Kıyı kentlerinde kentsel ve yapısal ölçekte tasarımda rüzgar entegrasyonuna ilişkin bütüncül bir model önerisi: Antalya örneği
A comprehensive model proposal for wind integration in urban and structural design in coastal cities: A case study of Antalya
Yazar: GAMZE KIRAN
Danışman: PROF. DR. İLKNUR AKINER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Kent dokusu içerisinde var olan bir yapı onu çevreleyen geometriden bağımsız düşünülemez. Dolayısıyla kentsel ölçekte tasarım kriterlerini belirleyen kararlar aynı zamanda yapı tasarım kararlarını da etkilemektedir. Yapı ve kent arasındaki ikili ve karmaşık ilişki kent havalandırmasında hem önemli hem de zorlu bir etmendir.  Özellikle Akdeniz iklim tipinin hâkim olduğu nemli-sıcak bölgelerde yaz dönemlerinde rüzgâr istenilen bir iklim elemanıdır. Fakat yeterli rüzgâr akışının sağlanması ancak kent yapılanmasının buna imkân vermesiyle mümkün olmaktadır. Kentlerde termal konfor, hava kirliliği ve enerji kullanımı gibi konularda daha sürdürülebilir bir yaşamın gerçekleşmesi için mümkün olduğunca doğal havalandırma koşulları iyileştirilmelidir. 
Bu motivasyonla yola çıkılan çalışmada, sıcak-nemli iklim bölgesinde optimum havalandırma koşullarının sağlanması için kentsel geometriye ilişkin gerekli tasarım stratejilerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Antalya kentinin farklı yerleşim karakterlerine ait bölgelerinden çalışma alanları seçmiş ve bu alanların rüzgâr koşulları değerlendirilmiştir. Bina kesir yüzey, yüzey pürüzlülüğü ve kanyon oranlarının değerlerine göre sınıflandırılan 400x400 m sınırlarına sahip sekiz adet örneklem alanı belirlenmiştir. Bu bölgelerin rüzgâr ortamlarının ortaya koyulması ve karşılıklı değerlendirmelerin yapılmasında matematiksel hesaplama yöntemleri tercih edilmiştir. Bu yöntem hem zaman açısından hem de ekonomik açıdan daha faydalı sonuçlar sağlamaktadır. Seçilen kentsel alanların 3 boyutlu kütle modelleri oluşturulduktan sonra Hesaplamalı-Akışkanlar-Dinamiği analizleri için ANSYS 2020 Fluent programında simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçlarında farklı kent dokularına ait rüzgâr hareketlerinin değerlendirilmesi için belirlenen ölçüm noktalarındaki değerlendirilmesinde korelasyon matrisi ve regresyon analizi kullanılmıştır. 
Örneklem alanları yapı yoğunluğu, yüzey pürüzlülüğü, kentsel boşluklar ve sokak düzenleri başlıkları altında değerlendirilmiştir. İki adet ölçüm noktası sınırı belirlenmiştir. İlki 100x100 metre sınırları içerisindeki merkez ölçüm noktaları diğeri de tüm örneklem alanı sınırları içerisindeki sokak ölçüm noktalarıdır. Yapı yoğunluğu merkez bölgedeki rüzgâr hızlarının değerlendirilmesinde rüzgâr hızına etki eden önemli etmenlerden birisi olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle merkez bölgedeki rüzgâr hızının değerlendirilmesinde yapı yoğunluğunun hesaplandığı sınırlar rüzgâr hızı ve yapı yoğunluğu arasındaki ilişkiyi etkilemektedir. Merkez bölgedeki ölçüm noktalarından elde edilen veriler ile yapılan korelasyon analizinde merkez bölge Vr değerlerinin örneklem alanlarının sahip olduğu toplam yapı yoğunluğu (Ytoplam) ile ilişkisi -0,70 (yüksek düzey) çıkarken, merkez bölgenin yapı yoğunluğu (Ymerkez) ile ilişkisi -0,54 (orta düzey) çıkmıştır.  
Sokaklara ait ölçüm noktalarından elde edilen verilerin hem korelasyon matrisinde hem de regresyon analizlerinde rüzgâr hızını etkileyen en önemli faktörün sokakların hâkim rüzgâr ile yaptıkları açı olduğu ortaya koyulmuştur. Rüzgâr açısı korelasyon matrisindeki -0.53 ile en yüksek değere sahip iken regresyon analizinde de önem değeri en yüksek parametre olarak karşımıza çıkmaktadır.  İkincisi ise sokaklara ait H/W oranıdır. Bu durumda sokak düzenleri havalandırma koşullarını etkileyen en önemli parametre olduğu ortaya koyulmuştur.

Abstract:
The texture of a city cannot be thought of independently from the surrounding geometry. Hence, decisions determining the design criteria at an urban scale also affect architectural design decisions. The dual and complex relationship between buildings and cities is a crucial and challenging factor in urban ventilation. Particularly in regions dominated by the Mediterranean climate, characterized by humid-hot conditions, wind becomes a desired climatic element during summer. However, ensuring sufficient airflow depends on the urban structure permitting it.
Enhancing natural ventilation conditions is essential for achieving a more sustainable living environment in cities, addressing issues such as thermal comfort, air pollution, and energy use. With this motivation, this study aims to identify necessary design strategies related to urban geometry to achieve optimal ventilation conditions in a hot-humid climate region. Areas within different settlement characters of Antalya city were selected as study areas, and their wind conditions were evaluated.
Eight sample areas were classified based on building fraction area, surface roughness, and canyon aspect ratio within 400x400 m boundaries. Mathematical calculation methods were preferred for revealing wind environments and conducting mutual assessments. After creating 3D mass models of selected urban areas, simulations were performed using Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis in ANSYS 2020 Fluent software. Correlation matrix and regression analysis were employed to evaluate wind movements in different urban textures at designated measurement points.
Sample areas were evaluated under categories of building density, surface roughness, urban voids, and street layouts. Two measurement point boundaries were established: central measurement points within 100x100 meter boundaries and street measurement points within the entire sample area boundaries. Building density emerged as a significant factor influencing wind speeds in the central region evaluation. In correlation analysis of data from central region measurement points, the relationship between central region wind speed (Vr) values and total building density (Ytotal) was found to be -0.70 (high level), while the relationship with central region building density (Ycentral) was -0.54 (moderate level).
Data from street measurement points revealed that the dominant factor influencing wind speed in both correlation matrix and regression analyses was the angle of streets concerning prevailing winds. Wind angle showed the highest correlation value of -0.53 and emerged as the most significant parameter in regression analysis. The second most influential factor was the aspect ratio of streets (H/W).In conclusion, street layouts were identified as the most critical parameter affecting ventilation conditions, underscoring their pivotal role in shaping urban wind dynamics.