Farklı İlkim Bölgelerinde TOKİ Tip Konutlarının Doğal Havalandırma Analizi

Year 2024, Volume: 6 Issue: 1, 21 - 39, 30.04.2024

Hatice Derya Arslan , Sümeyye Merve Acar Bilgili , Sercan Doğan

https://doi.org/10.47112/neufmbd.2024.30

Abstract

Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynağı olarak rüzgârın doğal havalandırmada iç mekâna olan etkisini araştırmak amaçlanmıştır. Bu kapsamda öncelikle detaylı bir literatür araştırması yapılarak enerji etkin bina tasarımı ve doğal havalandırma kavramları ve kriterleri ile çalışmaya yönelik kavramsal alt yapı oluşturulmuştur. Çalışmanın devamında doğal havalandırma analizleri için Türkiye genelinde en çok uygulanan TOKİ (Toplu Konut İdaresi)’ye ait 2+1 konut projesi seçilmiş ve ilgili birimlerden gerekli dokümanlara erişilmiştir. Seçilen tip projeye ait yapı modeli hazırlanarak Solidworks programı-Flow Simulation eklentisi yardımıyla beş farklı iklim bölgesinde doğal havalandırma analizleri yapılmıştır. Hazırlanan model simülasyonu sürecinde dış mekânda yer alan yapılar ile oluşan hava akımı etkisi göz ardı edilmiş, iç mekânlardaki hava dolaşımına odaklanılmıştır. Analizler sonucunda tüm iklim bölgelerinde yaşama mekânlarında etkin doğal havalandırma sağlandığı ancak mutfak mekânının doğal havalandırmada yetersiz kaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca sıcak iklim bölgelerinde balkon mekânlarının serinletici etki almadığı ve soğuk iklim bölgesinde ise hâkim rüzgârın yapıya geliş yönüne göre ısıtma yükünü artırdığı gözlemlenmiştir.

Keywords

Doğal havalandırma, Enerji etkin tasarım, Flow simulation, Pasif iklimlendirme, Rüzgâr

Thanks

Yazarlar, çalışmanın analiz kısmında yardımları için enerji sistemleri mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Tunahan TÜRK’e teşekkür ederler

Natural Ventilation Analysis of TOKİ Type Houses on Different Climate Regions

Abstract

In this study, it was intended to investigate the effect of wind as a renewable energy source on natural ventilation of interior spaces. In this scope, firstly, a comprehensive literature research was conducted and a conceptual infrastructure was created for the study with energy efficient building design and natural ventilation concepts and criteria. In the continuation of the study, the 2+1 housing project of TOKİ (Mass Housing Development Administration), that is the most implemented throughout Turkey, was selected for natural ventilation analysis and the necessary documents were accessed from the relevant units. The building model of the selected type project was prepared and natural ventilation analyzes were carried out in five different climate zones with the help of the Solidworks program-Flow Simulation add-on. During the prepared model simulation process, the air flow effect caused by the buildings located outdoors was neglected and the focus was on the air circulation in the interior spaces. Finally, At the end of the study, it was determined that effective natural ventilation was provided in living spaces in all climatic regions, but the kitchen space was inadequate in natural ventilation. Additionally, in hot climate regions, balcony spaces do not receive cooling supplements, and in cold climate regions, the prevailing wind increases the heating load depending on the direction of arrival of the building.

Keywords

Energy dfficient design, Flow simulation, Natural ventilation, Passive air conditioning, Wind

