LEE- Yapı Bilimleri-Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Oral Koçlar, Gül" ile LEE- Yapı Bilimleri-Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeKonut yerleşmelerinin tasarımında enerji ve günışığı performansını değerlendirmeye yönelik parametrik bir model önerisi: İstanbul örneği(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-09-28) Kocagil Erdemir, İdil ; Oral Koçlar, Gül ; 502142404 ; Yapı Bilimleriİnsanın gereksinmelerini karşılaması için doğaya karşı verdiği çaba, hızlı yapılaşma ve plansız kentleşme, ekolojik yapının bozulmasına ve enerji kaynaklarının tükenmesine yol açmaktadır. Enerji ve çevre sorunlarına çözümler geliştirerek gelecek kuşakların gereksinmelerini karşılamalarına olanak sağlamayı hedefleyen sürdürülebilir yapma çevreleri oluşturulmasında güncel bir yaklaşım olarak enerji etkin tasarım anlayışı benimsenmelidir. Özellikle, küresel enerji tüketiminin önemli bölümünden sorumlu olan kentsel yerleşmelerin uzun yıllar boyunca değişmeden binaların konfor koşulları üzerinde etkili oldukları göz önünde bulundurulduğunda, enerji etkin olarak tasarlanmaları gerekmektedir. Bu doğrultuda, sürdürülebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden optimum yarar sağlamak için ön tasarım sürecinde doğru kararlar alınarak uygun kentsel geometrilerin geliştirilmesi önemlidir. Bu sayede, yerleşme dokusunu oluşturan binaların güneş ışınımı ve günışığı kazançlarını optimize ederek, gerekli konfor koşullarını daha az aktif enerjiye ihtiyaç duyarak sağlamak mümkün olacaktır. Diğer taraftan, enerji kaynakları açısından büyük oranda dışa bağımlı ve dünya ortalamasının üzerinde bir enerji talebi ile karşı karşıya olan Türkiye için enerjinin etkin kullanımı zorunludur. Türkiye'de yıllık toplam enerji tüketiminin yaklaşık dörtte birinden konut yerleşmelerinin sorumlu olduğu düşünülürse, sürdürülebilir konut üretiminde enerji etkin yaklaşımın uygulanmasının gerekliliği açıktır. Ancak, Türkiye'de konu alanındaki yasal mevzuatın çoğunlukla belirlenen enerji ve çevresel faktörlerin sağlanıp sağlanmadığının sorgulanması ile sınırlı kaldığı görülmektedir. Bu açıdan enerji etkin sürdürülebilir konut yerleşmelerinin üretilmesine altyapı sağlayacak kapsamlı çalışmaların yapılmasına ve uygulanabilir kriterlerin tanımlanmasına ihtiyaç vardır. Bu amaçla, bu tez kapsamında enerji etkin sürdürülebilir konut yerleşmelerinin üretilmesine yönelik olarak ön tasarım sürecinde proje paydaşlarına yol gösterecek veriyi derlemek amacıyla binaların enerji ve günışığı performansının değerlendirilmesine olanak sağlayan bir model önerisi sunulmaktadır. Bu hedef doğrultusunda sunulan model, dört adımdan oluşmaktadır: Birinci adımda; mevcut ulusal yönetmeliklerin konut üretimi üzerindeki kısıtlamaları dikkate alınarak, çalışma kapsamında analiz edilecek referans konut binasını tanımlamak amacıyla iklime ilişkin tasarım parametreleri, kullanıcıya ilişkin tasarım parametreleri, yerleşme ve binaya ilişkin tasarım parametreleri ve aktif bina alt sistemlerine ilişkin tasarım parametreleri için uygun değerler belirlenmektedir. İkinci adımda; tüm binaların tasarım parametresi değerlerinin referans binanın değerlerine eşit olduğu varsayılarak, yerleşme dokusu ve binaya ilişkin tasarım parametrelerine (yer, yerleşme dokusunda bina aralıkları, bina ve yerleşmenin formu, bina ve yerleşmenin yönlendiriliş durumu, bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri) tanımlanan değerlerin çeşitli kombinasyonları ile yerleşme dokusu senaryoları üretilmektedir. Üçüncü adımda; tasarım parametrelerinin enerji ve günışığı performansına etki düzeylerinin tanımlanmasına ilişkin olarak geliştirilen model çerçevesinde yerleşme dokusu senaryolarında tanımlanan referans binanın enerji ve günışığı performansı iki aşamalı bir değerlendirme süreci ile analiz edilmektedir. Birinci değerlendirme aşaması kapsamında tasarım parametrelerinin bina düzeyinde