Kentsel yüzeylerde ısı adası etkisinin simülasyon yöntemi ile araştırılması
Investigation of heat island effect on urban surfaces by using simulation method
Yazar: AYÇA GÜLTEN
Danışman: DOÇ. DR. UFUK TEOMAN AKSOY
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı / Yapı Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Mimarlık = Architecture ; Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning
Dizin: Kentsel alanlar = Urban areas

Özet:
Kentsel ısı adası etkisi, son yıllarda kent ortamının iklimsel konforunu etkileyen en önemli faktörlerden biri olmuştur. Kentsel bir alanda hava sıcaklığının aynı bölgedeki kırsal bir alana göre daha fazla olması şeklinde etkisini gösteren ısı adası etkisi, kentsel alanlarda kentsel elamanların yüzey sıcaklıklarına bağlı olarak dış ortam konfor şartlarını olumsuz etkilemektedir. 
Bu çalışmada, Elazığ ilinde kentsel yüzeylerde ısı adası etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı bir program kullanılarak incelenmiştir. Bu amaçla, en yoğun yapılaşmanın olduğu Gazi, Şehit İlhanlar Caddelerinde ve yeni yerleşim bölgesinde belirlenen alanlar için simülasyonlar yapılmıştır ve sonuçlar ısı adası potansiyeli parametresi üzerinden değerlendirilmiştir. Çözümün geçerliliği, simülasyon sonuçları ile daha önce yapılan ölçüm sonuçları karşılaştırılarak ve aradaki farkın %0.44 ile 2.56 olması ile sağlanmıştır. Simülasyonlarda kullanılan rüzgâr yönü ve hızı değerleri Devlet Meteoroloji İşleri TÜMAS veri sisteminden temin edilmiş ve beş yıllık ortalama değerler hesaplanmıştır.  Daha sonra belirlenen alanlarda Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarının 1., 11. ve 21. günleri için saat 9.00-17.00 arası simülasyon yapılmıştır. İlk olarak trafik ve ağaç etkisinin olmadığı simülasyonlara, daha sonra 11 Haziran, Temmuz ve Ağustos için, sırasıyla trafik, ağaç ve ağaç+trafik etkisi eklenmiştir. Trafik ve Ağaç etkisinin ayrı ayrı eklendiği simülasyonlar, bina yüksekliği (Y)/cadde genişliği (G) oranlarının 1, 0.5 ve 2 olması durumları için de yapılmıştır. Trafik+ağaç etkisi ise 11 Temmuz ve bütün Y/G oranları için simülasyonlara dâhil edilmiştir.   Son olarak da rüzgâr hızının ısı adası potansiyeli üzerindeki etkisinin incelenmesi için, bütün günler için saat 12.00'deki sınır şartları kullanılarak ve rüzgâr hızı 2m/sn arttırılarak simülasyonlar yapılmıştır.
Yüzey kaplama malzemesi etkisinin ısı adası potansiyeli üzerindeki etkisi için ise, her kentsel eleman için farklı malzeme alternatifleri oluşturulmuş ve her seferinde sadece bir eleman için malzeme değiştirilerek 11 Temmuz için simülasyonlar yapılmıştır.
Kentsel alanlarda bitişik ve ayrık nizam bina yerleşimi ile binaların doğu-batı veya kuzey-güney yönelimli olmaları durumunun ısı adası potansiyeli üzerindeki etkisini incelemek için ise Elazığ'ın yeni yerleşim bölgesinde yer alan üçüncü bir çalışma alanı belirlenmiş ve 11 Haziran, Temmuz ve Ağustos için simülasyonlar yapılmıştır. 
Yapılan simülasyonların sonuçları şekiller halinde sunulmuş ve değerlendirilmiştir. Buna göre kentsel alanlarda rüzgâr hızı ve yönü, ağaç ve trafik etkisi, farklı bina yüksekliği cadde genişliği oranları, yüzey kaplama malzemeleri, bina yönelimi ve binaların bitişik ayrık nizam olması parametrelerinin ısı adası potansiyeli üzerinde önemli etkilerinin olduğu gözlemlenmiştir. Farklı etkenlerin söz konusu olduğu durumlar için, ısı adası etkisini azaltmak amacıyla uygulanabilecek öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Urban heat island became an important factor that affects climatic comfort in urban areas in recent years. Heat island effect that could be defined as higher air temperatures in an urban area than in a rural area in the same region adversly affects outside comfort conditions depending on surface temperatures of urban elements.
In this study, the effect of heat island in urban areas in Elazig was evaluated by a computational fluid dynamics program. For this purpose, simulations were made for urban areas on Gazi, Şehit İlhanlar Streets and developing urban areas which have the highest urban density and results are evaluated by a parameter called heat island potential. Validation of the study was provided by comparing the simulation and observational results and convergence between  %0.44-%2.56 was handled for different urban elements. Wind velocity and direction used in the simulations were taken from Government Meteorological Office and five-years avearege values were calculated. First of all, simulations were made for 1st, 11th and 21st days of June, July and August between 9.00-17.00 with no tree and traffic effect. After that, simulations were made for 11th days of June, July and August by adding traffic and tree effects remarkably. Simulations for building height (H)/ street width (W) ratios for 1, 2 and 0.5 for those cases mentioned above were also done. Traffic+tree effects were also added to simulations for 11th July for all H/W ratios. After all that in order to evaluate the effect of wind velocity on heat island potential, wind velocity for 12.00 am on every day of 1st, 11th and 21st days of June, July and August were increased about 2 m/s and for all H/W ratios. In order to define the effect of material properties on heat island potential, different material alternatives were determined for every urban element. Simulations were made for 11 th of July and by changing only one urban element's material properties. 
An extra section was also added to define the effect of adjacent and detached housing and building orientation on heat island potential. For this purpose, another location was determined and simulations were made for 11th of June, July and August. 
Simulation results were presented graphically and evaluated. Accordingly, significant impact of the paramaters including wind speed and direction, tree and trafic effect, different building height street width ratio, surface coating materials, building orientation and adjacent or detached buildings has been observed in urban areas. It was aimed to find and suggest important points that could be usefull to reduce the undesirable effects of heat island.