Performansa dayalı cephe sistemleri ve parametrik tasarımın günışığı açısından incelenmesi
Examination of performance based facade systems and parametric design in terms of daylight
Yazar: MERVE SAVRUNLU
Danışman: DOÇ. DR. TÜRKAN UZUN ; DOÇ. DR. ÜMİT TURGAY ARPACIOĞLU
İstanbul Gelişim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Günümüzde enerji üretimi ve tüketimi artmaktadır. Endüstriyel faaliyetler, ulaşım, tarım faaliyetleri ve enerji üretimi gibi nedenlerden dolayı oldukça yüksek miktarda sera gazı emisyonu olmaktadır. Sera gazı emisyonunun atmosferde birikmesi sonucu küresel ısınma meydana gelmektedir. Bununla mücadele edebilmek için fosil yakıtlarının kullanımı azaltılabilir. Türkiye'deki toplam enerjinin %20'si ulaşım, %37'si bina ve %43'ü endüstri alanında kullanılmaktadır. Eğer küresel ısınmanın önüne geçmek isteniyorsa binalar daha az enerji tüketilecek şekilde tasarlanmalıdır. Dijital teknikler mimari tasarımla beraber kullanılmaya başlanmıştır. Böylece karmaşık formların modellemesi kolaylaşabilmiş ve enerji verimliliği için analizlerin yapılabilmesine olanak sağlamıştır. 
Bu çalışmanın ilk bölümünde tezin problemi, amacı, önemi ve yöntemi üzerinde durulmuştur. İkinci bölümünde performansa dayalı tasarım ve cephe sistemlerinden bahsedilmiştir. Günümüzde enerjinin üretimi ve tüketimi hayati bir yere sahiptir. Binaların daha az enerji tüketecek şekilde tasarlanması önemli bir hale gelir. Bu durum mimarları, yeni tasarım yöntemleri arayışına yöneltmiştir. 
Performansa dayalı tasarım, bina performansının tasarım için önemli bir faktör olduğu tasarım yöntemidir. Geleneksel CAD simülasyon süreçlerinden farklıdır. Performansa dayalı simülasyonlar kullanarak tasarım modeli doğrudan değiştirilebilir. 
Enerji kayıplarının büyük bir bölümü bina yüzeyinde gerçekleşir. Bundan dolayı performansa dayalı cephe tasarımlarından adaptif cephe, kinetik cephe, çift cidarlı cephe ve akıllı cephe üzerinde durulmuştur. Bu cephelerin kullanıldığı yapılar incelenmiştir.
Bu tez çalışmasının üçüncü bölümünde parametrik tasarım üzerinde durulmuştur. İlk olarak matematikte kullanılan parametre kelimesi değişken anlamına gelmektedir. Daha sonradan bu kelime tasarımcılar tarafından da kullanılmaya başlanmıştır. Önceden bir model oluşturulduktan sonra  mimar parametrelerden herhangi birisini değiştirmek isterse değiştirilen parametreye göre en başa dönüp modeli tekrardan oluşturması gerekir. Bu durum zaman kaybına neden olur. Zamanla teknolojinin gelişmesiyle mimarlık alanında yeni yazılımlar kullanılmaya başlanmıştır. Grasshopper, Dynamo gibi parametrik tasarıma olanak sağlayan yazılımlar piyasaya sürüldü. Geçmişte her ne kadar sketchpad gibi parametrik temelli tasarım programları kullanılsa da Dynamo, Grasshopper gibi yazılımların piyasaya sürülmesiyle parametrik modelleme mimari alanda yaygınlaşmaya başladı. Dünyanın birçok yerinde parametrik modelleme tasarımcılar tarafından kullanıldı. Dördüncü bölümünde parametrik tasarım metoduyla tasarlanan uygulanmış mimari örnekler incelenmiştir. Farklı ölçeklere ve işlevlere sahip çalışmalar seçilmiştir. 
