Integrating solar-related passive strategies in the initial design process : a cumulative workflow proposal / Sercan Deniz; thesis advisor Zelal Çınar.

Tez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Ağustos 2024

Günümüzde, küresel enerji ve iklim krizinin etkileri, mimari uygulamalarda enerji verimliliğinin önemini giderek daha fazla vurgulamaktadır. Mevcut yapıların enerji verimliliğini sağlamak, yapının mevcut durumundan kaynaklanan sınırlamalar nedeniyle önemli zorluklar barındırmaktadır. Bu nedenle, enerji verimliliği ile ilgili kararların erken tasarım aşamalarında alınması daha avantajlıdır. Ancak, bu erken tasarım aşaması, çok sayıda alternatifin bulunması, çeşitli olası senaryoların mevcudiyeti ve sınırlı veri nedeniyle doğası gereği karmaşıktır. Bu aşamada, mimarların kullanımına sunulan iklimsel verilerin artırılması, bu parametrelerle uyumlu tasarım önerilerinin geliştirilmesine katkı sağlayarak tasarım sürecinin etkinliğini artırmaktadır. Bu tez, bu doğrultuda iklimsel verilerin erken tasarım sürecine entegre edilmesini amaçlamaktadır. Güneşle ilgili enerji verimli tasarım, enerji verimliliği bağlamında önemli bir husus olarak öne çıkmaktadır. Tasarımın erken aşamalarında güneşin etkilerinin anlaşılması, kütle formu, plan düzeni, yapı kabuğu ve malzeme seçimi gibi çeşitli tasarım kararlarını büyük ölçüde etkilemektedir. Ancak, bu enerji verimli tasarım viii yöntemlerinin uygulanması da belirli zorluklar getirmektedir. Bu nedenle, enerji verimli tasarımda analiz yöntemlerini ve tasarım stratejilerini kullanmada belirli bir sıra ve sınıflandırmanın oluşturulması kritik öneme sahiptir. Bu çalışma, enerji verimli stratejilerin erken tasarım sürecine, önceki stratejilerin etkinliğini olumsuz etkilemeden tutarlı bir sırayla entegre edilmesini hedeflemektedir. Bu bağlamda, kütle çalışmaları ile başlayıp daha ayrıntılı tasarım kararlarına doğru ilerleyen kümülatif bir süreç planı ve iş akışı önerilmektedir. Bu iş akışı, mimari tasarım sürecini aşamalara ayıran ve her aşamanın başında sunulan strateji önerileriyle tasarıma katkı sağlamayı amaçlayan bir uyarı-öneri algoritması olarak işlev görmektedir. Bu iş akışının entegrasyonunu ve avantajlarını gözlemlemek amacıyla, güneş maruziyeti açısından zorlu koşullara sahip İzmir şehrinde bir vaka çalışması gerçekleştirilmiştir. Vaka çalışmasının sonuçları, bu iş akışının mimari proje süreçlerini yavaşlatmadan öneriler sunma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. İş akışı, tasarıma 17 farklı stratejinin entegrasyonunu değerlendirmiş ve bazı stratejilerin birbiriyle uyumlu olduğunu, bazılarının ise alternatif olarak çalıştığını ortaya koymuştur. Farklı aşamalardaki projelere uygulanabilirlik, bazı öneriler kullanılmasa bile iş akışının devam edebilmesi gerçeğiyle gösterilmiştir. Enerji verimli tasarımda, tutarlı bir sıra ve eleme yöntemiyle mümkün kılınan kümülatif bir yaklaşım, bu çalışmada önerilen iş akışıyla elde edilebilir.

In contemporary times, the effects of the global energy and climate crisis have increasingly underscored the importance of energy efficiency in architectural practices. Achieving energy efficiency in existing structures presents significant challenges, as the interventions that can be made are limited due to the building's pre-existing state. Consequently, making decisions regarding energy efficiency during the early design stages is more advantageous. However, this early design phase is inherently complex due to the abundance of alternatives, the variety of potential scenarios, and the limited data available. At this stage, increasing the climatic data available to architects contributes to the development of design proposals that align with these parameters, thereby enhancing the effectiveness of the design process. This thesis, therefore, aims to integrate climatic data into the early design process. Solar-related energy-efficient design emerges as a significant consideration within the context of energy efficiency. Understanding the effects of the sun during the early stages of design greatly influences various design decisions, such as massing, plan layout, building envelope, and material selection. However, the implementation of these energy-efficient design methods also brings certain challenges. Therefore, it is vi crucial to establish a specific sequence and classification to use analysis methods and design strategies in energy-efficient design. This study seeks to integrate energy-efficient strategies into the early design process in a consistent order that does not negatively affect the effectiveness of previous strategies. In this context, a cumulative process plan and workflow are proposed, beginning with massing studies and progressing towards more detailed design decisions. This workflow functions as a warning-suggestion algorithm, which divides the architectural design process into stages and aims to contribute to the design through strategy suggestions presented at the beginning of each stage. To observe the integration and advantages of this workflow, a case study was conducted in the city of İzmir, which poses challenging conditions in terms of solar exposure. The results of the case study indicate that this workflow has the potential to provide recommendations without slowing down the architectural project processes. The workflow evaluated the integration of 17 different strategies into the design, revealing that some strategies are compatible with each other, while others serve as alternatives. Applicability to projects at different stages is demonstrated by the fact that the workflow can continue even if certain recommendations are not used. In energy-efficient design, a cumulative approach made possible through a consistent sequence and elimination method is achievable with the workflow proposed in this study.