An evaluation of chromic glazing as smart material in high-rise office building facades within the scope of sustainability
Sürdürülebilirlik kapsamında çok katlı ofis binası cephelerinde akıllı malzeme olarak kromik camın değerlendirilmesi
- Tez No: 741166
- Danışmanlar: PROF. DR. SEDEN ACUN ÖZGÜNLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Günümüzde binalar, üretim aşamalarından başlayarak kullanım ve yıkım süreçlerini de kapsayan yaşam döngüleri süresince, enerji tüketiminde büyük bir paya sahiptir. Binalarda kullanılan ısıtma, soğutma ve aydınlatma enerjisi, enerji kaynaklarının tükenmesine ve küresel ısınma gibi önemli sorunlara sebep olmaktadır. Bu nedenle, sürdürülebilir mimarinin temel alınması ve enerji etkin bina tasarımlarının hedeflenmesi büyük önem taşımaktadır. Cephe, binalarda iç ortam ve dış çevreyi ayıran bir yapı elemanı ve bina yaşam döngüsü boyunca fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörlerle etkileşim halinde olan bir ara yüzdür. Dış ortam koşulları ile etkileşim halinde olması sebebiyle, enerji kayıplarının büyük bir kısmı bina kabuğunda, özellikle pencere sistemlerinde meydana gelmektedir. Yüksek katlı ofis binalarında, değişen kullanıcı ihtiyaçları ve estetik algısı gibi sebeplerle pencere oranı yüksek cephe sistemleri günümüzde yaygınlaşmıştır. Yüksek katlı ofis binalarının cephelerinde gün ışığı, görsel ve termal konfor gibi faktörler yapılan işin kalitesini, iç konfor koşullarını ve enerji tüketimini etkilemektedir. Yüksek katlı bir ofis binası cephesinde şeffaf elemanlar, cephe sistemi ve malzeme kullanımı; kullanıcı konforu ve yıllık enerji tüketimi için önemli faktörlerdir. Malzeme bilimi ve mimarlık alanındaki teknolojik gelişmeler, yeni cephe malzemelerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Bu kapsamda, enerji kayıplarını önlemek ve en aza indirmek için araştırmalar yapılmış, yenilikçi pencere sistemleri geliştirilmiştir. Sürdürülebilirlik kapsamında büyük bir öneme sahip olacağı düşünülen akıllı malzemeler yeni bir araştırma alanı haline gelmiştir. Mimarlığın birçok alanında kullanılan ve kullanılması hedeflenen akıllı malzemeler, cephelerde de geniş bir yere sahiptir. Günümüzde, akıllı malzemelerin en gelişmiş gruplarından biri olan kromik malzemeler, pencere sistemlerinde kullanılmıştır. Başlıcaları elekrokromik, termokromik ve fotokromik özellikteki malzemelerden oluşan film kaplamalı pencere sistemleridir. Bu yenilikçi pencere sistemlerinde, pencere gelen radyasyon miktarının yoğunluğuna göre opaklık seviyesini değiştirerek ısı kayıp ve kazançlarını dengelemeyi, ısı yalıtımı ve aydınlık düzeyi kontrolü sağlamayı hedefler. Isıtma, soğutma ve aydınlatma yüklerinin dengelenmesi ile kullanıcı konforunun sağlanması amaçlanır. Bu çalışmada, günümüzde tercih edilen bir pencere teknolojisi ile birlikte elektrokromik, termokromik ve fotokromik pencere sistemlerinin özellikleri, kullanım örnekleri ve kontrol stratejileri anlatılmakta ve Türkiye'de iki farklı iklim bölgesinde yüksek katlı bir ofis binası örneğinde bir simülasyon çalışması yapılmaktadır. Simülasyon çalışması için enerji simülasyon programları, kullanım kolaylığı, ulaşılabilirlik ve istenilen verileri sunma kapasiteleri göz önünde bulundurularak değerlendirilmiş ve en uygun olduğu düşünülen program tercih edilmiştir. Sonuç olarak, akıllı pencerelerin enerji ve görsel performansı günümüzde sıkça tercih edilen bir pencere sistemi ile kıyaslanarak değerlendirilmektedir. Bu tez 6 bölümden oluşmaktadır: İlk bölüm; giriş bölümü, çalışmanın amacını, kapsamını ve tezin ana fikrini, problemlerini ve ana hatlarını açıklamaya yönelik metodolojiyi içermektedir. İkinci bölümde; yüksek katlı bir ofis binası cephesinden beklenen gereksinimler anlatılmıştır. Üçüncü bölümde; cephelerde akıllı malzeme özelliklerinin araştırılması ve sınıflandırılması anlatılmıştır. Kromik malzemelerle ilgili kapsamlı araştırmalar ortaya koyulmuştur. Dördüncü bölümde; kromik pencerelerin çalışma prensipleri ve kontrol stratejilerine bağlı olarak enerji simülasyon programları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve seçilen program tanıtılmıştır. Beşinci bölümde; Türkiye'nin farklı iklimlerinde yüksek katlı bir ofis binasında, günümüzde tercih edilen bir pencere sistemi ve seçilen akıllı malzemelerle simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu bölümde referans binanın özellikleri ve kullanıcı bilgileri açıklanmıştır. Türkiye'de iki farklı iklim bölgesi olarak İstanbul ve Antalya seçilmiş, iklimsel özellikleri verilmiştir. Simülasyon çalışmasında kullanılan tüm pencere sistemlerinin özellikleri verilmiş ve kontrol stratejileri açıklanmıştır. Son olarak, grafiklerle kıyaslamalı olarak değerlendirilmiştir. Son bölümde; simülasyon değerlendirmeleri, seçilen iklimlere en uygun malzemeyi seçmek için malzemelerin karşılaştırılması ve sonuçların sürdürülebilirlik kapsamında değerlendirilmesi ortaya koyulmuştur.
