Akdeniz iklim koşullarında pasif ev standartlarının uygulanabilirliğinin sinirsel bulanık mantık ile tahmini ve tasarım sürecine dahil edilmesi: Yarı olimpik kapalı havuz örneği
Estimating the applicability of passive house standards in Mediterranean climate conditions with neuro fuzzy logic and its including into the design process: A case of a semi-olympic indoor pool
Yazar: SETENAY UÇAR
Danışman: PROF. DR. İLKNUR AKINER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji etkin yapı = Energy efficient building ; Enerji performans analizi = Energy performance analysis ; Mimarlık = Architecture ; Pasif ev = Passive house ; Sinirsel bulanık mantık = Neuro fuzzy logic ; Yapay zeka = Artificial intelligence

Özet:
Pasif Ev enerji tasarrufu sağlayan, binanın tasarım aşamasında karar verilen veya mevcut binalara uygulanabilen bir inşaat konseptidir. Soğuk iklimlere sahip ülkelerde kullanımı yaygın olan Pasif Ev, sıcak iklimlerde de uygulanması son yıllarda sadece küçük ölçekli yapılar için başlamıştır. Daha önce sıcak iklimlerde büyük ölçekli geniş mekanlarda uygulanmayan bu konseptin ısıtma ve soğutma yükünü hafifletebilmesi ve uygulanabilirliği araştırılmaktadır. Çalışma kapsamında Pasif Ev modeline sahip kapalı havuz yapısının sıcak iklimde uygulanabilirliği için Akdeniz iklim koşullarına sahip Antalya ili için örnek çalışma yapılacaktır. Bu çalışma ile Türkiye'nin Akdeniz iklimine sahip bölgeleri için sonuç oluştursa da hem Türkiye'nin diğer iklimleri hem de diğer ülkelerdeki kapalı havuz yapılarına örnek rehber oluşturulmaktadır. Bu bağlamda yapay zeka yöntemi ve sinirsel bulanık mantık tekniği ile elde edilen verilerin mimari tasarıma yön vermesi, pencere duvar oranını, cephede gölgelendirme elemanlarının varlığını, yapı elemanlarının ısıl geçirgenlik değerleri ve binanın yönlenmesi gibi parametrelere bağlı olarak değişkenlerin enerji ihtiyacını en az düzeyde sağlayabilecek şekilde sonuçlar ortaya koymaktadır. Elde edilen verilerle büyük ölçekli bir binada en uygun model için birçok sonuç ortaya çıkmıştır. Binanın yönüne karar verilmesi, havalandırma veya gölgelendirme ihtiyacının olup olmamasına göre, pencere duvar oranını bulabilmeleri ve bina yapı malzemeleri seçilmesi gibi yapım için mimari tasarıma yön verici parametrelerin oluşturulması sağlanmıştır. Çok kriterli seçim yapmanın zor olması nedeniyle sinirsel bulanık mantık yöntemi uyarlamalı ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemi (ANFIS) ile bu karar verme aşamasını kolaylaştırarak literatürde mimari tasarımın sinirsel bulanık mantık yöntemi ile kullanılması yönünde de bir yenilik olmaktadır.
Çalışmada ortaya çıkan modelin doğruluk oranı gerçek veriler ile ANFIS arasındaki regresyon analizine göre R² değerinin 0,9997 olduğu belirlenmiştir. Bu durumda doğruluk payının %99 olduğunu göstermektedir. Büyük ölçekli yapıda binanın kuzey, güzey, doğu veya batı olarak yönlendirilmesi ile pencere ve duvar oranlarının %10 ve %90 olduğu durumlarda yüksek oranda enerji verimliliği sağladığı saptanmıştır. Bina yapımında seçilecek malzemelerde yalıtımın kullanılmasının enerji verimliliğine önemli katkısı olduğu da elde edilen verilerle belirlenmiştir. Yapı elemanlarının ısıl geçirgenlik değeri ve pencere camı özelliklerinin de mimari tasarımda Pasif Ev konseptine uyması yönünden araştırılması ve TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları standartına göre hesaplamalar yapılarak yapıda kat yüksekliği, mekan büyüklüğü, pencere duvar oranlarına göre kıyaslamalar yapılarak ısı kayıp oranlarının etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçların Antalya'da işletime devam eden kapalı havuz yapısına uygulanması ile elektrik ve doğal gaz giderlerinin maliyet hesabı yapılarak kış dönemi yaklaşık %60 ve yaz dönemi yaklaşık %15 kar edilebileceğini göstermektedir. Bu çalışma ile inşaatta özellikle Türkiye Akdeniz ikliminde var olan eksikliklerin tamamlanması yönünde bilgi sağlanmaktadır.

Abstract:
Passive House is an energy-saving construction concept that is decided during the design phase of the building or can be applied to existing buildings. Passive House, which is widely used in countries with cold climates, has started to be applied in hot climates only for small-scale buildings in recent years. This concept, which has not been applied in large-scale spaces in hot climates before, is being investigated to alleviate the heating and cooling load and its applicability. Within the scope of the study, a case study will be made for the province of Antalya, which has Mediterranean climate conditions, for the applicability of the indoor pool structure with the Passive House model in hot climates. Although this study produces results for the Mediterranean climate regions of Turkey, an exemplary guide is created for both Turkey's other climates and indoor pool structures in other countries. In this context, the data obtained by the artificial intelligence method and neural fuzzy logic technique give direction to the architectural design, the window-to-wall ratio, the presence of shading elements on the façade, the thermal transmittance values of the building elements, and the orientation of the building, depending on parameters such as the energy need of the variables to be provided at the lowest level. puts it. With the data obtained, many results have emerged for the most appropriate model for a large-scale building. By determining the direction of the building, finding the window-to-wall ratio according to whether there is a need for ventilation or shading, and choosing the building materials for the construction, it is ensured that the guiding parameters for the architectural design are created. Since it is difficult to make multi-criteria selections, the neural fuzzy logic method facilitates this decision-making process with the adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS), and it is an innovation in the literature to use the neural fuzzy logic method in architectural design.
The accuracy rate of the model that emerged in the study was determined to be 0.9997 according to the regression analysis between the real data and ANFIS. In this case, it shows that the accuracy rate is 99%. It has been determined that a large-scale structure provides high energy efficiency in cases where the building is oriented north, south, east or west and the window and wall ratios are 10% and 90%. It has also been determined with the obtained data that the use of insulation in the materials to be selected in the construction of the building has a significant contribution to energy efficiency. The thermal transmittance value of the building elements and the window glass properties were also investigated in terms of compliance with the Passive House concept in architectural design and the effect of heat loss rates was investigated by making calculations according to the TS 825 Thermal Insulation Rules in Buildings standard and making comparisons according to the floor height, space size, and window wall ratios in the building. With the application of the obtained results to the indoor pool structure that continues to operate in Antalya, the cost calculation of electricity and natural gas expenses shows that approximately 60% profit can be made in the winter period and approximately 15% in the summer period. With this study, information is provided to correct the deficiencies in construction, especially in the Mediterranean climate of Turkey.