Konut ve yerleşmelerin ön tasarımında enerji etkinliğine ilişkin bir model önerisi
A model proposal for concept design of residential buildings and settlements considering energy efficiency
Yazar: ALİCAN IŞIN
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji etkin planlama = Energy efficient planning ; Enerji etkin yerleşim birimi = Energy efficient settlement unit ; Enerji korunumu = Energy conservation ; Fiziksel çevre = Physical environment ; Konut tasarımı = Housing design ; Mimari tasarım = Architectural design ; Yapı-çevre ilişkisi = Building-environment relationship ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yerleşim dokusu = Settlement pattern

Özet:
Bu çalışmada konut ve yerleşmelerin enerji etkin tasarlanmasında yol gösterici ilkelerin belirlenmesi ele alınmaktadır. Enerji etkin konut ve yerleşmelerin iklimsel veriler ve çevre verileri dikkate alınarak ön tasarım sürecinde izlenmesi gereken adımlar belirlenmiş ve bu adımlar örnek bir çalışma için girdi olarak kullanılarak, Çanakkale'nin Geyikli beldesinde enerji etkin yerleşim birimi ön tasarım projesi hazırlanmıştır.
Çalışma sekiz bölüm ve eklerden oluşmaktadır.
Giriş bölümü olan birinci bölümde; iklim değişikliği ile enerji kullanımının ilişkisi, enerji kullanımının çevreye ve insan yaşamı için ortaya çıkardığı sorunlar ve sorunların önemi vurgulanmakta, çalışmanın amacı, hedefi, kapsamı ve yöntemi açıklanmaktadır.
İkinci bölümde; çevre ve sürdürülebilirlik gibi enerji etkinliğinin temelini oluşturan kavramlara değinilerek, enerji etkinliğinin mimari tasarımla olan ilişkisi tarif edilmektedir. Konuyu daha iyi ifade edebilmek için; binaların çevre sorunlarına etkileri, literatürde geçen çeşitli kaynaklardan derlenerek Avrupa Birliği ve Türkiye'de binaların enerji etkinliğine yönelik yasal düzenlemeler tanıtılmaktadır.
Üçüncü bölümde; enerji etkin konut ve yerleşme tasarımının gerekliliği tartışılmakta, gerekli kılan faktörler maddeler halinde sıralanmaktadır.
Dördüncü bölümde, konutların ve yerleşme tasarımının enerji etkinliğini etkileyen faktörler sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırmada yer alan faktörlerin enerji etkinliğini ne yönde etkilediği de kısaca açıklanmaktadır.
Beşinci bölümde; binaların enerji ihtiyacının karşılanmasında fosil yakıt kullanımını azaltan ve atmosfere salınan karbondioksit miktarını azaltan aktif sistemler tanıtılmaktadır.
Altıncı bölümde; yerleşme ölçeğinde ve bina ölçeğinde enerji etkinliğinin artırılması için izinden gidilecek ilkeler ve geliştirilen bir yöntem olarak, ön tasarım aşamasına ilişkin bir model önerisi yer almaktadır.
Yedinci bölümde; geliştirilen model önerisinin Çanakkale, Geyikli örneği üzerinde uygulanması ve adımların nasıl izlendiği açıklanmaktadır.
Sekizinci bölümde çalışmanın sonucu ve gelecek çalışmalara ne yönde katkı sağlayacağı yer almaktadır.
Ekler bölümünde ise;
•	Binaların birbirine göre konumlarının, hakim rüzgâra göre konumlandırılışlarının, yerleşme içerisinde rüzgâr hızı ve türbülans yoğunluğuna etkisinin incelendiği grafikler
•	Pencre konum ve boyutlarının iç mekânda doğal havalandırmaya etkisi
•	Türkiye'de illerin; enlemlerine, yönlerine ve arazi eğimine göre binaların güneş ışınımı kazancının engellenmediği minimum binalar arası mesafeleri içeren tablolar
•	Cephe yönlerine göre saydamlık oranının binaların güneş ışınımı kazancı, ısıtma yükleri ve soğutma yüklerine etkilerinin tablo ve grafikleri 
•	Tasarlanan yerleşme ve konutlara ait teknik çizimler
•	Projeye ait çeşitli görüntüler yer almaktadır.

Abstract:
Today's world suffers from climate change, which is caused by excessive emissions of greenhouse gasses. Carbon dioxide is an important heat-trapping greenhouse gas, which is released through human activities such as deforestation and burning fossil fuels.
