A research on the effects of the computational design on optimization of the louver systems of office buildings

Güneşin en büyük ısınma ve aydınlatma kaynağı olduğu ele alındığında, mimarlık ve güneş arasındaki ilişki de ortaya çıkmaktadır. Mekan bilincini insana aşılayan güneşin aydınlatıcı gücü, mimari elemanlar ve çevresel koşullarla da birleşerek insanın mimari ile kurduğu ilişkiyi belirler. Mevsimlerin sunduğu değişken değerlere göre insanların güneş ısısına ihtiyaç miktarları da farklılık göstermektedir. Özellikle yaz aylarında güneşin neden olduğu aşırı ısınmaya engel olunmalıdır. Bu işlevi yerine getirmesi açısından gölgelendirme sistemleri büyük önem taşımaktadır. Gölgelendirme sistemleri her zaman mimarlığın bir parçası olmuştur. Geleneksel mimariye bakıldığı zaman Yunan mimarlığından başlayıp Anadolu mimarisine ve modern mimarlığa ulaşan sistemler mevcuttur. Yunan mimarisinde büyük sütunlar üzerine yerleşen döşemeler bu işlevi görürken modern mimaride bunlar yerini çıkmalara daha sonra da özel tasarımlara bırakmıştır. Türk mimarisinde ise, ilk olarak yığma yapıların ortaya çıkardığı kalın duvarlar bu işlevi yerine getirirken, daha sonra bunları panjurlu pencereler takip etmiştir. Günümüzde ise çok farklı özel tasarımlarla uygulanmış gölgelendirme sistemleri mevcuttur. Bu tezde, gölgelendirme sistemlerinin optimizasyonu sürecinde hangi parametrelerin devreye girdiği ve bu parametrelerin hangi değerlendirme aşamalarından geçtiği incelenmektedir. Bu inceleme yapılırken, mimari bilişim sistemlerinin hangi biçimde ve ölçüde gölgelendirme sistemlerinin optimizasyonuna katkıda bulunduğu ve ne tür kolaylıklar sağladığı da ele alınmıştır. Enerji ihtiyacının artması ve kaynaklarının azalması ele alındığında, gölgelendirme sistemlerinin ve doğal aydınlatmanın önemi daha da iyi anlaşılmaktadır. Özellikle ofis binaları ve ticari binalar için enerji sarfiyatının en aza indirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu iki program tipinden sadece ofis binalarının harcadığı enerji miktarı tüm binaların harcadığı enerjinin %40'ını oluşturmaktadır. Ofis binaları kendi içinde ise kullanılan enerjinin % 75'lik kısmını ısıtma, soğutma ve aydınlatmaya harcamaktadır. Çevresel faktörlerin doğru ve verimli kullanılması sonucu bu enerji harcamalarında önemli bir düşüş yaşanmaktadır. Bu sebeple, ofis binalarında sıcaklık ve aydınlık derecelerinin belli bir oranda olması gerekmektedir. Ofis çalışanlarının verimliliğinin düşmemesi için iki adet konfor faktörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlardan birincisi, görsel konfor ve ikincisi ise ısısal konfordur. Görsel konfor çalışanların çalıştıkları süreç içerisinde herhangi bir görme zorluğu yaşamadan veya gözlerinde herhangi bir yorgunluk hissetmeden çalışabilecekleri bir ortam yaratılması olarak tanımlanabilir. Görsel konforu sağlamak ve enerji harcamalarını kısıtlamak için gün ışığının doğru kullanılması gerekmektedir. Mekanlardaki gün ışığı kalitesini ve oranını ölçmek için kullanılan en yaygın yöntem gün ışığı faktörünün hesaplanmasıdır. Günışığı faktörü hesaplanırken birçok parametre kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları pencere açıklık ölçüleri, mekan ölçüleri, iç mekanın malzemeleri, yansıtma katsayıları ve hava şartlarıdır. Gün ışığı ele alınırken iki farklı hava şartı göz önünde bulundurulur. Bunlar; standart kapalı gökyüzü ve açık gökyüzüdür. Isısal konfor şartları ise genelde mevsimsel dönemlere ve mekanı kullan kişi sayısına göre farklılık göstermektedir. Optimum sıcaklık derecesinin oluşturulması genel olarak ısısal konfor için yeterlidir. Bunu doğal yollardan sağlamak için ise sıcaklığın fazla olduğu zaman periyodunda, güneş ışınlarının içeriye girmesini önlemek ve tersi durumlarda ise güneş ışınlarının içeriye