A method to design of perforated solar screens in terms of thermal and visual comfort
Delikli gölgeleme elemanlarının ısıl ve görsel konfor açısından tasarımına yönelik bir yöntem
- Tez No: 972553
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLAY ZORER GEDİK, PROF. DR. FATMA RENGİN ÜNVER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Bina cephesi, Cephe tasarımı, Fiziki ortamlar, Görsel konfor, Termal konfor, Termal çevre, Çevresel konfor, Building facade, Facade design, Physical environments, Visual comfort, Thermal comfort, Thermal environment, Environmental comfort
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Saydamlık oranı yüksek olan, özellikle öğleden sonraki saatlerde yoğun güneş ışınımına maruz kalan mekânlarda, görsel ve ısıl konfor bakımından olumsuz koşullar oluşabilmektedir. Aşırı günışığı nedeni ile oluşabilecek sorunları hafifletmek amacıyla dış gölgeleme elemanları, etkili pasif stratejiler olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Gölgeleme elemanlarının iç mekân koşulları üzerindeki etkilerini inceleyen çok sayıda simülasyon temelli çalışma bulunmasına rağmen, ısıl ve görsel konforun birlikte ele alındığı bütüncül çalışmalara halen ihtiyaç duyulmaktadır. Yatay, düşey ve kafes sistemler gibi farklı biçimlerde geleneksel gölgeleme elemanları yaygın biçimde kullanılmaktadır; ancak delikli gölgeleme elemanları, bir diğer adıyla mesh sistemler, son yıllarda yeni alternatif tasarımlar olarak ortaya çıkmıştır. Estetik tercihlere bağlı olarak artan kullanımlarına karşın, bu elemanların işlevsel performansına yönelik değerlendirmeler sınırlı kalmıştır. Bu tez kapsamında, açılı delikli gölgeleme elemanları (PSS) özgün bir tasarım yaklaşımı olarak sunulmakta, geometrik seçicilik yoluyla güneş kazançlarını pasif biçimde düzenleyerek konvansiyonel düz sistemlerden ayrışmaktadır. Çalışmanın amacı gölgeleme elemanı tasarımında çevresel faktörleri değerlendirerek, iç mekânlarda ısıl ve görsel konforu sağlamayı hedefleyen bir yöntem geliştirmektir. Bu kapsamda parametrik optimizasyon yaklaşımı ile açı, delik oranı, yansıtma katsayısı ve cephe mesafesi gibi değişkenler üzerinden en uygun tasarım belirlenmiş ve geliştirilen yöntem gerçek mekânlarda uygulanarak uygulanabilirliği test edilmiştir. Çalışmada geliştirilen yöntem adımları temelde; veri toplanması, tasarımın yapılması, simülasyonlar ve optimizasyonların yapılması ve en uygun PSS tasarımının belirlenmesi süreçlerinden oluşmaktadır. Bu kapsamda alan çalışmaları (ölçme ve anket), gözleme dayalı incelmeler, ölçmeler ve simülasyonlar için doğrulama çalışmaları ve istatistiksel analizler yapılmıştır. Tez kapsamında tasarlanan açılı PSS, doğrudan güneş ışınımını azaltırken dağınık gün ışığının katkısını artırmayı hedeflemiştir. Güney cephesi bulunan derslikler için en uygun delikli gölgeleme elemanı tasarımını belirlemek üzere temel tasarım değişkenleri belirlenmiştir. Geliştirilen optimizasyon yöntemi çerçevesinde ise, parametrik analizler gerçekleştirilmiş ve optimizasyonlar, güneş ışınımı, yıllık güneş ışığına maruz kalma (ASE) ve gün ışığı erişilebilirliği (sDA) dikkate alınarak yapılmış ve simülasyonlar PMV hesabı ile yapılmıştır. Önerilen yöntem, benzer özelliklere sahip üç derslikte (güney, güneybatı, güneydoğu) uygulanarak, yönelime bağlı performans farklılıkları da ortaya konmuştur. Tezde geliştirilen yaklaşım yalnızca bu dersliklerle sınırlı olmayıp, farklı cephe yönelimleri, şeffaflık oranları, bina tipleri ve iklim koşulları için de uygulanabilir olup; delikli gölgeleme elemanlarının yanı sıra farklı biçimlerdeki gölgeleme sistemlerinin tasarımında da kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Spaces with high Window-to-Wall Ratios (WWR), particularly those exposed to intense solar radiation during the afternoon hours, are prone to visual and thermal discomfort. External shading devices are recognized as effective passive strategies to mitigate these issues. While numerous simulation-based studies have investigated the impact of shading devices on indoor environmental conditions, there remains a need for approaches that simultaneously address thermal and visual comfort within a single framework. Traditional shading solutions such as horizontal, vertical, and combined configurations have been extensively utilized; however, perforated solar screens (PSS) have recently emerged as innovative alternatives. Despite their growing application, particularly due to aesthetic preferences, the functional evaluation of PSSs is still underexplored. In this thesis, angled PSSs are introduced as an original design approach that passively modulates solar gains through geometric selectivity, distinguishing them from conventional flat systems. The primary aim of this study is to present a method for evaluating shading devices with the objective of ensuring thermal and visual comfort in indoors. A parametric optimization framework was developed to identify suitable designs by varying parameters such as angle, perforation ratio, reflection coefficient, and façade distance, and then applied to real rooms to test its feasibility. The methodological process consisted of data collection, definition of design parameters, parametric simulations, multi-objective optimization, and identification of optimal PSS designs. Within this framework, field studies (measurements and surveys), observation-based studies, validation of both measurements and simulations, and statistical analyses were conducted. As part of testing the methodology, a novel angled PSS was designed to minimize direct solar radiation while enhancing diffuse daylight. To identify the most effective PSS for classrooms with south-facing façades, key design parameters were defined. Parametric analyses were conducted within the developed optimization framework, and the optimizations were carried out by considering solar radiation, Annual Sunlight Exposure (ASE), and Spatial Daylight Autonomy (sDA) as well as simulation-based evaluation of Predicted Mean Vote (PMV), used as key performance indicators (KPI). Through the implementation of the proposed method, the study also contributes to the literature by performing orientation-specific optimizations for three classrooms (south, southwest, and southeast) with similar characteristics, thereby examining how orientation and adjacent façade transparency influence performance outcomes. The method developed in this thesis is applicable not only to façades with different orientations and transparency levels but also to diverse building types and climate conditions, extending its relevance beyond PSSs to shading devices of varied forms.
Benzer Tezler
- Kinolin grubu içeren bazı yeni porfirin bileşiklerinin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Synthesis and structures elucidation of some new porphyrin compounds containing quinoline group
MILAD NOROUZIDASTJERDI
- Katı elektrokromik cihaz tasarımı
Design of solid electrochromic device
DİLEK EVECAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM
- Performative analysis and design of a responsive gyroid shading system for façades
Cepheler için duyarlı gyroid gölgeleme sisteminin performatif analizi ve tasarımı
DENİZ TUTUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ETHEM GÜRER
- Design of a si-pin based gamma detector used for the assessment of environmental radioactivity
Çevresel radyasyon seviyesinin ölçümü için kullanılabilecek sı-pın bazlı bir gama dedektörünün tasarımı
GÖKÇEN TATAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENAP ŞAHABETTİN ÖZBEN
- İstanbul-Paşaköy-B.Bakkalköy arası enerji nakil hattı kamulaştırma bilgi sistemi pilot çalışması
Başlık çevirisi yok
NURAY BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GONCA COŞKUN