Modüler binaların bina formuna bağlı olarak farklı iklim bölgesinde enerji etkinliğinin incelenmesi
Investigation of energy efficiency in different climatic regions concerned with modular building form
Yazar: VOLKAN CAN
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji etkin yerleşim birimi = Energy efficient settlement unit ; Enerji performans analizi = Energy performance analysis ; Modüler mekanlar = Modular spaces ; Modüler üretim = Modular production

Özet:
Dünya' da ve Türkiye'de enerji kaynakları her geçen gün azalmakta ve mevcut enerji kaynakları enerji gereksinimi karşılama konusunda yetersiz kalmaktadır. Türkiye'nin enerji temini konusunda dışa bağımlılığının da giderek arttığı göz önünde bulundurulduğunda, enerji tasarrufu zorunlu bir önlem haline gelmektedir. Enerji tüketimi açısında bakıldığında mesken amaçlı kullanılan binaların enerji tüketimi toplam enerji tüketimi içerisinde önemli bir orana sahiptir. Binalarda tüketilen enerjinin toplam tüketilen enerjiye oranı %35'tir (Oğuz Türkyılmaz, 2015). Bunun yanında inşa faaliyetlerinde tüketilen enerji miktarı göz önüne alındığında inşa faaliyetleri konusunda da enerji tasarrufunun gerçekleştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu çalışmada yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı binaların enerji tüketimini azaltacak kararların alınması konusunda ön tasarım sürecinde yardımcı olabilecek bina parametrelerinin, özellikle bina formunun bina enerji performansına etkisi incelenmiştir. Çalışma sıcak nemli, ılımlı nemli ve soğuk iklim bölgeleri için yapılmış olup, enerji etkinliği etkileyen doğru bina parametrelerinin ve doğru bina formunun bulunması amaçlamaktadır.
Çalışma beş bölümden oluşmaktadır:
Birinci bölümde, çalışmanın amacı ve önemi ile ilgili bilgiler verilmiştir. 
İkinci bölümde binalarda enerji etkinliği etkileyen faktörler, en üst ölçekte iklim, en alt ölçekte bina elemanları olmak üzere bina enerji performansına etkileri incelenmiştir.
Üçüncü bölümde modüler bina sistemleri tanımı ve öneminden bahsedilmiş ve modüler bina sistemlerinin sınıflandırılması ile ilgili bilgiler verilmiştir. 
Dördüncü bölümün ilk kısmında çalışmaya konu olan modüler binaların enerji tüketimini etkileyen parametreler açısından binaların enerji etkinlikleri referans modül ölçeğinde (birim modül) değerlendirilmiştir. Değerlendirme kapsamında, bina enerji tüketimine etki eden; saydamlık oranı, dış duvar U değeri ve bina boyutlarının değişimi, bina yönlendirilmesi ve güneş kontrol elemanlarının kullanımı çerçevesinde geliştirilen alternatifler ile üç iklim bölgesinde (sıcak iklim, ılımlı-nemli iklim ve soğuk iklim) referans modül ölçeğinin enerji etkinlik düzeyleri incelenmiştir. Referans bina ve oluşturulan alternatifler arasındaki enerji kullanımına dayalı değişimler, enerji simülasyon programı kullanılarak elde edilen sonuçların sayısal karşılaştırma yöntemi ile değerlendirilmesi sonucunda belirlenmiştir. Ayrıca, enerji harcamalarını azaltan uygun alternatiflerin belirlenmesi için geliştirilen alternatifler içerisinden en düşük ısıtma, en düşük soğutma ve en düşük toplam yükü sağlayan alternatiflere ilişkin kombinasyonlar geliştirilmiş ve geliştirilen kombinasyonların yıllık toplam enerji tüketim sonuçları karşılaştırılmıştır. Referans bina ve geliştirilen alternatifler için elde edilen karşılaştırmalı sonuçlar tablolar şeklinde sunularak, alternatiflerin enerji performansları irdelenmiştir. 
