Bolu Gülezler Konağı'nın ısıtma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri açısından değerlendirilmesi
Evaluation of Bolu Gulezler Konagi in terms of design parameters which are effective in conservation of heating energy
Yazar: CANSU AKFİDAN METİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞULE FİLİZ AKŞİT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji = Energy

Özet:
Türkiye'nin farklı iklim bölgeleri incelendiğinde, ısıtmanın istendiği ve istenmediği dönemin baskınlığı, o bölgede yapılan binaların tasarımlarını şekillendirmiştir. Her bölgedeki bina, bulunduğu iklim bölgesinin çevre şartlarına uygun olarak inşa edilmiştir. Fakat son zamanlarda yapılan binalar, standardize edilmiş betonarme konut uygulamaları halinde devam etmektedir. İklimle dengeli olmayan ve geleneksel özelliğini kaybetmiş binaların sayısı hızla artmaktadır.

Günümüzde çevre ve enerji problemleri giderek artarken, binaların tükettiği enerji de çevresel problemlere neden olmaktadır. Son yıllarda bulunduğu bölgenin iklimiyle dengeli olmayan bina sayısının hızla artması nedeniyle, binalarda kullanılan enerji tüketimi de artmıştır. Binalardaki enerji tüketiminin çoğunu ısıtma ve soğutma enerjisi kullanımı oluşturmaktadır. Bu nedenle, enerji korunumunun ve sürdürülebilir çevrenin sağlanması için ısıtma ve soğutma enerjisi giderlerinin azaltıcı yönde çalışmaların yapılması gerekli hale gelmiştir. 

Bu çalışmada, soğuk iklim bölgesinde yer alan geleneksel Bolu Gülezler Konağı'nın ısıtma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri açısından değerlendirilmesi yapılmıştır. Yapılan çalışma 5 bölümden oluşmaktadır.

Birinci bölümde, çalışmanın amacı, kapsamı ve yöntemi anlatılmıştır. Çalışmanın amacı, geleneksel konut özelliklerinin korunarak iklime uygun enerji etkin bina tasarımları yapılması açısından yeni yapılacak bina tasarımlarına ışık tutması olarak açıklanmıştır. Çalışma kapsamında genel olarak tez çalışmasının içeriği özetlenmiştir. Çalışmanın yönteminde ise Design Builder simülasyon programı kullanılarak Gülezler Konağı'nın modellendiği ve ısıtmanın istendiği dönem içerisinde ısıtma yükü, CO2 salımı ve ısıtma enerjisi için harcanan yakıt miktarı hesaplamaları yapıldığı belirtilmiştir.

İkinci bölümde, ısıtma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri, kullanıcıya ilişkin değişkenler, iklime ilişkin değişkenler ve binaya ilişkin değişkenler anlatılmıştır. Kullanıcıya ilişkin değişkenler, kullanıcı niteliği ve durumuna ilişkin değişkenler ve fizyolojik değişkenler olarak ikiye ayrılmaktadır. İklime ilişkin değişkenler, iç iklime ve dış iklime ilişkin değişkenler olarak açıklanmıştır. Binaya ilişkin değişkenler ise; binanın bulunduğu yer, bina ve hacimlerin yönlendiriliş durumu, bina aralıkları, bina formu, bina kabuğu optik ve termofiziksel özellikleri olarak anlatılmıştır.

Üçüncü bölümde, ısıtma enerjisi korunumunun etkin olduğu Türkiye'deki ılımlı nemli, ılımlı kuru ve soğuk iklim bölgeleri açıklanmıştır. İklim bölgelerinin özelliklerine göre ısıtma enerjisi korunumunda etkin olan tasarım değişkenleri anlatılmıştır.

Dördüncü bölümde, Bolu Gülezler Konağı'nın ısıtma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri açısından değerlendirmesi yapılmıştır. Öncelikle rekonstrüksiyon öncesi ve sonrası Gülezler Konağı'na ait ısıtma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri (yerleşme alanı, yönlendiriliş durumu ve hacim organizasyonu, bina aralıkları, bina formu, bina kabuğu optik ve termofiziksel özellikleri) belirlenmiştir. Tüm bu tasarım değişkenlerine bağlı olarak ısıtma yükleri, Design Builder simülasyon programı yardımıyla modellerenerek hesaplanmıştır. Daha sonra ısıtma yüklerine bağlı olarak Gülezler Konağı'nın rekonstrüksiyon öncesi ve sonrası CO2 salımı ve harcadığı yakıt miktarı hesaplanmıştır. Hesaplanan ısıtma yükü ve buna bağlı olarak CO2 salımı ve harcanan yakıt miktarını en aza indirmek için bina kabuğunda iyileştirmeler yapılarak, bazı senaryolar geliştirilmiştir. Bina kabuğunu oluşturan opak bileşen detayına, çatı döşemesine, zemine oturan döşemeye ve saydam bileşen detayına ilişkin senaryolar gelişitirilmiştir. Geliştirilen senaryolara ait ısıtma yükleri ve buna bağlı olarak CO2 salımları ve harcanan yakıt miktarları hesaplanmıştır. Tüm senaryoların değerlendirilmesi sonucu, optimum senaryoyu oluşturmak için en az ısıtma yükünü sağlayan alternatif belirlenmiştir. Belirlenen alternatif doğrultusunda, ısıtma yükü ve buna bağlı olarak CO2 salımı ve harcanan yakıt miktarı tekrar hesaplanmıştır. Daha sonra rekonstrüksiyon sonrası Gülezler Konağı ve optimum senaryonun ısıtma enerjisi maliyetleri hesaplanarak karşılaştırma yapılmıştır.

