Human centred performance approach (hcpa) for adaptive facade design
Uyum gösteren cephe tasarımı için insan odaklı performans yaklaşımı
- Tez No: 827775
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLTEN ASLIHAN ÜNLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 256
Özet
Bina kabuğunun bir parçası olarak cephe, yapma çevreyi şekillendiren, dış etkenlere karşı kullanıcıyı koruyan ve mimari kimliği ortaya koyan temel sistem olarak her zaman yapının en önemli bileşenlerinden olmuştur. Son yıllarda artan teknolojik gelişmeler, beraberinde değişen yaşam koşulları ile konfor beklentileri ve enerji etkin bakış açısı günümüz mimari tasarım anlayışındaki değişimi de beraberinde getirmiştir. Bina kabuğuna bütüncül bir yaklaşım ile bakıldığında, günümüz cephe tasarımı anlayışının, kullanıcı konforunu sağlayan aynı zamanda enerji verimli bir cephe sistemi tasarlamak yönünde olduğu söylenebilir. Bu bağlamda uyum gösteren cephe kavramı, geleneksel tasarım sürecine yeni bir bakış açısı getirerek, yapının sürekli değişen çevresel koşullara cevap vermesi ve kendini değiştirmesi, uyum sağlaması, prensibini ortaya koymaktadır. Diğer bir değişle pasif ve aktif tasarım stratejilerinin akılcı bir bakış açısı ile entegrasyonu olarak da yorumlanabilir. Bu bakış açısı ile tasarlanan değişken ve dinamik cephe tasarımlarına ilişkin son yıllarda dünyadaki örneklerin sayısının arttığı ve uyum gösterme kavramının güncel mimari tasarım anlayışının önemli bir parçası haline geldiği görülmektedir. Uyum gösteren cephe kavramı, çevresel etkilere bağlı değişebilen sistem tasarımı ile kullanıcı konforu ve enerji tüketimi arasındaki optimizasyon sonucu binanın performansını olumlu yönde iyileştirmesi yönünden, prensipte teknolojik gelişmeler ile ulaşılabilir bir hedef ortaya koymaktadır. Ancak cephenin performansı insan odaklı bir bakış açısı ile ele alındığında, cephe sistemleri ile kullanıcıların etkileşimi ve bina otomasyonu ile akıllı sistemlerin kullanıcı deneyimi üzerindeki etkileri sonucunda, her zaman hedeflenen kullanıcı memnuniyetine ulaşılamadığı söylenebilir. Bu durum beraberinde kullanıcıların bina otomasyonuna müdahalesini getirmekte ve binanın öngörülen enerji performansı seviyelerine ulaşamamasının de ana nedenlerinden biri haline gelmektedir. Bu bakış açısı ile hem çevre hem kullanıcılarla uyum sağlamaya ve optimum enerji verimli dengeyi bulmaya yönelik, cephe tasarım sürecinde insan odaklı performans yaklaşımlarının benimsenmesi gerektiği savunulmaktadır. Uyum gösteren cephe sistemlerinin hedeflenen potansiyeline ulaşması yolundaki bir diğer engel ise, söz konusu teknolojiler ile ilgili hızla artan çalışmaların literatürde dağınık bir biçimde yer alması ve konunun uzmanı olmayan kişiler için ulaşılabilirliğinin sınırlı düzeyde olması olarak yorumlanabilir. Geleneksel mimari tasarım pratiğine bakıldığında, tasarımın ön proje evresinde mimarın bulunduğu iklime uygun, kullanıcının memnuniyetini gözeten, mimari kimliği yansıtan, enerji etkin bir cephe tasarımı yapma konusunda yalnız başına olduğu görülmektedir. Cephe danışmanları ve/veya yüklenicilerin sonraki evrelerde sürece dahil olması, özellikle ileri teknoloji sistemler söz konusu olduğunda, tasarımda revizyonlara neden olmakta, uzun süreleri ve yüksek maliyetleri beraberinde gerektirmektedir. Entegre tasarım süreçlerinin izlen(e)mediği bu gibi durumlarda, cephe tasarımı erişilebilir teknolojiler ile sınırlı kalmakta ve farklı teknolojilerin kullanılabilirliğini kısıtlamaktadır. Öte yandan ön tasarım aşamasında, olası teknolojilerin potansiyellerinin farkında olarak alınacak kararlar ile mimari kimliği zenginleştiren, çok daha az maliyetli, kullanıcı odaklı ve enerji etkin tasarım çözümlerine ulaşılması mümkündür. Aynı zamanda, birçok farklı kriterin bir arada düşünülmesi gereken tasarım sürecinde, hangi durumlarda hangi teknolojilerin hangi