Yapı kabuklarının günışığı ve enerji bağlamında eniyilenmesinde parametrik modelleme ve evrimsel algoritma kullanımı
Using parametric modelling and evolutionary algorithm within the context of daylight and energy optimization of building skins
Yazar: FEYZA NUR AKSİN
Danışman: DOÇ. DR. SEMRA ARSLAN SELÇUK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Günümüzde, enerji tüketiminin ve buna bağlı olarak sera gazı salınımlarının da hızla artması sonucunda çevreye geri dönüşü olmayan tahribatlar verilmektedir. Dünya genelinde "yapı sektörü" enerji kullanımı ve atık malzeme üretiminde üst sıralarda yer almaktadır. Bunun başlıca sebeplerinden birisi yapıların enerji verimliliğinin yeterli ölçülerde sağlanamamasıdır. Bilindiği gibi, geleneksel tasarım yöntemleri yapıların performansını değerlendirmede, eniyilenmiş tasarım çözümlerini elde etmede ve tasarım değişkenleri ile performans kriterleri arasındaki koordinasyonu kurmada yetersiz kalmaktadır. Gelişmekte olan hesaplamaya dayalı parametrik tasarım araçları ile birlikte eniyileme algoritmalarının kullanılması geniş bir tasarım alternatifi yelpazesi oluşturmakta ve böylece yapıların çeşitli performans verileri ölçülebilir ve eniyilenebilir hale gelebilmektedir. Bu bağlamda, bu araştırmanın amacı parametrik tasarım araçları ve literatürde en çok tercih edilen eniyileme algoritmalarından olan evrimsel algoritmalara dayalı eniyileme yöntemlerinin yapılardaki günışığı ve enerji performansını değerlendirmede nasıl bir araya getirilebileceğinin araştırılmasıdır. Parametrik tasarım ve evrimsel eniyileme algoritmalarının kullanımı ile birlikte yapı kabuğunun enerji ve günışığı performansı bağlamında eniyilenebileceği hipotezi ile yürütülen araştırma "yapı kabuğu ve enerji etkinlik" ve "enerji etkin yapılı çevreler ve performatif mimarlık" konuları çerçevesinde sınırlandırılmıştır. Yapılan alan çalışmasında Ankara'da sıklıkla kullanılan bir konut tipinin yapı kabuğu simule edilmiştir. Parametrik modellerin oluşturulmasında Rhinoceros ve Grasshopper yazılımı çeşitli eklentileri ile birlikte kullanılmış, yapılan günışığı ve enerji simülasyonları sonucunda elde edilen performans metriklerinin iyileştirilmesine yönelik olarak bir eniyileme işlemi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler sonucunda mevcut yapı kabuğuyla, eniyilenmiş yapı kabuğu kıyaslanmış ve günışığı performansının yaklaşık %40 iyileştiği, enerji tüketim oranının ise yaklaşık %28 oranında azaltıldığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlar ışığında bu tez kapsamında denenen eniyileme çalışmasının, yapı kabuklarında günışığı ve enerji performansını geliştirmede bir yöntem olarak kullanılabilirliği ortaya konulmuştur.

Abstract:
Today, as a result of the rapid increase in energy consumption and the increase of greenhouse gas emissions, irreversible damages are given to the environment. In the worldwide, "the building industry" is among the top of energy use and waste material production. One of the main reasons for this is that the energy efficiency of the buildings cannot be provided to an adequate level. As is known, traditional design methods fail to evaluate the performance of buildings, to obtain optimized design solutions and to ensure coordination between design variables and performance criteria. The use of optimization algorithms in conjunction with developing computational parametric design tools creates a wide range of design alternatives, making it possible to measure and optimize various performance data of buildings. In this context, the aim of this research is to investigate how parametric design tools and optimization methods based on evolutionary algorithms, one of the most preferred optimization algorithms in the literature, can be combined to evaluate daylight and energy performance in buildings. The research carried out with the hypothesis that with the use of parametric design and evolutionary optimization algorithms, building skins can be optimized in the context of energy and daylight performance is limited within the framework of "building envelope and energy efficiency" and "energy efficient built environments and performative architecture". In the case study, the building skin of a frequently used residential type in Ankara was simulated. Rhinoceros and Grasshopper software were used together with various plugins to create parametric models and in order to improve the performance metrics obtained as a result of daylight and energy simulations, an optimization process was performed. As a result of the data obtained, the existing building skin and the optimized building skin were compared and it was observed that daylight performance improved by 40% and energy consumption rate was reduced by 28%. In the light of the obtained results, it has been demonstrated that the usability of the optimization study, which was tried within the scope of this thesis, as a method to improve daylight and energy performance for building skins.