Enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında yapılaşma şartlarının etkisinin incelenmesine yönelik bir çalışma
A study on the impact of building conditions on energy-efficient settlement and building design
Yazar: SEREN ADALIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ŞULE FİLİZ AKŞİT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture ; Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning

Özet:
Enerji etkinliği, çevresel ve ekonomik açıdan büyük bir öneme sahiptir. Enerji etkinliği konuları dikkate alınmadığında, binalarda sağlanan koşullarla konfor koşulları arasındaki fark artmaktadır. Bunun sonucunda binanın doğal yollarla gereksinimleri karşılanamamakta, bu da enerji tüketimini artırmaktadır. Bu durum, yalnızca ekonomik değil, aynı zamanda çevresel olumsuzluklara da neden olarak verimli ve sağlıklı bir yapma çevre oluşturma sürecine zarar vermektedir. Türkiye'de binalarda harcanan enerji, toplam enerji tüketimin %36'sını oluşturmaktadır (Özyurt & Karabalık, 2009). Bu yüksek oran, tüm karar vericilere bir sorumluluk getirmektedir.
Bu tez çalışmasında, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında yapılaşma şartlarının etkisi incelenmiştir. Çalışma, İstanbul'un ılımlı-nemli iklim koşullarında gerçekleştirilmiş olup, yapılaşma şartlarının yerleşme dokusu üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmada, farklı yapılaşma şartları, kat sayıları ve emsal kombinasyonları kullanılarak tanımlanmış ve bu kombinasyonların enerji tüketim yükleri üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Çalışma beş ana bölümden oluşmaktadır.
Birinci bölümde, enerji etkinliğinin önemi ve mevcut durum üzerinde durulmuştur. Enerji etkinliğinin, hem çevresel sürdürülebilirlik hem de ekonomik açıdan kritik öneme sahip olduğu vurgulanmıştır. Bu bölümde, enerji etkinliği konusunda şehir plancıları ve mimarların rolü de tartışılmıştır.
İkinci bölümde, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında etkili olan değişkenler belirlenmiştir. Bu değişkenler; iklime ilişkin değişkenler, yerleşme ve binaya ilişkin değişkenler ve kullanıcıya ilişkin değişkenler olarak üç ana başlıkta incelenmiştir. İklime ilişkin değişkenler, güneş ışınımı, dış hava sıcaklığı, dış hava nemliliği ve rüzgar gibi dış iklim değişkenleri ile iç hava sıcaklığı, iç yüzey sıcaklığı, iç hava nemi ve iç hava hareketi gibi iç iklim değişkenlerini kapsamaktadır. Yerleşmeye ilişkin değişkenler ise, yerleşmenin çevresine ait arazi kullanımı ve jeomorfolojik/topoğrafik durumlar gibi unsurları içermektedir. Binaya ilişkin değişkenler, binanın yönlendirilme durumu, hacim organizasyonu, bina formu, bina aralıkları ve bina kabuğunun optik ve termofiziksel özelliklerinden oluşmaktadır.
Üçüncü bölümde, Türkiye'de şehir ve bölge planlama sürecinin yapılaşma şartlarına etkisi detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Türkiye'de şehir ve bölge planlama süreci, imar mevzuatı kapsamında planlar, plan notları ve yönetmeliklerle yapılaşma şartlarını belirlemektedir. Bu şartlar, yerleşme dokusu ve bina tasarımı üzerinde doğrudan etkili olmaktadır. İmar mevzuatı, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında kritik bir rol oynamaktadır. Yapılaşma şartları, yapı nizamları, çekme mesafeleri, TAKS (Taban Alanı Kat Sayısı), KAKS (Katlar Alanı Kat Sayısı), emsal, bina yükseklikleri ve kat sayıları gibi unsurlarla belirlenmektedir. Bu şartlar, şehir ve bölge planlama sürecinde enerji etkinliğini sağlamak amacıyla optimize edilmelidir.
Dördüncü bölümde, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında yapılaşma şartlarının etkisine yönelik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu bölümde, İstanbul'da farklı yapılaşma şartları ve yerleşme dokusu seçenekleri belirlenmiş, modellenmiş ve bu seçenekler üzerinden enerji hesapları yapılmıştır. Design Builder programı kullanılarak yapılan modelleme ve simülasyonlarla, farklı yapılaşma şartlarının enerji yükleri üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Çalışma, yapılaşma şartlarının ısıtma, soğutma ve toplam enerji yüklerini nasıl etkilediğini ortaya koymaktadır.