performans potansiyeline sahip olduğunun değerlendirilebilmesi için, farklı tasarım pratiklerini ve düşünce biçimlerine destekleyecek, bütüncül tasarım destek modellerine olan ihtiyaç doğmaktadır. Yukarıdakiler bağlamında doktora çalışması, ön tasarım aşamasında mimarların karar verme sürecine destek olacak, uyum gösteren cephe sistemlerine ait karşılaştırmalı bir kullanıcı odaklı performans yaklaşımı ortaya koymaktadır. Böylece farklı cephe teknolojilerinin kullanıcı deneyimi göz önüne alındığında, farklı performanslar bağlamında sahip olduğu potansiyellerin ve olası engellerin tanımlanması ile karar sürecine destek olan bir yol haritası oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışma ilk olarak bir literatür taraması ile başlamakta ve insan odaklı performans yaklaşımının geliştirilme sürecine yön veren teorik alt yapıyı oluşturmaktadır. Bu kapsamda ilk olarak, mimari tasarım ve cephe tasarımı süreçleri ile çoklu karar destek araçları incelenmiştir. Sonrasında, uyum gösteren cephe kavramının tanımı, sınıflandırılması ve mevcut bina örnekleri üzerinden farklı cephe teknolojileri ve uygulama alternatifleri ortaya koyulmuştur. Uyum gösterme biçimi ve performansı üzerinden 5 teknoloji gurubu tanımlanmıştır: T01 - Hareketli Gölgelendirme Elemanı (Dışarıda), T02 - Havalandırmalı Çift Cidarlı Cephe, T03 - Termal Aktif Sistem, T04 - Hareketli Kabuk / Strüktür ve T05 - Akıllı Malzeme / Bileşen. Literatür taramasının ikinci parçası, farklı insan odaklı tasarım yaklaşımlarının incelenmesine ve kullanıcı deneyimi kavramına odaklanmaktadır. Kullanıcı deneyimi, bir kişinin bir ürün, sistem veya hizmetin kullanımından veya beklenen kullanımından kaynaklanan algıları ve tepkileri olarak tanımlanmıştır. Bu bağlamda kullanıcı deneyimi kavramı, geleneksel konfor tanımının ötesinde, kullanıcının beklentilerini ve tercihlerini de kapsamaktadır. Kullanıcı ile cephe arasındaki ilişki, kullanıcı deneyimine direkt veya etkileşim yoluyla endirekt etki eden faktörler üzerinden irdelenmiştir. Kullanıcı deneyimi insan duyuları ile ilişkili olarak, görme, hissetme, işitme ve uyum gösteren cephe sistemleri söz konusu olduğu için kontrol ana başlıkları üzerinden gruplandırılmıştır. Bu kapsamda, değişken konfor ve kullanıcı davranışları üzerinde durularak, insan (yaş, cinsiyet, köken, eğitim düzeyi, meslek …vb.) ve çevre (dış ortam, iç ortam ve mekânsal faktörler) ile ilişkili etki-tepki mekanizmaları incelenmiştir. Tezin ana çıktılarını oluşturan, uyum gösteren cephe tasarımı için insan odaklı performans yaklaşımının geliştirilme süreci, 4. Bölümde sunulmuştur. Oluşturulan teorik altyapı üzerinden, insan odaklı performans yaklaşımı üç ana aşamada geliştirilmiştir: (1) kullanıcıları anlamak, (2) teknolojileri anlamak ve (3) kullanıcılar için tasarlamak. İlk aşamada, cephe – kullanıcı ilişkileri üzerinden, kullanıcıların bakış açısını ve bir cephe sisteminden beklentilerini anlamaya odaklanılmıştır. Uluslararası 270 katılımcı ile gerçekleştirilen kullanıcı deneyimi anketinin sonuçlarına dayalı olarak insan odaklı performans kriterleri tanımlanmıştır. Bu kriterler listesi, kullanıcıların bakış açısını ve bina cephesi üzerinden tercih ettikleri deneyimleri özgün bir biçimde ortaya koymaktadır. Çalışmanın kapsamı, çalışma ortamları ile sınırlı olmakla birlikte, geniş bir kullanıcı yelpazesini içermekte ve böylelikle farklı kullanıcı gruplarının değişken tercihlerini yansıtmaktadır. İkinci aşamada ise, 41 cephe uzmanının katılımı ile Delphi yöntemi kullanılarak yapılan uzman görüşü anketi sonucu ile, ilk olarak ortaya konulan kriterlerin doğrulaması sağlanmış ve uyum gösteren cephe teknolojilerinin insan odaklı kriterler üzerinden performans potansiyelleri ve bu potansiyele ulaşmasının önündeki engeller tanımlanmıştır. Bu çalışmanın kapsamı, ılıman bir iklimde (örnek İstanbul) güneybatı cepheye sahip özel