Akıllı yapı kabuğunda cephe bileşeni olarak kullanılan akıllı camların seçimi için sistem önerisi
System proposal for selection of smart glasses used as intelligent facade component
Yazar: SELİM KIZILTOPRAK
Danışman: PROF. DR. NİHAL ARIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Akıllı sistemler = Intelligent systems ; Akıllı tasarım = Intelligent design ; Giydirme cephe elemanları = Curtain wall elements ; Giydirme cepheler = Curtain walls ; Hafif yapı elemanları = Lightweight building elements ; Mimari cephe = Architectural front ; Ticari binalar = Commercial buildings ; Yeşil yapı = Green building ; Çift cephe sistemleri = Double facing systems ; Çok katlı binalar = Multistorey buildings

Özet:
Tarihin başlangıcından bu yana insanın barınma ihtiyacını karşılama yöntemleri de gelişimini sürdürmektedir. İnsanın kullandığı mekânlarda aradığı konfor ölçüleri her döneme göre değişse de barınma ihtiyacı temelde değişmemiştir. Fakat bu ihtiyacı karşılamada kullanılan mekânlar, malzemeler ve yöntemler değişmiş ve gelişmiştir.
Özellikle, son yüzyılda insanın bu ihtiyacını karşılamanın ötesinde konformist yaklaşımları sonucu, mekân algısı da değişmiş, ancak bu algı yaşadığı doğayı önemsemeden gelişimini sürdürmüştür. Yaşam ve çalışma alanlarının tasarımı, uygulanması ve kullanılması sırasında kullanılan kaynaklar hiç bitmeyecekmiş gibi tüketilmiş, üretim süreçlerinde kullanılan bileşenlerin doğaya verdiği zarar önemsenmemiştir.
Gelinen noktada, doğanın artık insana da zarar verebilen düzeyde tahrip olduğu, geri dönülmesi zor olmakla birlikte var olanı korumanın mümkün olabileceği bilinci gelişmeye başlamış ve enerji kaynaklarının tükenmesi, insanların yaşamları sırasında çevreye verdiği zararlar sorgulanmaya başlamıştır. Bu zararlar üretim tesislerinin yanısıra insanların çalıştığı ve yaşadığı mekânlar üzerinden de gerçekleşmektedir.
Artık doğaya rağmen var olan değil, doğaya uyum sağlayan yapılar tasarlamanın vakti geldiğine inanan bazı uzmanlar yeni arayışlara girmiş ve yapının çeşitli alanlarında yeni malzemeler geliştirmeye başlamışlardır.
İlerleyen teknolojiye paralel olarak yapı alanındaki yeni gelişmeler , enerji tasarrufunu ön plana çıkaran, kullanıcıların konforunu önemseyen, insan kontrolüne gerek kalmaksızın kendini yönetebilen binaları hedeflemektedir. Bu binalarda, bir otomasyon sistemi yapının tüm sistemlerini yönetmekte ve binanın tıpkı bir canlı gibi doğaya uyumlu tepkiler verebilmesini sağlamaktadır. Bu yapıların kullanıcılarının gereksinimlerine de cevap verebiliyor olması da önemsenmektedir. Henüz yeterli düzeye ulaşamamış olsa da yapı teknolojisindeki gelişmeler ivmelenerek artacak ve insan kontrolüne ihtiyaç duymayan yapılar yakın gelecekte ortaya çıkacaktır.
Bu anlamda insan ile doğa arasındaki en önemli ilişkiyi kuran yapı elemanı cephelerdir. Sözü edilen gelişmeler yapı kabuğunda da önemli mesafeler alınmasını sağlamış ve yapı kabuğu "aktif" ve "pasif" sistemler olarak sınıflandırılmaya başlanmıştır. Pasif sistemler, yukarıda bahsi geçen gereksinimlere cevap vermekle birlikte, gelişen teknoloji ile uyumlu kullanıcı konforu ve insanın bilinçsel gelişimine paralel beklentilerine tam anlamıyla karşılık verememektedir.
xx
Yapılan araştırmalarda pasif sistemler üzerine yapılmış çok sayıda çalışmanın mevcut olduğu görülmüştür. On yıllardır yapı sektöründe de uygulanan örnekleri mevcuttur. Bu nedenle bu çalışmada önce yapı kabuğunun işlevlerinden, kullanıcıların temel ihtiyaçlarından ve günümüz cephesinden beklenen özelliklerden ve kabuktan beklenen performans gereksinimlerinden bahsedilmiştir.