enerji performansına etkilerinin belirlenmesi amacıyla; öncelikle yerleşme ve binaya ilişkin tasarım parametreleri için tanımlanan alternatiflerin bina enerji tüketiminde yarattığı farklar karşılaştırılarak enerji etkin senaryolar belirlenmekte, ardından enerji etkin olarak belirlenen senaryolarda bina kabuğuna (dış duvar bileşeni ve saydamlık oranı) ve bina kabuğuna eklenen kontrol sistemlerine (güneş kontrolü sistemleri) ilişkin tasarım parametrelerine farklı alternatifler tanımlanarak bina enerji performansında sağlanan iyileştirme düzeyleri analiz edilmektedir. İkinci değerlendirme aşaması kapsamında ise yerleşme ve binaya ilişkin tasarım parametrelerinin modül düzeyinde enerji ve günışığı performansına etkilerinin karşılaştırılması amacıyla yerleşme dokusu senaryosu grupları belirlenerek sırasıyla; plan tipi, kat sayısı, H/W oranı ve yerleşme tipi parametrelerinin modül düzeyindeki etkileri analiz edilmektedir. Dördüncü adımda; regresyon analizleri sayesinde tasarım parametrelerine ilişkin determinasyon katsayıları (R2) hesaplanarak her bir tasarım parametresinde yapılacak değişikliğin binaların enerji ve günışığı performansını hangi düzeyde etkileyeceği ortaya konulmaktadır. Bu sayede, proje paydaşları tasarım sürecinde değişkenler arası denge kurarak, üretilecek konut yerleşmelerinin enerji ve günışığı performansının iyileştirilmesine yönelik tasarım parametrelerine uygun değerler belirleyebilmeleri için yol gösterici önerilerin sunulması amaçlanmaktadır. Türkiye koşullarına uygun enerji ve günışığı etkin konut yerleşmelerinin tasarım süreçlerine katkı sağlamak amacıyla tez çalışması kapsamında sunulan model, ülkede en yüksek nüfus yoğunluğu ve konut üretimi oranına sahip İstanbul ili (ılımlı nemli iklim bölgesi) için uygulanmıştır. Uygulama çalışması kapsamında; plan tipi (kare, dikdörtgen), kat sayısı (3, 5, 10, 15), H/W oranı (0.50, 1.00, 2.00), yerleşme tipi (nokta blok, sıra blok) ve yönlendiriliş durumu (0°, 45°, 90°, 135°) parametrelerinin çeşitli kombinasyonları ile geliştirilen 144 yerleşme dokusu alternatifi içerisinde uygulama açısından rasyonel olan 120 alternatif, yerleşme dokusu senaryosu olarak tanımlanmıştır. Yerleşme dokusu senaryolarında yer alan referans binanın enerji ve günışığı performansı yapılan analizler aracılığıyla değerlendirilerek, elde edilen sonuçlar bina ve modül düzeyinde ortaya konmuştur. Bina düzeyinde elde edilen sonuçlara göre, geliştirilen 120 yerleşme dokusu senaryosu kıyaslandığında referans binanın toplam (ısıtma+soğutma+aydınlatma) enerji tüketiminde %33 oranına varan farklar ortaya çıkmıştır. Bu sonuç plan tipi, kat sayısı, H/W oranı, yerleşme tipi ve yönlendiriliş durumu parametrelerine uygun değerler belirlenerek belirli bir alan için oluşturulacak kentsel geometri aracılığıyla konut binalarının enerji etkinliğinin önemli düzeyde arttırılabileceğini kanıtlamaktadır. Ayrıca uygun opak dış duvar bileşeni, saydamlık oranı değeri ve güneş kontrol sistemi alternatiflerinin referans binaya uygulanması ile toplam (ısıtma+soğutma+aydınlatma) enerji tüketiminde %21 oranına varan azalmalar elde edilerek; kentsel geometrinin belirli olduğu durumlarda bina kabuğu ve bina kabuğuna eklenen kontrol sistemlerine ilişkin tasarım parametrelerinin değiştirilmesi ile bina enerji performansında kayda değer iyileştirmeler sağlanabileceği ortaya konmuştur. Modül düzeyinde elde edilen sonuçlara göre, aynı binada yer alan modüllerin bulundukları kata bağlı olarak güneş erişim düzeyleri ve enerji tüketimleri arasında kayda değer farklar oluşmaktadır. Alt katlardaki modüllerin güneş erişimini arttıran ve üst katta yer alan modüllerin ise azaltan çözümlerin tasarıma uygulanması sayesinde modül düzeyinde yapılacak optimizasyonlar aracılığıyla aynı binada yer alan modüllerin enerji tüketimleri ve günışığı erişim düzeyleri arasındaki farkın azaldığı; bu sayede binanın enerji ve günışığı performansının bütüncül olarak