Güneş verileri bağlamında optimum yapı kabuğu tasarımı odaklı bir yöntem önerisi
A method proposal on the optimum building envelope design in the context of solar data
Yazar: MERYEM ALAGÖZ
Danışman: PROF. DR. FİGEN BEYHAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture

Özet:
Güneş odaklı mimari tasarım, binalarda yüksek enerji tüketimine karşı gelişen bir mimari yaklaşımdır. Bu yaklaşımda kullanılan sayısal teknolojiler tasarımcılara, tasarım alanının tüm koşullarını parametrik olarak sağlayarak, binanın performansını eş zamanlı olarak test etme olanağı sunmaktadır. Erken tasarım aşamasında doğru kararlar almak amacıyla mimari tasarım sürecinde sayısal programlardan daha fazla yararlanılması gerekmektedir. Sayısal teknolojiler kullanılarak, optimum enerji kazancı sağlamak için alternatif biçimleri saptamak amacıyla Düzenli Modüler Form, Düzensiz Modüler Form ve Güneş Işınları Yöntemi gibi yöntemler geliştirilmiştir. Mevcut olan bu yöntemler yapılı çevrede kullanılırken, komşu binaları da göz önünde bulundurmak için uzun ve karmaşık algoritmik bağlantıların kullanıldığı ve yine bu algoritmik programlarla enerji analizlerinin yapıldığı görülmüştür. Bu bağlamda, erken tasarım aşamasında, güneş enerjisi verimliliği odaklı tasarım yaklaşımlarında, optimum sonuca ulaşmak için kolay ve hızlı çözüm yollarının olmadığı saptanmıştır. Bu problemi çözmek amacıyla, yapılı çevrelerde tasarlanan binaların, komşuluk ilişkileri bağlamında güneşten maksimum düzeyde yararlanabilmesi ve bununla birlikte binaların istenilen alanlarında güneşten optimum şekilde korunma için bir tasarım yöntemi önerilmiş ve bu yöntemikarışık algoritmik bağlantılar kurmadan en hızlı ve en kolay şekilde tamamlamak için bu çalışma kapsamında Sıkıştırılmış Kısa Yol araçları (SKY) geliştirilmiştir.Bulanık mantık tekniğiile karşılaştırılan tasarım yöntemlerinden Güneş Işınları Yönteminin, öneri yöntem için optimum çözüme rahat ulaşabilecek en uygun yöntem olduğu saptanmıştır. Öneri yöntemde, Güneş Kabuğu ve Güneş Işınları Yöntemlerinin beraber kullanımıyla yeni bir optimum kılavuz tasarım sınırına ulaşılmakta ve buna ulaşılırken geçilen tüm aşamalar geliştirilen SKY araçları vasıtasıyla gerçekleşmektedir. Çalışma, Rhinoceros – Grasshopper ve Ladybug, ArchSim, Diva eklenti programları aracılığı ile tamamlanmıştır. Alan çalışmasında, mevcut yapı kabuğuyla, öneri yapı kabuğu kıyaslanmış ve enerji tüketim oranının yaklaşık %50 oranında azaltıldığı görülmüştür. Bu tez kapsamında geliştirilen algoritmik araçlar ile uygulanan öneri yöntem, yapılı çevredeki tasarımların optimum enerjide olmasını sağlayan bir yöntem olarak kullanılabilirliği ortaya konulmuştur.

Abstract:
Solar-oriented architectural design is an evolving architectural approach to high energy consumption in buildings. The digital technologies used in this approach provide the ability to simultaneously test the performance of the building to the designers by parametrically providing allconditions of the design area. To make the right decisions in the early design phase, digital programs need to be used more in the architectural design process. Methods such as Regular Modular Form, Irregular Modular Form and Solar Rays Method have been developed to determine alternative forms for optimum energy gain by using digital technologies.While these existing methods were used in the built environment, it was observed that long and complex algorithmic connections were used to consider neighboring buildings, and energy analyses were also performed with these algorithmic programs. Moreover, during the early design phase, it was determined that there were no easy and quick solutions to achieve optimum results in solar energy efficiency-oriented design approaches. To solve this problem, a design method was proposed to make maximum use of the sun and to ensure optimum protection from the sun in the desired areas of buildings at the same timewithin the context of neighborly relations. In addition, Compressed Shortcut Tools (CST) were developed in this study to complete the afore-noted method in the fastest and easiest way without establishing mixed algorithmic connections. Solar Rays Method, which is one of the design methods compared with fuzzy logic technique, was determined to be the most appropriate method that could easily reach the optimum solution for the proposed method. In the proposal method, a new optimum guide design limit is reached by the collective use of the Solar Envelope Method and Solar Rays Method. In addition, all steps are taken by means of the developed CST in this period. The study was completed through the Rhinoceros – Grasshopper and Ladybug, ArchSim, Diva plug-in programs. In the case study, the proposed building envelope was compared with the existing building envelope, and the energy consumption rate was reduced by about 50%. The proposed method implemented through the algorithmic tools that were developed within the scope of this thesis was found to be suitable for the use as a method of ensuring the optimum energy of the designs in the built environment.