Dördüncü bölümün ikinci kısmında ise, birinci kısım kapsamında belirlenen referans modül ile geliştirilen bina formlarının enerji etkinlikleri dış kabuk yüzey alanının bina hacmine oranına (A/V) dayalı olarak üç farklı iklim bölgesi için hesaplanmıştır. Hesaplama çerçevesinde en iyi iklim form ilişkisini sağlayan alternatif sayısal karşılaştırma yöntemi kullanılarak saptanmış ve ilgili sonuçlar tablolar aracılığı ile sunulmuştur.
Beşinci bölümde de tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar açıklanmıştır.

Abstract:
Energy resources in the world and Turkey are gradually decreasing and existing energy sources are inadequate to meet for energy requirement. If Turkey's foreign dependence on energy supplies is considered energy conservation is becoming an imperative. In terms of energy consumption, the energy consumption of buildings used for residential purposes has a significant share in total energy consumption. The total energy consumed ratio of buildings is 35% (Oğuz Türkyılmaz, 2015). In addition, when energy is consumed in the construction activity, energy saving is needed for the construction activities. 
In this study, the effect of the building parameters, especially the building form, on the energy performance of the buildings has been examined, which can help in the preliminary design decisions on the decisions taken to increase the energy consumption of the buildings due to the above reasons. The study was designed for hot humid, tempered humid and cold climate areas and aims to find the right building parameters and form that affect energy efficiency.
The study consists of five chapters:
In the first chapter, information about the purpose and importance of working is given.
In the second part, the factors affecting the energy efficiency in the buildings, the climate at the top scale and the effects on building energy performance up to the scale of the building elements at the bottom are examined. The factors are explained below;
Climatic factors
•	Temperature
•	Moisture
•	Sun radiation
•	Wind
Factors related to environment
•	Near-Settlement Environment
•	Topography
•	Vegetation
Building factors
•	Building Location
•	Building Form
•	Building Orientation
•	Optical and Thermophysical Properties of Building Envelope
•	Space Organization
•	Use of Recycled Materials
•	Local Material Use
In the third chapter, the definition and importance of modular building systems are mentioned and the information about the classification of modular building systems is given. Modular building classification;
According to Structure
•	Carrier modular Systems
•	Self-contained modular systems
According to Space Features
•	Open modular systems
•	Closed modular systems
According to Assembly
•	Mass building modular systems
•	Modular systems mounted on skeleton system
•	Mixed modular systems
According to Function
•	Residential modular structures
•	Technical modular structures
In the first part of the fourth chapter, the energy activities of the buildings in the light of the parameters affecting the energy consumption of the modular buildings;
•	transparency ratio,
•	U value of building envelope,
•	the size of the building changes,
•	building orientation
•	solar control elements
The energy activities of three scenarios (warm climate, moderate-humid climate and cold climate) of the scenarios based on their situation were examined and the scenario showing the best performance was determined as the reference module.
The energy use-related effects of the differences between the reference building and the generated alternatives are determined by numerical comparison method through the energy simulation program. In addition, combinations of alternatives that provide the lowest heating, lowest cooling, and lowest total load among the alternatives obtained to determine the appropriate alternatives to reduce energy expenditures are calculated, the total annual energy expenditures of these combinations are calculated and the calculation results are compared. The energy performance of the alternatives is examined by compiling the comparison results for the reference building and the generated alternatives in the form of tables.
In the second part of the fourth chapter, the energy activities of the complex shaped buildings formed with different numbers and shapes formed by the reference module determined in the first part were calculated with the help of the simulation program in three different climatic zones according to the volume ratio (A / V) of the outer shell surface area and the best climate form relation numerical comparison method and the results are presented in tables.
In the fifth chapter, summary of the results of this study and the results of the study are given.
In the appendices, summary data tables and graphs of the results obtained in the fourth part of the study are given.