Mevcut kamu binalarında veriye dayalı sürdürülebilir enerji optimizasyonu: Ankara Üniversitesi Beşevler yerleşkesi örneği
Data-driven sustainable energy optimization in existing public buildings: the example of Ankara University Beşevler campus
- Tez No: 985239
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA TOMBUL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, İnşaat Mühendisliği, Energy, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gayrimenkul Geliştirme ve Yönetimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İklim değişikliği ile mücadelede bina sektörü küresel enerji tüketiminin %36'sını ve karbon emisyonlarının %39'unu oluşturarak kritik önem taşımaktadır. Türkiye'nin 2053 net sıfır emisyon hedefi doğrultusunda mevcut kamu binalarının enerji verimli dönüşümü stratejik öncelik haline gelmiştir. Bu kapsamda araştırmada mevcut kamu binalarının enerji performansını optimize etmek amacıyla veri odaklı sürdürülebilir enerji yönetimi yaklaşımı geliştirilmesi hedeflenmektedir. Çalışma çerçevesinde Ankara Üniversitesi Beşevler Yerleşkesi'nde yer alan dört farklı işlevsel binadan (Rektörlük, Eczacılık Fakültesi, Fen Fakültesi, Şevket Aziz Kansu Binası) dört yıllık dönemde (2021-2024) toplanan 35.064 saatlik enerji tüketimi ve meteorolojik veri seti analiz edilmiştir. Metodoloji çerçevesinde beş farklı enerji tüketim tahmin modeli (LSTM, GRU, RF, SVR, ARIMA) kullanılarak saatlik enerji tüketimi tahminleri yapılmıştır. Çok amaçlı optimizasyon sürecinde üç farklı baskınlık stratejisi geliştirilmiştir. Bunlar; (i) tüketim odaklı strateji (minimum enerji tüketimi hedefli), (ii) maliyet odaklı strateji (minimum maliyet hedefli) ve (iii) eşit önemli stratejidir. Optimizasyon modeli; dış cephe, pencere ve çatı sistemleri için dokuz farklı malzeme alternatifi ile 63 senaryo kombinasyonunu kapsamaktadır. Maliyet hesaplamalarında EU 244/2012 direktifine uygun yaşam döngüsü maliyet analizi kullanılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, Random Forest modeli tüm bina türlerinde en tutarlı performansı sergilemektedir (Şevket Aziz Kansu binası için %3,00 MAPE). Derin öğrenme modelleri yüksek doğruluk sağlarken, hesaplama süreleri açısından dezavantajlı olmaktadır. Çok amaçlı optimizasyon bulgularında, üç baskınlık stratejisinin tamamı Pareto optimal çözümler üretmiştir. Yapı elemanlarının sinerjik etkinlik analizi sonuçları; dış cephe yalıtımının %50-60, pencere sistemlerinin %25-30 ve çatı yalıtımının %15-20 oranında enerji tasarrufuna katkı sağladığını göstermektedir. Bina yaşının tahmin zorluğu üzerindeki sistematik etkisi kanıtlanmış, en yeni bina (11 yaş) %3,00 MAPE ile en kolay, en eski bina (78 yaş) %35-38 MAPE ile en zorlu tahmin performansını sergilemiştir. Yaşam döngüsü maliyet analizinde dengeli stratejinin 12-15 yıllık geri ödeme süresi ile optimal yatırım seçeneği olduğu tespit edilmiştir. Sürdürülebilir yerleşimler ve gayrimenkul proje geliştirme ve yönetimi yönlerinden yapılı çevrede enerji kullanımı ve optimizasyonun özel önem taşıdığı vurgulanmalıdır.
Özet (Çeviri)
The building sector holds critical importance in combating climate change, accounting for 36% of global energy consumption and 39% of carbon emissions. In alignment with Türkiye's 2053 net-zero emission target, the energy-efficient transformation of existing public buildings has become a strategic priority. Within this context, this research aims to develop a data-driven sustainable energy management approach to optimize the energy performance of existing public buildings. The study analyzes a dataset comprising 35,064 hours of energy consumption and meteorological data collected over a four-year period (2021-2024) from four functionally distinct buildings (Rectorate, Faculty of Pharmacy, Faculty of Science, and Şevket Aziz Kansu Building) located at Ankara University Beşevler Campus. Within the methodological framework, hourly energy consumption predictions were conducted using five different energy consumption prediction models (LSTM, GRU, RF, SVR, ARIMA). Three different dominance strategies were developed in the multi-objective optimization process: consumption-focused strategy (targeting minimum energy consumption), cost-focused strategy (targeting minimum cost), and balanced strategy (employing IDOCRIW hybrid weighting methodology). The optimization model encompasses 63 scenario combinations with nine different material alternatives for exterior facade, window, and roof systems. Life cycle cost analysis compliant with EU 244/2012 directive was employed for cost calculations. According to the analysis results, the Random Forest model demonstrates the most consistent performance across all building types (3.00% MAPE for Şevket Aziz Kansu building). While deep learning models provide high accuracy, they prove disadvantageous in terms of computational time. Multi-objective optimization findings reveal that all three dominance strategies produce Pareto optimal solutions. Synergistic effectiveness analysis of building elements indicates that exterior facade insulation contributes 50-60%, window systems 25-30%, and roof insulation 15-20% to energy savings. The systematic effect of building age on prediction difficulty has been demonstrated, with the newest building (11 years) exhibiting the most manageable prediction performance at 3.00% MAPE, while the oldest building (78 years) presents the most challenging prediction performance at 35-38% MAPE. Life cycle cost analysis identifies the balanced strategy as the optimal investment option with a payback period of 12-15 years. It should be emphasised that energy usage and optimisation in the built environment hold particular importance in terms of sustainable settlements and property project development and management.
Benzer Tezler
- Construction and demolition waste management understanding the phenomenon with a case study in turin
İnşaat ve yıkım atık yönetimi Torino'da bir vaka çalışmasıyla fenomeni anlamak
AHMET CAN AKTOLUĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
MimarlıkPolıtecnıco Dı TorınoMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. RICCARDO POLLO
PROF. MATTEO TRANE
- Yakın fay etkisi altındaki taban izolasyonlu binada ilave sönümleyiciler ile davranış iyileştirmesi
Improvement of the seismic behavior of a base isolated structure subjected to near fault ground motions with additional damping devices
BATUHAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
- 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
- Genel hastanelerde yenileme ve büyümeye bağlı değişmelerin bina programına etkileri
The Effects of growth and changes on the formulation of programme of requirements in general hospital
NİLÜFER (TEZEL) AKINCITÜRK
Doktora
Türkçe
1985
Hastanelerİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NECATİ İNCEOĞLU
- Liman kentlerinde koruma ve yaşatma prensipleriyle değerlendirilen gemi inşa endüstrisi yapıları: Tersane-i Amire üzerine yeni bir senaryo“Haliç tersanesi bilinç platformu”
Buildings of shipyard industry evaluated with conservation and preservation principles in port cities: New scenario about Tersane-i Amire- Haliç shipyard awareness platform
ESİN SARIMAN ÖZEN
Doktora
Türkçe
2014
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SAADET AYTIS