Mevcut bir yerleşmenin ekoköy bağlamında geliştirilmesi ve enerji etkinliği açısından değerlendirilmesi
Developing an existing settlement in the context of ecovillage and evaluation in terms of energy efficiency
Yazar: ASLIHAN ULA
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Ekolojik mimari = Ecological architecture ; Enerji etkin yerleşim birimi = Energy efficient settlement unit ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Rüzgar enerjisi = Wind energy ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Kırsalda ekonomik ve sosyal gücü bulamayan insanların yerleşimlerini terk ederek kentsel alanlara göç etmesi nedeniyle kentsel nüfusta plansız artış meydana gelmektedir. Bu artış insanlar üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Özellikle Kasım 2019 yılı itibariyle ortaya çıkan Covid -19 salgını ile insanlar kentleşmenin olumsuzlukları ile karşı karşıya kalmış ve kırsal alanda yaşam önem kazanmaya başlamıştır.
Diğer taraftan 1960 ve 70'lerde alternatif sürdürülebilir yaşam alanları oluşturmak için eko-köy hareketi doğmuştur. Ekoköy toplulukları, belirli bir amaç doğrultusunda birlikte yaşamı benimsemiş doğal ve yerel malzemeyi kullanarak doğaya en az zararla kendilerine yerleşim yeri kurmak isteyen kişilerden oluşmaktadır.
Dünyada uygulanan ekoköy örnekleri ekonomik, sosyal, ekolojik ve kültürel açıdan belirli kriterler sağlayan ve sürdürülebilir topluluk bilinci ile oluşan ekolojik yerleşimlerdir. Ekoköyler Türkiye'de de kurulmuş ancak sonradan ortaya çıkan bir takım nedenlerden dağılmıştır. Bu yüzden çalışma kapsamında ülke şartlarına uyum sağlayabilecek geleneksel yaşamı benimsemiş olan çiftçiye üretim ve barınma desteği sağlayan tarımköy kavramının TOKİ tarafından uygulamaları ele alınmıştır. Mevcut tarımköy uygulamalarını desteklemek ve iyileşmesine katkı sağlamak amaçlı ekoköy kavramı ile beraber incelenmiş ve değerlendirilmiştir.
Çalışmanın birinci bölümünde çalışmanın amacı yapılan literatür araştırması ve çalışmanın kapsamı aktarılmıştır.
İkinci bölümünde Ekoköy ve tarımköye ait tanım ve açıklamalar yer almaktadır. Aynı zamanda ekolojik yaşamı destekleyen yurt içi ve yurt dışındaki bazı kuruluşlar hakkında bilgilendirme yapılmıştır.
Üçüncü bölümde ise Türkiye'de ve dünyada uygulanan ekoköy örnekleri detaylı incelenmiş ve değerlendirilmiştir.
Dördüncü bölümde TOKİ Karaman Bölükyazı Tarımköy Projesi referans yerleşim yeri olarak belirlenmiş ve tarımköye ait iç ve dış çevre verileri araştırılmıştır. Enerji etkinlik açısından değerlendirme amaçlı DesignBuilder programına bu veriler aktarılmış ve simüle edilmiştir. Sonuçların değerlendirmesine bağlı olarak mevcut bir tarımköy için ekoköy yaklaşımı kapsamında bir yeni bir vaziyet planı önerisi geliştirilmiştir.
Bina kabuğunda geleneksel mimari özelliklerinden yararlanılarak uygulanan iyileştirmeler ve yeni vaziyet planı ile simülasyon tekrarlanmıştır. Bunlara ek olarak yeni yerleşime güneş ve rüzgar enerjisi önerisi getirerek harcanan enerjinin ne kadarının karşılanabileceği değerlendirilmiştir.
Beşinci bölümde ise elde edilen mevcut yerleşime ait simülasyon sonuçları ve yerleşim ölçeğinde ve bina kabuğu açısından yapılan değişikliklerin enerji harcamalarındaki etkisi değerlendirilmiştir. Güneş ve rüzgar enerjisinden yararlanarak elde edilecek enerjinin mevcut konutlardaki ihtiyaçlarını karşılanabilirliği incelenmiştir. Sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilerek öneriler geliştirilmiştir.