References

• P.O. Akadiri, A.E. Chinyio, O.P. Olomolaiye, Design of a sustainable building: a conceptual framework for implementing sustainability in the building sector, Buildings. 2 (2012), 126-152. doi:10.3390/buildings2020126
• M. Bell, Energy Efficiency in Existing Building: The Role of Building Regulations, içinde: COBRA 2004 - The international construction research conference of the Royal Institution of Chartered Surveyors, London, England, 2004, 7-8.
• H. Bennetts, A. Radford, T. Williamson, Understanding Sustainable Architecture (1st ed.), Taylor & Francis, 2002. doi:10.4324/9780203217290
• Z. D. Arsan, Enerji etkin mimarlık yaklaşımları üzerine bir eleştiri. Dosya: bir tasarım konusu olarak enerji etkin mimarlık, Ege Mimarlık Dergisi. 68 (2009), 18-24.
• R. Janssen, Towards energy efficient buildings in Europe, Final Report, The European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Buildings, 2004.
• H.D. Arslan, E. Gülşeker, Evaluation of Sustainable Education Buildings on Samples, içinde: Fırat S., Kinuthia J., Abid A.T.(Ed), Lecture Notes in Civil Engineering, Springer, 2018: ss.296-308. doi:10.1007/978-3-319-63709-9_23
• H.D. Arslan, E. Gülşeker, LEED Sertifikasyon Sisteminde Eğitim Yapısı Değerlendirmesi, içinde Kasmo R., Kudumovic L. (Ed.), Mimarlık, Planlama ve Tasarım Alanında Teori ve Araştırmalar, Gece Kitaplığı Basım, 2020: ss.135-162
• S.M. Bilgili Acar, Farklı İklim Bölgelerinde Doğal Havalandırma Yöntemlerinin TOKİ Tip Konutları Üzerinden Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Konya, 2023.
• B.Ü. Karaca, İlkokul dersliklerinde iç hava kalitesinin iyileştirilmesi üzerine bir araştırma. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 33 (2022), 60-67. doi:10.31590/ejosat.1018560
• G. Harputlugil, B. Kılınç, Enerji Verimli Bina Tasarım Stratejileri El Kitabı, EuropeAid/134786/IH/SER/TR Sözleşme No: TR2011/0315.20-01/001, Ankara, (2016).
• Y. Zhang, J. Mo, J. R. Cheng, Developing a sustainable indoor air environment: problems, considerations and suggestions (in China). Chinese Science Bulletin. 60 (2015), 1651–1660.
• P. Jones, Housing: From low energy to zero carbon. The SAGE Handbook of Housing Studies, SAGE Publications, 2012. doi:10.4135/9781446247570.n18
• T. Schulze, Natural Ventilation of High-Rise Buildings A Methodology For Planning With Dıfferent Analysis Tools and Case-Study Integration, Ph.D. Thesis, Istanbul Technical University, Graduate School Of Science Engineering and Technology, Department of Architecture- Construction Sciences Programme Department of Energy - Energetics Programme, İstanbul, 2015.
• E. Türkmen, Yapılarda Enerji Etkinliği Sağlayan Tasarım Kriterlerinin Geleneksel Mimari Bağlamında (Ayvalık) Küçükköy Örneğinde İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Mimari Tasarım Programı, İstanbul, 2017.
• R. Darçın, A. Balanlı, Yapılarda doğal havalandırma sağlanmasına yönelik ilkeler. Tesisat Mühendisliği Dergisi. 128 (2012), 33-42.
• G. Aşçı, Yüksek Yapılarda Doğal Havalandırma Sistemlerinin Araştırılması, İstanbul Örneği, Yüksek Lisans Tezi, Beykent Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, 2015.
• P.U. Erkınay, Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgâr enerjisinin Türkiye’de binalarda kullanımı üzerine bir inceleme, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2012.
• S. Çakır, Binalarda Doğal Vantilasyon Sisteminin Değerlendirmesine Yönelik Bir Çalışma, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2003.
• M.A. Özgür, Review of Turkey's renewable energy potential, Renewable Energy. 33 (11) (2008), 2345-2356.
• H. Balat, Contribution of green energy sources to electrical power production of turkey: a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12 (6) (2008), 1652-1666.
• Z. İlkılıç, Türkiye’de rüzgâr enerjisi ve rüzgâr enerji sistemlerinin gelişimi, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi. 6 (2/2) (2016), 1-13.
• H. D. Arslan, Konya Sonsuz Şükran Köyü Konutlarının Ekolojik Yönden İncelenmesi, içinde: Çabuk A., Aşıkkutlu H.S.(Ed.), Mimarlık, Planlama ve Tasarım Alanında Yeni Trendler, Duvar Yayınevi, 2022: ss. 75–97.
