Geleneksel yapılarda rüzgâr bacasının (rüzgâr kulesi) kullanımı ile enerji verimlilik seviyesinin iyileştirilmesi: Şanlıurfa örneği
Improvement of energy efficiency level in traditional buildings by using windcatcher (wind tower): A case study from Sanlıurfa
Yazar: MOHAMMAD AHMAD HUSSEIN KHATAYBEH
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPAY AKGÜÇ
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Bina sektörü, dünya genelinde hızla gelişen bir sektör halini alırken bu gelişimin ortaya çıkardığı enerji talebindeki artış oldukça dikkat çekicidir. Bu talebin büyük bir kısmı fosil kaynaklı yakıtlardan karşılanmaktadır; ancak fosil yakıtların meydana getirdiği sera gazı salınımı, küresel ısınmaya ve hava kirliliğine neden olarak çevreye ve doğal yaşama zarar vermektedir. Özellikle kullanıcıların yıl boyunca ısıl konforunu sağlamak için binalarda kullanılan ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin enerji ihtiyacının çoğunlukla fosil kaynaklı yakıtlara bağlı olması çevreye olan olumsuz etkileri arttırmaktadır. Bu etkilerin azaltılması ve binalarda kullanılan iklimlendirme sistemlerine daha az ihtiyaç duyulması için daha sürdürülebilir bir yaklaşım benimsemek gerekmektedir. Bu nedenle, binalarda kullanılacak pasif iklimlendirme stratejilerinin rolü daha çok ön plana çıkmaktadır. 
Dünyanın farklı iklimsel bölgelerdeki geleneksel yapılar incelendiğinde bu yapıların inşasında kullanılan pasif iklimlendirme stratejilerinin, doğal kaynakları verimli kullanmayı ve iklimsel verileri doğru kullanarak binaların enerji verimliliğini arttırmayı hedeflediği görülmektedir. Bu stratejiler arasında doğal havalandırma yöntemlerinin de payı büyüktür. Özellikle sıcak-kuru iklim bölgelerindeki geleneksel yapılarda sıklıkla karşılaşılan maşrabiye, eyvan, avlu ve rüzgâr bacası (rüzgâr kulesi, badgir) gibi sistemler binaların iç mekanlarının taze hava ihtiyacını karşılamak, mekandaki hava hareketliliğini arttırmak, iç ortamları serinletmek, nemlendirmek ve böylece kullanıcı konforunu sağlamak amacıyla yüzyıllarca kullanılmış ve kullanılmaya devam edilmektedir. Bu sistemler arasından rüzgâr bacası, özellikle milattan önceki yıllarda İran'dan başlayarak Ortadoğu coğrafyasının birçok bölgesinde kullanılmış olup kapalı ve yarı açık mekanlarda hava hareketliliğinin arttırılması ve ortamın serinletilmesi amacıyla geleneksel yapıların önemli bir parçası haline gelmiştir. Rüzgâr bacası sisteminin, Türkiye'nin güneydoğu bölgesindeki geleneksel yapıların doğal havalandırılmasında da kullanıldığı görülmektedir. Bu sistem, Şanlıurfa, Diyarbakır gibi bölgelerdeki geleneksel yapıların özellikle eyvan bölümünde kullanılmış olup sıcak ve kuru geçen yaz dönemlerinde eyvan içindeki hava akımını hızlandırarak ortamdaki hava sirkülasyonunu arttırmak ve serinlik hissi vermek için kullanılmıştır.
Bu tez çalışmasında, rüzgâr bacası sisteminin sıcak-kuru iklim bölgelerindeki yapıların enerji performansına ve bu yapıların eyvan bölgesindeki hava akımının hızına ve hava sıcaklığının değişimine olan etkileri incelenmiştir. Bu araştırmada, bir vaka çalışması olarak Türkiye'nin Şanlıurfa ilinde bulunan Hacıbanlar Evi ele alınmış olup öncelikle bu yapının DesignBuilder ve EnergyPlus simülasyon araçları kullanılarak binanın yıllık ısıtma ve soğutma yükü hesap edilmiştir. Ardından, yapının eyvan bölümüne eklenen rüzgâr bacasının farklı boyut, malzeme, bölücü ve su öğeleriyle kombine edilmesi neticesinde binanın enerji performansına ve yarı açık alanlardaki hava akımının hızına ve sıcaklığına etkisini etkisi analiz edilmiştir.

Abstract:
The building sector is rapidly developing worldwide, and the increase in energy demand resulting from this development is quite remarkable. A large part of this demand is met by fossil fuels; however, the greenhouse gas emissions caused by fossil fuels cause global warming and air pollution, harming the environment and natural life. Especially, the fact that the energy needs of heating, cooling, and ventilation systems used in buildings to provide thermal comfort to users throughout the year are mostly dependent on fossil fuels increases their negative impact on the environment. To reduce these effects and reduce the need for air conditioning systems used in buildings, a more sustainable approach must be adopted. Therefore, the role of passive air conditioning strategies to be used in buildings is becoming more prominent.
When traditional structures in different climatic regions of the world are examined, it is seen that the passive air conditioning strategies used in their construction aim to use natural resources efficiently and increase the energy efficiency of buildings by using climatic data correctly. Among these strategies, natural ventilation methods also have a large share. Systems such as mashrabiya, iwan, courtyard, and windcatcher (wind tower, badgir), which are frequently encountered in traditional structures in hot-dry climate regions, have been used for centuries and continue to be used to meet the fresh air needs of indoor spaces of buildings, increase air movement in space, cool indoor environments, humidify and thus provide user comfort. Among these systems, windcatcher has been used especially since B.C. in many regions of the Middle East geography starting from Iran and has become an important part of traditional buildings for increasing air movement in closed and semi-open spaces and cooling the environment. It is seen that the windcatcher system is also used in natural ventilation of traditional buildings in the southeastern region of Turkey. This system has been used especially in the iwan section of traditional buildings in regions such as Şanlıurfa and Diyarbakır and has been used to accelerate airflow in iwan during hot and dry summer periods, increase air circulation in the environment and provide a sense of coolness.
In this thesis study, the effects of the windcatcher system on the energy performance of buildings in hot-dry climate regions and on airflow speed and temperature change in the iwan region of these buildings were examined. In this research, Hacıbanlar House located in Şanlıurfa province of Turkey was taken as a case study and firstly the annual heating and cooling load of this building was calculated using DesignBuilder and EnergyPlus simulation tools. Then, by combining different dimensions, materials, dividers and water elements with a windcatcher added to iwan section of the building, its effect on the energy performance of the building and speed and temperature of the airflow in semi-open areas was analyzed.