ofis alanı senaryosu ile sınırlı tutulmuş ve farklı ölçekte değişkenlik gösterdiği için T05 - Akıllı Malzeme / Bileşen grubu kapsam dışında bırakılmıştır. Sonuçlar, tanımlanan teknoloji grupları ve alternatif uygulamaları arasında karşılaştırmalı bir performans değerlendirmesi ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar her teknoloji grubu için teknoloji kimlik kartları oluşturularak hem görsel hem sayısal bir biçimde, karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur. Son olarak, (uyum gösteren) cephe tasarım sürecinde insan odaklı performans yaklaşımının kullanımına ilişkin bir model önerisi ortaya koyulmuştur. Model, cephe tasarımının ön proje aşamaları doğrultusunda 3 ana adımdan oluşmaktadır; (1) stratejik planlamanın bir parçası olarak kullanıcı gereksinimlerinin belirlenmesi, (2) araştırma ve hazırlık sırasında uyum gösteren cephe teknolojilerinin araştırılması ve (3) konsept tasarım aşamalarında teknoloji gruplarının uygulama alternatiflerinin araştırılması. Farklı senaryoların ihtiyaçları ve farklı tasarım düşünce biçimleri göz önünde bulundurularak model içerisinde izlenebilecek alternatif yöntemler tariflenmiştir. Böylelikle, ön proje evresinde mimarların karar süreçlerinde tez kapsamında sunulan bilgilerin, nasıl farklı biçimlerde kullanılabileceği konusunda esnek bir yol haritası ortaya koyulmuştur. Örnek olarak, belirli bir kullanıcı grubu için tasarım yapılması durumda, kullanıcının bir çalışma ortamında cephe ile etkileşimi bağlamındaki tercihlerini farklı faktörlerin nasıl etkilediği araştırılmış, farklı kullanıcı gruplarının tercihlerindeki farklılıklar ve benzerlikler üzerinden tercih sıralamaları sunulmuştur. Farklı kullanıcı gruplarının birlikte kullanımı için tasarım yapılacağı durumda değerlendirilmek üzere ise, kullanıcıların değişen ihtiyaçlarını karşılamak için, uyum göstermeden (değişkenlikten) en çok yararlanılması gereken (V – variable), her koşulda sağlanması gereken (P – primer) veya optimize edilmesi gereken (O - optimized) kriterler, POV kategorileri üzerinden tanımlanmıştır. Ek olarak, kullanıcı ve uzmanların yaptığı değerlendirmeler bir araya getirilerek, insan odaklı performans kriterlerinin ağırlıklandırması ortaya koyulmuş ve cephe teknolojilerinin performans değerlendirmesine ilişkin çoklu karar verme araçlarının kullanımına yönelik örnek bir uygulama sunulmuştur. Yukarıda tariflenen çıktılar bağlamında, doktora tezi, tasarımcıya karar verme sürecinde destek olacak, yol gösterici bir kaynak kitap olma hedefini taşımaktadır. Genel olarak değerlendirildiğinde, sunulan insan odaklı performans yaklaşımı, uyum gösteren cephe tasarımı sürecine yenilikçi ve bütünsel bir bakış açısı getirmektedir. Yapılan doktora çalışması sonucunda, yalnızca çevresine değil, aynı zamanda insana uyum sağlayan cephelerin tasarlanmasında ve uyum gösteren cephe teknolojilerinin hedeflenen potansiyellerine ulaşması yolunda ilk adımın atıldığı söylenebilir. Ortaya koyulan yaklaşım, güncel teknolojik gelişmeler ışığında gelişmeye ve değişmeye açıktır. Sonuç olarak, sunulan doktora çalışması, insanı anlama ve kullanıcılar için tasarlama bakış açısını benimsemiştir. Binanın tasarımını ve cephesini etkileyen faktörlerin değerlendirilmesinde, binanın öncelikle içinde yaşayanlar için tasarlandığını vurgulayarak ve kullanıcı deneyiminin ön planda tutulması gerektiğini savunmaktadır. Bu bakış açısıyla yapılan tasarımlar, kullanıcı konforunun sağlanmasının yanı sıra, binanın performanslarını da iyileştirerek, enerji verimli binaların elde edilmesinde etkili olacaktır.
Özet (Çeviri)