Daha sonra yapı kabuğunun akıllanma sürecinden bahsedilmiş, yapı kabuğunu akıllı yapan özellikler belirlenmiş, modern yapı kabuğunu oluşturan bileşenler anlatılmıştır. Akıllı malzemeler tanımlandıktan sonra yapı kabuğunun en önemli bileşeni olan camlar ele alınmıştır.
Son bölümde akıllı camların seçilebilmesi için bir sistem önerisi üzerinde çalışılmış ve bir örnek üzerinden anlatılmıştır. Akıllı camların hemen hemen hepsinde isteğe ve ihtiyaca bağlı olarak katsayılarla üretim aşamasında oynanabildiğinden ve birçoğunun henüz yaygın üretimi olmadığından U-değeri (Isı iletkenlik değeri), SHGC (Güneş ısı kazanç katsayısı) ve VT (görsel gerçirgenlik) değerleri üzerinden karşılaştırma yapılmamış, uygun cam teknolojisinin seçimine yönelik bir yöntem geliştirilmiştir.
Sistem, kullanıcı gereksinimlerinin proje özelinde önem düzeyleri atanarak derecelendirilmesi ve söz konusu camların bu gereksinimleri karşılayıp karşılamadığının değerlendirilmesi üzerine kurulmuştur. İstenirse, uygulanacak ürünler belli olduğunda bunlar arasından seçim yapmak üzere teknik performans değerleri üzerinden bazı kriterler de eklenmesi mümkündür.
Sonuç bölümünde ise yapılan çalışma üzerine bazı değerlendirmeler yapılmış, akıllı cam teknolojisinin sorunlarına değinilmiş ve beklentilere yer verilmiştir.

Abstract:
Since the beginning of history, methods of meeting people's shelter need continue to develop. Although the comfort measurements that people look for in the places they use, vary against different times, the need for housing has not changed much fundamentally. However, the places, materials and methods used to meet this need, have changed and developed.
Especially in the last century, as a result of the conformist approach of the humans, the perception of space has also changed, but this perception has continued its development without caring about the nature. The resources have been consumed during the design, production, and usage of living- and workspaces, as resources were limitless. Also people didn't care about the hazards that have been caused by the materials used in the production process.
Today, it has started to be understood that nature has been so damaged, that this causes hazards on humans. It's also understood that it is still possible to preserve what's left in our hands regarding the nature, altough this wouldn't be easy. The depletion of energy resources and environmental damage caused by daily life of people began to be questioned. It is believed that it is time to design structures that are compatible with nature. New materials are being developed for various areas of the building.
New developments in the field of construction in parallel with advancing technology, aim to focus on energy saving, to care about the comfort of users and to manage buildings without human control. In these buildings, an automation system manages all the systems of the structure and allows the building to react harmoniously to the nature like a living thing. These buildings have to meet the user needs also. Even though they have not yet reached a sufficient level, the developments in building technology will accelerate and the structures that do not need human control will be available in the near future.
In this sense, the most important connection between people and nature in the building, are the building facades. The mentioned developments have made significant improvements in the building shell and the structure shells have started to be classified as "active" and "passive" systems. Although passive systems respond to the mentioned requirements, they don't fully meet the expectations of the modern user in parallel with the developing technology and the development of human consciousness.
It is seen that there are many studies on passive systems. For decades, there have been many examples in the construction sector. Therefore, in this study, firstly the functions of the building shell, the basic needs of the users, the expected features from the present shells and the performance requirements of facades have are mentioned.
Later, furthermore, the becoming-intelligent process of the façade has been discussed, the features that make the façade have been specified and the components of the modern building shell are explained. After the definition of smart materials, the "glass" component is discussed, which is the most important component of façade.
In the last section, a system proposal has been studied for the selection of smart glasses and explained against to a sample project. Since almost all of the smart glasses have the ability to be produced providing specific parameters, and also and many of them are not yet in mass-production, no comparison has been made between the U-value (heat conductivity value), SHGC (solar heat gain coefficient) and VT (visual transmission) parameters.
The system is implemented so that, first the user needs/requirements are ranked setting importance degrees as a table, considering the specified project, then another table is filled for each glass, with values providing the information whether the glass provides the specific feature or not.
It is possible to arrange tables with additional features considering these technical performance parameters, after deciding the appropriate glass technology, if desired.
In the conclusion section, comments were made about the study, the problems of smart glass technology were mentioned and future expectations were also discussed.