Kinetik cephe sistemlerinin yapı performansına günışığı, kamaşma ve enerji performansı üzerindeki etkileri
Effects of kinetic façade systems on building performance in daylight, glare and energy performance
Yazar: SADULLAH ENGİN
Danışman: DOÇ. DR. ÜMİT TURGAY ARPACIOĞLU
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Fiziği ve Malzemesi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Aydınlatma = Lighting ; Bina cephesi = Building facade ; Cam cepheler = Glass facades ; Enerji performans analizi = Energy performance analysis ; Giydirme cepheler = Curtain walls ; Görsel konfor = Visual comfort ; Mimari cephe = Architectural front ; Yapı kabuğu = Building envelope

Özet:
Tarihsel olarak, yapıların kullanım amacı yağmur, rüzgar, sıcak ve soğuk gibi çevresel etkilerden korunmak için olmuştur. Bu nedenle, yapı kabuğu, iç iklim koşullarını kontrol eden ve aynı zamanda iç mekan konforunu koruyan bir dış kabuk görevi görür. Bu nedenle, modern bina inşaatlarının çoğunluğu iç mekan konforunu arttırmak amacıyla planlanmıştır. Bu düşünceye bağlı olarak, binanın tasarım ve inşaasındaki teknolojik gelişmeler, akıllı mimariye yönelik araştırmalarda önemli bir rol oynamaktadır. Öncelikle bu tezde ortaya konulmak istenen kavramlar ve tanımlar; akıllı mimari, etkileşimli mimarlık gibi bu kavramlardır. Tezin birinci amacı amacı kinetik cepheler ile ilgili bir sınıflandırma önerisi sunmak ve, yapı performans kriterlerine sağladığı faydanın kinetik cepheler ve geleneksel cephe elemanları üzerinde kıyaslama yapıp sonuçlarını değerlendirmektir. İki ana neden yapı kabuğunun tasarımında bizi Kinetik Cepheleri düşünmeye iter; bunlardan ilki yapı kullanıcılarının optimum konfor koşullarının sağlanması ve ikinci olarak yapının toplam enerji yüklerinin azaltılmasıdır. Çevresel faktörlerdeki değişimlere bağlı olarak belirli tepkisel davranışlar gösteren adaptif cepheleri dinamik davranışlarıyla düşünürken ve tasarlarken daha çok yerel iklim koşullarıyla ilgileniriz. Yüksek performanslı olarak nitelendirebileceğimiz adaptif cepheleri tasarlamaya yönelik  bir yaklaşım olarak, yapı kabuğunu güneş konumuna duyarlı hale getirilir. Yapı kabuğu, iç ve dış bariyer olarak, bina kullanıcılarına konfor sağlamada ve binanın enerji yüklerinin azaltılmasında kilit bir role sahiptir. Bu anlamda bir yapı bileşeni olan, bina cephelerini tasarlamak, Mimarların genellikle aşağıdakiler de dahil olmak üzere bazı çelişkili parametrelerle uğraştığı zorlu bir iştir. Bununla birlikte, AF'lerin tasarlanması/uygulanması, ekonomik olarak karşılanabilirlik, yüksek operasyonel enerji ve tasarım/operasyon karmaşıklığı olarak kategorize edilebilecek belirli sorunları takip eder. Bundan dolayı, BIM tabanlı parametrik tasarım yöntemleri, binaların güneş radyasyonu ve rüzgar yönünün varyasyonları da dahil olmak üzere belirli mevsimsel iklim değişikliklerine yanıt vermesini sağlayan sistematik bir tasarım kararı önermek için kinetik mimari ile entegre edilebilir (Wang ve ark., 2010). Bu tez çalışmasında öncelikle dünya üzerinde uygulanmış kinetik sistem örneklerinin bir sınıflandırılma yapılması amaçlanmıştır. Buna ek olarak kinetik olarak çalışan cephe sistemlerinden ele alınan 2 örnek ile statik olarak kurgulanan gölgeleme elemanlarının iç mekan aydınlanması, kamaşma probleminin ele alınması ve yapı enerji performansına olan etkilerinin karşılastırılması örnek bir bina üzerinde türkiyede 3 farklı iklim tipinin gözlemlendiği İstanbul, Antalya ve Erzurum şehirlerinde konumlandırılarak incelenmiştir.

Abstract:
Historically, the purpose of use of the structures has been to protect against environmental influences such as rain, wind, hot and cold. Therefore, the building shell acts as an outer shell, which controls the indoor climatic conditions and at the same time maintains indoor comfort. Therefore, the majority of modern building constructions are planned to increase indoor comfort. Depending on this idea, technological developments in the design and construction of the building play an important role in research into smart architecture. First of all, research reveals these concepts and definitions such as intelligent architecture, interactive architecture. The aim of the research is to provide an overview of adaptive kinetic architecture and all the concepts related to it. The two main reasons lead us to think about kinetic facades in the design of the building shell; The first is to ensure optimum comfort conditions for building users and secondly to reduce the total energy loads of the structure. The two main reasons lead us to think about kinetic facades in the design of the building shell; The first is to ensure optimum comfort conditions for building users and secondly to reduce the total energy loads of the structure. We are more interested in local climatic conditions when thinking and designing adaptive fronts that exhibit certain reactive behaviors due to changes in environmental factors with their dynamic behavior. As an approach to designing adaptive facades that we can characterize as high-performance, the structure shell is made sensitive to the solar position. As an internal and external barrier, the building shell plays a key role in providing comfort to the inhabitants of the building and reducing the energy loads of the building. Designing building facades, which is a building component in this sense, is a challenging task that architects often deal with some contradictory parameters, including: Shading and Artificial lighting, Solar gain, etc. Overheating, Sunshine and Glare, Appearance and Privacy. However, the design/implementation of AMs follows specific issues that can be categorized as economic affordability, high operational energy and design/operational complexity. To this extent, BIM-based parametric design methods can be integrated with kinetic architecture to propose a systematic design decision that allows buildings to respond to certain seasonal climate changes, including variations in solar radiation and wind direction (Wang et al., 2010). In the study, it was examined on the sample building with complex kinetic facades and interactive shading elements to analyze the effect of the Kinetic façade system on reducing cooling loads by comparing it to a static façade. In this thesis study, it is primarily aimed to make a classification of kinetic system examples applied in the world keystudy. In addition, 2 examples of kinetic façade systems and static shading elements were examined by positioning them in Istanbul, Antalya and Erzurum cities where 3 different climate types are observed in Turkey on a sample office building.