arttırılabildiği görülmüştür. Ayrıca, aynı katta yer alan modüller arasında yönlendiriliş durumuna bağlı olarak katta iki modül bulunan dikdörtgen planlı binalarda yönler arası ortaya çıkan fark oldukça düşük iken, katta dört modül bulunan kare planlı binalarda bu farkın daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmasında, ön tasarım sürecinde doğru kararların alınabilmesi için farklı ölçeklerde yapılan analizler aracıyla tasarım alternatiflerini enerji tüketimi ve günışığı erişimi düzeyleri üzerinden değerlendiren performans odaklı bir model sunulmuştur. İlerleyen süreçlerde Türkiye'de üretilecek konut yerleşmelerinin ön tasarım süreçlerinde geri dönüşü olmayan hataların yapılmasına engel olmak için geliştirilen modelin farklı iklim bölgelerine uygulanarak, enerji ve günışığı etkin yapma çevrelerin gelişimine katkı sağlayacak kapsamlı verilerin derlenmesi hedeflenmektedir.
-
ÖgeYerleşmelerde enerji yüklerinin azaltılması için rüzgar enerjisi kazancının değerlendirilmesine yönelik bir çalışma(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-04-13) Yeşilyurt, Ayşe ; Oral Koçlar, Gül ; 502132410 ; Yapı BilimleriKüreselleşen dünyada karşılaşılan enerji sorunları ve karbondioksit (CO²) salımlarından kaynaklanan çevre kirliliği sorunları karşısında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Bu bağlamda, yenilenebilir enerji kaynaklarının kentsel alanlarda kullanımına ilişkin çalışmalar Dünya'da hız kazanmasına rağmen Türkiye'de hala sınırlıdır. Bilindiği üzere, enerji tüketiminin büyük çoğunluğundan sorumlu olan binalarda, kullanıcı konforunu sağlamak için harcanan enerji tüketimi gün geçtikçe artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak rüzgar enerjisi kullanımını yaygınlaştıracak çalışmalar yapılması ve rüzgar enerjisinin binalarda kullanılması enerji ve çevre sorunlarının azaltılmasında çağdaş bir yaklaşım olarak görülebilir. Türkiye'de rüzgar potansiyelinin yüksekliği göz önünde bulundurulduğunda yerleşmelerde mevcut binalara ve yeni yapılacak binalara rüzgar enerjisini entegre etmek enerji etkin bir yaklaşım olarak önem taşımaktadır. Enerjinin üretildiği yerde kullanılması, iletim kayıpları ve taşıma maliyetlerinin azalması açısından da oldukça önemlidir. Rüzgar tarlalarında üretilen rüzgar enerjisinin kullanımı yaygınlaşırken, rüzgar enerjisinin kentsel alanlarda üretildiği yerde kullanılması rüzgar enerjisi konusunda atılacak etkili bir adım olarak görülmektedir. Rüzgar enerjisinin optimizasyonuna yönelik bu tez çalışmasında geliştirilen yaklaşımın amacı; kentsel alanlarda rüzgar türbini kullanımına yönelik olarak; farklı parametrelere sahip kentsel doku alternatifleri için belirlenen referans binanın çatı seviyesinde rüzgar hızı açısından değerlendirilmesi, rüzgar türbini entegre edilebilecek kentsel doku alternatiflerinin belirlenmesi ve rüzgar türbininden üretilen enerjinin tüketilen enerjiyi karşılama oranlarının belirlenmesi ve yaya seviyesindeki rüzgar hızının belirlenmesi durumlarında rüzgar enerjisi kullanımı açısından optimum alternatiflerin değerlendirilmesi olarak belirlenmiştir. Ayrıca tez çalışması kapsamında yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak rüzgar enerjisinin kentsel alanlarda kullanımına yönelik çalışmalara temel oluşturması hedeflenmiştir. Çalışmada iki ayrı iklim tipi için 256 adet kentsel doku alternatifi oluşturulmuştur. Ilımlı nemli ve sıcak nemli iklim tiplerinin pilot illeri olan İstanbul ve Antalya için oluşturulan alternatifler kentsel alanlara ait 4 farklı parametre ile oluşturulmuştur. Çalışmada kullanılmak üzere; • Kentsel dokuda bina formu • Kat sayısı • H/W oranı (Bina yüksekliği/Cadde Genişliği) • Kentsel doku yönelimi parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen parametrelere bağlı geliştirilen alternatiflere ait gerçekleştirilen simülasyonlar sonucunda elde edilen sonuçlar iki ayrı il için farklı durumlarda değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında kentsel alanlarda rüzgar enerjisi kullanımı ve kullanıma ilişkin örnekler değerlendirilmiştir. Kentsel alanlarda rüzgar enerjisi kullanımını etkileyen parametreler belirlendikten sonra oluşturulan alternatiflere ait rüzgar hızı simülasyonları ENVI-met 4.4.1 modeli aracılığıyla 21 Haziran yaz başlangıç günü için gerçekleştirilmiştir. Yapılan simülasyonlara ait analizler sonucunda değerlendirmeler dört ayrı adımda yapılmış, her bir adıma ait optimum alternatifler belirlenmiştir. Çalışmada oluşturulan alternatifler arasından referans binanın çatı seviyesinde rüzgar hızı 5 m/s değerini geçen alternatifler için çatıda türbin kullanımına ilişkin hesaplamalar yapılmıştır. Çalışmada 2.4 kW güce sahip yatay eksenli çatı monte bir rüzgar türbini kullanılmış, türbinden üretilen güç değerleri de açık erişimli bir hesaplama programı aracılığıyla elde edilmiştir. Yerleşmelerde enerji yüklerinin azaltılması için rüzgar enerjisi kazancının optimizasyonunu hedefleyen tez çalışması 7 bölümden oluşmaktadır. Bölüm 1'de tez çalışmasının önemi, amacı, kapsamı ve metodolojisi açıklanmıştır. Bölüm 2'de kentsel alanlarda rüzgar enerjisi kullanımına yönelik; kentsel doku ve rüzgar ilişkisi üzerine çalışmalar, rüzgar ve bina ilişkisini CFD (hesaplamalı akışkanlar dinamiği) kullanarak belirleyen çalışmalar ve bina monte rüzgar türbini çalışmalarına ilişkin yöntemler irdelenmiş, ve açıklanmıştır. Bölüm 3'te kentsel alanlarda rüzgar enerjisini etkileyen parametreler, ve rüzgar enerjisi ölçüm araçları açıklanmıştır. Bölüm 4'te kentsel alanlarda rüzgar enerjisi kullanım yöntemleri olan rüzgar türbinlerinin bina ile entegrasyonuna ve dönme eksenine göre sınıflandırılması yapılmış, bina ile entegrasyonuna göre sınıflandırılan rüzgar enerjisi tipleri ele alınmıştır. Bölüm 5'te yerleşmelerde enerji yüklerinin azaltılması için rüzgar enerjisi kazancının optimizasyonuna yönelik bir yaklaşıma ilişkin adımlar açıklanmıştır. Geliştirilen yaklaşımda ana adımlar; • Kentsel dokularda oluşturulacak binalara ait tasarım kriterlerinin belirlenmesi • Oluşturulacak modele ilişkin verilerin belirlenmesi • Parametrelere bağlı kentsel doku alternatiflerinin geliştirilmesi • Geliştirilen alternatiflerin rüzgar hızı dağılımının hesaplanması • Kentsel doku alternatiflerinin farklı değerlendirme durumlar için değerlendirilmesi • Kentsel doku alternatiflerinden rüzgar enerjisi kazancı ile ilgili farklı durumlar için optimum performans gösteren alternatiflerin belirlenmesi ve optimum iyileştirme alternatiflerinin geliştirilmesi olarak belirlenmiştir. Bölüm 6'da çalışmada geliştirilen yaklaşımın uygulanmasını kapsayan çalışmanın adımları, izlenen yol, varsayımlar ve hesaplamalar açıklanmaktadır. Çalışmada 4 farklı parametreye bağlı oluşturulan alternatiflere ilişkin sonuçlar; • Referans binanın çatı seviyesinde rüzgar hızına göre değerlendirme, • Türbin sayısına göre rüzgar türbini kurulumuna elverişli alternatiflerin belirlenmesi ve bu alternatiflerde üretilen enerji ile tüketilen enerjinin karşılanması oranı değerlerinin belirlenmesi, • Toplam doku alanında rüzgar hızı 5 m/s'yi geçen alanların yüzdesine göre değerlendirme, • Yaya seviyesindeki rüzgar hızına göre değerlendirme, başlıkları altında değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmelere göre alternatiflere ilişkin iyileştirme önerileri sunularak rüzgar enerjisi kazancının arttırılması ve yaya konforunun sağlanması hedeflenmiştir. Oluşturulan alternatiflere ilişkin iyileştirme önlemleri; • Hakim rüzgar yönüne ağaç vb. rüzgar kırıcı ögeler eklenmesi ile yaya seviyesindeki rüzgar hızının düşürülmesi • Türbin tipinin ve gücünün değiştirilmesi ile türbinden üretilen enerjinin arttırılması olarak belirlenmiştir. Belirlenen iyileştirme önlemlerinin uygulanması durumlarında elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Bölüm 7'de çalışmaya ait sonuçlar ve öneriler açıklanmıştır.