ThermoZone-TR: Türkiye’nin TS 825 bina iklim bölgelerini yeniden değerlendirmek için geliştirilmiş, açıklanabilir bir ERA5-Land derece-gün çerçevesi

Abstract

Türkiye’nin ısı yalıtımı standardı TS 825, altı iklim bölgesi ve ilk kez bir soğutma bileşeni içeren 2024 baskısıyla yeniden yayınlandı ve Nisan 2025’ten bu yana tüm yeni inşaat ruhsatları için geçerli hale geldi. Bölgeler, 1992–2021 yılları arasında ortalama alınan istasyon kayıtlarına göre il düzeyinde belirlenmektedir; bu durum iki soruyu gündeme getirmektedir: Tek bir il sınıfı ne kadar iklim farklılığını gizlemektedir ve sabit bir aralık, ısınan iklim karşısında ne kadar çabuk geride kalmaktadır? Bu çalışma, 1950–2025 dönemine ait ERA5-Land yeniden analiz verilerini 0,1° çözünürlükte kullanarak bölgeleri yeniden hesaplayan ve istatistiksel düzeltme yapmadan 134 yüzey istasyonuyla karşılaştıran bir çerçeve olan ThermoZone-TR’yi sunmaktadır. Resmi eşik değerlerinin temelini oluşturan sıcaklıkları belirten erişilebilir bir kaynak bulunmadığından, bu değerler verilerden çıkarılmıştır; ısıtma tabanı 18 °C ve soğutma tabanı 22 °C olarak belirlenmesi, resmi 81 il sınıflandırmasını en iyi şekilde yansıtmaktadır; bu sınıflandırmada %74 oranında tam uyum sağlanmış ve illerin %94’ü tek bir bölge içinde yer almıştır. Ortalama olarak, bir ilin yüzölçümünün yalnızca %41’i resmi iklim bölgesinde yer almaktadır ve kıyı dağ kuşağında bu uyumsuzluk üç bölgeye kadar uzanmaktadır. Ulusal ısıtma derece-günleri kayıt dönemi boyunca on yılda 52,6 °C-gün azalırken, soğutma derece-günleri on yılda 12,6 °C-gün artmıştır; standart aralığı son on beş yıl ile değiştirildiğinde, ulusal toprakların %19’u ile 891 ilçeden 163’ü daha sıcak bölgelere kaymaktadır. SHAP atamalı fizyografik rastgele orman (random-forest) vekil modeli, bölge haritasını %87,9’luk uzamsal blok doğruluğuyla yeniden üretmekte ve rakımı baskın kontrol faktörü olarak belirlemektedir; bu da gelecekteki revizyonlarda ilçe veya ızgara ölçeğinde çizilecek bölge sınırlarını desteklemektedir.

Keywords

• TS 825
• bina iklim bölgeleri
• ısıtma ve soğutma derece-günleri
• ERA5-Land
• ısı yalıtımı
• açıklanabilir makine öğrenmesi
• Türkiye

Supporting Institution

Hakkari Üniversitesi

Project Number

FM19BAP

Ethical Statement

Hazırlanan makale için etik kurulundan izin alınmasına gerek yoktur; çalışma yalnızca kamuya açık iklim ve idari veri setlerini kullanmaktadır. Hazırlanan makalede herhangi bir kişi veya kurumla çıkar çatışması bulunmamaktadır. Bu makalenin hazırlanması sırasında yazar, analiz komut dosyalarının yazılması, dil düzenlemesi ve taslak hazırlama süreçlerini desteklemek amacıyla, kendi yönlendirmesi altında AI asistanı Claude’u (Anthropic) kullanmıştır. Tüm bilimsel kararlar, analizler, sonuçlar ve çıkarımlar yazar tarafından gözden geçirilmiş ve doğrulanmıştır; yazar, makalenin içeriği konusunda tüm sorumluluğu üstlenmektedir.

Thanks

Bu çalışma, Türkiye’deki Hakkari Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Ofisi tarafından desteklenmiştir (Proje No. FM19BAP). Yazar, ERA5-Land yeniden analiz verileri için Copernicus İklim Değişikliği Servisi’ne, GSOD istasyon kayıtları için NOAA Ulusal Çevre Bilgi Merkezleri’ne ve idari sınır verileri için GADM projesine teşekkür eder.

