Konut binalarında doğal aydınlatma sistemi tasarımına yönelik veri madenciliğine dayalı bir karar modeli

Abstract

Günışığı, kişilerin barınma, dinlenme, çalışma gibi eylemleri gerçekleştirdiği iç mekanların aydınlatılması amacıyla geçmişten itibaren kullanılan en önemli araçtır. Günışığı, iç mekanlarda kullanıcıların konfor, sağlık, esenlik ve bilişsel aktivitelere yönelik gereksinimlerini karşılarken, aynı zamanda yapma aydınlatma gereksinimini azaltarak enerji korunumu sağlamaktadır. İnsanların günün büyük bir bölümünü iç mekanlarda geçirdiği düşünüldüğünde, kişilerin hem fizyolojik hem de psikolojik ihtiyaçlarının giderilmesinde günışığın iç mekana alınması temel bir tasarım stratejisi olarak karşımıza çıkmaktadır. Konut mekanları, barınma ihtiyacının yanı sıra insanların özel yaşamlarını gerçekleştirdiği, dinlenme ve konfor gereksinimlerini karşıladığı, bu doğrultuda mekansal konfor koşullarının sağlanmasının temel gereklilik olduğu yaşam alanlarıdır. Günümüzde gelişen teknoloji ve çevresel koşullar nedeni ile değişen çalışma biçimleri, konut mekanlarını yaşama eylemlerinin yanı sıra, aynı zamanda çalışma eyleminin gerçekleştirildiği çok işlevli mekanlara dönüştürmüştür. Bu durum konut binalarında gereksinim duyulan görsel konfor koşullarının farklılaşmasına, aydınlatmaya yönelik gerçekleştirilen enerji tüketim payının artmasına neden olmuştur. Bu bağlamda, çok işlevli konut mekanlarının görsel konfor gereksinimlerinin yeniden ele alınması ve konut mekanlarının günışığı aracılığıyla görsel konfor koşullarının sağlayan, böylelikle aydınlatmaya yönelik enerji tüketimini minimize edilmesine imkan verecek şekilde doğal aydınlatma sistemleri olarak tasarlanması, konforlu ve sürdürülebilir konut tasarımı için önemli bir gereklilik haline gelmiştir. Belirtilen gereksinimler ve gelişen şartlar doğrultusunda gerçekleştirilen doktora tez çalışmasının amacı; artan kullanım süreleri ve değişen kullanım biçimleri ile günlük hayatta önemli bir yer kaplayan konut mekanlarının doğal aydınlatma sistemleri aracılığıyla görsel konfor koşullarının sağlandığı sürdürülebilir konut mekanları olarak tasarlanmasıdır. Bu doğrultuda çalışmada konut binalarında yaşama ve çalışma faaliyetleri için görsel konfor koşullarını optimize etmek amacıyla karar destek yöntemlerinden biri olan veri madenciliği disiplininden yararlanarak doğal aydınlatma sistemleri için bir tasarım karar modeli geliştirilmektedir. Spesifik olarak, tez çalışması; farklı tasarım evrelerinde ele alınan doğal aydınlatma sistemi tasarım parametrelerini dikkate alan bir karar ağacı geliştirmek, karar destek sistemi yaklaşımını veri madenciliği aracılığıyla parametrik doğal aydınlatma sistemi tasarım modeline entegre etmek ve farklı görsel eylemlerin gerçekleştirildiği konut mekanlarında -özellikle yaşama mekanlarında- iç mekan görsel konfor koşullarını sağlayan doğal aydınlatma sistemleri için tasarım kuralları belirlemeyi hedeflemektedir. Çok işlevli konut mekanlarına ilişkin doğal aydınlatma sistemi tasarımı karar modelinin geliştirildiği tez çalışması 5 ana bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde araştırmanın amacı, kapsamı ve yöntemi tanımlanmış; literatürdeki mevcut çalışmalar değerlendirilmiştir. İkinci bölümde, konut mekânlarının değişen kullanım biçimleri ile görsel eylemler ve bunlara ilişkin konfor gereksinimleri analiz edilmiş, doğal aydınlatma sistemine etki eden doğal ve yapma çevre parametreleri tanımlanmıştır. Üçüncü bölümde ise büyük veri kümelerinden anlamlı bilgi çıkarımına olanak sağlayan veri madenciliği yaklaşımları incelenmiş ve uygun modelin seçimine ilişkin yöntemler detaylandırılmıştır. Dördüncü bölümde, parametrik tasarım ve günışığı simülasyonları ile oluşturulan geniş veri kümesi üzerinden, çok işlevli konut mekânlarında görsel konfor koşullarını sağlayan doğal aydınlatma sistemi tasarımı için veri madenciliği dayalı bir karar modeli önerilmiştir. Önerilen model aracılığıyla, farklı engel durumları için konut mekanındaki görsel konfor düzeylerinin tahmini ve doğal aydınlatma sistemine yönelik tasarım kurallarının üretimine yönelik yöntem sunulmuştur. Beşinci bölümde, geliştirilen model yaşama mekânları için uygulanarak, farklı yerleşme senaryolarına göre belirlenen engel etkileri altında çok işlevli yaşama mekanlarında çeşitli görsel konfor düzeylerinin elde edilmesi için doğal aydınlatma sistemi tasarım kuralları üretilmiştir. Aynı zamanda modelin doğruluğu çeşitli performans metrikleri ile değerlendirilmiştir. Son olarak, altıncı bölümde modelden elde edilen çıktılar, modelin kapsamı, sınırları ve farklı iklim bölgelerinde kullanımı ile yapay zekâ modeline dönüştürülme potansiyeli değerlendirilmiştir.