Kentsel dönüşüm projeleri ile değişen kent dokusunda termal konfor etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the thermal comfort effect on the changing urban pattern with urban transformation projects
Yazar: YAĞMUR AKSU
Danışman: DOÇ. DR. HASAN SERDAR KAYA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı / Kentsel Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning

Özet:
Küresel iklim değişikliği, kontrolsüz kentleşme ve sera gazı salımlarıyla bağlantılı olarak ortaya çıkan iklim krizine dönüşmüştür. Küresel değişimler, yerel iklimde kentsel ısı adası etkisine dayalı iklimsel değişikliklere neden olmaktadır. Kentsel ısı adası etkisi, küresel değişimler ve kentsel doku özellikleri sonucu iklimsel dengenin bozulmasıyla ortaya çıkmaktadır. Aynı zamanda kentsel ısı adalarının oluşumu, mikro iklimsel değişikliklerin derinleşmesine yol açmaktadır. Buna bağlı olarak kentler bulundukları bölgenin doğal iklim özelliklerinden bağımsız olarak yeni oluşan mikro iklimsel koşullara maruz kalmaktadır. 
Kentsel dokuda, binaların yerleşimi, yükseklikleri, sokak yönelimi ve yeşil alanlar gibi parametreler, mikroklima üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir. Bina yoğunluğu ve yerleşim düzeni gibi parametreler rüzgar akışını yönlendirme ve mikro iklimsel koşulları değiştirme kapasitesine sahiptir. Bu duruma bağlı olarak kentsel doku değişen mikro iklimsel koşulların dengelenebilmesi için önemli unsurlardan biridir. Kentsel planlama ve tasarımda, kentsel doku bileşenleri ve arasındaki etkileşimin nicel bir anlayışıyla değerlendirilmesi, iklimsel sorunlara karşı daha dirençli ve uyumlu yaşam alanlarının oluşmasına katkı sağlamaktadır. Bu doğrultuda, tezin amacı, kentsel dokunun termal konfora etkisini inceleyerek, kentsel dokularda termal konforu arttırmaya yönelik stratejiler önermektir. Söz konusu amaç doğrultusunda, kentsel doku parametrelerini ve termal konfora etkilerini anlamak, kentsel dokudaki değişimi tespit ederek yerel iklime etkisini anlamak ve buna bağlı olarak iklimsel tasarım önerileri oluşturmaktır.
Çalışma kapsamında kentsel doku değişiminin yerel iklime etkisini incelemek amacıyla, kentsel dönüşüm projesi örneklem alanı olarak değerlendirilmiştir. Kentsel dönüşüm projeleri, iklimsel tasarıma uygun olmayan kentsel dokunun iyileştirilmesi için bir fırsattır. Türkiye'nin bir deprem ülkesi olması ve geçmiş zamanda yaşanan 17 Ağustos 1999 Gölcük depremi, 23 Ekim 2011 Van depremi, 24 Ocak 2020 Elazığ depremi ve 10 şehri etkileyen 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri bir çok insanın hayatını kaybetmesine sebep olmuş ve kentsel dönüşüm projelerinin olası depremlere karşı hız kazanmasının önemli olduğunu göstermiştir. Ancak günümüze kadar yapılan kentsel dönüşüm projeleri hak sahiplerini yaşadıkları yerlerden başka yerlere taşıma ya da yerinde koruyarak o bölgenin nüfusunu arttırmaya yönelik yapılmıştır. Depremin 10 şehirde yarattığı büyük yıkımlar sonucunda toplumda deprem bilinci artmıştır. Yaşanan 6 Şubat depremi sonrası kamu kurumları tarafından kentsel dönüşüm projelerine yönelik çalışmalar açıklanmıştır. Bu kapsamda yapılacak kentsel dönüşüm projeleri sadece binaları yenileme odaklı değil aynı zamanda çevresel sürdürülebilirlik ve mikroklima iyileştirmesi gibi önemli hedeflere de odaklanması gerekmektedir. Kentsel dönüşüm projeleri, sadece fiziksel çevreyi iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda mikroklimayı düzenleyerek şehirlerin daha sürdürülebilir ve yaşanabilir olmasına katkı sağlaması gerekmektedir. 
