Aktif güneş enerjisi sistemi entegre edilmiş çok açılı cephelerde, cephe eğim açılarının optimizasyonu üzerine bir araştırma
A research on optimization of facade incline angels in multi angle facades that integrated active solar energy system
Yazar: TUĞBA CEBECİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CÜNEYT DİRİ
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Fiziği ve Malzemesi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Cephe = Facade ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems

Özet:
Bu çalışma kapsamında yapı cephesine farklı açılarda verilen eğimlerle kullanılabilir yüzey alanı arttırılarak fotovoltaik panelin entegrasyonu için alan oluşturulmuştur. Bu alandan elde edilecek enerjinin optimizasyonunun araştırılması için 7 farklı cephe alternatifi oluşturulmuştur. Bir ofis yapısı için tasarlanan yapı kabuğunun kesit düzleminde oluşturulan çok açılı cephe kurgusu sayesinde yapı kendini gölgeleyen bir forma sahip olmaktadır. Oluşturulan 7 alternatif modelin Türkiye'deki iklim tiplerini temsil eden Antalya (sıcak nemli), Diyarbakır (sıcak kuru), İstanbul ( ılımlı nemli), Ankara (ılımlı kuru), Erzurum (soğuk iklim) illeri için enerji verimliliği incelenmiştir. 
Yapı tasarım parametreleri belirlenmiş 7 alternatif yapı modelinin güney, güneydoğu ve güneybatı yönelimleri için enerji analizleri ve fotovoltaik panel yerleşimleri için güneş radyasyon kazanımları Revit (2022) programı ile hesaplanmıştır. Elde edilen radyasyon kazanımları üzerinden belirlenen verimlilik değerine göre potansiyel elektrik enerjisi miktarları her bir modelde 3 yönelim için belirlenmiştir. Farklı iklim tipleri için alternatif cepheler enerji yükleri ve potansiyel elektrik enerjisi kazanımlarının farkı üzerinden kıyaslanarak enerji verimliliğini sağlayan optimum model belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar belirlenen pilot iller için grafikler ve tablolar yardımıyla ifade edilmiştir. 
5 pilot ilde de cephenin kırılma noktası döşeme hizasından uzaklaştıkça ısıtma yükü artmakta soğutma yükü azalmaktadır. Isıtma soğutma toplam enerji yüküne göre enerji verimliliği değerlendirildiğinde her ilde verimli sonucu veren model değişkenlik göstermektedir. Ancak cephenin fotovoltaik panel yerleştirilen spandrel bölümünün kırılma noktası yapıdan uzaklaştıkça güneş ışınlarının dik ve dike yakın açılarda gelmesi sebebiyle elektrik enerjisi üretimi artmaktadır. Bu nedenle 5 pilot ilde de en verimli sonucu cepheden 120 cm mesafede kırılma noktasının bulunduğu M-07 modelinin sağladığı çalışma sonucunda görülmüştür.

Abstract:
Within the scope of this study, the usable surface area has been increased with the slopes given to the building facade at different angles, and an area for the integration of the photovoltaic panel has been created. In order to investigate the optimization of the energy to be obtained from this area, 7 different facade alternatives were created. Thanks to the multi-angle facade setup created on the cross-sectional plane of the building envelope designed for an office building, the building has a form that shadows itself. The energy efficiency of the 7 alternative models created for the cities of Antalya (hot humid), Diyarbakır (hot dry), İstanbul (moderate humid), Ankara (moderate dry), Erzurum (cold climate) were examined.
Energy analyzes for south, southeast and southwest orientations of 7 alternative building models, whose building design parameters were determined, and solar radiation gains for photovoltaic panel placements were calculated with the Revit (2022) program. According to the efficiency value determined over the obtained radiation gains, the potential electrical energy amounts were determined for 3 orientations in each model. For different climate types, alternative facades are compared over the difference of energy loads and potential electrical energy gains, and the optimum model that provides energy efficiency has been determined. The results obtained are expressed with the help of graphs and tables for the determined pilot provinces.
As the breaking point of the façade moves away from the floor axis in 5 pilot provinces, the heating load increases and the cooling load decreases. When the energy efficiency is evaluated according to the heating and cooling total energy load, the model that gives the efficient result varies in each province. However, as the angle made by the spandrel section of the façade, where the photovoltaic panel is placed, increases, the generation of electrical energy increases due to the fact that the sun's rays come at vertical and near vertical angles. For this reason, the most efficient result in 5 pilot provinces was seen as a result of the study provided by the M-07 model, which has a breaking point at a distance of 120 cm from the axis of slab.