Özet (Çeviri)
Today, buildings have a large amount of energy consumption throughout their life cycle, starting from the production stage, including the use and demolition processes. Heating, cooling, and lighting energy used in buildings cause depletion of energy resources and significant problems such as global warming. Therefore, the importance of sustainable architecture and energy-efficient building design should be the target. The facade is a building element that separates the interior and exterior environment in buildings and is an interface that interacts with physical, chemical, and biological factors throughout the building life cycle. Due to the interaction with the outdoor conditions, most of the energy-loss of a building occurs in the facade, especially in the window systems. In high-rise office buildings, facade systems with high window to wall ratios have become widespread in today's technology due to changing user needs and aesthetic values. Factors such as daylight, visual, and thermal comfort on the facades of high-rise office buildings affect the quality of the work, interior comfort conditions, and energy consumption. Transparent elements on the high-rise office building facades are important factors for user comfort and annual energy consumption. Technological developments in materials science and architecture allow the development of new facade materials consequently. In this context, innovative window systems have been developed to prevent and minimize energy gains and losses. Smart materials, which are thought to be of great importance within the scope of sustainability, have become a new research area. Smart materials, which are used and intended to be used in many fields of architecture, also have a wide extent for facade technologies. Today, chromic materials, one of the most advanced groups of smart materials, are generally used in window systems. The main varieties of smart windows are film-coated window systems consisting of electrochromic, thermochromic, or photochromic materials. In these innovative window systems, the window aims to balance heat losses and gains by changing the opacity level according to the solar radiation intensity to provide thermal insulation and lighting control. It is aimed to provide user comfort by balancing heating, cooling, and lighting loads. In this study, the features, examples, and control strategies of electrochromic, thermochromic, and photochromic window systems, together with a preferred window technology today, are explained. Afterwards, a simulation study is carried out on a reference high-rise office building placed in two different climate zones in Turkey. For the simulation study, energy simulation softwares have been evaluated considering their ease of use, accessibility, and capacity to generate the desired data. In the aftermath of this evaluation, the program that is found to be the most appropriate is preferred. As a result, the energy and visual performance of smart windows are evaluated by comparing them with a frequently preferred window system today. This thesis consists of 6 chapters: In the first part; the introduction includes the purpose and scope of the study and the methodology to explain the main idea, problems, and outlines of the thesis. In the second part; the requirements expected from a high-rise office building facade are explained. In the third part; the investigation and classification of smart material properties on facades are explained. Extensive research has been done on chromic materials. In the fourth chapter; depending on the operating principles and control strategies of chromic windows, energy simulation programs have been evaluated comparatively and the selected program has been introduced.In the fifth section; a simulation study is carried out in a high-rise office building in different climates of Turkey, using a preferred window system and selected smart materials. This section describes the reference building's features and user-related information. Istanbul and Antalya are chosen as two different climatic regions in Turkey, and their climatic characteristics are exhibited. The properties of all window systems used in the simulation study are given and the control strategies are explained. Finally, they are evaluated comparatively with graphics. In the last part; simulation evaluations, comparison of materials to select the most appropriate material for the selected climates, and evaluation of the results within the scope of sustainability are represented.
Benzer Tezler
- Diabetes mellituslu hastalarda ileri oksidasyon protein ürünleri'nin (aopp) kinetik ve end-point yöntemlerle değerlendirilmesi
Evaluation of advanced oxidation protein products (aopp) in patients with diabetes mellitus by kinetic and end-point methods
OSMAN OĞUZ
- Cr-51 kullanılarak yapılan karaciğer sintigrafisi için üç kritik organa ilişkin dozların belirlenmesi ve mırd metodu ile karşılaştırılmalı değerlendirmesi
Dose assesment of three critical organs for liver scintigraphy with using Cr-51 and the comparison with mird method
ÖZLEM MARANCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Radyoloji ve Nükleer Tıpİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASİYE BERİL TUĞRUL
- Tarım kaynaklı pestisitlerin SWAT ile havza ölçeğinde modellenmesi
Modeling agricultural pesticide pollution by SWAT model
FATMA NİHAN DOĞAN
Doktora
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT EKREM KARPUZCU
- Adolesan dönemde kronik uyku kısıtlaması ve egzersizin erişkin anksiyete davranışına etkisi: Deneysel çalışma
The effect of chronic sleep restriction and exercise in adolescence on anxiety behavior in adulthood: An experimental study
NURCAN ERDOĞAN KURTARAN