Tez çalışması kapsamında kentsel dönüşüm projesinde değişen kentsel dokunun termal konforu nasıl etkilediği incelenmiştir. Kentsel dönüşüm öncesi ve sonrası doku analiz edilerek termal konfor indekslerinin ve doku parametrelerinin ne kadar değiştiği incelenmektedir. Çalışma kapsamında, Türkiye'deki iklim bölgeleri incelenmiştir. Ilıman kuru iklim bölgesi, Türkiye'de daha geniş bir alanı etkilemesi ve tamamlanmış kentsel dönüşüm projesi sayısının bu bölgede daha fazla olması sebebiyle çalışma bölgesi olarak seçilmiştir. Örneklem seçimi, şehirlerin nüfusu, meterolojik değerleri ve kamu kurumları tarafından yapılan tamamlanmış dönüşüm projeleri ve deprem risk dereceleri incelenerek tamamlanmıştır. Değerlendirme sonucunda Kayseri Sahabiye kentsel dönüşüm projesi çalışma alanı olarak seçilmiştir. Tez çalışmasında, ılıman kuru iklim bölgesinde kentsel dönüşüm projesi incelenerek kentsel dokunun termal konfora etkisi değerlendirilip kentsel dönüşüm projeleri için iklimsel tasarım parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. 
Seçilen örneklem alanında ilk olarak kentsel dönüşüm öncesi doğal-coğrafi parametreler olan topoğrafya, sıcaklık, ortalama ışınımsal sıcaklık, nem, rüzgar unsurları değerlendirilerek ENVI-met programı aracılığıyla PET indeksi hesaplanmıştır. Sonrasında alanın kentsel dönüşüm öncesi-sonrası yapılı çevre parametreleri ArcGIS programında hesaplanmıştır. Kentsel dönüşüm öncesi-sonrası üç boyutlu modelleri Sketch-up programında hazırlanmıştır. ENVI-met programında kentsel dönüşüm öncesi-sonrası PMV indeksi ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak dönüşüm öncesi ve dönüşüm sonrası termal konfor değişimi ve incelenen parametreler kapsamında termal konfora etkisi karşılaştırılmaktadır.
Çalışma "giriş", "kentlerde küresel ısınma, mikroklima ve termal konforun etkisi", "iklimsel konforu etkileyen kentsel doku parametrelerinin incelenmesine yönelik yaklaşımlar", "Sahabiye kentsel dönüşüm projesinde değişen kentsel dokunun termal konfora etkisinin değerlendirilmesi" ve "sonuç" olmak üzere beş bölümden oluşmaktadır.
Birinci bölümde, tezin amacı, hedefleri, kapsamı ve kısıtları, problem tanımı, belirlenen sorular, varsayımlar, çalışma yöntemi açıklanmaktadır.
İkinci bölüm "kentlerde küresel ısınma, mikroklima ve termal konforun etkisi" başlığında, küresel ısınma, kentsel ısı adası etkisi, mikroklima ve termal konfor kavramları değerlendirilmektedir. Çalışmanın bu bölümünde küresel ısınmanın ve iklim krizinin şehirlere yansıması olan kentsel ısı adası etkisinin artmasıyla ve bu duruma bağlı olarak termal konforun azalmasına odaklanılmaktadır. İklim krizi değerlendirilmekte olup şehirlerin büyümesi ve artan yapılaşmayla kentsel ısı adası etkisinin artmasının hem iklim krizinin etkisinin artmasına hem de şehirlerde termal konforu olumsuz etkileyerek yaşam kalitesinin azalmasına sebep olması ele alınmaktadır. Bu kapsamda küresel ısınma, kentsel ısı adası ve mikroklima birbiriyle bağlantılıdır ve birbirini etkilemektedir. 