Bu tez çalışmasının son bölümünde analiz çalışması yapılmıştır. Bu bölümde İstanbul Gelişim Tower olarak adlandırılan K blok kule binası ve eski Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi D blok seçilmiştir. Bu blokların modellenmesinde Rhinoceros, parametrik cephenin modellenmesinde Grasshopper, binaların günışığı analizlerinde ise Honeybee programından yararlanılmıştır. Grasshopper programının eklentisi Honeybee kullanılarak binaların mevcut cephelerinin günışığı analizleri yapılmıştır. Binaların analizler için seçilen noktaların aydınlık düzeyleri tablolaştırılmıştır. Mevcut cepheler yerine parametrik bir metot kullanılarak cephe tasarlansaydı günışığı analizi nasıl olurdu sorusuna cevap verebilmek için Grasshopper kullanarak parametrik cephe denemeleri yapılmıştır. Zengin çeşitliliğe olanak tanıyan cephe varyasyonları tezin ilgili bölümlerinde modüller kullanılarak cephe tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu cephe tasarımları yine Grasshopper yazılımı kullanılarak binaların boyutlarına göre modellendi. Bu sefer parametrik cepheye göre modellenmiş binaların günışığı analizi yapılmıştır. Seçilen noktaların aydınlık düzeylerine göre analizlerin sonuçları birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Today, energy production and consumption are increasing. A very high amount of greenhouse gas emissions occur due to reasons such as industrial activities, transportation, agricultural activities and energy production. Global warming occurs as a result of the accumulation of greenhouse gas emissions in the atmosphere. To combat this, the use of fossil fuels can be reduced. 20% of the total energy in Turkey is used in transportation, 37% in buildings and 43% in industry. If global warming is to be prevented, buildings should be designed to consume less energy. Digital techniques have begun to be used together with architectural design. Thus, modeling of complex forms became easier and enabled analyzes for energy efficiency.
The first part of this study focuses on the problem, purpose, importance and method of the thesis. In the second part, performance-based design and facade systems are mentioned. Today, the production and consumption of energy has a vital place. Designing buildings to consume less energy becomes critical. This situation has led architects to search for design methods.
Performance-based design is a design method in which building performance is an important factor for design. It differs from conventional CAD simulation processes. The design model can be modified directly using performance-based simulations.
Most of the energy losses occur on the building surface. Therefore, performance-based facade designs such as adaptive facade, kinetic facade, double skin facade and intelligent facade are emphasized. The buildings where these facades were used were examined.
The third part of this thesis focuses on parametric design. The word parameter, first used in mathematics, means variable. Later, this word started to be used by designers as well. After a model has been created, if the architect wants to change any of the parameters, he must go back to the beginning and recreate the model according to the changed parameter. This causes loss of time. Over time, with the development of technology, new software began to be used in the field of architecture. Software that enables parametric design such as Grasshopper and Dynamo have been released. Although parametric-based design programs such as Sketchpad were used in the past, parametric modeling began to become widespread in the architectural field with the release of software such as Dynamo and Grasshopper. Parametric modeling has been used by designers in many parts of the world. In the fourth section, applied architectural examples designed with the parametric design method were examined. Studies with different scales and functions were selected.
In the last part of this thesis study, analysis was carried out. In this section, the K block tower building called Istanbul Gelişim Tower and the former Architecture and Engineering Faculty D block were selected. Rhinoceros was used to model these blocks, Grasshopper was used to model the parametric façade, and Honeybee was used to analyze the daylight of the buildings. Daylight analyzes of the existing facades of the buildings were made using Honeybee, the add-on of the Grasshopper program. The illuminance levels of the points selected for analysis in the buildings are tabulated. In order to answer the question of what the daylight analysis would be like if the facade was designed using a parametric method instead of the existing facades, parametric facade experiments were carried out using Grasshopper. Facade variations that allow for rich diversity have been designed using modules in the relevant sections of the thesis. These facade designs were modeled according to the dimensions of the buildings using Grasshopper software. This time, daylight analysis of buildings modeled according to parametric facades was performed. The results of the analyzes were compared with each other according to the illuminance of the selected points.