Konut binalarında doğal aydınlatma sistemi tasarımına yönelik veri madenciliğine dayalı bir karar modeli
A data mining based daylighting design decision model for residential buildings
- Tez No: 944257
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPİN KÖKNEL YENER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 291
Özet
Günışığı, kişilerin barınma, dinlenme, çalışma gibi eylemleri gerçekleştirdiği iç mekanların aydınlatılması amacıyla geçmişten itibaren kullanılan en önemli araçtır. Günışığı, iç mekanlarda kullanıcıların konfor, sağlık, esenlik ve bilişsel aktivitelere yönelik gereksinimlerini karşılarken, aynı zamanda yapma aydınlatma gereksinimini azaltarak enerji korunumu sağlamaktadır. İnsanların günün büyük bir bölümünü iç mekanlarda geçirdiği düşünüldüğünde, kişilerin hem fizyolojik hem de psikolojik ihtiyaçlarının giderilmesinde günışığın iç mekana alınması temel bir tasarım stratejisi olarak karşımıza çıkmaktadır. Konut mekanları, barınma ihtiyacının yanı sıra insanların özel yaşamlarını gerçekleştirdiği, dinlenme ve konfor gereksinimlerini karşıladığı, bu doğrultuda mekansal konfor koşullarının sağlanmasının temel gereklilik olduğu yaşam alanlarıdır. Günümüzde gelişen teknoloji ve çevresel koşullar nedeni ile değişen çalışma biçimleri, konut mekanlarını yaşama eylemlerinin yanı sıra, aynı zamanda çalışma eyleminin gerçekleştirildiği çok işlevli mekanlara dönüştürmüştür. Bu durum konut binalarında gereksinim duyulan görsel konfor koşullarının farklılaşmasına, aydınlatmaya yönelik gerçekleştirilen enerji tüketim payının artmasına neden olmuştur. Bu bağlamda, çok işlevli konut mekanlarının görsel konfor gereksinimlerinin yeniden ele alınması ve konut mekanlarının günışığı aracılığıyla görsel konfor koşullarının sağlayan, böylelikle aydınlatmaya yönelik enerji tüketimini minimize edilmesine imkan verecek şekilde doğal aydınlatma sistemleri olarak tasarlanması, konforlu ve sürdürülebilir konut tasarımı için önemli bir gereklilik haline gelmiştir. Belirtilen gereksinimler ve gelişen şartlar doğrultusunda gerçekleştirilen doktora tez çalışmasının amacı; artan kullanım süreleri ve değişen kullanım biçimleri ile günlük hayatta önemli bir yer kaplayan konut mekanlarının doğal aydınlatma sistemleri aracılığıyla görsel konfor koşullarının sağlandığı sürdürülebilir konut mekanları olarak tasarlanmasıdır. Bu doğrultuda çalışmada konut binalarında yaşama ve çalışma faaliyetleri için görsel konfor koşullarını optimize etmek amacıyla karar destek yöntemlerinden biri olan veri madenciliği disiplininden yararlanarak doğal aydınlatma sistemleri için bir tasarım karar modeli geliştirilmektedir. Spesifik olarak, tez çalışması; farklı tasarım evrelerinde ele alınan doğal aydınlatma sistemi tasarım parametrelerini dikkate alan bir karar ağacı geliştirmek, karar destek sistemi yaklaşımını veri madenciliği aracılığıyla parametrik doğal aydınlatma sistemi tasarım modeline entegre etmek ve farklı görsel eylemlerin gerçekleştirildiği konut mekanlarında -özellikle yaşama mekanlarında- iç mekan görsel konfor koşullarını sağlayan doğal aydınlatma sistemleri için tasarım kuralları belirlemeyi hedeflemektedir. Çok işlevli konut mekanlarına ilişkin doğal aydınlatma sistemi tasarımı karar modelinin geliştirildiği tez çalışması 5 ana bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde araştırmanın amacı, kapsamı ve yöntemi tanımlanmış; literatürdeki mevcut çalışmalar değerlendirilmiştir. İkinci bölümde, konut mekânlarının değişen kullanım biçimleri ile görsel eylemler ve bunlara ilişkin konfor gereksinimleri analiz edilmiş, doğal aydınlatma sistemine etki eden doğal ve yapma çevre parametreleri tanımlanmıştır. Üçüncü bölümde ise büyük veri kümelerinden anlamlı bilgi çıkarımına olanak sağlayan veri madenciliği yaklaşımları incelenmiş ve uygun modelin seçimine ilişkin yöntemler detaylandırılmıştır. Dördüncü bölümde, parametrik tasarım ve günışığı simülasyonları ile oluşturulan geniş veri kümesi üzerinden, çok işlevli konut mekânlarında görsel konfor koşullarını sağlayan doğal aydınlatma sistemi tasarımı için veri madenciliği dayalı bir karar modeli önerilmiştir. Önerilen model aracılığıyla, farklı engel durumları için konut mekanındaki görsel konfor düzeylerinin tahmini ve doğal aydınlatma sistemine yönelik tasarım kurallarının üretimine yönelik yöntem sunulmuştur. Beşinci bölümde, geliştirilen model yaşama mekânları için uygulanarak, farklı yerleşme senaryolarına göre belirlenen engel etkileri altında çok işlevli yaşama mekanlarında çeşitli görsel konfor düzeylerinin elde edilmesi için doğal aydınlatma sistemi tasarım kuralları üretilmiştir. Aynı zamanda modelin doğruluğu çeşitli performans metrikleri ile değerlendirilmiştir. Son olarak, altıncı bölümde modelden elde edilen çıktılar, modelin kapsamı, sınırları ve farklı iklim bölgelerinde kullanımı ile yapay zekâ modeline dönüştürülme potansiyeli değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Daylight has long been a fundamental resource for illuminating interior environments where individuals engage in activities such as living, resting, and working. Beyond meeting users' comfort, health, and cognitive needs, daylight reduces reliance on artificial lighting, contributing significantly