A multi-objective optimisation model for responsive kinetic façades performance: KFOM
Duyarlı kinetik cephe performansı için çok amaçlı bir optimizasyon modeli: KFOM
- Tez No: 959596
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MERVE TUNA KAYILI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilgisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 238
Özet
Duyarlı kinetik cepheler, çevresel koşullara (örneğin termal konfor, gün ışığı ve güneş radyasyonu) uyum sağlayarak enerji verimliliği, görsel estetik ve kullanıcı konforunu artıran dinamik çözümler sunarak mimari tasarımda yenilikçi bir yaklaşımı temsil etmektedir. Ancak bu tür dinamik sistemlerin çevresel performansını değerlendirmek ve optimize etmek, büyük ölçüde simülasyona dayalı yöntemlere olan bağımlılıkları nedeniyle zaman alıcı bir süreç olmaya devam etmektedir. Bu çalışma, ısıl ve görsel konfor açısından duyarlı kinetik cephelerin performansını hızlı bir şekilde tahmin etmek ve optimize etmek amacıyla geliştirilmiş,“KFOM”(Kinetic Façade Optimisation Model) adlı etkili bir çok amaçlı optimizasyon modelini sunmayı amaçlamıştır. Model, özellikle bütünleşik tasarım kurgusunda, farklı tasarım ve çevresel koşullar altında en uygun kinetik cephe tipolojilerinin seçilmesinde mimarlara destek olacak şekilde tasarlanmıştır. KFOM, ısıl ve görsel konfor göstergelerini tahmin etmek için denetimli makine öğrenimi tekniklerinin kullanıldığı bir tahmin aşaması ve en iyi tasarım çözümlerini belirleyen bir optimizasyon aşamasını içermektedir. Model ilk olarak ön model üzerinde test edilmiş ve geliştirilmiş, ardından farklı iklimsel ve mimari bağlamları temsil eden üç farklı vaka çalışmasına uygulanmıştır. Ardından önerilen kinetik panel tipolojilerinin malzeme özellikleri ve birim boyutları gibi temel tasarım değişkenlerini optimize edilmiş; erişilebilirlik ve hesaplama verimliliği sağlamak amacıyla PYTHON ve MS EXCEL ortamlarında uygulanmıştır. Doğrulama ve uygulama sonuçlarına göre, KFOM, kinetik cephe performansının değerlendirilmesi ve/veya optimize edilmesine yönelik mevcut simülasyon tabanlı prosedürleri tamamlayan etkili ve destekleyici bir araç olduğunu kanıtlamıştır. Sonuçlar, KFOM'un hem yıllık hem de mevsimsel çerçevede en uygun kinetik cephe çözümlerini belirlerken, değerlendirme süresini önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. Gelecekteki çalışmalar, gerçek zamanlı izleme verilerinin entegrasyonu, gelişmiş tahmin tekniklerinin kullanımı ve parametrik modelleme araçlarıyla daha geniş uyumluluk gibi alanları içerebilir.
Özet (Çeviri)
Responsive kinetic façades represent an innovative approach to architectural design, offering dynamic solutions to improve energy efficiency, visual aesthetics, and user comfort by adapting to environmental conditions such as thermal comfort, daylight, and solar radiation. However, evaluating and optimizing the environmental performance of such dynamic systems remains a time-consuming process due to their reliance on simulation-based methods. This study aims to develop an effective multi-objective optimization model, named KFOM, that enables the rapid prediction and optimization of responsive kinetic façade performance in terms of thermal and visual comfort. The model is designed to assist architects in selecting optimal kinetic façade typologies under varying design and environmental conditions, particularly during the early design stages. KFOM was developed through two main phases: a prediction phase, which employed supervised machine learning techniques to estimate thermal and visual comfort indicators, and an optimization phase, which determined the best design solutions. The model steps were initially tested and refined using a preliminary model, and subsequently applied to three different case studies representing diverse climatic and architectural contexts. The model optimized key design variables, namely material properties and unit size of the proposed kinetic panel typologies, and was implemented using PYTHON and MS EXCEL to ensure accessibility and computational efficiency. According to the validation and application results, KFOM proved to be an effective and supportive tool that complements the current simulation-based procedures for evaluating and/or optimising kinetic façade performance. The results show that KFOM significantly reduces evaluation time while identifying optimal kinetic façade solutions within both annual and seasonal frameworks. Future studies may include the integration of real-time monitoring data, the use of advanced prediction techniques, and extended compatibility with parametric modelling tools.
Benzer Tezler
- Design and computational optimization of a kinetic facade
Kinetik bir cephenin tasarımı ve hesaplamalı optimizasyonu
MÜMİN BAYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
MimarlıkYaşar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FERAY MADEN
- A novel framework to evaluate the performance of responsive kinetic shading devices in the early design stages
Tepkisel kinetik gölgeleme araçlarının erken tasarım aşamalarında performans değerlendirmesi için özgün bir yaklaşım
MUSTAFA TEKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYaşar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ
YRD. DOÇ. DR. ONUR DURSUN
- Thermo-elastic analysis and multi objective optimal design of functionally graded flywheel for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için fonksiyonel derecelendirilmiş volan termoelastik analizi ve çok parametreli optimizasyonu
ALPER UYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL
- Su türbinleri için dirsek tipi emme borusunun HAD tabanlı tasarımı ve eniyilemesi
CFD-based design and optimization of an elbow type draft tube for hydraulic turbines
GİZEM DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİN ARADAĞ ÇELEBİOĞLU
DOÇ. DR. ERDEM ACAR
- RSM optimizasyonu ile çörekotu (Nigella Sativa L.) atık biyokütlesi-esaslı üretilen aktif karbon kullanılarak uçucu organik bileşiklerin giderilmesi ve fotovoltaik uygulamalarının incelenmesi
Examination of volatile organic compounds removal and photovoltaic applications using activated carbon derived from black cumin (Nigella Sativa L.) waste biomass through RSM optimization
EBRU BATUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN KUTLUAY