girmesine izin vermek gerekmektedir. Güneş ışınlarını engelleme aşamasında gölgelendirme sistemlerinin kullanılması büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Tez iki parçadan oluşur. Tezin ilk kısmı, okuyucuya bilgisayar destekli tasarım, çevresel kontrol sistemleri ve gölgelendirme sistemleri hakkında teknik bilgiler ve kısa bir tarihçe sunar ve 2, 3 ve 4 numaralı bölümleri kapsar. Tezin ikinci kısmı ise, mevcut proje örneklerini değerlendirerek, bu problemlere çözüm oluşturabilecek bir modelin nasıl geliştirilebileceğini anlatır ve 5 numaralı bölümü içerir. Tezin 1 ve 6 numaraları bölümleri ise projenin amaç, yöntem ve sonuç kısımlarını içerir. Birinci bölüm; tezin yazılma amacı ve yazılması sürecinde hangi metotların kullanıldığına dair kısa bir bilgilendirme sunmaktadır. İkinci bölüm; üç alt başlıktan oluşmaktadır. Bunlar algoritmalar, kod yazılımı ve optimizasyon şeklinde sıralanmıştır. Bu üç başlık, proje kısmının teknik altyapısını oluşturmaktadır. Proje, panjur sistemlerinin optimizasyonu üzerine odaklanmıştır. Bu bölümde de optimizasyon türleri ve çözüm yöntemleri irdelenmiştir Buna ek olarak optimizasyon aşamasında kullanılacak kod yazılımı ve yazılımdaki kısıt ve parametrelerin oluşturacağı algoritmalar hakkında kısa bir bilgi verilmiştir. Algoritmalar bir işin hangi adımlar izlenerek yapılması gerektiğini ve hangi kısıtlara bağlı kalınmasının gerekli olduğunu belirten reçeteler olarak tanımlanabilir. Optimizasyon ise farklı parametreler kullanılarak ortaya çıkan sonuçlardan en uygun olanın seçme şeklinde tanımlanabilir. Üçüncü bölüm; ofis kullanıcı konforu için gerekli çevresel kontrol sistemlerini tanıtıp, bu sistemler hakkında teknik bilgiler içermektedir. Görsel ve ısısal konforun ofis çalışanlarının verimliliği açısından önemi tartışılmaktadır. Bu tartışma ışığında, kullanıcı konforlarının sağlanması sürecinde ortaya çıkan problemler hakkında kısaca bilgi verilip, olası çözüm yöntemleri geliştirilmiş; görsel konforun oluşturulmasında rol oynayan kıstasları tanımlamak için gerekli olan gün ışığı faktörü hakkında detaylı bir çalışma yapılmıştır. Bunlara ek olarak, ofis binalarındaki enerji harcamaları hakkında kısa bir bilgi verildikten sonra enerji tasarrufu ne tür önlemler altında gerçekleştirilebilir, bu konular hakkında tartışılmaktadır. Dördüncü bölümde; gölgelendirme sistemlerinin kısa bir tarihçesi sunulmaktadır. Tarihçenin arkasından ise gölgelendirme sistemleri çeşitleri, tasarım kıstasları ve teknik konular hakkında bilgiler verilmektedir. Bu bölüm, projede kullanılmış olan panjur sisteminin seçilmesi konusunda alınan kararlara teknik arka plan oluşturmaktadır. Ayrıca hangi dönemlerde gölgeye ihtiyaç duyulduğu, hangi dönemlerde ise ısınma amaçlı güneş ışığına ihtiyaç duyulduğu grafiksel ve anlatımlı olarak sunulmaktadır. Beşinci bölümde ise; geliştirilen model detaylı bir şekilde anlatılmaktadır. Model oluşturulmadan önce literatürde bulunan diğer proje örnekleri incelenip hangi konularda eksik kaldıkları tespit edilmiştir. Ardından projenin parametreleri, kısıtları ve kullanılacak olan metot ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır. Projede kullanılan algoritmalar ve bu algoritmalar öncülüğünde yazılmış olan kod hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Proje modeli için hazırlanan kod, dijital ortamda daha önceden belirlenen durumlar eşliğinde çalıştırılmıştır. Beş farklı durum analizi sonucu çıkan sonuçlar hakkında detaylı bir çalışma yapılmıştır. Son bölümde ise; tasarlanan modelin hangi yönlerden eksik kaldığı ve ileriye dönük çalışma potansiyeli üzerinde durulmuştur. Belirlenen hedeflere ne ölçüde ulaşıldığı belirlenmiştir. Önerinin geliştirilmesi için öneriler ortaya konmuştur ve yapılan çalışmanın önemine değinilerek tez tamamlanmıştır.