Mevcut binaların enerji etkinliğini artırmada üretken tasarım ile çatı yüzeyi optimizasyonu
Roof surface optimization with generative design to enhance the energy efficiency of existing buildings
Yazar: BURCU ÖLÇER
Danışman: PROF. DR. SALİH OFLUOĞLU
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enformatik Ana Bilim Dalı / Mimari ve Kentsel Enformatik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Sürdürülebilirlik = Sustainability ; Tasarım = Design ; Yüksek performanslı beton = High performance concrete ; Üretkenlik = Generativity ; İklim krizi = Climate crisis

Özet:
Sanayi devriminden sonra, hızla artan fosil tabanlı enerji kullanımının sonucu olarak, günümüzde, İkim Krizi ile mücadele edilmektedir. Fosil yakıtların kullanılması ile oluşan sera gazları Dünya'ya ulaşan güneş ışınlarının yerkürede hapsolmasına neden olmakta; bu da yerkürenin ısınmasına yol açmaktadır. Yapılan bilimsel araştırmalar yerkürede süregelen enerji kullanımı alışkanlıklarımızın devam etmesi halinde çok yakın bir gelecekte Dünya'nın daha fazla ısınacağını, buna bağlı olarak olağandışı hava olaylarının çok daha fazla görüleceğini, bunların göçe, kıtlığa, kuraklığa, sellere neden olabileceği yönündedir. İklim değişikliğinin etkilerini azaltabilmek için yapılması gerekli en önemli adım, sera gazı emisyonlarını azaltmaktır. Bunun için enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılan fosil yakıtların, sera gazı oluşturmayan ve sürdürülebilir enerji kaynakları ile değiştirilmesi gereklidir. 
Mevcut bina stokunun işletim aşamasında kullandığı enerji, Dünya'da tüketilen nihai enerjinin büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Bu nedenle binalarda kullanılan enerji türünün sürdürülebilir ve düşük karbon emisyonlu yeni sistemler ile değiştirilmesi; iklim değişikliğinin etkilerini azaltmak için önemli bir adım olarak görülmektedir. Bunun için önerilen çalışma, mevcut yapıların enerji ihtiyaçlarını kendi ekosistemi içinde karşılayacak, doğaya zararlı gaz salınımında bulunmayan çözümlerdir. Türkiye'nin bulunduğu coğrafi konum ve buna bağlı olarak güneşlenme süreleri dikkate alındığında önerilebilecek çözümlerden birisi; yapıların çatılarında kullanılacak fotovoltaik paneller ile yapının kendi enerji ihtiyacını karşılamasıdır. Ancak mevcut binaların çatı çözümleri güneş enerjisinden maksimum düzeyde yararlanmak için tasarlanmamıştır. Bu nedenle bu tez çalışmasında mevcut binaların enerji etkin binaya dönüşümünde çatı tadilatlarının yapılmasının gerekliliği vurgulanmakta ve bu tadilatların yapımına başlanmadan önce güneş enerjisi potansiyelinden maksimum düzeyde yararlanabilmek için tasarlanabilecek çatı alternatiflerinin Üretken Tasarım metodu ile gerçekleştirilmesinin öneminden bahsedilmektedir. Üretken Tasarım, BIM araçları ile kullanılabilen görece yeni bir hesaplamalı tasarım yöntemidir ve tekrarlanan karmaşık süreçleri otomatikleştirerek geleneksel yöntemlerle yapılması uzun zaman gerektiren adımları kısa sürede gerçekleştirir. Parametrik olarak modellenen çatı yüzeylerinin, belirlenen kısıtlayıcılar ve hedef çıktı doğrultusunda, Üretken Tasarım metodu ile tasarım alternatiflerinin oluşturulması ve amaçlanan hedefe en yakın tasarım alternatifinin bulunması amaçlanmıştır. Bu çalışma, mevcut yapı stokunun enerji etkin binalara dönüşümünde yer alacak proje paydaşlarının kullanacağı ön görülerek gerçekleştirilmiştir. 
Anahtar Kelimeler: İklim Krizi, Sürdürülebilirlik, Yüksek Performanslı Bina, Üretken Tasarım, Güneş Enerjisi.

Abstract:
As a result of the rapidly increasing use of fossil-based energy after the industrial revolution, today the Climate Crisis is being battled. Greenhouse gases produced by the use of fossil fuels cause the sun's rays to reach the Earth to be trapped in the Earth's atmosphere, which leads to the warming of the Earth. Scientific studies show that if our current habits of energy use continue, the Earth will warm up more in the very near future, which will lead to more unusual weather events, which may cause migration, famine, drought, and floods. The most important step to mitigate the effects of climate change is to reduce greenhouse gas emissions. For this purpose, fossil fuels used to meet energy needs should be replaced with sustainable energy sources that do not generate greenhouse gases. 
The energy used by the existing building stock during the operational phase constitutes a large portion of the final energy consumed in the world. Therefore, replacing the type of energy used in buildings with new sustainable and low carbon emission systems is seen as an important step to reduce the impacts of climate change. For this purpose, the proposed study provides solutions that will meet the energy needs of existing buildings within their own ecosystem and do not emit harmful gases to nature. Considering the geographical location of Turkey and the sunshine hours, one of the solutions that can be proposed is to meet the energy needs of the building with photovoltaic panels to be used on the roofs of the buildings. However, the roof solutions of existing buildings are not designed to utilize solar energy at the maximum level. For this reason, this thesis emphasizes the necessity of roof renovations in the transformation of existing buildings into energy-efficient buildings and mentions the importance of realizing the roof alternatives that can be designed to make maximum use of solar energy potential with the Generative Design method before starting the construction of these renovations. Generative Design is a relatively new computational design method that can be used with BIM tools and automates repetitive complex processes and performs steps that require a long time to be done with traditional methods in a short time. It is aimed to create design alternatives of parametrically modeled roof surfaces in line with the specified constraints and target output by using the Generative Design method and to find the closest design alternative to the intended target. This study was carried out in anticipation of the project stakeholders who will be involved in the transformation of the existing building stock into energy-efficient buildings.
Keywords: Climate Crisis, Sustainability, High-Performance Building, Generative Design, Solar Energy.