Beşinci bölümde, çalışmanın sonuçları ve gelecekte yapılacak araştırmalar için öneriler sunulmuştur. Bu bölümde, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında yapılaşma şartlarının etkisini belirlemek için yapılan çalışmanın sonuçları özetlenmiş ve bu sonuçların şehir plancıları ve mimarlar için nasıl yol gösterici olabileceği tartışılmıştır. Ayrıca, yapılaşma şartlarının enerji yükleri üzerindeki etkilerini daha detaylı analiz etmek için gelecekte yapılacak araştırmaların önemi vurgulanmıştır.
Özetle, enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında yapılaşma şartlarının etkisini analiz ederek, daha verimli ve sağlıklı bir yapma çevre yaratmak için gerekli stratejilerin belirlemesi amaçlanmaktadır. Böylece bu tez çalışması, yapılaşma şartlarının doğru bir şekilde belirlenmesi ve uygulanmasını sağlayarak, şehir plancıları ve mimarlar için enerji etkin yerleşme ve bina tasarımında dikkate alınması gereken önemli bir rehber niteliği taşımaktadır.

Abstract:
Energy efficiency is of great importance both environmentally and economically. When energy efficiency is not considered, the difference between the conditions provided in buildings and comfort conditions increases. As a result, the building's requirements cannot be met naturally, leading to increased energy consumption. This situation not only causes economic but also environmental negative impacts, harming the process of creating an efficient and healthy built environment. In Turkey, the energy consumed in buildings constitutes 36% of the total energy consumption (Özyurt & Karabalık, 2009). This high ratio imposes a responsibility on all decision-makers.
In this thesis study, the impact of building conditions on energy-efficient settlement and building design is examined. The research was conducted under the temperate-humid climate conditions of Istanbul, and the effects of building conditions on the settlement pattern were evaluated. In the study, different building conditions, floor numbers, and floor area ratio combinations were defined, and the effects of these combinations on energy consumption loads were analyzed. The study consists of five main sections.
In the first section, the importance of energy efficiency and the current situation are discussed. The critical importance of energy efficiency both in terms of environmental sustainability and economically is emphasized. This section also discusses the role of urban planners and architects in energy efficiency.
In the second section, the variables that affect energy-efficient settlement and building design are determined. These variables are examined under three main headings: climate-related variables, settlement and building-related variables, and user-related variables. Climate-related variables include external climate variables such as solar radiation, outdoor air temperature, outdoor air humidity, and wind, as well as internal climate variables such as indoor air temperature, indoor surface temperature, indoor air humidity, and indoor air movement. Settlement-related variables include land use and geomorphological-topographical conditions of the surroundings of the settlement. Building-related variables include building orientation, volume organization, building form, building spacing, and the optical and thermophysical properties of the building envelope.
In the third section, the impact of the urban and regional planning process on building conditions in Turkey is examined in detail. The urban and regional planning process in Turkey determines building conditions through plans, plan notes, and regulations within the scope of zoning legislation. These conditions directly affect the settlement pattern and building design. Zoning legislation plays a critical role in energy-efficient settlement and building design. Building conditions are determined by elements such as building types, setback distances, base area ratio, floor area ratio, floor numbers, and building heights. These conditions should be optimized to ensure energy efficiency in the urban and regional planning process.
In the fourth section, a study on the impact of building conditions on energy-efficient settlement and building design is conducted. In this section, different building conditions and settlement pattern options in Istanbul are defined, modeled, and energy calculations for these options are made. Using the Design Builder program, modeling and simulations were performed, and the effects of different building conditions on energy consumption loads were analyzed. The study reveals how building conditions affect heating, cooling, and total energy loads.
In the fifth section, the results of the study and suggestions for future research are presented. This section summarizes the results of the study conducted to determine the impact of building conditions on energy-efficient settlement and building design and discusses how these results can guide urban planners and architects. The importance of future research to analyze the effects of building conditions on energy consumption loads in more detail is also emphasized.
In summary, this thesis aims to analyze the impact of building conditions on energy-efficient settlement and building design and determine the necessary strategies to create a more efficient and healthier built environment. In this context, it is emphasized that building conditions should be determined and applied correctly. The thesis serves as an important guide for urban planners and architects in considering energy-efficient settlement and building design.