Yerleşime ait mevcut enerji ihtiyaçlarını karşılayabilmek için yenilenebilir enerji kullanımı olarak konut çatısının güney yüzeyine PV panel konulması, ikinci olarak rüzgar türbini tarlası yapılmasının enerji ihtiyaçlarını ne düzeyde karşılayacağı programlar aracılığı ile hesaplanmıştır. Tarımköy de ele alınan referans bina için toplam enerji harcaması 4279,27 kWh olarak hesaplanmıştır. Mevcut bina planı üzerinden bina kabuğunda yapılan iyileştirme önerisinde tercih edilen geleneksel malzeme ile TS825 tarafından belirlenen U değerini sağlayabilmek için sadece bina kabuğunda organik yalıtım malzemesi önerisiyle binanın toplam enerji harcaması 4154,58 kWh olarak hesaplanmıştır. Aynı zamanda yeni öneri için diğer avantajlar ise; yerel malzemenin tercih edilmesi nedeniyle malzemeye ulaşım kolay ve oluşan karbon ayak izi miktarı mevcut binaya göre düşüktür.
Konutların kendi kendine yetebilmesi için güneş ve rüzgar enerjisi yerleşime entegre edilerek ihtiyaçları ne ölçüde karşıladığı incelenmiştir. Çatıda güney cepheye PV konulması ile konutların enerji ihtiyaçlarını tamamını karşıladığı görülmüştür. Rüzgar enerjisi için ise mevcut enerji ihtiyacı ve konut sayısı ele alınarak bir türbinin elde ettiği enerji miktarı ile toplamda kullanılacak 27 türbinin konutların enerji ihtiyacını karşılayacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The employment created by the increasing industrialization in the cities since the 1950s in Turkey has started the migration from rural to urban. While the increasing population in the cities has problems with insufficient infrastructure and rapid and wrong construction, it also brings problems such as the decrease in the population to farm in the villages and the non-use of agricultural lands. On the other hand, with the effect of the pandemic, people started to want to live in healthier areas instead of dense urban areas. This situation necessitates researching the possibility of a sustainable life in rural areas.
In the 1960s and 70s, the eco-village movement was born to create alternative sustainable living spaces. The concept of ecovillage was first defined by Robert and Diane Gilman in 1991. Eco-village communities consist of people who have adopted the life together for a certain purpose and want to establish a settlement for themselves by using natural and local materials with the least damage to nature. While creating the ecological settlement, renewable energy and rainwater harvesting systems can be integrated using energy efficient design parameters.
Examples of ecovillages applied in the world provide certain criteria in terms of economic, social, ecological and cultural aspects. In addition, they are ecological settlements formed with sustainable community awareness. Ecovillages were also established in Turkey, but they were disbanded for a number of reasons. TOKİ has developed agricultural villages as alternatives for the residents of the region against the problem of population loss due to migration in rural settlements. In this sense, the main purpose of TOKİ is to bring the infrastructure and social facilities in the city centers to the villages without disturbing the cultural fabric.
Within the scope of the study, the practices of the agricultural village concept by TOKİ, which provides production and shelter support to the farmer who has adopted the traditional life that can adapt to the conditions of the country, are discussed. It has been examined together with the concept of ecovillage in order to support the existing agricultural village practices and contribute to its improvement. Within the scope of the thesis, it is aimed to provide benefits to agricultural villages in terms of energy efficiency, to improve the settlement in ways that respect nature and support a sustainable life, and to develop proposals for healthy, comfortable and sustainable new settlements with agricultural villages, based on the criteria adopted in ecovillages.
TOKİ Karaman Bölükyazı Agriculture-Village was chosen as the reference settlement in the study. The agriculture-village settlement was re-planned with reference to the site plan settlements used in the ecovillages. In addition, the internal and external environmental data of the agriculture village were investigated and evaluated in terms of energy efficiency. For this, the DesignBuilder program was preferred. The simulation was carried out according to the building envelope data for the existing settlement, and then the simulation was repeated and compared with the improvements made in the site plan and the building envelope.
