Eğitim yapılarında sürdürülebilir aydınlatma tasarımı için bütüncül bir yaklaşım
A holistic approach to sustainable lighting design in educational buildings
Yazar: KASIM ÇELİK
Danışman: PROF. DR. FATMA RENGİN ÜNVER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Mimari aydınlatma = Architectural lighiting

Özet:
Eğitim uzmanları onlarca yıl başarılı bir eğitim programının bileşenlerini tartışırken, fiziksel ortamı genellikle değerlendirme dışında tutmuşlardır. Eğitimin geliştirilmesine yönelik yapılan çalışmalarda, okul binalarının fiziksel özelliklerinin akademik performans üzerinde herhangi bir etkisi olmadığı düşünülmüştür. Bu nedenle yapılan araştırmalar tam olarak beklenilen sonuçları vermemiştir. Daha sonra yapılan çalışmalar bu görüşün aksine bilgiyi elde etmenin en önemli parçalarından birisinin eğitim programının yanında öğrenme ortamının fiziksel koşulları olduğunu göstermiştir. Okulların fiziksel özelliklerinin eğitim üzerinde etkili olduğu pek çok çalışmada ele alınmış ve deneysel olarak da kanıtlanmıştır. Bu bakımdan, okul yapıları da tasarlanmış bir çevre olarak, eğitsel faaliyetleri etkiler ve içinde bulunan sosyal grubun davranışını belirler. Bu bağlamda okul öncesinden başlayarak ilk, orta, lise ve yükseköğrenime kadar değişik yaş gruplarına kadar tüm öğrenci kitlesine hizmet veren eğitim yapılarının çağın şartlarına ayak uydurması, nitelikli bireylerin yetişmesi açısından önemli bir koşuldur. Hangi öğrenci grubuna hizmet verirse versin, bir toplumun geleceğini inşa edecek bireylerin yetiştirildiği eğitim yapılarında kullanıcıların tüm eylemlerini verimli ve konforlu bir biçimde gerçekleştirmesini sağlayacak ortamlar oluşturulmalıdır.
Eğitim standartlarını ve öğrencilerin öğrenme performansını yükseltmek için mevcut okulların nasıl daha iyi duruma getirilebileceği ve yeni okul binalarının nasıl tasarlanması gerektiği önemle düşünülmesi gereken bir konudur. Bir okul tasarlanırken yalnızca mekan büyüklükleri ve derslik sayıları özelinde kalınmamalı, okulun tüm bileşenleri dikkate alınmalı, aydınlatma başta olmak üzere fiziki konfor koşulları göz önünde tutulmalıdır. Aydınlatma konusu, öğrencilerin akademik performanslarını arttırması, göz sağlıklarını koruması ve bulundukları mekandan hoşnut olmalarını sağlaması gibi pek çok olumlu etkiye sahiptir.
Tez kapsamında yeni yapılacak okul binalarının aydınlatma sistemlerinin tasarlanması, mevcut olanlarının ise durumunun değerlendirilmesi ve iyileştirilmesine yönelik bilgi ve öneriler sunulmuştur. Bu amaçla ilk olarak eğitim yapılarının aydınlatma sistemleri ilgili temel ölçüt ve sistemler açıklanmış, mevcut aydınlatma sistemlerinin durumunun belirlenmesine yönelik "Kullanım Sonrası Değerlendirme (KSD)" yöntemleri tanıtılmış ve oluşturulan değerlendirme araçları ile alan çalışması gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, aydınlatma sistemi seçimlerinde tasarımcıların karar vermesini hızlandırmak amacıyla "Karar Destek Sistemi (KDS)" yöntemlerinden biri olan Analitik Hiyerarşi Sürecinden (AHS, İng. Analytic Hierarchy Process; AHP) faydalanılmıştır. Okul binalarındaki aydınlatma sistemlerinin tasarımına yönelik olarak aydınlatma kılavuz çizelgeleri oluşturulmuş ve bu kılavuz yardımıyla mevcut bir ortaokul binasının aydınlatma sistemi iyileştirme işlemi için öneriler sunulmuştur. Geliştirilen sürdürülebilir aydınlatma tasarımı yaklaşımıyla, özellikle "eğitim yapıları" gibi gün boyu kullanılan, görsel konforun üst düzeyde olması gereken mekanlarda görme eylemi açısından yetkin, enerjiyi verimli kullanan ve çevreye en az zararı veren aydınlatma çözümleri sunularak tasarımcı ve uygulayıcılara yol gösterilmesi hedeflenmiştir.
Belirlenen amaçlar doğrultusunda tezin ilk bölümünde eğitim yapılarında aydınlatma konusuna yönelik yapılmış çalışmalar ile ilgili literatür araştırmasına yer verilmiş, tezin amacı ve kapsamı açıklanmıştır.
İkinci bölümde sürdürülebilirlik kavramı ve mimari üzerindeki etkileri ile sürdürülebilir okullar konularına değinilmiş, sürdürülebilir aydınlatma ve sürdürülebilir aydınlatma tasarımının ana bileşenleri olan görsel konfor, enerji kullanımı, çevresel etki ve maliyet konuları ele alınmıştır.
Çalışmanın üçüncü bölümünde aydınlatma ölçütleri ve aydınlatma sistemleri tanıtılmıştır. Ayrıca, işlevini yerine getiremeyen aydınlatma sistemlerinin iyileştirilmesi (retrofit) işlemiyle ilgili tanımlar, gerekli koşullar ve aydınlatmada yenilebilir enerji kullanımı konularına değinilmiştir.
Dördüncü bölümde eğitim yapılarındaki aydınlatma alanları tanımlanmış, eğitim yapılarının tasarımına ya da aydınlatma sistemlerine ilişkin çeşitli kurumlar tarafından hazırlanan kılavuzlar detaylı olarak incelenmiştir. Çeşitli kurum ve kuruluşlar tarafından yayımlanan bu kılavuzlardaki doğal ve yapay aydınlatma koşulları ile referans aldıkları kaynaklar verilmiş, kılavuzlardaki bilgiler çizelgeler halinde sunulmuştur.
Beşinci bölümde çalışmada ortaya konulan sürdürülebilir aydınlatma tasarımı yaklaşımı sunulmuş, yaklaşımın kapsamı ve bölümleri açıklanmıştır. Yaklaşım kapsamında yeni tasarlanacak ve mevcut okul binalarına yönelik oluşturulan iş akış şeması ve şemanın işlem adımları tanıtılmıştır. Daha sonra oluşturulan sürdürülebilir aydınlatma yaklaşımının ilk adımı olan yeni tasarlanacak okul yapılarına yönelik hazırlanmış aydınlatma kılavuz önerisi sunulmuştur. Mevcut okul yapılarının aydınlatma sistemlerinin durumlarının belirlenmesi ve iyileştirilmesine yönelik hazırlanan yaklaşımın ikinci adımı için değerlendirme araçları (ölçme, gözlem ve anket formları) oluşturulmuştur. Yaklaşımın uygulanması amacıyla Adana'da yer alan bir ortaokul binasında alan çalışması gerçekleştirilmiştir. Ele alınan okul binasının aydınlatma sisteminin durumu belirlenip, oluşturulan aydınlatma kılavuzu ışığında aydınlatma önerileri sunulduktan sonra elde edilen bilgiler değerlendirilerek karar destek sistemleri ile en uygun aydınlatma sistemi önerisinin seçimi gerçekleştirilmiştir.
Altıncı bölümde çalışma sonucunda elde edilen çıkarımlar ile sürdürülebilir aydınlatma yaklaşımıyla elde edilen kazanımlar açıklanmış ve çalışma kapsamında elde edilen bilgiler, öneriler sunulmuştur. Ayrıca, gelecek çalışmalara altlık oluşturması amacıyla öneriler sunulmuştur.

Abstract:
While educators have been discussing the components of a successful educational program for decades, the physical environment has often been excluded from evaluation. Studies aimed at improving education were not able to achieve the desired results because the quality of school buildings was considered to have no effect on academic performance. Later studies have shown that one of the most important parts of getting information is the school buildings. The fact that the physical characteristics of schools are influential on education has been studied and proven experimentally in many studies. In this regard, school settings also determine the behaviour of the social group that influences and interacts with educational activities as a designed environment. In this context, it is an important condition for the education of qualified individuals to keep up with the requirements of the times, starting from the beginning of the school and serving to the whole population of students, ranging from primary, middle, high school and higher education to various age groups.
It is important to think about how the existing schools can be improved and how new school buildings should be designed to raise the educational standards and the learning performance of students. When designing a school, only the room sizes and the number of classrooms should not be reserved, all the components of the school should be considered, and the physical comfort conditions, especially lighting, must be considered. The lighting issue has many positive effects such as increasing students' academic performance, protecting their eye health and making them satisfied with the place they are in.
The sustainable lighting design approach presented within the scope of the thesis provides information and suggestions for designing, evaluating and improving the lighting schemes of the existing and new designed school buildings. For this purpose, "post-occupancy evaluation (POE)" methods for determining the condition of existing lighting systems of educational buildings were introduced and field studies were carried out with the evaluation tools. In addition, the "Analytical Hierarchy Process" (AHP) method has been utilized from "decision support systems" to make a decision easily in lighting system selection. Lighting guideline charts have been created for the design of lighting schemes in school buildings, and with this guide lighting recommendation for the improvement of the lighting system of an existing middle school building have been presented. With the developed approach, it is aimed to guide the designers and practitioners by providing lighting solutions that are competent, energy efficient, and least harmful to the environment in terms of visual acuity in the places where visual comfort should be used all day long, especially in "educational buildings".
In the first part of the thesis in the direction of the determined aims, the literature research about the studies about the lighting in the educational buildings is given and the purpose and scope of the thesis are explained.
In the second part, the concepts of sustainability and its effects on architecture and sustainable schools are addressed. Sustainable lighting and the main components of sustainable lighting design are the visual comforts, energy use, environmental impact and cost, were considered.
In the third part of the thesis, the characteristics of the lighting in the educational buildings, lighting criteria and lighting systems have been introduced. In addition, the definitions, required conditions, retrofit process, which enable the improvement of non-functioning lighting systems, and use of renewable energy in the lighting have been addressed.
In the fourth part, areas, where should be illuminated in educational buildings, have been defined and the guides prepared by the various institutions for the design of the educational buildings or the lighting systems have been examined in detail. The natural and artificial lighting conditions and reference sources of these guides published by various institutions and organizations are given, and the information in the guides are presented in charts.
In the fifth part of the study, the sustainable lighting approach presented in the study is defined, the scope and parts of the approach are explained. Within the scope of the approach, the workflow diagram for the new and existing education buildings and the steps of the process are introduced. Later on, a proposal guidebook of lighting for new school buildings was presented, which is the first step in the sustainable lighting approach. Measurement, observation and questionnaire forms were prepared for the second step of the approach to the determination and improvement of the conditions of the lighting systems of existing school buildings. In order to implement the approach, a field study was carried out in a secondary school in Adana. After determining the status of the lighting system of the school building in question and providing the lighting recommendations in the proposal lighting guide, the information provided was evaluated and decision support systems and the lighting system proposal were selected in the most appropriate way.
In the sixth part, the conclusions obtained from the results of the study and the achievements with the approach of sustainable lighting are explained and the information and suggestions are presented. In addition, suggestions were presented to form a base for future works.