Üçüncü bölüm "iklimsel konforu etkileyen kentsel doku parametrelerinin incelenmesine yönelik yaklaşımlar" başlığında, iklim ve kent formunun ilişkisi kapsamında dünya genelinde iklim bölgeleri incelenmiştir. Türkiyedeki iklim bölgeleri ve bu iklim bölgelerinin kentsel dokuyla iklimsel konforun sağlanması amacıyla optimum ilişkisi detaylandırılmaktadır. İklimsel konforun ana bileşenlerinden biri olan doku doğal-coğrafi, yapılı çevre bileşenleri başlıkları altında incelenerek termal konfor analizlerinde kullanılan parametreler ele alınmıştır. Termal konfor olgusu literatürde incelenmiş olup günümüze kadar yayınlarda en çok kullanılan ölçüm indeksleri ve araçları incelenmiştir. Literatürde kullanılan termal konfor ölçüm araçları ve indeksleri değerlendirilerek çalışma kapsamında kullanılabilecek en uygun termal konfor ölçüm aracının ve indeksinin tespiti sağlanmıştır. İklimsel performansı arttırmaya yönelik yapılan çalışmaların hangi araçları kullandığı değerlendirilerek dördüncü bölüm için referans oluşturmaktadır.
Dördüncü bölüm, "Sahabiye kentsel dönüşüm projesinde değişen kentsel dokunun termal konfora etkisinin değerlendirilmesi" başlığında, ilk olarak kentsel dönüşüm projeleri yaklaşımlarına odaklanılmaktadır. Üçüncü bölümde yapılan literatür taraması sonucu termal konfor ölçüm aracı olarak ENVI-met ve PET ve PMV termal konfor indeksleri çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Yapılan literatür taramasında çalışma kapsamında hipotezlere cevaplayabilmek için kentsel dokusu analiz parametreleri belirlenmiştir. Kentsel dönüşüm öncesi ve sonrası yapılacak analizler doğal-coğrafi parametreler, yapılı çevre parametreleri olmak üzere iki ana başlığa ayrılmıştır. Doğal-coğrafi parametrelere göre 2022 yılı en sıcak ve en soğuk günlerinde hesaplanan PET indeksine göre örneklem alanının termal konfor stres seviyenin yüksek olduğu tespit edilmiştir. PET indeksine göre, kentsel dokunun yaz aylarında rüzgardan yararlanabilecek ve kış aylarında güneşten maksimum fayda sağlanabilecek şekilde tasarım kriterlerinin belirlenmesi gerektiği anlaşılmıştır. Örneklem alanında dönüşüm öncesi ve sonrasında belirlenen yapılı çevre parametreleri incelenmektedir. Kentsel dönüşüm öncesi ve dönüşüm sonrası olmak üzere parametrelerin değişimi karşılaştırıldığında açık alan oranı, toplam inşaat alanı, KAKS değerinin, yeşil alanın ve bina kat sayılarının arttığı tespit edilmiştir. Toplam bina taban alanının, TAKS değerinin, gökyüzü açıklığı değerinin, güneşlenme süresinin, cephe ve çatı malzemelerinin güneş ışığı soğurma kat sayılarının kentsel dönüşüm sonrası azaldığı tespit edilmiştir. Bina taban alanı, TAKS, açık alan, bina kat sayısı, toplam inşaat alanı ve KAKS parametrelerinin gökyüzü açıklığı değerini etkilediği tespit edilmiştir. Gökyüzü açıklığı değerinin güneşlenme süresini etkilediği tespit edilmiştir. Gökyüzü açıklığı değerinin 0'a yaklaşması sonucu güneş ışınımlarının alana ulaşması sınırlandığı için güneşlenme süresi azaldığı anlaşılmıştır. Bu durumun termal konforu olumlu yönde etkilediği tespit edilmiştir. Dönüşüm öncesi ve dönüşüm sonrası PMV indeksi karşılaştırıldığında dönüşüm sonrası termal konfor stres seviyesinin azaldığı tespit edilmiştir. 
