Yapı yüzündeki yatay ve düşey çıkıntıların görsel ve ısısal konfor açısından optimizasyonu
Optimization of horizontal and vertical fins on facades in terms of visual and thermal comfort
Yazar: GÜLÇİN SÜT
Danışman: PROF. DR. LEYLA ÖZTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Modern bina tasarımında yüksek saydamlık oranı oldukça yaygın olup yapı kabuğunda sıklıkla gölgeleme amaçlı yatay ve/veya düşey çıkıntılar kullanılmaktadır. Çıkıntıların özellikleri hacim içindeki görsel ve ısısal konforu etkilemektedir. Bir ofis binasında konumlandığı varsayılan modül ofis hacmi için yapılan bu çalışmada görsel ve ısısal konfor ölçütlerine göre yatay ve düşey çıkıntı aralıklarının sınırlandırılmasına yönelik bir yöntem önerilmiştir. Modül ofis hacminin tek cepheden ışık alması (hacmin uzun kenarı) ve iki cepheden ışık alması (birbirine bitişik bir uzun ve bir kısa duvar) koşulları ele alınmıştır. Tek cepheden ışık alması koşulu için pencerenin dört ana ve dört ara yöne baktığı 8 durum için işlem yapılmıştır. İki cepheden ışık alması koşulu için uzun ve kısa pencere duvarlarının ayrı ayrı baktığı yönler dikkate alınarak 16 farklı durum için işlem yapılmıştır. Geliştirilen toplam 24 farklı senaryo, dört farklı cam türü için görsel ve ısısal konfor ölçütlerine uygun en az ve en fazla yatay/düşey çıkıntı aralıkları belirlenmiştir. Görsel konfor ile ilgili günışığı aydınlık düzeyi, kamaşmadan korunma, güneşlenme ve dış ortamla görsel bağlantı ölçütleri dikkate alınmıştır. Isısal konforun sağlanmasında ilk aşamada güneş denetimi yapılarak yıllık gölgeleme ihtiyacı ve güneş kazancı belirlenmiştir. Ardından çıkıntı aralıklarının konfor koşullarını değerlendirmek üzere uyarlanabilir konfor (Adaptive Comfort) yöntemi uyarınca işlem yapılmıştır. Tüm hacimler için yatay/düşey çıkıntı türlerinin performansları detaylı analizler sonucunda saptanmıştır. Güney yönünde yatay çıkıntılar, kuzeybatı ve kuzeydoğu yönlerinde düşey çıkıntılar daha olumlu sonuç verirken, güneybatı ve güneydoğu yönlerinde yatay ve düşey çıkıntılar birbirine yakın sonuçlar vermiştir. Literatür bilgisinden farklı olarak doğu/batı yönlerinde camların gölgeleme özelliklerinin artmasıyla yatay/düşey çıkıntıların gölgeleme performansları yakın sonuçlar vermiştir. Ayrıca güneşlenme oranı yüksek hacimlerde gölgeleme katsayısı düşük camlar ve sık çıkıntı aralıkları; güneşlenme oranı düşük yönlerde ise gölgeleme katsayısı yüksek camlar ve seyrek çıkıntı aralıklarının olması uygun olmuştur. Görsel ve ısısal konfor ölçütlerini hacim ölçeğinde değerlendirmenin önemi vurgulanan çalışmada erişilen sonuçların erken tasarım evresinde mimarlara rehber olması beklenmektedir.

Abstract:
A high degree of transparency is customary in modern building design, and horizontal or/and vertical fins are often employed for shading the building envelope. Features of fins affect the visual and thermal comfort in interiors. İn this study for the module office room assumed to be located in an office building, a method is proposed to limit horizontal and vertical fin spacing according to the current visual and thermal comfort standards. The conditions for the module office room to receive light from one facade (the long wall of the room) and to receive light from two facades (one long and one short wall adjacent to each other) are discussed. For the condition of receiving light from one façade, 8 cases in which the window faces four main and four intermediate directions were processed. In order to the condition of receiving light from two facades, 16 different cases were processed by considering the directions that the long and short window walls face separately. Minimum and maximum horizontal/vertical fins spacings suitable for visual and thermal comfort criteria were determined for a total of 24 different scenarios and four different glass types. Daylight provision, view out, exposure to sunlight, and protection from glare have been considered for visual comfort. In the first stage of providing thermal comfort, solar control was performed and annual shading requirement and solar gain were determined. Then, the process was carried out according to the Adaptive Comfort method to evaluate the comfort conditions of the spacing between fins. Performances of horizontal/vertical fin types for all rooms were determined as a result of detailed analysis. While horizontal fins in the south direction and vertical fins in the northwest and northeast directions provided more positive results, horizontal and vertical fins in the southwest and southeast directions acquired similar results. Unlike the literature, the shading performance of the horizontal/vertical fins yielded close results with the increase in the shading properties of the glazing in the east/west directions. In addition, glazing with a low solar heat gain coefficient and small fin spacing was appropriate in rooms with a high insolation rate, while glazing with a high solar heat gain coefficient and large fin spacing delivered positive results in rooms with a low insolation rate. It is expected that the results obtained in the study, which emphasizes the importance of evaluating the visual and thermal comfort criteria at the room scale, will guide the architects in the early design phase.