to energy conservation. Given that individuals spend the majority of their time indoors, the integration of daylight into interior spaces has become a key design strategy to address both physiological and psychological needs. Residential spaces, which meet not only shelter requirements but also serve as environments for private life, rest, and comfort, demand the provision of high spatial comfort standards. Advances in technology and evolving environmental conditions have transformed these spaces into multifunctional environments accommodating both living and working activities. Consequently, visual comfort requirements have diversified, and the share of energy consumption attributed to lighting has increased. In this context, reconsidering visual comfort needs and designing daylighting systems that ensure visual comfort while minimizing lighting-related energy consumption has become essential for sustainable and comfortable residential design. In line with these requirements and evolving conditions, the aim of the doctoral dissertation is to design sustainable residential spaces where visual comfort conditions are ensured through daylighting systems, addressing the increasing usage durations and changing patterns of residential spaces. Accordingly, the study develops a design decision model for daylighting systems by employing data mining, one of the decision support methodologies, to ensure visual comfort conditions for living and working activities in residential buildings. Specifically, the dissertation aims to develop a decision tree model that incorporates design parameters for daylighting considered at various stages of the design process; to integrate the decision support system approach into a parametric daylighting design model through data mining techniques; and to establish design guidelines for daylighting systems that ensure interior visual comfort in residential spaces—particularly living areas—where diverse visual activities are performed. The dissertation, which develops a design decision model for daylighting systems in multi-functional residential spaces, is structured into five main chapters. The first chapter defines the research aim, scope, and methodology and reviews the existing literature. The second chapter analyzes the evolving use patterns of residential spaces alongside associated visual activities and comfort requirements and identifies the environmental and structural parameters influencing daylighting systems. The third chapter examines data mining approaches that enable the extraction of meaningful information from large datasets and details the methods used for model selection. In the fourth chapter, based on an extensive dataset generated through parametric design and daylight simulations, a data mining-based decision model is proposed to design daylighting systems that ensure visual comfort in multifunctional residential spaces. The model enables the prediction of visual comfort levels under various obstruction scenarios and the development of design rules for daylighting systems. In the fifth chapter, the developed model is applied to living spaces to generate design rules for achieving different levels of visual comfort under various obstruction scenarios in multifunctional living areas. The model's accuracy is evaluated through various performance metrics. Finally, the sixth chapter discusses the outputs of the model, its scope and limitations, its applicability across different sky conditions, and its potential for transformation into an artificial intelligence-based model.
Benzer Tezler
- A new approach to increase energy efficiency of luxury high-rise residential blocks in complex buildings by utilizing advanced HVAC systems
Karma yapılardaki yüksek katlı lüks konut binalarının enerji verimliliğinin gelişmiş mekanik sistemlerden faydalanarak arttırılması için yeni bir yaklaşım önerisi
ALPAY AKGÜÇ
Doktora
İngilizce
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
PROF. DR. MARCO PERINO
- An approach to the evaluation of daylight impact and contribution to the energy demand of office buildings in the urban context
Şehirsel dokuya bağlı gün ışığı katkısının ofis binalarındaki enerji ihtiyacına etkisinin değerlendirilmesi amacıyla kullanılabilecek bir yaklaşım
DİLAY KESTEN ERHART
Doktora
İngilizce
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPİN KÖKNEL YENER
PROF. DR. URSULA EİCKER
- İstanbul'da hazırlanan kentsel tasarım projelerinin planlama sistematiğindeki yerinin karşılaştırmalı hukuka göre değerlendirilmesi
Evaluation of urban design projects prepared in İstanbul by comparative law
AYCAN NUR SAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN EYÜP EYUBOĞLU
- A parametric design proposal for multi-story residential buildings to enhance daylight performance
Çok katlı konut binaları için gün ışığı performansını artıracak bir parametrik tasarım önerisi
HAKAN OĞUZ BOR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
- Evaluating the LCA of two buildings with close embodied energy which have different functions
Farklı işlevlere sahip olan iki binanın üç tür duvar kullanarak yaşam döngüsünün değerlendirilmesi
POOYA PAKMEHR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER