Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Mimari Tasarımda Bilişim, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: HAKAN OĞUZ BOR
Danışman: Sema Alaçam
Özet:
Küresel ısınmanın ana nedenlerinden biri, sürdürülebilir olmayan yöntemlerle elde edilen enerjinin, giderek artan miktarda kullanılmasıdır. Bu tür enerji kullanımının sonucu olarak karbon salınımı ve diğer zararlı atık miktarlarında en büyük payı %30-40 oranıyla binalar oluşturmaktadır. Binalarda enerji tüketiminin ana nedenlerinden biri, kullanılan yapay ışık kaynaklarıdır (%20-35). Daha sağlıklı bir çevre ve yaşanabilir bir gelecek için, sürdürülebilir enerjiye ve enerji verimli teknolojilere yönelmek gerekmektedir. Bu bağlamda, binalarda gün ışığından mümkün olduğunca fazla yararlanmak büyük önem taşımaktadır. Büyük şehirlerde hızla artan nüfusla birlikte değerli kentsel arazi üzerine çok katlı, derin planlı, bitişik nizam konut binaları inşa edilmiştir. Çalışma kapsamında bu şekilde inşa edilen binalarda doğal ışığın önemi, sürdürülebilirlik bağlamında ele alınmış ve önde gelen tasarım ilkelerinden biri olarak kabul edilmiştir. Bu konut binaları için iç mekân aydınlatmasının önemi vurgulanarak pasif aydınlatma elemanlarının etkinliğine dikkat çekilmiştir. Bu nedenle gün ışığını iç mekâna taşıyan sistemlerin verimliliği için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu bağlamda çok katlı, derin planlı, bitişik nizam konut binalarında gün ışığı otonomisi (DA) simülasyonu doğrultusunda, yıllık bazda aydınlanma miktarını artıracak, ışık bacası (aydınlık) içerisinde parametrik yansıtıcı yüzeyler sistemi önerilmektedir. İç mekânda gün ışığının varlığı, statik ve dinamik ölçüm birim yöntemleriyle değerlendirilir. Statik ölçütler, standart bir gökyüzü koşulunda tek bir noktadaki anlık durumun ölçülmesiyle elde edilir. Dinamik ölçütler ise, yerel hava durumu verilerini kullanarak belirli bir zaman dilimi (genellikle yıllık) boyunca binanın aldığı gün ışığı miktarını hesaplayan bir yöntemdir. Çalışma kapsamında, dinamik metriklerden gün ışığı otonomisi (DA) ölçüm yöntemi kullanılmıştır. DA, yıl boyunca, iç mekânda belirli bir noktaya yerleştirilen gün ışığı sensörlerine düşen, farklı ihtiyaçlara göre belirlenen eşik değerinden daha yüksek olan, gün ışığı aydınlatmasının kapladığı saatlerin yüzdesi olarak tanımlanmaktadır. DA, yapay aydınlatmaya ihtiyaç duymadan, iç mekân aydınlatmasının yeterliliğini ölçmek için, yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Avrupa'da başlayıp bütün dünyaya yayılan Uluslararası Modern Mimarlık akımı Türkiye'de de 1930'lu yıllardan itibaren etkisini göstermeye başlamıştır. Avrupa'dan Türkiye'ye davet edilen birçok yetkin mimar, modern mimarının gelişmesinde öncü olmuştur. Bu dönemde kamu alanındaki önemli simgesel binalar yanında, sivil mimari binalar da modern mimari tarzın önemli birer temsilcisi olmuştur. Cumhuriyet ile Ankara nüfusunun nitelikli barınma ihtiyacını karşılayan ve modern bir yaşam tarzını benimseyenlerin rahatlığını sağlayan apartman binaları, modern mimarinin Türkiye'de ki nitelikli örneklerindendir. Şehirlerde arazinin çok değerli olması sonucu yüksek katlı binalar bitişik nizam ve derin planlı olarak inşa edilmesine yol açmıştır. Bu durum da mimaride başka sorunları beraberinde getirmiştir. Bu binalarda binanın merkezine ışık ve havalandırma sağlamak için, ışık bacaları kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında, bu tür apartmanlarda, derin plan yapısından kaynaklı binanın merkezinde kalan odalarda ışık miktarını arttırmak için kullanılan ışık bacaları, verimlilik arttıracak araçlar ile desteklenmek istenmiş ve bu durum test edilmiştir. Çalışma kapsamında örneklem grubu olarak Ankara'da 1930-1980 yılları arasında Ulusal Mimarlık Akımını yansıtan sivil mimarı konut örnekleri seçilmiştir. "Sivil Mimari Bellek Ankara 1930-1980" ve "Koç Üniversitesi Vehbi Koç Ankara Araştırmaları Uygulama ve Araştırma Merkezi (VEKAM)" envanterleri çalışma altlığını oluşturmuştur. Bu envanter kapsamında seçilmiş olan 120 bina çok katlı olma, bitişik nizamlı olma, ışık bacası bulundurma ve ışık bacalarının yaşam mekânlarına açılması ölçütlerine göre incelenmiştir. İnceleme sonucu, 120 bina içinden 5 adet apartman binasının ölçütleri sağladığı görülmüş ve bu binalar da gün ışığı açısından incelenmiştir. Seçilen apartman binaları, bu veri tabanlarından elde edilen vaziyet planı, plan, kesit, görünüş, metin ve fotoğraflar üzerinden sayısal ortamda modellenmiştir. Sayısal ortamda geliştirilen model, gün ışığı simülasyon analizi, parametrik yansıtıcı yüzey önerisi ve genetik algoritmalı optimizasyon süreci olmak üzere üç aşamada ele alınmaktadır. İlk aşamada, inceleme sonucunda ölçütleri sağlayan 5 apartman binası Rhinoceros yazılımda modellenmiştir. Ardından modellerin her katı için yıllık DA simülasyonları Grasshopper üzerinde, Ladybug ve Honeybee eklentileri ile IESNA standartlarına uygun olarak yapılmıştır. İkinci aşamada DA simülasyonları yapılan 5 apartman binası içerisinden gün ışığı aydınlık miktarı en düşük olduğu belirlenen apartman binası için yansıtıcı yüzey modeli önerisi geliştirilmiştir. Bu binanın ışık bacası içerisindeki pencerelerin karşısına statik düzlemsel yansıtıcı yüzeyler yerleştirilerek gün ışığı simülasyonu tekrar edilmiştir. Üçüncü aşamada ise evrimsel algoritmalı optimizasyon için yansıtıcı yüzeylere, Galapagos bileşeni ile açı değerleri tanımlanmıştır. Böylelikle yansıtıcı yüzeylere dinamik bir hareket parametresi oluşturulmuştur. Model, ışık bacaları içerisinde yer alan yansıtıcı yüzeylerin açılarını, iç mekânda DA değeri en yüksek olacak şekilde optimize etmektedir. Son durumda, dinamik yansıtıcı yüzeyler ile kurulan sistem için DA simülasyonu tekrarlanmıştır. Genetik algoritmalar yardımıyla optimize edilen yansıtıcı yüzey açıları, uygunluk fonksiyonu DA değerlerine bağlanarak, alt katlara daha çok doğal ışık erişimini sağlayabilmesi üzerine kurulmuştur. En son durumda, dinamik yansıtıcı yüzeyler ile kurulan sistemin, tekrarlanan DA simülasyonunda, statik yansıtıcı yüzeylerden ve binanın mevcut DA simülasyonu sonucundan daha verimli olduğu görülmüştür. Mimarlar için binaların tasarımlarında ışık bacalarının kullanımı genellikle çekinilen ve olumsuz bulunan bir durumdur. Buna rağmen bu çalışma, gün ışığı yansıtıcı sistemin kullanımı ile ışık bacalarının verimliliklerinin arttırılabileceğini göstermiştir. Ayrıca binalarda ışık bacası kullanımının yalnızca işlevsel değil, aynı zamanda bir estetik unsur olarak ele alındığında binanın niteliğini arttıracak bir tasarım öğesi olduğunu düşündürmektedir.