Beşinci bölümde ise yapılan tez çalışmasında çıkan sonuçlar değerlendirilmiş ve buna ek olarak önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
When Turkey's different climate zones are examined, the dominance of the heating period is desired or not desired, has shaped the design of the buildings constructed in a region. Climate is the most important factor that determines the architectural character of the region. Geographical structure, distance from the sea, mountains and other features of the regions in Turkey, are produce the climatic character of the area. Each region has its own climatic character and plant cover. In different climate zones in Turkey, external climate factors such as outside air temperature, outside air movement, solar radiation and humidity varies. This change has affected the design phase of traditional buildings in the climate regions of Turkey. Turkey has a rich variety of climates, so the buildings in each region have built in accordance with the environmental conditions of the climate zone in which they are located. However, recently constructed buildings are being built with standardized reinforced concrete housing applications. The number of buildings that are not suitable to the climate of the region and have lost their traditional characteristics is increasing rapidly. 

Today, while environmental and energy problems are increasing, the energy consumed by buildings also causes environmental problems. In recent years, the energy used in the buildings has also increased because of the rapid increase in the number of buildings that are incompatible with the region's climate. The majority of the energy consumption in the buildings is the use of heating and cooling energy. Excessive fossil fuels used by buildings cause environmental problems. At the top of these problems is global warming. Major environmental problems causing global warming can be sorted as;

•	environmental pollution
•	carbon dioxide emissions 
•	greenhouse effect
•	climate change

For this reason, to supply energy conservation and maintenance of the sustainable environment, reducing heating and cooling energy costs have become necessary. Alternative sources of energy are needed to leave a cleaner and healthier environment for future generations.

In this study, the traditional "Bolu Gülezler House" located in the cold climate region was evaluated in terms of design parameters which are effective in conservation of heating energy. The study consists of 5 chapters.

In the first chapter, the purpose, scope and method of study are explained. The aim of the work is to guide the design of new buildings to build compatible with climate energy efficient building designs while preserving traditional residential properties. In this section, the content of thesis work is summarized in general. In the method of working, it is stated that Design Builder simulation program was used to model the Bolu Gülezler House and calculate the heating load, CO2 emission and heating energy during the desired heating period.

In the second chapter, design parameters which are effective on the conservation of the heating energy, variables related to the users, parameters related to the climate and the parameters related to the building are described. Parameters related to the user are divided into two as;

•	parameters related to the user's quality and condition 
•	physiological parameters

The parameters related to climate are explained in terms of;

•	parameters related to internal climates
•	parameters related to external climates

Parameters related to the building are expressed in accordance with;

•	location of building
•	orientation of buildings and bodies
•	building distances
•	building form
•	optical and the thermophysical properties of the building envelope

In the third chapter, temperate humid, temperate dry and cold climate zones where the heat energy conservation is effective in Turkey are explained. Turkey is divided into five climate zones, as described below:

•	temperate humid climate region
•	temperate dry climate region
•	cold climate region
•	hot humid climate region
•	hot dry climate region

The period in which heating is requested lasts longer in the temperate humid climate zone, temperate dry climate zone and the cold climate zone. In hot-humid and hot-dry climate regions, the period in which heating is required is very short. In the scope of this thesis, temperate humid, temperate dry and cold climate zones have been investigated in order to conduct an evaluation study in terms of conservation of heating energy. Design parameters which are effective on the conservation of the heating energy are described according to the characteristics of climate regions.

In the fourth chapter, Bolu Gülezler House is evaluated in terms of design parameters which are effective on the conservation of the heating energy. Bolu province in the cold climate region is located in the western Black Sea of Turkey. Since Bolu is surrounded by forests, wooden materials gained importance in the buildings from past to present. Altough there is not many of them in the city center, today, Bolu houses with traditional architectural features are encountered.  In this study, the traditional Bolu house was chosen for the evaluation of the conservation of the heating energy. Firstly, the design parameters belong to before and after reconstruction of   Gülezler House (location of building, the orientation of buildings, building distances, building form, optical and the thermophysical properties of the building envelope) are determined. Depending on all these parameters, heating loads are calculated by modelling with the help of Design Builder simulation program. Then, depending on the heating loads, the pre and post reconstruction CO2 emission and the amount of fuel consumed by Gülezler House were calculated. Some scenarios have been developed by making improvements in the building envelope to minimize the calculated heating load and consequently CO2 emission and fuel consumption.  Scenarios related to constituents of the building envelope, such as;

•	the opaque component of the building envelope
•	the roofing
•	flooring sitting on the floor
•	the transparent component of the building envelope

have been developed. The heating loads of the developed scenarios, the CO2 emission and fuel consumption are calculated accordingly. After evaluation of all the scenarios, the alternative providing the least heating load is determined to create the optimum scenario. In line with the alternate scenario identified, heating load, the CO2 emission depending on heating load and the amount of fuel consumed are recalculated. Afterwards, comparasions are made by calculating heating energy costs of Gülezler House after reconstruction and optimum scenario.

In the fifth chapter, the results of the thesis study were evaluated and in addition this, suggestions are made.