ThermoZone-TR: an explainable ERA5-Land degree-day framework for reassessing Türkiye’s TS 825 building climate zones

Abstract

Türkiye’s thermal insulation standard, TS 825, was reissued in its 2024 edition with six climate zones and, for the first time, a cooling component, and it has governed all new building permits since April 2025. The zones are assigned at province level from station records averaged over 1992–2021, which leaves two questions open: how much climate variation a single provincial class conceals, and how quickly a fixed window falls behind a warming climate. This study introduces ThermoZone-TR, a framework that recomputes the zoning from the ERA5-Land reanalysis over 1950–2025 at 0.1° resolution and evaluates it against 134 surface stations without statistical correction. Because no accessible source states the base temperatures behind the official thresholds, they were inferred from the data; heating base 18 °C with cooling base 22 °C reproduces the official 81-province assignment best, with 74% exact agreement and 94% of provinces within one zone. On average only 41% of a province’s area lies in its official zone, and discordance reaches three zones over the coastal mountain belts. National heating degree-days fell by 52.6 °C-day per decade over the record while cooling degree-days rose by 12.6 °C-day per decade, and 19% of the national territory, together with 163 of 891 districts, shifts toward warmer zones when the standard’s window is replaced by the most recent fifteen years. A physiographic random-forest surrogate with Shapley additive explanation (SHAP) attribution reproduces the zone map with 87.9% spatially blocked accuracy and identifies elevation as the dominant control, supporting zone boundaries drawn at district or grid scale in future revisions.

Keywords

• TS 825
• building climate zones
• heating and cooling degree-days
• ERA5-Land
• thermal insulation
• explainable machine learning
• Türkiye

Supporting Institution

Hakkari University

Project Number

FM19BAP

Ethical Statement

There is no need to obtain permission from the ethics committee for the article prepared; the study uses only openly available climate and administrative datasets. There is no conflict of interest with any person or institution in the article prepared. During the preparation of this article, the author used the AI assistant Claude (Anthropic) to support analysis scripting, language editing and drafting under the author's direction. All scientific decisions, analyses, results and conclusions were reviewed and verified by the author, who takes full responsibility for the content of the article.

Thanks

This work was supported by the Scientific Research Projects Coordination Office of Hakkari University, Türkiye (Project No. FM19BAP). The author thanks the Copernicus Climate Change Service for the ERA5-Land reanalysis, the NOAA National Centers for Environmental Information for the GSOD station records, and the GADM project for the administrative boundary data.

References

1. [1] M. A. Aydın and G. K. Oral, “Environmental impact assessment of building envelope insulation standards for decarbonization efforts in a developing country: a case study for Türkiye,” Energy Build., vol. 349, p. 116537, 2025, doi: 10.1016/j.enbuild.2025.116537.
2. [2] T. Diz, B. Tanyol, and Y. K. Aktaş, “TS 825 standardının güncelleme çalışmaları,” in 15. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi (TESKON), İzmir, Türkiye, 2023.
3. [3] A. Bolattürk, “Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey,” Appl. Therm. Eng., vol. 26, no. 11–12, pp. 1301–1309, 2006, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2005.10.019.
4. [4] N. A. Kurekci, “Determination of optimum insulation thickness for building walls by using heating and cooling degree-day values of all Turkey’s provincial centers,” Energy Build., vol. 118, pp. 197–213, 2016, doi: 10.1016/j.enbuild.2016.03.004.
5. [5] M. Köse Özturan and A. Kurnuç Seyhan, “Determination of optimum insulation thickness of building walls according to four main directions by accounting for solar radiation: A case study of Erzincan, Türkiye,” Energy Build., vol. 304, p. 113871, 2024, doi: 10.1016/j.enbuild.2023.113871.
6. [6] K. Tsikaloudaki, K. Laskos, and D. Bikas, “On the Establishment of Climatic Zones in Europe with Regard to the Energy Performance of Buildings,” Energies, vol. 5, no. 1, pp. 32–44, 2011, doi: 10.3390/en5010032.
7. [7] S. Pusat and I. Ekmekci, “A study on degree-day regions of Turkey,” Energy Effic., vol. 9, no. 2, pp. 525–532, 2015, doi: 10.1007/s12053-015-9378-7.
8. [8] S. Pusat, İ. Ekmekçi, and M. T. Akkoyunlu, “Generation of typical meteorological year for different climates of Turkey,” Renew. Energy, vol. 75, pp. 144–151, 2015, doi: 10.1016/j.renene.2014.09.039.