Adaptive facade systems are one of the significant developments in the facade industry over the last decades, which could be defined as multifunctional elements that are able to change their functions, features or behaviours, in response to changing external conditions and/or performance requirements. With their changeability, in principle, adaptive facade systems are offering an intelligent design notion to improve the energy performance of the building by means of optimization between the user comfort and energy consumption. However, when the performance of the facade is considered from the building occupants' perspective, the interactions between the facade and the user may not always result in a positive user experience. In order to bridge this performance gap, this doctoral study is proposing a change of perspective in facade design to a human-centred one. An expert mindset is embraced for the human-centred design approach and focuses on designing for the user over the questions: what do users want from their facade and to what extent do the adaptive technologies have the potential to fulfil their needs? It could be said that, towards reaching the full potential of the adaptive facades, there is a lack of information flow from the occupant (user) to the designer (architect). The scatteredness of information on adaptive facade technologies in the literature caused by the rapid technological developments confines the availability of knowledge for those outside the facade sector. In that respect, especially in a traditional architectural design process, it is becoming challenging for the architects to make early design decisions considering different functions of the facade simultaneously; like providing a comfortable indoor climate, energy efficiency, aesthetics, reasonable construction, easy maintenance and durability. In this complex decision-making process, holistic design support models are in need, promoting different ways of design thinking and adapting to different requirements of projects. Besides, by implementing a human-centred approach starting from the early stages of design, it would be possible to reach more user-oriented, energy-efficient and feasible design solutions, while enriching the architectural identity. In that respect, the doctoral study is focusing on the users' perspective and presents a human-centred performance approach to adaptive facade design. The study aims to aid architects' decision-making in the early design stage, by providing comparative information on the adaptive facade technologies in terms of their human-centred performance. The general flow of the research consists of two parts; (1) building the theoretical framework, and (2) developing the human-centred performance approach. In the first part, the results of the literature review process and derived considerations are presented. The context of the systematic overview could be listed as; architectural design and facade design process, decision-making methods, adaptive facades definition, classification, build examples and technologies, human-centred design approaches, user experience concept, and factors affecting the user-facade relationship. Within the scope of the research, adaptive facade technologies were categorized into 5 groups; T01 - Movable Shading Elements (Outside), T02 - Ventilated Double Skin Facades, T03 - Thermally Activated System, T04 - Movable Shell / Structure, and T05 - Smart Material / Component. Since smart materials and components refers to an adaptation at different level (micro) than the rest of the technology groups (macro), T05 group is left out of the scope during the development of human centred performance approach. In addition, the user experience concept was defined over the human senses (seeing, feeling, hearing and controlling), including the expectations and preferences of the user through their passive (direct effect) or active (indirect effect) interactions with the facade. In the second part, building on the theoretical framework, a human-centred performance approach has been developed over three main stages: (1) understanding