Tarihi Yapı Restorasyonunda Enerji Performansı Optimizasyonu: Cami Son Cemaat Bölüm Tasarımları İçin Simülasyon Temelli Bir Karşılaştırma

Abstract

İbadet mekanlarından cami tipolojisi, haftanın her günü ve aralıklı kullanım imkanı sunan bir fonksiyona sahiptir. Bu yoğun kullanım şeması enerji tüketiminde sürekliliği de beraberinde getirmektedir. Bu çalışma, cami yapılarında gerçekleştirilen restorasyon müdahalelerinden biri olan son cemaat bölümünün kapatılmasının bina enerji performansına etkisini araştırmakta ve kurgulanacak tasarımlardaki tipoloji ve malzeme seçiminin enerji iyileştirmesi üzerindeki etkisini incelemekte, bu bağlamda tipoloji ve malzeme seçiminin enerji verimliliği üzerindeki potansiyel etkisini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Design Builder yazılımı kullanılarak oluşturulan bir cami modeli üzerine literatürde yer alan son cemaat bölüm tipolojileri uygulanmakta ve alternatifler, sayısal simülasyon tabanlı incelenmektedir. Aynı model üzerindeki son cemaat bölümü revizyon alternatiflerinin modelin enerji tüketimine etkisi karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Son cemaat bölümünün kapatılmasına dair literatürde yer alan iki temel tipoloji, son cemaat bölümünün tamamen cam ile kapatıulması ve duvar ile çevrelenmesi şeklindedir. Malzeme tercihleri, cam yüzeyler için tek cam ve çift cam,cephe elemanları için ise taş, tuğla, betonarme ve ahşap duvar olarak sınırlandırılmıştır. Belirtilen cephe parametreleri doğrultusunda, model üzerinde 11 farklı senaryo geliştirlmiştir ve her senaryonun enerji tüketimi üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Senaryo karşılaştırmaları sonucunda, en yüksek enerji tasarrufu, son cemaat bölümünün çift cam malzeme kullanılarak tamamen saydam kurgulandığı senaryoda gözlenmiştir. En düşük iyileşme çıktısı ise ahşap duvarlar üzerinde tek camlı pencere tipolojisine aittir. Elde edilen bulgular, cami yapılarında gerçekleştirilecek restorasyon projelerinde son cemaat bölümü için uygulanacak malzeme ve tipoloji seçimlerinin enerji verimliliği açısından önemli sonuçlar doğurabileceğini göstermekte ve gelecek restorasyon projelerine rehberlik etmeyi hedeflemektedir.

Keywords

• Bina Enerji Tüketimi
• Simülasyon
• İbadet Mekanı
• Restorasyon
• Tipoloji

Energy Performance Optimization in Historic Building Restoration: A Simulation-Based Comparison of Design Alternatives for Mosque Porticoes

Abstract

The mosque typology of worship spaces has a function that allows for use every day of the week and intermittent use. This intensive usage pattern also brings with it continuity in energy consumption. This study investigates the impact of closing the rear congregation section, one of the restoration interventions carried out in mosque structures, on the building's energy performance. It also examines the effect of typology and material selection in the designs to be developed on energy improvement, aiming to reveal the potential impact of typology and material selection on energy efficiency in this context. The final congregation section typologies found in the literature are applied to a mosque model created using Design Builder software, and alternatives are examined based on numerical simulations. The effect of the final congregation section revision alternatives on the model's energy consumption is presented comparatively. The two main typologies in the literature regarding the closure of the rear section are the complete closure of the rear section with glass and its enclosure with walls. Material preferences are limited to single and double glazing for glass surfaces and stone, brick, reinforced concrete, and wooden walls for facade elements. Based on the specified facade parameters, 11 different scenarios were developed on the model, and the effects of each scenario on energy consumption were analyzed. As a result of the scenario comparisons, the highest energy savings were observed in the scenario where the rear section of the mosque was designed to be completely transparent using double-glazed material. The lowest improvement output, on the other hand, was associated with single-pane window typology on wooden walls. The findings indicate that material and typology selections for the rear congregation area in restoration projects for mosque structures can have significant implications for energy efficiency and aim to guide future restoration projects.

