The median exterior illuminance levels of all provinces in Turkey

Abstract

Effective daylight in buildings is essential for human health and energy efficiency. EN 17037:2018 Daylight in Buildings Standard is published by the European Committee for Standardization (CEN) to analyze the daylight performance of buildings. In the standard, two calculation methods are recommended for daylighting performance and target illuminance values are specified. These values should be achieved in half of the daylight hours. In the "Daylight Factor" method, the "median external diffuse illuminance level" should be used in rooms with vertical openings and the "median external global illuminance level" should be used in rooms with horizontal openings as the value corresponding to half of the daylight hours. The values are calculated for the capital cities of CEN member countries, and the calculation steps to be followed for other locations are given. These values are not calculated for the provinces in Turkey except for Istanbul and calculating in non-dynamic programs takes a long time. And also, it is observed that daily climate data are not used in the studies. In this study, a parametric workflow is created in Grasshopper, the plugin of Rhinoceros program, in accordance with the algorithm specified in the standard and calculations are fulfilled in a short time for 81 provinces of Turkey with current climate data. The obtained values of "median external diffuse horizontal illuminance" and "median external global horizontal illuminance" are compared and their compatibility with the meteorological climate data of Turkey are analyzed. With the pre-calculations, a database for daylighting studies in Turkey is created and the developed parametric workflow contributes to the reduction of time losses in parametric daylighting studies.

Keywords

• EN 17037
• daylight factor
• median external diffuse illuminance level
• median external global illuminance level
• Grasshopper

Türkiye’deki tüm illerin medyan dış aydınlık düzeyi değerlerinin hesaplanması

Abstract

Binalarda günışığının etkin kullanılması insan sağlığı ve enerji verimliliği açısından önem taşımaktadır. Avrupa Birliği Standardizasyon Komitesi (CEN) tarafından binaların günışığı performansının analiz edilebilmesi amacıyla EN 17037+A1 Binalarda Günışığı Standardı yayınlanmıştır. Standartta günışığı aydınlığının sağlanması performansı için iki hesap yöntemi önerilmiş ve hedef aydınlık düzeyi değerleri belirtilmiştir. Bu değerlerin gündüz saatlerinin yarısında sağlanması gerekmektedir. “Günışığı Çarpanı” yönteminde gündüz saatlerinin yarısına denk gelen değer olarak düşey açıklığa sahip hacimlerde “medyan dış yayınık aydınlık düzeyi”nin, yatay açıklığa sahip hacimlerde “medyan dış global aydınlık düzeyi”nin kullanılması gerekmektedir. Standartta, CEN üyesi ülkelerin başkentleri için ilgili değerler hesaplanmış, diğer konumlar için izlenmesi gereken hesaplama adımları aktarılmıştır. Yapılan literatür taramasında; Türkiye’de İstanbul haricindeki iller için bu değerlerin hesaplanmadığı ve dinamik olmayan programlarda yapılan hesapların uzun zaman aldığı görülmüştür. Bununla beraber çalışmalarda güncel iklim datalarının kullanılmadığı saptanmıştır. Bu çalışmada Rhinoceros programının eklentisi Grasshopper’da, standartta belirtilen algoritmaya uygun parametrik bir iş akışı oluşturulmuş ve güncel iklim dataları kullanılarak Türkiye’deki 81 il için hesaplamalar kısa sürede yapılmıştır. Elde edilen “medyan dış yayınık yatay aydınlık düzeyi” ile “medyan dış global yatay aydınlık düzeyi” değerlerinin Türkiye’nin meteorolojik iklim dataları ile uyumu irdelenmiştir. Yapılan ön hesaplar ile Türkiye’deki günışığı çalışmalarına yönelik veri tabanı oluşturulmuş ve geliştirilen parametrik iş akışı ile hesaplamalı günışığı çalışmalarında zaman kayıplarının azalmasına katkı sağlanması amaçlanmıştır.

Keywords

• EN 17037
• günışığı çarpanı
• medyan dış yayınık aydınlık düzeyi
• medyan dış global aydınlık düzeyi
• Grasshopper

References

1. Altomonte, S. (2008). Daylight for energy savings and psychophysiological well-being in sustainable built environments. Journal of Sustainable Development, 1(3), 3-16. https://doi.org/10.5539/jsd.v1n3p3
2. Baş, H., & Kazanasmaz, T. (2020). İzmir’de tek hacimli bir ofisin enerji yükü ve günışığı otonomisini dengelemek için pencere-duvar oranı ve yönelimine bağlı olarak gerçekleştirilen hibrit-model simülasyonları. Megaron, 15(4), 537-552. https://doi.org/https://doi.org/10.14744/ MEGARON.2020.42223
3. Eltaweel, A., & Yuehong, S. (2017). Parametric design and daylighting: A literature review. Renewable Sustainable Energy Reviews, 73, 1086-1103.
4. Elzeyadi, I. (2011). Daylighting-bias and biophilia: Quantifying the Impact of daylighting on occupants health. Greenbuild 2011 Proceedings, Washington DC.
5. Energyplus. (2022). Weather Data Sources. https://energyplus.net/weather/ sources#IWEC
6. ibpsa.NEWS. (2016a). Software News http://www.ibpsa.org/Newsletter/ IBPSANews-26-2.pdf
7. ibpsa.NEWS. (2016b). Software News. http://www.ibpsa.org/Newsletter/ IBPSANews-26-2.pdf
8. Karami, Z., Golmohammadi, R., Heidaripahlavian, A., Poorolajal, J., & Heidarimoghadam, R. (2016). Effect of daylight on melatonin and subjective general health factors in elderly people. Iranian Journal of Public Health, 45(5), 636.

9. Kuhlenengel, M., Waters, C. E., & Konstantzos, I. (4-6 Eylül 2019). Assessing the impact of outside view on learning: A close look to EN 17037 ‘view out’practices through the analysis of 220 classrooms. CISBAT 2019 International Conference Climate Resilient Cities – Energy Efficiency & Renewables in the Digital Era, Lausanne, Switzerland.
10. Ochoa, C. E., Aries, M. B., Van Loenen, E. J., & Hensen, J. L. (2012). Considerations on design optimization criteria for windows providing low energy consumption and high visual comfort. Applied energy, 95, 238-245. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.02.042
11. Onebuilding. (15 Mayıs 2022). Repository of free climate data for building performance simulation. https://climate.onebuilding.org/
12. Peters, B., & Peters, T. (2018). Computing the environment: Digital design tools for simulation and visualisation of sustainable architecture (1st ed.). John Wiley & Sons.
13. Pusat, S., Ekmekçi, İ., & Akkoyunlu, M. T. (2015). Generation of typical meteorological year for different climates of Turkey. Renewable Energy, 75, 144-151. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.09.039
14. Qingsong, M., & Fukuda, H. (2016). Parametric office building for daylight and energy analysis in the early design stages. Procedia-Social Behavioral Sciences, 216, 818-828. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. sbspro.2015.12.079
15. Solvang, H., Kristiansen, T., Bottheim, R. M., & Kampel, W. (2020, 6-9 September 2020). Comparison and development of daylight simulation software–A case study. 12th Nordic Symposium on Building Physics, Tallin, Estonya.
16. Šprah, N., & Košir, M. (2020). Daylight provision requirements according to EN 17037 as a restriction for sustainable urban planning of residential developments. Sustainability, 12(1), 315. https://doi.org/https://doi. org/10.3390/su12010315
17. Şener Yılmaz, F. (2019, 16-19 Ekim). Binalarda günışığı performans ölçütlerine güncel bir bakış: EN 17037 standardı ve uygulaması. 10. Ulusal Aydınlatma Sempozyumu, İzmir, Türkiye.
18. T.C. Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü. (2022a). Uzun yıllar ortalama global güneş radyasyon dağılımı (2004-2021). https://mgm.gov.tr/kurumici/radyasyon_iller.aspx
19. T.C. Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü. (2022b). Yıllık Ortalama Güneşlenme Süresi (1991-2020). https://mgm.gov.tr/kurumici/turkiye-guneslenme-suresi.aspx
20. TSE. (2022). TS EN 17037+A1, Binalarda Günışığı Standardı. TSE.
21. Uç, B., & Dokuzer Öztürk, L. (2022). Determination of the required window glazing area based on the targeted illuminance in residences. Megaron, 17(1), 68-82. https://doi.org/10.14744/megaron.2021.69782
22. Wright, H. R., & Lack, L. C. (2001). Effect of light wavelength on suppression and phase delay of the melatonin rhythm. Chronobiology International, 18(5), 801-808. https://doi.org/10.1081/cbi-100107515
23. Yassin, A. A., Sheta, S. A., & Elwazeer, M. A. (2017). Parametric study on window-wall ratio (WWR) for daylighting optimization in multi-story residential buildings: Case study of an apartment complex in Mansoura City, Egypt. The Egyptian International Journal of Engineering Sciences Technology, 4, 21-32. https://doi.org/10.17148/IARJSET.2017.4305
24. Zahmacıoğlu, D. (2019). Toplu konutların günışığı ile aydınlanma ve dış ortamla görsel bağlantı açısından incelenmesine bir örnek: Suadiye Sitesi. [Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi]. İstanbul.