users, (2) understanding technologies, and (3) designing for the users. Firstly, novel human-centred performance criteria were determined based on the results of the conducted user experience survey. Outcomes of this study also present the difference in preference levels of defined user experiences with facades in work environments, for different user groups according to human (age, gender, country of origin, education level, profession) and environmental (location, etc.) factors. Secondly, the expert opinion survey method was used to validate the defined criteria and performance evaluations of adaptive facade technology groups were made defining their potentials and barriers. Comparative representation of the information on technologies provides a medium for evaluation, offering data for both qualitative (stimulates visual thinking) and quantitative (numerical data for multi-criteria decision-making tools) methods of decision-making. Lastly, a model is proposed for the use of the human-centred performance approach in the (adaptive) facade design process and a flexible roadmap demonstrating its application is presented. The proposed model consists of 3 steps in line with the early stages of the facade design; (1) identifying user requirements as part of strategic planning – referring to the HCPC, (2) researching adaptive facade technologies during research and preparation – referring to the evaluations on the performance potentials and barriers of technology groups, and (3) researching application alternatives for technology groups during the concept design phases – referring to the rank order for alternative applications based on criteria groups. Considering the needs of different scenarios and different ways of design thinking, alternative pathways that can be followed in the model were described. All in all, by defining how each piece of information that is presented in the thesis manuscript could be used, the outcomes of the doctoral study are targeted to be used as a reference book that aids the architect's decision-making in the early stages of facade design.
Benzer Tezler
- Çok terimli lojistik regresyon modelinde dayanıklı wald tipi test istatistiklerinin kullanımı
Use of robust wald type test statistics in multinomial logistic regression model
RAHİME DEMİRALAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EkonometriSüleyman Demirel ÜniversitesiEkonometri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE GÜNDOĞDU
- A methodology for assessment of spatial performance in hospital buildings through immersive virtual reality and behavioural sequence analysis
Kapsayıcı sanal gerçeklik ve davranışsal dizi analizi yoluyla hastane binalarında mekansal performansın değerlendirilmesine yönelik bir metodoloji
ELİF BAHAR OKUYUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİL YAZICI
- Business process reengineering and an application to shoe manufacturing industry
Değişim mühendisliği ve ayakkabı imalat endüstrisine uygulanması
ÖZALP VAYVAY
Doktora
İngilizce
2000
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiMarmara ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İ. METE DOĞRUER
- Takım çalışması esaslı demontaj hattı işgören atama ve dengeleme problemi için oyun teorisi odaklı yaklaşımlar
Game theory-oriented approaches for multi-manned disassembly line worker assignment and balancing problem
YILDIZ KÖSE
Doktora
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE ÇEVİKCAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN ERTEMEL
- Bulut tabanlı coğrafi bilgi sistemleri ile deprem yıkıntı atıklarının depolanması için bir yer seçimi modelinin geliştirilmesi
Developing a site selection model for landfilling earthquake demolition waste using cloud based geographic information systems
MUHAMMED YAHYA BIYIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED OĞUZHAN METE