Keywords

• Building Energy Consumption
• Simulation
• Place of Worship
• Restoration
• Typology

References

1. [1] A.B. Atmaca and G. Zorer Gedik, “Development of energy efficient design proposals for air-conditioned mosques: Temperate humid climate case,” Heliyon, vol. 9, no. 10, pp. 1-15, October 2023, to be published. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e20992
2. [2] D. Kuban, “Osmanlı Mimarisi,” Yapı Kredi Yayınları, İstanbul, 2007.
3. [3] G. Goodwin, “A History of Ottoman Architecture,” Thames and Hudson, 1993.
4. [4] N.G. Çelebi, Ü. Arpacıoğlu, “Evaluation of Energy Performance of Monumental Mosque and Masjids of the Anatolian Seljuk Period: The Case of Konya,” Tasarım Kuram Dergisi, vol. 20, no. 42, 2024, pp. 123-135.
5. [5] N.I. Nordin, A. Misni, “A Comparative Study on the Indoor Thermal Performance of New and Old Mosques,” Environment-Behaviour Proceedings Journal, vol 2, no 5, 2017.
6. [6] H. Al-Rasbi, M. Gadi, Energy Modelling of Traditional and Contemporary Mosque Buildings in Oman. Buildings, vol. 11, no. 7, 2021, pp. 1-20. https://doi.org/10.3390/buildings11070314
7. [7] A. M. Elshurafaa, A.M. Alsubaieb, A.A. Alabduljabbarb and S.A. Al-Hsaien, “Solar PV on mosque rooftops: Results from a pilot study in Saudi Arabia,” Journal of Building Engineering, Vol. 25, September 2019, to be published. DOI:10.1016/j.jobe.2019.100809
8. [8] A.S.H. Abdallah, “Improved energy consumption and smart eco system for mosques in hot arid climates,” Ain Shams Engineering Journal, vol. 14, no. 7, 2023, to be published. DOI:10.1016/j.asej.2022.101997

9. [9] A. Coşkuner Pamuk, İ.A. Taşdemir and Ü. Arpacıoğlu, “A comparative study on daylight performance of Konya Mosques built in Anatolian Seljuk and Ottoman period,” ICONARP International Journal of Architecture & Planning, vol. 8, September 2020, to be published. DOI: 10.15320/ICONARP.2020.145
10. [10] W.F.M. Yusoff, “Indoor thermal comfort in modern mosque of tropical climate,” ICONARP International Journal of Architecture and Planning, vol. 9, no. 2, September 2021, to be published. DOI:10.15320/ICONARP.2021.178
11. [11] ANSI/ASHRAE Standart 55. “Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy,” Atlanta, GA, 2013.
12. [12] E.U. Sarıaydın, B. Güçyeter and H.H. Halaç, “Planning the monitoring process and energy performance evaluation in historical buildings: The case of Tiryakizade Süleyman Ağa Mosque,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 39, no. 2, pp. 943-958, 2024, to be published. DOI:10.17341/gazimmfd.1218594
13. [13] İ. Kocaman and M. Gürbüz, “Enhancing seismic performance of historic mosques through retrofitting measures,” Engineering Structures, Vol. 301, February 2024, to be published. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.117245
14. [14] B. Ş. Şeker and M. Özkaynak, “Seismic assessment of Historical Timber Bekdemir Mosque,” Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST), vol. 8, no.7, pp.14350-14357, July 2021.
15. [15] B. Bilgili and M. Efeoğlu, “Bingöl Bağlarpınarı (Temran) Köyü Mirliva Muhammed Bey Camii Ve Haziresi’nin koruma sorunları ve restorasyon önerileri” TÜBA-KED Türkiye Bilimler Akademisi Kültür Envanteri Dergisi, vol. 28, pp. 31-48, September 2023, to be published. DOI: 10.22520/tubaked.1274427
16. [16] A.A. Akyol, E. Aksoy and Y. K. Kadıoğlu, “Malatya Ulu Cami mimari, dekoratif ve yapısal malzemelerinin arkeometrik karakterizasyonu,” Amisos, vol. 13, pp. 274-298, Decembe, 2022, to be published. DOI:10.48122/amisos.1175555
17. [17] E. Efe Yavaşcan, S. Akçaözoğlu and O. Doğanay, “Tyana (Kemerhisar) Sinanbey Cami koruma ve restorasyon önerisi,” Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi SBE Dergisi, Vol. 13, pp. 286-314, October 2023, to be published. DOI:10.30783/nevsosbilen.1323137
18. [18] P. Usta, “Tarihi ve kültürel yapıların korunması ve incelenmesi; Sandıklı Ulu Cami Örneği,” Journal of Architectural Sciences and Applications, vol. 4, no. 2, pp. 201-209, September 2019, to be published. DOI:10.30785/ mbud.431909
19. [19] E. Aksoy, “A forgotten structure in the rural setting of Kastamonu/Turkey: Documentation, restitution and restoration proposal for Mehran Mosque,” Case Studies in Construction Materials, vol. 20, July 2024, to be published. DOI: 10.1016/j.cscm.2024.e03096
20. [20] D.H.W. Li and J.C. Lam, “ Evaluation of lighting performance in office buildings with daylighting controls,” Energy and Buildings, vol. 33, no. 8, pp. 793-803, 2001, to be published. DOI: 10.1016/S0378-7788(01)00067-6.
21. [21] C.F. Reinhart, “ Lightswitch-2002: a model for manual and automated control of electric lighting and blinds,” Solar Energy, vol. 77, no. 1, pp. 15-28, 2004, to be published. DOI: 10.1016/j.solener.2004.04.003.