9. [9] K. Verichev and M. Carpio, “Climatic zoning for building construction in a temperate climate of Chile,” Sustain. Cities Soc., vol. 40, pp. 352–364, 2018, doi: 10.1016/j.scs.2018.04.020.
10. [10] H. Kennard, T. Oreszczyn, M. Mistry, and I. Hamilton, “Population-weighted degree-days: The global shift between heating and cooling,” Energy Build., vol. 271, p. 112315, 2022, doi: 10.1016/j.enbuild.2022.112315.
11. [11] E. Scoccimarro et al., “Country-level energy demand for cooling has increased over the past two decades,” Commun. Earth Environ., vol. 4, no. 1, 2023, doi: 10.1038/s43247-023-00878-3.
12. [12] S. Oruç, M. S. Türker, A. U. G. Şenocak, and B. Yeşilata, “Projection of heating and cooling degree days in Ankara under climate change using ERA5-Land and bias-corrected CMIP6 models: a multi-threshold approach,” Buildings, vol. 16, no. 16, p. 3183, Aug. 2026, doi: 10.3390/buildings16163183.
13. [13] Ç. H. Karaman and Z. Akyürek, “Evaluation of near-surface air temperature reanalysis datasets and downscaling with machine learning based Random Forest method for complex terrain of Turkey,” Adv. Space Res., vol. 71, no. 12, pp. 5256–5281, June 2023, doi: 10.1016/j.asr.2023.02.006.
14. [14] F. S. Bayraktar, “ASHRAE 169 climate zone mapping of Türkiye: a provincial-level classification and comparative validation against the Köppen-Geiger system,” Energy Build., vol. 371, p. 118147, Nov. 2026, doi: 10.1016/j.enbuild.2026.118147.
15. [15] M. Tükel, E. Tunçbilek, A. Komerska, G. A. Keskin, and M. Arıcı, “Reclassification of climatic zones for building thermal regulations based on thermoeconomic analysis: A case study of Turkey,” Energy Build., vol. 246, p. 111121, 2021, doi: 10.1016/j.enbuild.2021.111121.
16. [16] TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı ile İlgili Tebliğ (No: MHGM-2025/1), Resmî Gazete Sayı 32819. 2025.
17. [17] M. A. Aydın and G. Koçlar Oral, “Carbon, energy and cost inefficiencies and future potentials of climate zone-based building envelope codes,” Build. Environ., vol. 302, p. 114895, 2026, doi: 10.1016/j.buildenv.2026.114895.
18. [18] H. Hersbach et al., “The ERA5 global reanalysis,” Q. J. R. Meteorol. Soc., vol. 146, no. 730, pp. 1999–2049, July 2020, doi: 10.1002/qj.3803.
19. [19] J. Muñoz-Sabater et al., “ERA5-Land: a state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications,” Earth Syst. Sci. Data, vol. 13, no. 9, pp. 4349–4383, Sept. 2021, doi: 10.5194/essd-13-4349-2021.
20. [20] NOAA National Centers for Environmental Information, “Global Surface Summary of the Day - GSOD.” Accessed: July 15, 2026. [Online]. Available: https://www.ncei.noaa.gov/access/metadata/landing-page/bin/iso?id=gov.noaa.ncdc:C00516
21. [21] GADM, “Database of Global Administrative Areas, version 4.1.” GADM, 2022. [Online]. Available: https://gadm.org
22. [22] L. Breiman, “Random Forests,” Mach. Learn., vol. 45, no. 1, pp. 5–32, Oct. 2001, doi: 10.1023/A:1010933404324.
23. [23] S. Lundberg and S.-I. Lee, “A Unified Approach to Interpreting Model Predictions,” in Advances in Neural Information Processing Systems, Nov. 2017. doi: 10.48550/arXiv.1705.07874.
24. [24] R. Ukey and A. C. Rai, “Impact of global warming on heating and cooling degree days in major Indian cities,” Energy Build., vol. 244, p. 111050, 2021, doi: 10.1016/j.enbuild.2021.111050.
25. [25] M. De Rosa, V. Bianco, F. Scarpa, and L. A. Tagliafico, “Historical trends and current state of heating and cooling degree days in Italy,” Energy Convers. Manag., vol. 90, pp. 323–335, 2015, doi: 10.1016/j.enconman.2014.11.022.
26. [26] M. Bilgili, S. Tumse, and B. Sahin, “Assessment of heating degree-days factor (HDDF) for building-oriented climate zoning in Türkiye,” Int. J. Green Energy, vol. 22, no. 4, pp. 675–687, Mar. 2025, doi: 10.1080/15435075.2024.2423035.
27. [27] K. Verichev, M. Zamorano, and M. Carpio, “Effects of climate change on variations in climatic zones and heating energy consumption of residential buildings in the southern Chile,” Energy Build., vol. 215, p. 109874, 2020, doi: 10.1016/j.enbuild.2020.109874.