Buildings are responsible for a large proportion of carbon dioxide emissions  due to energy use. It is estimated that currently, buildings contribute as much as one third of total carbon dioxide emissions, primarily through the use of non renewable energy sources during their operational phase. However the building sector has the largest potential for significantly reducing carbon dioxide emissions compared to other sectors. If energy efficiency of buildings increases 22%, 45 million tonnes of carbon dioxide gas emissions can be prevented per year.
This thesis study focuses on designing energy efficient residential buildings and settlements since more than 85% of existing buildings in Turkey are residential buildings. In this study, it is aimed to determine the design parameters which involve the energy efficieny of the buildings. To accomplish this goal, a predesign process, which is based on atmospherical and environmental factors of energy efficient buildings and settlements, is proposed. This approach is applied in predesigning of an energy efficient settlement located at Geyikli province of Çanakkale. 
The study includes eight chapters and several appendices. It is organized as follows.
Chapter 1, which is the introduction part, presents the problem, the scope, target and the predesign process methodology. At the first part of chapter 1, climate change is discussed. In this part the reasons for climate change are described as; post Industrial Revolution trends in energy utilization, population growth and urbanization. The relation between climate change and energy utilization, and the issues connected with the energy utilization are also emphasized in this chapter. 
Chapter 2 is more likely a literature review and in the content of this chapter, the correlation of the energy efficiency and architectural design is described along with the basic concepts of energy efficiency including the sustainability and environment.
Contribution of buildings to environmental issues is addressed by giving references to legislations from the countries in European Union and Turkey regarding energy efficiency of buildings. From this aspect it can be said that there is a long way to achieve a significant progress by the legal sanctions. 
As a part of literature review, some examples of the energy efficient building and settlement projects are also given in this chapter, considering a crosscheck between the examples in literature and the outcome design project of this study.
The importance of designing energy efficient buildings and those factors that necessitate such designs are discussed in Chapter 3. In this chapter, it is also stated that increasing unbounded usage of non renewable sources is the great threat for the natural environment. The problem is explained by the support of work reports by respected institutions and organisations concerning energy waste, source usage and environmental impact. At the end of the chapter the factors, which make energy efficiency in buildings and settlements crucial are designated. The findings are;
•	Unhealthy urbanization
•	Global warming and pollution
•	Rapid human population growth
•	Extinction of fossil fuels
•	The concept of sustainability
The prevailing factors in designing energy efficient buildings are classified and described briefly in Chapter 4. There are two main parameters for this classification. The first one is the climate and site variables and the second one is the building spesific variables. The climate and site variables are directly affect the building spesific variables. In order to move on systematically and without any data loss during the architectural design process, climate and site variables have to be designated before building specific variables. Brief explanation of those variables and their effects on energy efficiency are given in this chapter.
The renewable energy resources, such as solar collectors, photovoltaic panels and wind turbines contribute to the reduction of carbon dioxide emissions through decreasing trust on fossil fuels such as petroleum and natural gas. The active renewable energy systems which enable reduction of utilizing fossil fuels and carbon emissions of buildings are addressed in Chapter 5. 
The methodology proposed of  pre-designing energy efficient buildings is presented in Chapter 6 following the presentation of main principles to increase energy efficiency in buildings. In this chapter the principles of energy efficient design are determined depending on prevailing factors described in Chapter 4. In the light of these principles  design strategy models for both site selection and building design are created. Then, every step of these models are explained according to previous studies in the literature or by specialized studies that have been done in the content of this thesis study.
The developed computer program, which helps the architect or designer to decide building density in the site, in terms of solar gain, latitude, direction and slope is also introduced in Chapter 6.
Practice of this methodology in pre-designing of an energy efficient settlement located at Geyikli province of Çanakkale is described in Chapter 7. In this part each design step is performed in line with the proposed model refered in Chapter 6. The issues, which are experienced during the design stage, and precautions are explained with various figures and illustrations in this chapter.
The conclusions drawn from the study is presented in Chapter 8 which includes contributions of the study, the topics that need further investigation, and recommendations for future studies.
The attachments of the study are:
•	Wind analysis which show wind effects on buildings both interior and exterior.
•	Tables that show minimum distance requirements between the buildings in Turkey to satisfy maximum gain of solar radiation in terms of latitude, longitude, direction and slope. 
•	Tables and graphics that show correlations of the opening ratio on the building shell with the solar radiation gain, heating loads, and cooling loads, based on direction of the building facades.
•	Technical drawings of pre-design project
•	Renders of pre-design project