve koşulları kontrol altında tutup düzenlemek üzere, yapı fiziği çerçevesinde doğal organizmaların rolünü teknoloji üstelenebilmektedir. Yapı fiziğine ilişkin genel bilgimiz, tasarım sürecini daha iyi yola ve yöntemlerle şekillendirme olanağını sunmaktadır. Böylece, sıcak iklimde yer alan yüksek bir binadaki büyük bir ofis alanı şeklinde tasarlanmış yapı için entegre cephe tasarımı uygulanmıştır. Yapı cephesi, sıcaklığı düzenleyerek, ısıl ve görsel konforu yükselterek, enerji tüketimi ile ihtiyaçlar arasında bir denge kurarak çeşitli işlevleri yerine getirmektedir. Nihai tasarım kararı doğrultusunda, ana amaç olarak dört olası işlev (gölgeleme, günışığı, havalandırma, enerji üretimi) yerine getiren entegre gölgeleme elemanları oluşturulmuştur. Entegre gölgeleme elemanları, kaplama tipi ile ortak etki göstermektedir. Bu nedenle, tasarlanan yapıda, söz konusu araştırma sürecini yürütmek için, entegre bir cephe sistemi olarak, gölgeleme ve kaplama sistemleri arasındaki bu karşılıklı ilişkiye odaklanılmıştır. Bunun yanında, entegre gölgeleme elemanlarının tüm olası işlevlerini araştırma sürecine dahil etmeye izin vermeyen pek çok sınırlayıcı etmen (hesaplama araçlarının kabiliyetleri, araştırma sınırlılıkları vb.) bulunmaktadır. Dolayısıyla, iyileştirme sürecinde, temel belirleyici etmenler olarak iki olası işlev (gölgeleme, günışığı) ve bunlarla bağlantılı unsurlar ele alınmıştır. Diğer iki olası işlev (havalandırma, enerji üretimi) ise gelecekteki çalışmalar için olası konseptler şeklinde detaylandırılmıştır. Bununla birlikte, rüzgâr profilinin, hem havalandırma hem de enerji üretimi ile bağlantılı bir başka belirleyici etmen olarak araştırma iyileştirme sürecinde dikkate alınması, gelecekteki çalışmalarda olası işlevlere dönük değerlendirmeler için tahminî bir bakış açısı temin etmektedir.
Özet (Çeviri)
A large share of worldwide energy utilization connects with the built environment and buildings' demand. The fundamental objective of buildings is to deliver a suitable internal environment for the inhabitants, whatever the external environment situations are. Which requires a series of practical and technological procedures to make buildings suitable for occupants. Therefore, the efficiency of the building determined by the provision of the required comfortable level of the indoor environment with the least energy usage, which means mitigate the carbon emission levels. However, to attain a reasonable balance between the level of energy usage and the provision of the required comfortable level of the indoor environment, many approaches have emerged to achieve the goal. Performance-based building designs have become a desirable comprehensive approach for more sustainable architecture, which is one of the primary methods to cope with climate change. The performance-based design consists of multiple approaches or strategies that enhance the principle of energy efficiency and assist the architect in design process and decision making. Biomimicry strategy which is a novel design approach offers potential link with the concept of energy efficiency and high-performance buildings. The experience of nature to find the best solutions and confront the environmental conditions through the continuous adaptation to the dynamic surrounding conditions, has been derived. In other details, the adaptation of the organism, its fitness, and its homogeneity with its surrounding environment can be applied in buildings design to make buildings more sustainable and adaptive. Generally, Biomimicry is a term used to characterize the brilliant used in nature. Which simply seeks to make the most efficient way of using resources for fulfilling human needs. For instance, mimic the brilliant systems in nature such as forms, materials, processes, constructions, and functions, which are invested in the research process and proposed design. In practice, the process of applying bio-inspiration in building design requires advanced technology and some costs. Therefore, the application of it must have a potential content of success. For this reason, analysis, simulations, and test operation should be carried out at the early stages of design to ensure the outputs. Computation tools and software offer the ability to simulate the applied bio-inspired concepts and construction technologies to extract the estimated results of the building behavior in the built environment. Also, some computation tools derive their logical philosophy from nature. However, environmental computation tools are the major computational tools that contribute to the performance-based designs to improve building efficiency and reduce energy usage. The improvement process by using environmental computation tools made design decision-making much easier by contributing in form, materials used, and choosing the best options available. From all of the above, new design concepts can be combined to create a comprehensive and integrated design strategy within the potential to serve energy efficiency and high-performance goals. Biomimicry provides an effective strategy to overcome problems while computational tools have the capability to analyze, simulate, improve, and choose the optimum. The comprehensive design strategy presented a promising design method to achieve energy efficacy improvement by providing workflows based on the adopted approaches and present them as advanced design strategies to develop a new design process that makes the architect and architecture field of study deal with the new approaches which have emerged recently in different science fields. Thus, makes the future architectural design methods based on logical reasons and optimal solutions. The façade design process adopted the advanced design strategy to develop a new design concept aiming for a high-performance building and energy efficiency. Façade in the perspective of nature is a highly sophisticated and developed membrane that performs various functions including protection, sensation, energy, temperature regulation, and ventilation. It is the first line of defense that protects the inside from the external environment. But from the perspective of building and construction, technology can perform the role of natural organisms to control and regulate different factors and conditions which is called building physics. General knowledge of building physics has been made to direct the design process to better methods and ways. Thus, integrative façade design has been applied to the proposed building which is a large office in a high rise building located in a hot area. The façade performs multiple operations to regulate the temperature and enhance the comfort thermally and visually and making the balance between energy consumption and conditions required. The final design decision produced integrative shading units with four potential functions as main purposes (shading, Daylight, Ventilation, energy generation). The integrative shading units have a mutual effect with the gazing type. Therefore, the study focusing on this mutual connection between shading and glazing systems on the proposed building as an integrative facade system to conduct the research process. Moreover, there are many limitation factors (computational tools capability, research limitation, etc…) that prevent the research process to include all the potential functions that the integrative shading units have. Therefore, the improvement process covers two potential functions (Shading, Daylight) with its related issues as major determining factors. While, the other two potential functions (Ventilation, energy generation) detailed as potential concepts for future studies. But, the adoption of the wind profile in the research improvement process as another determination factor related to both of the (Ventilation, energy generation), gives an estimation vision to evaluate the potential functions of future studies.
Benzer Tezler
- Çevresel performans odaklı adaptif cephe modülü için akıllı sistem tasarımı
Intelligent system design for environmental performance oriented adaptive façade module
ERHAN KARAKOÇ
- Okunabilir kopyalama algoritmalı DSM sisteminin gerçeklenmesi
Başlık çevirisi yok
ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAKUHİ NADİA ERDOĞAN
- Pre-processing based advanced spatial modulation techniques
Ön işleme tabanlı ileri uzaysal modülasyon teknikleri
NEGIN KAZEMIPOURLEILABADI
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUTLU KOCA
- Kamusal alanların dönüşümünde kapsayıcı tasarım yaklaşımlarının etkinliği: İstanbul örneği üzerine bir inceleme
The effectiveness of inclusive design approaches in the transformation of public spaces: A study on the case of İstanbul
MERVE AKDAĞ
- Yüksek başarımlı ve merkeziyetsiz hesaplama sistemlerinde politika tabanlı yönetim
Policy based management in high performance and decentralized computing systems
TANER DURSUN
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