Yapı bilgi modelleme sistemi ile sürdürülebilir ve enerji tasarruflu konut tasarımı
Sustainable and energy-efficient housing design through building information modelling
Yazar: MUHAMMED YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN POLAT
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Enerji analizi = Energy analysis ; Performans analizi = Performance analysis ; Sürdürülebilir mimari = Sustainable architecture ; Yapı bilgi modellemesi = Building information modeling ; Yapısal güçlendirme = Structural empowerment ; Yeşil yapı = Green building

Özet:
Küresel ölçekte enerji talebi katlanarak artmaktadır ve bu enerji talebinin büyük çoğunluğu yenilenemez enerji kaynakları tarafından karşılanmaktadır. Binalar, dünya genelinde toplam enerji kullanımının %35'ini oluşturmaktadır. Yeni yapılacak binalar mevcut konut stokunun sadece %1'lik kısmını oluşturmaktadır. Dolayısıyla, mevcut binaların enerji performansının güçlendirme stratejileri ile yükseltilmesi küresel enerji tüketimini ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için önemli fırsatlar sunmaktadır.
Yapı Bilgi Modelleme (BIM) teknolojisi, binaların yaşam döngüsünün tüm aşamalarında verimliliği ve etkinliği artırmak için kullanılan bir süreç ve buna karşılık gelen teknoloji olarak kabul edilir. BIM, mevcut binaların modellerini oluşturarak, alternatifler önererek, bu alternatifler için bina performansını analiz ederek ve karşılaştırarak güçlendirme önlemlerinin enerji performansını tahmin etmek için kullanılabilir.
Bu çalışmada, BIM'in mevcut binaların yenileme çalışmalarında etkinliğini araştırmak ve uygulanabilir ve optimize edilmiş güçlendirme teknikleri hakkında öneriler geliştirmek için örnek bir konut özelinde uygulama çalışması yapılmıştır. Hali hazırda kullanılan bir konutun enerji performansı Autodesk Revit ve Green Building Stuido (GBS) entegrasyonu ile hesaplandıktan sonra binanın enerji performansını arttırmak için 8 parametre belirlenmiştir: bina yönlendirilmesi, bina kabuğu (duvar, çatı, ısı yalıtımı, pencere ve cephe saydamlık oranı), aydınlatma ve fotovoltaik panel.
Bu parametreler özelinde seçenekler geliştirilmiş, 192 alternatif senaryo oluşturulmuş ve enerji analizleri yapılmıştır. Son olarak, her parametre için belirlenen en uygun uygun senaryonun kullanılmasıyla oluşturulan alternatif bina ile mevcut bina arasında kıyaslama yapılmıştır. Ayrıca, güçlendirme çalışmalarının ilk yatırım maliyetleri ve binada sağladığı tasarruflar göz önüne alınarak yatırımların geri dönüş süreleri hesaplanmıştır. Sonuçlar; enerji tüketimi (yıllık / yaşam boyu) (yakıt ve elektrik), maliyet (yıllık / yaşam boyu) , enerji kullanım yoğunluğu ve CO2 salınımı miktarına göre değerlendirilmiştir.
Mevcut durumda 465974 TL olan yaşam döngüsü enerji maliyeti, optimum alternatif senaryo için 186798 TL'dir. Yıllık yakıt tüketiminde %61, elektrik tüketiminde ise %64 tasarruf sağlanmıştır. Güçlendirme yöntemlerinin toplam maliyeti 275050 TL'dir. Güçlendirme çalışmalarının yatırım maliyeti ve sağladığı yıllık tasarruf göz önüne alınarak geri dönüş süresi yaklaşık 12 yıl olarak hesaplanmıştır.
Son olarak, GBS simülasyon aracından elde edilen bina enerji performans sonuçlarının doğruluğunu tespit etmek amacıyla, sonuçlar mevcut binanın gerçek enerji tüketim verileriyle karşılaştırılmıştır. GBS simülasyon sonuçlarının yakıt için gerçek veriler ile arasında %11 fark bulunması güvenilir sonuçlar sağladığını kanıtlarken, elektrik için %296 fark bulunması GBS'nin bu çalışma özelinde elektrik tüketimi / maliyeti hesabı için doğru sonuçlar vermediğinin göstergesidir.

Anahtar Kelimeler: Yapı bilgi modelleme, Sürdürülebilir mimarlık, Bina performans analizi, Enerji analizi, Bina güçlendirme, Revit, Green building studio

Abstract:
Global energy demand is increasing exponentially, and the vast majority of this energy demand is met by non-renewable energy sources. Buildings account for 35% of total energy use worldwide. New buildings constitute only 1% of the existing housing stock. Therefore, upgrading the energy performance of existing buildings with retrofit strategies offers significant opportunities to reduce global energy consumption and greenhouse gas emissions.
Building Information Modeling (BIM) technology is considered a process and corresponding technology used to increase efficiency and effectiveness at all stages of the life cycle of buildings. BIM can be used to predict the energy performance of retrofit measures by creating models of existing buildings, suggesting alternatives, analyzing and comparing building performance for these alternatives.
In this study, a case study on a residential building was conducted to investigate the effectiveness of BIM in the renovation of existing buildings and to develop suggestions about applicable and optimized retrofitting techniques. After calculating the energy performance of an existing house with the integration of Autodesk Revit and Green Building Stuido (GBS), 8 parameters were determined to increase the energy performance of the building: building orientation, building envelope (wall, roof, thermal insulation, window and facade transparency ratio), lighting and photovoltaic panel.
Options were developed for these parameters, 192 alternative scenarios were created and energy analyzes were made. Finally, a comparison was made between the alternative building, which was created by using the most suitable scenario determined for each parameter, and the existing building. In addition, the initial investment costs of the retrofitting works and the savings in the building were taken into account, and the return on investments were calculated. Results were evaluated according to energy consumption (annual / lifecycle) (fuel and electricity), cost (annual / lifecycle), energy use intensity and CO2 emissions.
Life cycle energy cost, which is currently 465974 TL, is 186798 TL for the optimum alternative scenario. 61% savings in annual fuel consumption and 64% in electricity consumption were achieved. The total cost of the retrofitting methods is 275050 TL. Considering the investment cost of the retrofit works and the annual savings it provides, the payback period has been calculated as approximately 12 years.
Finally, in order to determine the accuracy of the building energy performance results obtained from the GBS simulation tool, the results are compared with the actual energy consumption data of the existing building. While the 11% difference between the GBS simulation results and the real data for fuel proves to provide reliable results, the 296% difference for electricity is an indication that GBS does not give accurate results for electricity consumption / cost calculation in this study.

Keywords: Building information modelling, Sustainable architecture, Building performance analysis, Energy analysis, Building retrofitting, Revit, Green building studio