In addition, it was suggested to use renewable energy to meet the energy needs of the settlement.
In the first chapter of the study, the aim of the study, the literature research and the scope of the study are explained. In the second chapter, there are definitions and explanations of ecovillage and agricultural village. At the same time, information is given about some domestic and foreign organizations that support ecological life. In the third chapter, examples of ecovillages applied in Turkey and in the world are examined and evaluated in detail.
In the fourth chapter, TOKI Karaman Bölükyazı Agricultural Village Project is determined as a reference settlement and the internal and external environmental data of agricultural village are investigated. These data are transferred to the Designbuilder program for evaluation in terms of energy efficiency and these are simulated. Based on the evaluation of the results, a new site plan proposal is developed for an existing agricultural village within the scope of the ecovillage approach.
 Considering the needs of the public, it has been suggested to add areas such as a health center, workshops, school-training center, library, assembly area (center), sales stalls where farmers can market their products, sports fields, waste center, apart from the residential building, mosque and playground.
The simulation is repeated with the new site plan and the applied improvements which inspired by the traditional architecture properties on the building envelope. In addition to these, it has been evaluated how much of energy consumed can be met by bringing solar and wind energy proposals to the new settlement.
 The total energy consumption for the reference building in agriculture-village was calculated as 4279.27 kWh. Traditional material was preferred in order to provide the U value determined by TS825 in the improvement proposal made on the building envelope based on the existing building plan. In addition, it was calculated that the insulation thickness preferred in the existing building envelope was added to the new building envelope with the recommendation of organic insulation material, reducing the total energy consumption of the building to 4154.58 kWh. At the same time, other advantages of the new building envelope are; Due to the preference of local materials, the material is easy to access and the amount of carbon footprint is lower than the existing building.
In the fifth chapter, the simulation results of the existing settlement and the effects of the changes made in the settlement scale and building envelope on the energy expenditures are evaluated. The ability of the energy obtained by utilizing solar and wind energy to meet the needs of existing houses has been examined. Suggestions are developed by evaluating the results comparatively. In order to meet the current energy needs of the settlement, the use of renewable energy has been proposed and firstly, the PV panel is placed on the south surface of the residential roof, and secondly, the amount of energy produced by the wind turbine field is calculated and compared through the programs.
 With the PV panels used on the south facades of the building roofs, 7815.68 kWh of energy is produced annually for a residence. According to the calculation results, it was determined that a total of 432009.8 kWh of energy was produced for 118 houses with the use of 18 PV panels in each house. It is thought that energy can be supplied to the grid by the fact that the energy obtained is more than the energy expenditures of the houses.
 In addition, when wind energy is examined, E-20 Hawt series wind turbines, one of which produces 18634 kWh energy, were used to meet the total energy calculated as 490,240,44 kWh for the houses in the village. With the installation of 27 turbines on the land, the energy needs of the houses can be met without receiving energy from the grid.
This study presents alternatives for energy efficient improvements in existing settlements and highlights the importance of efforts to improve energy performance. In addition, it is aimed to both meet the current consumption and reduce the environmental impact by producing electrical energy from renewable energy sources.
The eco-village approach develops solutions for the purpose of producing holistic and versatile and sustainable solutions. As a result of the negative reflection of today's consumption society and technological development on indoor and outdoor spaces, it offers solutions to existing dense urban problems with a holistic approach, and the multi-layered ecovillage approach, both in terms of health and comfort, and economically and socially, offers suggestions within the scope of a contemporary understanding of society. It is also seen that the energy produced with the use of energy efficient measures and renewable energy sources within the scope of the ecovillage approach can meet the amount of energy consumed. In this context, it is thought that the thesis study will contribute to the new settlements to be designed in rural areas, and with such settlements, it will be possible to realize socially and economically strong, healthy and sustainable settlements that can produce their own energy.