Son bölümünde, tez kapsamında ılıman kuru iklim bölgesinde dönüşüm projeleri için kentsel konforun sağlanabilmesi ve hayat kalitesinin artması için kapsayıcı bir değerlendirme yapılmıştır. Termal konfor stres seviyesi dönüşüm sonrası azalsa bile iklimsel konforun sağlanması için yeterli olmadığı anlaşılmıştır. Dönüşüm sonrası inşaat alanının büyük bir oranda artması, gökyüzü açıklığı değerinin ortalama bir değerde olması, yeşil alan miktarının yetersiz olması, toplam inşaat alanının artmasına bağlı olarak soğurulan güneş ışınımlarının artmasının termal konfor stres seviyesinin artmasına sebep olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Global climate change has turned into a climate crisis that occurs in connection with uncontrolled urbanization and greenhouse gas emissions. Global changes cause climatic changes in the local climate based on the urban heat island effect. The urban heat island effect occurs when the climatic balance is disrupted as a result of global changes and urban pattern characteristics. At the same time, the formation of urban heat islands leads to deepening microclimatic changes. Accordingly, cities are exposed to newly formed microclimatic conditions, regardless of the natural climatic characteristics of the region in which they are located.
In the urban pattern, parameters such as the placement of buildings, its height, street orientation and green areas have a significant impact on the microclimate. Parameters such as building density and layout have the capacity to direct wind flow and change microclimatic conditions. Due to this situation, urban pattern is one of the important elements in balancing changing microclimatic conditions. In urban planning and design, evaluating urban pattern components and their interactions with a quantitative understanding contributes to the creation of more resilient and harmonious living spaces against climatic problems. In this regard, the aim of the thesis is to examine the effect of urban pattern on thermal comfort and to propose strategies to increase thermal comfort in urban pattern. In line with this purpose, the aim is to understand the urban pattern parameters and their effects on thermal comfort, to understand the impact on the local climate by detecting the change in the urban pattern and to create climatic design recommendations accordingly.
Within the scope of the study, the urban transformation project was evaluated as a sample area in order to examine the effect of urban pattern change on the local climate. Urban transformation projects are an opportunity to improve the urban pattern that is not suitable for climatic design. Turkiye is an earthquake country and the 17 August 1999 Gölcük earthquake, the 23 October 2011 Van earthquake, the 24 January 2020 Elazığ earthquake and the 6 February 2023 Kahramanmaraş earthquake, which affected 10 cities, caused many people to lose their lives. It has shown that it is important for urban transformation projects to accelerate against possible earthquakes. However, the urban transformation projects carried out so far have been aimed at moving the beneficiaries from where they live to other places or increasing the population of that region by protecting them in place. As a result of the great destruction caused by the earthquake in 10 cities, earthquake awareness in society increased. After the February 6 earthquake, studies on urban transformation projects were announced by public institutions. In this context, urban transformation projects should not only focus on renewing buildings but also on important targets such as environmental sustainability and microclimate improvement. Urban transformation projects should not only improve the physical environment, but also contribute to making cities more sustainable and livable by regulating the microclimate.
Within the scope of the thesis study, it was examined how the changing urban patten affected thermal comfort in the urban transformation project. By analyzing the urban pattern before and after urban transformation, it is examined how much the thermal comfort indices and urban pattern parameters change. Within the scope of the study, climatic regions in Turkiye were examined. The temperate dry climate region was chosen as the study region because it affects a larger area in Turkiye and the number of completed urban transformation projects is higher in this region. The sample selection was completed by examining the population of the cities, their meteorological values, the completed transformation projects carried out by public institutions and their earthquake risk levels. As a result of the evaluation, Kayseri Sahabiye urban transformation project was chosen as the study area. In the thesis study, it is aimed to examine the urban transformation project in the temperate dry climate region, evaluate the effect of the urban pattern on thermal comfort and determine the climatic design parameters for urban transformation projects.
In the selected sample area, firstly, the natural-geographic parameters such as topography, temperature, average radiative temperature, humidity and wind were evaluated before the urban transformation and the PET index was calculated through the ENVI-met program. Afterwards, the built environment parameters of the area before and after urban transformation were calculated in the ArcGIS program. Three-dimensional models of before and after urban transformation were prepared in the Sketch-up program. PMV index was measured before and after urban transformation in the ENVI-met program. By comparing the results obtained, the thermal comfort change before and after the transformation and its effect on thermal comfort within the scope of the examined parameters are compared.
