Uyum gösteren gölgeleme bileşenlerinin parametrik tasarım araçlarıyla performans değerlendirmesi

Dünya'daki enerji tüketiminin artış göstermesiyle birlikte ortaya çıkan çevresel ve ekonomik sorunlar, bu konudaki endişelerin artmasına neden olmuştur ve bununla birlikte enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik çalışmalar artırılmış ve ülkeler çeşitli önlemler almaya başlamışlardır. Enerji verimliliğinin artırılması noktasında birçok ülkenin enerji tüketimini azaltmak için hedeflediği alan bina sektörü olmuştur. Ayrıca Avrupa Komisyonu tarafından da, bina sektöründeki enerji tasarrufu potansiyelinden yararlanma konusunda hedeflerin belirlenmesi ve yaptırımların gerçekleştirilmesi amacıyla Binalarda Enerji Performansı Revize Direktifi (2010/31/EU) yayımlanmıştır. Dış ortam faktörlerine en çok maruz kalan bina kabuklarında ısı ve enerji akışı oldukça yoğundur. Bundan dolayı enerji tasarrufu sağlamak için öncelik bina kabuklarındadır. Enerji etkin tasarım ve sürdürülebilirlik gibi konularında önem kazanmasıyla birlikte yapı kabukları üzerinde araştırmalar ve çalışmalar artış göstermiştir. Bu bağlamda gelişen teknolojiyle birlikte oldukça yenilikçi ve yaratıcı çözümler yapı kabuklarında uygulanmaktadır. Uyum gösteren kabuklar başlığı altına alınabilecek bu teknolojiler ve tasarımlarla birlikte iklimsel değişen şartlara ve kullanıcı ihtiyaçlarına dinamik olarak cevap verebilen, maksimum verimlilik ve minimum enerji hedefleriyle oluşturulan kabuk teknolojileri geliştirilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, farklı hareket kabiliyetlerine sahip, cepheye düşey veya yatay olarak konumlanmış uyum gösteren gölgeleme bileşen tiplerinin İstanbul iklim koşullarında görsel ve ısıl performansının değerlendirmesini yapmak ve hangi tipin optimum performans sağladığını bulmak amaçlanmıştır. Tez beş bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde; çalışmanın konusu, amacı, kapsamı ve amaca ulaşmak için izlenen yöntem hakkında bilgi verilen giriş bölümü yer almaktadır. Ayrıca ana amaca ek olarak alt problemler belirlenerek çalışma boyunca izlenecek yol belirlenmiştir. İkinci bölümde UGK araştırılarak uyum göstermenin tanımı yapılmış ve UGK'ın işlevi ve amacı üzerine araştırmalar yapılarak UGK'ın potansiyeli belirlenmiştir. Aynı zamanda UGK'ın özellikleri belirlenerek diğer kabuklardan farkları ortaya konulmaya çalışılmıştır. Bu özellikler uyum gösterme özellikleri olarak adlandırılmış olup; etki, tepki, ölçek, kontrol tipi, sistem konfigürasyonu, zaman, uyum yapısı, hareket türü, görünebilirlik, uyum ölçeği ve hareket kabiliyeti olarak belirlenmiştir ve bu özellikler üzerinden sınıflandırma tablosu oluşturulmuştur. İnşa edilmiş mevcut örnekler araştırılarak iklim haritasındaki yerleri, yapım yılları ve fonksiyonları belirlenmiştir. Oluşturulan sınıflandırma tablosu üzerinden uyum gösterme özellikleri araştırılarak değerlendirilmiştir ve bu teknolojinin kullanımında uyum gösteren gölgeleme bileşenlerinin kullanımının diğerlerine oranla daha çok olduğu gözlemlenmiştir. Üçüncü bölümde UGGB'nin performans değerlendirilmesinin nasıl yapıldığı üzerinde literatür araştırması yapılmıştır. Parametrik tasarım araçları üzerinde durularak literatürdeki çalışmalar incelenmiştir. Parametrik tasarım araçlarından en çok Rhinoceros'un eklentisi olan Grasshopper'ın kullanıldığı gözlenmiştir. Dördüncü bölümde çalışmada kullanılan yazılımlar incelenmiştir. Rhino ve Grasshopper tanıtılıp çevresel analiz eklentisi olan DIVA ve alt yapısında kullandığı simülasyon motorları anlatılmıştır. Simülasyon modelini oluşturmak için binaya ait boyutsal ve geometrik özellikler belirlenmiş ardından referans olarak kullanılan standartlara göre iç mekan özellikleri ve bina alt sistemine ilişkin girdiler belirlenmiştir. İstanbul'da bulunduğu varsayılan ofis binası Grasshopper'da modellenmiştir. Daha sonra düşeyde katlanma hareketi (A1), yatayda katlanma hareketi (A2), düşeyde dönme hareketi (B1), yatayda dönme hareketi (B2), düşeyde kayma hareketi (C1) ve yatayda kayma hareketi (C2) yapan UGGB tiplerinin uyum gösterme özellikleri belirlenmiştir ve kontrol stratejileri geliştirilerek ardından Grasshopper'da modellenmiştir. Görsel performans ve enerji performansı değerlendirme ölçütleri referans olarak alınan standartlara göre belirlenerek simülasyon metodolojisi tamamlanmış, güney ve batı yönüne bakan bir ofis birimi üzerinden simülasyonları çalıştırma aşamasına geçilmiştir. Öncelikle aydınlık düzeyleri hesaplanarak çalışma düzleminde oluşan aydınlık dağılımlarına bakılmıştır. Her iki yön içinde 21 Haziran günü için saat 8.00 ile 18.00 arası, önünde herhangi bir UGGB bulunmayan durum simüle edilmiştir. Daha sonra UGGB tipleri her iki yön içinde aynı gün ve saat aralıklarında belirlenen hareket adımları ile simüle edilmiş ve çalışma düzleminde en iyi aydınlık düzeyi yüzdesini veren (D2) hareket adımları belirlenmiş ve optimum saat/açılar elde edilmiştir. Daha sonra temel durum ve UGGB için ofis biriminde çalışan bir kullanıcı için DGI ve DGP değerleri hesaplanmış, ofis birimindeki aydınlık dağılımı incelenmiştir. Güney ve batı yönü kendi içinde değerlendirilerek UGGB tipleri karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve görsel performans değerlendirmesi tamamlanmıştır. Görsel performans değerlendirmesi sonucu bulunan optimum saat/açılar üzerinden referans durum ve UGGB tiplerinin 21 Haziran günü seçildiği için sadece soğutma yükleri hesaplanmıştır. Optimum saat/açılar üzerinden elde edilen D2 yüzdeleri ile karşılaştırmalı grafikler üzerinden değerlendirme yapılmıştır. Son bölümde genel bir değerlendirme yapılarak elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Mevcut bina stokunun enerji tüketimini azaltmak ve enerji etkin yaklaşımlarla yeni binalar tasarlamak enerji tüketiminin artmasıyla önem kazanmıştır. Bu çalışmanın amacı, uyum gösteren bina kabuklarının görsel ve ısıl performansını İstanbul iklim koşullarında değerlendirmek ve en uygun UGGB tipini seçmektir. Çalışmanın devamı olarak UGGB tiplerinin yapay aydınlatma sistemleri ile ofisin aydınlık düzeylerinin iyileştirilmesi ve aydınlatma yüklerinin hesaplanması planlanmaktadır. Ayrıca farklı aylardaki ve illerdeki performansı incelenebilir.