Cephe sistemlerinin enerji etkinliği üzerine biyomimetik bir değerlendirme
A biomimetic evaluation on the energy efficiency of facade systems
Yazar: EMİNE GÜNDOĞDU
Danışman: DOÇ. DR. HATİCE DERYA ARSLAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Sanayileşme, nüfus, teknolojik gelişmelerin büyük bir hızla artması vb. nedenlerle son dönemlerde enerji tüketiminin de büyük oranda artması sebebiyle enerji sıkıntısı yaşanmaktadır. Binalarda yüksek enerji tüketimi de burada büyük bir etkiye sahiptir. Bu nedenle mimarlar, binaların enerji tüketimini yönetmek için enerji etkin çözümler bulmaya çalışmaktadır. Bu noktada doğal formlar, sistemler ve süreçlerden ilham alan yenilikçi bir yaklaşım olarak tanımlanan biyomimikri kavramı ön plana çıkmaktadır. Yapıda bulunduğu konum nedeniyle dış çevreyle en çok iletişim halinde olan bina kabuğunun bir parçası olarak bina cepheleri de bu enerji etkin çözümleri sağlama noktasında en büyük alana sahip bina bölümüdür. Bu nedenle cephe sistemlerinin enerji etkin tasarımı önemlidir.
Bu bağlamda çalışma kapsamında 'Bina cephe sistemlerinde enerji etkinliği sağlamaya yönelik çözümler doğadaki sistemlerden ilham alınarak tasarlanabilir mi?' sorusu ele alınmıştır. Çalışmada temel alınan bu ana soru üzerinden, doğal varlıkların, doğal derilerin, bir cephe sisteminin enerji etkinliğini en çok etkileyen hava, ısı, ışık, su/nem düzenleme ilkeleri çerçevesindeki çözümleri incelenmiştir. Bu kapsamda çalışmanın amacı biyomimetik yaklaşımın cephe tasarımlarında nasıl enerji etkin çözümler ürettiğini ortaya koymaktır. Bu amaç doğrultusunda, doğadan esinlenen biyomimetik cephe sistemlerinin bu enerji etkin çözümleri (verimlilik, koruma, üretme vb.) sağlama yöntemleri belirlenen örnek projeler üzerinden incelenmiştir. Gerekli literatür taramasının ardından geliştirilen tablo ile farklı özelliklere sahip on altı proje ilk olarak, her projede doğadan esinlenilen varlığın, canlının; yapı, cilt, deri, yüzey veya tabakası aracılığıyla nasıl hava, su/nem, ısı, ışık düzenleme stratejisi geliştirdiği analiz edilmiştir. Bu stratejilerin fikir aşamasında, tasarım önerisi olarak geliştirilmiş, test edilmiş, prototip olarak üretilmiş ya da mevcut binalardaki cephe sistemlerine biyomimikrinin hangi seviyesinde ve yaklaşımında aktarıldığı tespit edilmiştir. Stratejilerin biyomimetik cephe sistemlerinde hangi seviyede ve ne tür cephe sistemi kullanıldığı saptanmıştır. Sistemin belirlenen ilkeler doğrultusunda sağladığı enerji etkin çözümler tek tek analiz edildikten sonra, projeler, bu ilkeler doğrultusunda karşılaştırmalı bir tablo ile değerlendirilmiştir.
Yapılan değerlendirme sonucunda biyomimetik yaklaşımın sunduğu sürdürülebilir, yenilikçi ve alternatif çözüm önerileri ile enerji etkin cephe sistemlerinin tasarlanabileceği tespit edilmiştir. Ayrıca biyomimetik cephe sistemlerinde başta ısı ve ışık düzenlemesi olmak üzere hava ve su/nem düzenlemelerine yönelik çözümler üretilerek enerji etkinliğin sağlandığı görülmüştür.

Abstract:
Industrialization, rapid population growth, rapid increase in technological developments, etc. for reasons, energy shortages is been experienced in recent years as the energy consumption has increased significantly. High energy consumption in buildings also has a major impact here. Therefore, architects are trying to find energy efficient solutions to manage the energy consumption of buildings. At this point, the concept of biomimicry, which is defined as an innovative approach inspired by natural forms, systems and processes, comes to the fore. As part of the building envelope, which is most in contact with the external environment due to its location in the building, the building facades are also the part of the building with the largest area to provide these energy efficient solutions. Therefore, energy efficient design of facade systems is important.
In this context, within the scope of the study, 'can solutions for providing energy efficiency in building facade systems be designed by taking inspiration from the systems in nature?', the question has been addressed. Based on this main question in the study, the solutions of natural beings, natural skins within the framework of the principles of air, heat, light, water/moisture regulation that most affect the energy efficiency of a facade system were examined. In this context, the aim of the study is to demonstrate how biomimetic approach produces energy efficient solutions in facade designs. In line with this purpose, the methods of providing these energy efficient solutions (efficiency, protection, production, etc.) of biomimetic façade systems inspired by nature have been examined through the sample projects identified. Following the required literature review, sixteen examples of projects with different features were examined. At each project inspired by different organisms; Firstly, it has been analyzed how organisms develop air, water/moisture, heat, and light regulation strategies through structure, skin, surface or layer. It was determined that these strategies are transferred to the facade systems (in the idea phase, developed as a design proposal, tested, prototyped, current project) at which level and approach of biomimicry. In biomimetic façade systems, it was determined at which level these strategies are used in the system and what type of façade system was used. After the energy efficient solutions provided by the system in line with the determined principles were analyzed one by one, the projects were evaluated with a comparative table in line with these principles.
As a result of the evaluation, it has been determined that energy efficient facade systems can be designed with sustainable, innovative and alternative solutions offered by the biomimetic approach. In addition, it has been observed that energy efficiency is achieved by producing solutions for air and water/moisture regulation with especially heat and light regulation, in biomimetic facade systems.