The study is divided into five sections: "introduction", "the effect of global warming, microclimate and thermal comfort in cities", "approaches to the examination of urban pattern parameters affecting climatic comfort", "Evaluation of the effect of changing urban pattern on thermal comfort in the Sahabiye urban transformation project" and "conclusion" is formed.
In the first chapter, the purpose, objectives, scope and constraints of the thesis, problem definition, determined questions, assumptions, and working method are explained.
In the second part, under the title "global warming, microclimate and thermal comfort in cities", the concepts of global warming, urban heat island effect, microclimate and thermal comfort are evaluated. This part of the study focuses on the increase in the urban heat island effect, which is a reflection of global warming and the climate crisis on cities, and the resulting decrease in thermal comfort. The climate crisis is being evaluated and it is discussed that the increase in the urban heat island effect with the growth of cities and increased construction causes both the increase of the climate crisis and the decrease in the quality of life by negatively affecting thermal comfort in cities. In this context, global warming, urban heat island and microclimate are interconnected and affect each other.
In the third chapter, under the title "Approaches to the examination of urban pattern parameters affecting climatic comfort", climatic regions around the world were examined within the scope of the relationship between climate and urban form. The climatic zones in Turkiye and their optimum relationship with the urban pattern to ensure climatic comfort are detailed. Urban pattern, which is one of the main components of climatic comfort, was examined under the headings of natural-geographic and built environment components and the parameters used in thermal comfort analyzes were discussed. The phenomenon of thermal comfort has been examined in the literature and the measurement indices and tools most used in publications to date have been examined. Thermal comfort measurement tools and indexes used in the literature were evaluated and the most appropriate thermal comfort measurement tool and index that could be used within the scope of the study was determined. It constitutes a reference for the fourth chapter by evaluating which tools are used in studies aimed at increasing climatic performance.
The fourth chapter, under the title "Evaluation of the effect of the changing urban texture on thermal comfort in the Sahabiye urban transformation project", focuses first on urban transformation project approaches. As a result of the literature review in the third section, ENVI-met and PET and PMV thermal comfort indices were evaluated as thermal comfort measurement tools within the scope of the study. In the literature review, urban pattern analysis parameters were determined in order to answer the hypotheses within the scope of the study. The analyzes to be carried out before and after urban transformation are divided into two main headings: natural-geographical parameters and built environment parameters. According to the PET index calculated on the hottest and coldest days of 2022 according to natural-geographic parameters, it was determined that the thermal comfort stress level of the sample area was high. According to the PET index, it has been understood that design criteria should be determined so that the urban tissue can benefit from wind in summer and get maximum benefit from sun in winter. Built environment parameters determined before and after the transformation in the sample area are examined. When the changes in parameters before and after urban transformation were compared, it was determined that the open area ratio, total construction area, FAR value, green area and number of building floors increased. It has been determined that the total building floor area, BCR value, sky openness value, sunshine duration, and sunlight absorption coefficients of facade and roof materials decreased after urban transformation. It has been determined that building floor area, BCR, open area, number of building floors, total construction area and FAR parameters affect the sky view factor value. It has been determined that the sky view value affects the sunshine duration. It has been understood that as the sky view value approaches 0, the sunshine duration decreases as solar radiation is limited from reaching the area. It has been determined that this situation positively affects thermal comfort. When the PMV index before and after the transformation was compared, it was determined that the thermal comfort stress level decreased after the transformation.
In the last chapter, a comprehensive evaluation has been made within the scope of the thesis to ensure urban comfort and increase the quality of life for transformation projects in the temperate dry climate region. It has been understood that even if the thermal comfort stress level decreases after the transformation, it is not sufficient to provide climatic comfort. It was understood that the significant increase in the construction area after the transformation, the sky view factor being at an average value, the amount of green space being insufficient, and the increase in absorbed solar radiation due to the increase in the total construction area caused the thermal comfort stress level to increase.