• Ö. Şabanoğlu, Toplu Konut Yerleşimlerindeki Açık Alanlarda Rüzgârın Kullanıcı Konforuna Etkisinin Analizi ve Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bilişim Anabilim Dalı, İstanbul, 2018.
• B.L. da Silva, R. Chakravarty, D. Sumner, D.J. Bergstrom, Aerodynamic forces and three-dimensional flow structures in the mean wake of a surface-mounted finiteheight square prism, International Journal of Heat and Fluid Flow. 83 (2020), 108569.
• N. N. Ziarani, M.J. Cook, F. Freidooni, P.D. O'Sullivan, The role of near-façade flow in wind-dominant single-sided natural ventilation for an isolated three-storey building: An LES study, Building and Environment. (2023), 235.
• Ş. Boduroğlu, S. Kariptaş, Akıllı Binalarda Enerji Etkin Kabuk Tasarımı, Yapı Fiziği ve Sürdürülebilir Tasarım Kongresi, 2010, 1-7.
• G. Yeşilli, Gelişmiş Cephe Sistemlerinin Ekolojik Enerji Etkin Tasarım Çerçevesinde İncelenmesi, İklim Verilerine Göre Değişimi ve Geleceğe Yönelik Öngörüler, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Ankara, 2016.
• Z. Zhai, Application of computational fluid dynamics in building design: aspects and trends, Indoor Built Environment. 15 (4) (2006), 307.
• E. Gündoğdu, H.D. Arslan, Mimaride enerji etkin cephe ve biyomimikri. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Dergisi, Part C: Tasarım ve Teknoloji (GU J Sci, Part C). 8 (4) (2020) 922-935. doi: 10.29109/GUJSC.799424
• İ. Yüksek, T. Esin, Yapılarda Enerji Etkinliği Bağlamında Doğal Havalandırma Yöntemlerinin Önemi, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye, 2011, 205-221.
• N. Javadi, Mimari Tasarımda Güneş, Işık ve Doğal Havalandırma Uygulanması, İran Örneği, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, 2017.
• İ. Yuyucu, Bilgisayar Analiz Yöntemleriyle, Yapılarda Doğal Havalandırma Sistemlerinin Örnekler Üzerinden İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Beykent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mimarlık Anabilim Dalı Mimarlık Bilim Dalı, İstanbul, 2016.
• E. Yaşa, Avlulu Binalarda Doğal Havalandırma ve Soğutma Açısından Rüzgâr Etkisi ile Oluşacak Hava Akımlarına Yüzey Açıklıklarının Etkisinin Deneysel İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, 2004.
• V. Ok, E. Yaşa, M. Özgünler, Avlu içi hava akımlarına bina cephesi açıklıklarının etkisi. İTÜ Dergisi Seri A: Mimarlık, Planlama, Tasarım. 8 (1) (2009), 15- 27.
• C. Yetiş, M. Tuna, Atriumlu Yapılarda Isıl Konfor ve Doğal Havalandırma İlkelerinin İncelenmesi, II. Uluslararası ICONTECH Pozitif Bilimlerde Yenilikçi Araştırmalar Sempozyumu (ICONTECH 2020), 2020.
• N. Sevim, N. Engin, Atriyumlu ofislerde doğal havalandırma ‘Ilıman iklim örneği’, Online Journal of Art and Design.7 (2) (2019), 16-26
• S. Zargari, Yeşil Binalarda Enerji Tasarrufu ve Geleneksel Yöntem Olarak Rüzgâr Bacası, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, İstanbul, 2015.
• T. Sowell, The Housing Boom and Bust Revised Edition, Basic Books Publishing, USA, 2010.
• S.S. Durduran, Konut seçimi sürecinin AHP temelli TOPSIS yöntemi ile analizi, Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering. 2 (2) (2020), 12-21.
• R. Akkaş, İstanbul örneğinden hareketle bir arada yaşama kültürü üzerine kavramsal bir çerçeve, Necmettin Erbakan Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi Dergisi. 4 (2) (2022), 202-219.
• T. Alkan, S.S. Durduran, Konut Seçimi Sürecinin AHP Temelli TOPSIS Yöntemi ile Analizi, Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering, 2 (2) (2020), 12-21.
• E. Yılmaz, Konut Sorunu ve Toplu Konut Üretiminde TOKİ’nin ve Belediyelerin Rolü. Gazi Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 3 (7) (2016), 31-50 .
• Ö. Kaplankıran, F. Ünal, Mini insansız hava aracı etrafındaki akışın sayısal olarak incelenmesi, Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi. 3 (4) (2009), 1- 12.
• A. Jonuskaite, Flow simulation with SolidWorks, Bachelor Thesis, Arcada University of Applied Sciences, Plastics Technology, Helsinki, 2017.
• SolidWorks, “SOLIDWORKS Flow Simulation,” Dassault Systemes, [Online]. Available: https://www.solidworks.com/sw/products/simulation/flow-simulation.htm(erişim23Ekim2023).