Yapı kabuğunda aktif güneş sistemleri ile enerji üretimi odaklı bütünleşik tasarım yaklaşımlarının simülasyon tabanlı analizi
Simulation analysis of integrated design approaches focused on energy generation by active solar systems in building envelope
Yazar: GEVHER NESİBE KAYA
Danışman: PROF. DR. FİGEN BEYHAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Güneş kolektörleri = Solar collectors ; Optimizasyon = Optimization ; Yapı kabuğu = Building envelope ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Enerji kaynaklarının tükenmesi ve karbon salınımlarının artması ile birlikte ekosistemde büyük hasarlar meydana gelmektedir. Bu durumun ortaya çıkmasında büyük paya sahip olan inşaat ve yapı sektöründe, binaların enerji verimli hale getirilmesi gerekmektedir. Bunun için yapının sadece enerji tüketiminin azaltılması yeterli olmamakta bütünleşik tasarım yaklaşımlarıyla birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak ihtiyacı olan enerjiyi üretmesi de gerekmektedir. Tez çalışmasında amaç, aktif güneş sistemlerinin yapı kabuğunda bütünleştirilmesi üzerine tasarımcı ve araştırmacılara yönelik sistematik bilgileri derleyerek sonraki çalışmalara katkı sağlamaktır. Çalışma, " bütünleşik tasarım yöntemleri" ve "yapı kabuğundan aktif güneş sistemleri ile enerji üretimi" bağlamında sınırlandırılmıştır. Yapılan alan çalışmasında, yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip Antalya ilinde iki katlı bir ofis prototipi oluşturulmuştur. Literatürden gelen veriler dikkate alınarak aktif güneş sistemlerinin cephelere bütünleştirdiği farkı senaryolar oluşturulmuştur. Oluşturulan senaryoların enerji kullanımları ve aktif güneş sistemlerinden enerji üretimleri, modellemelerinin yapıldığı "Design Builder" simülasyon programında hesaplanmış daha sonra veriler birbirleriyle kıyaslanmıştır. Ulaşılan bilgiler dahilinde, optimum enerji veriminin elde edildiği eğimli PV cephe sistemine sahip prototipin enerji üretimi %104,22 oranında gerçekleştiği görülmüştür. Sonuç olarak, analizleri yapılan enerji senaryolarıyla performans ölçütleri dikkate alınarak bütünleşik tasarım yöntemlerinin uygulandığı yapının kabuğuna bütünleştirilen aktif güneş sistemleri ile yapının ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisinden daha fazlasını üretebileceği bu araştırma ile kanıtlanmıştır.

Abstract:
The ecosystem suffers greatly as a result of the depletion of energy resources and the increase in carbon emissions. Buildings should be made energy efficient in the construction and building sector, which has played a significant role in the formation of this situation. Therefore, it is not enough to reduce only the energy consumption of the building, it is also necessary to produce the energy it needs by using renewable energy sources together with integrated design approaches. The aim of the thesis is to contribute to further studies by compiling systematic information for designers and researchers on the integration of active solar systems in the building envelope. The study is limited in the context of "integrated design methods" and "energy production from the building envelope with active solar systems". In the field study, a two-storey office prototype has been created in Antalya, which has a high solar energy potential. Considering the data from the literature, different scenarios that active solar systems are integrated into the facades have been created. The energy use of the scenarios created and the energy production from active solar systems have been calculated in the Design Builder simulation program, where the models were made, and then the data were compared with each other. Within the information obtained, it has been observed that the energy production of the prototype with the inclined PV façade system, where optimum energy efficiency is achieved, is realized at a rate of %104,22. As a result, it has been proven with this research that the active solar systems integrated into the envelope of the building, where integrated design methods are applied, considering the energy scenarios and performance criteria, can produce more than the electrical energy needed by the building.