Araştırma Makalesi

Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi

Cilt: 38 Sayı: 4 12 Nisan 2023
PDF İndir

Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi

Öz

İklim ve yapılı çevre, güçlü ve dinamik bir ilişki içindedir. Bu ilişki, iklim değişikliği krizi ile son yıllarda daha da önem kazanmıştır. Bu bağlamda, binaların çevresel yüklerinin azaltılması ve bina kullanıcılarının ısıl konforunun ve sağlığının korunması daha da kritik bir hale gelmiştir. İklim değişikliği araştırmalarında eğitim binaları yüksek iç yükleri, kendine özgü bina kullanım profilleri ve ana kullanıcılarının öğrenciler olması sebebi ile diğer bina tipolojilerinden ayrılır. Ayrıca, öğrenciler yaşları, vücutları ve metabolizmalarındaki farklılıklar sebebi ile ısıl konfor ve iç ortam hava kalitesine karşı daha hassastır. Bu sebepler ile, eğitim binalarında iklim değişikliği çerçevesinde performans iyileştirmesi gerekli hale gelmektedir. Enerji kaybını azaltmak ve ısıl konfor dengesini sağlamak için en etkili yöntemlerden biri, pencerelerin parametrelerini optimize etmektir. Bu çalışma, iklim değişikliğinin eğitim binası enerji ve ısıl performansı üzerindeki etkilerini ve pencere performansına dayalı pasif iyileştirme senaryolarının etkinliğini makine öğrenmesi ve istatistiksel analizler ile incelemektedir. Araştırma bina simülasyonlarına dayalı, dört aşamalı bir yaklaşıma dayanmaktadır ve sırasıyla (i) iklim değişikliği senaryosu ile modifiye edilmiş iklim veri setlerinin oluşturulması ve analizi, (ii) mevcut bina üzerinde iklim değişikliği etki analizi, (iii) iyileştirme senaryolarının karşılaştırmalı analizi ve (iv) makine öğrenmesine dayalı tahmin modelleri analizi adımlarını takip eder. Seçilen performans göstergelerinin (bina enerji tüketimi ve kullanıcı ısıl konforu) değerlendirilmesi için Ankara'daki mevcut bir ortaokul binası örnek vaka olarak seçilmiştir. Farklı pencere parametreleriyle, olası 2025 farklı iyileştirme senaryosu parametrik olarak modellenmiştir. Performans simülasyonları sonucunda üretilen tüm veri betimsel istatistik yöntemleriyle incelendikten sonra, verinin bir alt kümesi ile Rastgele Orman (RO) tahmin modelleri eğitilmiştir. Her bir performans göstergesi için farklı pencere parametrelerinin önemi, 10 kat çapraz doğrulama yöntemiyle RO modelleri öznitelik önemleri hesaplanarak sıralanmıştır. RO modelleriyle yapılan performans tahminleri gerçek değerlerinden sadece ortalama %2 sapmakta ve yüksek tahmin kapasitesi göstermektedir. Öznitelik önem değerleri inceliğinde pencere SHGC değerinin test edilen değişkenler arasında performansa dayalı iyileştirme senaryolarının en önemli parametresi olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca güçlendirme senaryoları ile toplam enerji tüketimi %50'ye varan azalma gösterirken, iç mekan ısıl konforunda önemli bir iyileşme gözlemlenmektedir. Bu çalışmanın sonuçları, mevcut eğitim binalarında maksimum etki için cam performans kriterlerinin ve en etkili kombinasyon seçiminin önemini vurgulamaktadır. Sonuçlar, binaların iklim değişikliğine adaptasyonu süreçlerinde makine öğrenmesinin etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Çalışmada kullanılan yöntem farklı bina parametrelerini ve bina teknolojilerini kapsayacak şekilde genişletilebilir.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Proje Numarası

GAP-303-2021-10674

Teşekkür

Bu araştırma, Orta Doğu Teknik Üniversitesi GAP-303-2021-10674 kodlu bilimsel araştırma projesi ödeneği ile desteklenmiştir.

Kaynakça

  1. NASA, Global Climate Change: Vital Signs of the Planet, (2021).
  2. P.F. Smith, Architecture in a climate of change : a guide to sustainable design, Routledge, 2005.
  3. M. Altun, Ç. Meral Akgül, A. Akçamete, Effect of envelope insulation on building heating energy requirement, cost and carbon footprint from a life cycle perspective, J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ. 35 (2020) 147–164. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.445751.
  4. Philipp Rode, Ricky Burdett, Joana Carla Soares Gonçalves, Buildings: investing in energy and resource efficiency, in: Towar. a Green Econ. Pathways to Sustain. Dev. Poverty Erad., United Nations Environment Programme, 2011: pp. 331–373.
  5. IEA, World Energy Outlook 2021, IEA, Paris, 2021.
  6. P. de Wilde, D. Coley, The implications of a changing climate for buildings, Build. Environ. 55 (2012) 1–7. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.03.014.
  7. I. Gürsel Dino, Ç. Meral Akgül, Impact of climate change on the existing residential building stock in Turkey: An analysis on energy use, greenhouse gas emissions and occupant comfort, Renew. Energy. 141 (2019) 828–846. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.150.
  8. IEA, The Future of Cooling: Opportunities for energy-efficient air conditioning, 2018.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mimarlık, Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

12 Nisan 2023

Gönderilme Tarihi

15 Şubat 2022

Kabul Tarihi

25 Eylül 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 38 Sayı: 4

Kaynak Göster

APA
Akköse, G., Duran, A., Gürsel Dino, İ., & Meral Akgül, Ç. (2023). Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(4), 2069-2084. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1069164
AMA
1.Akköse G, Duran A, Gürsel Dino İ, Meral Akgül Ç. Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi. GUMMFD. 2023;38(4):2069-2084. doi:10.17341/gazimmfd.1069164
Chicago
Akköse, Gizem, Ayça Duran, İpek Gürsel Dino, ve Çağla Meral Akgül. 2023. “Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 (4): 2069-84. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1069164.
EndNote
Akköse G, Duran A, Gürsel Dino İ, Meral Akgül Ç (01 Nisan 2023) Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 4 2069–2084.
IEEE
[1]G. Akköse, A. Duran, İ. Gürsel Dino, ve Ç. Meral Akgül, “Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi”, GUMMFD, c. 38, sy 4, ss. 2069–2084, Nis. 2023, doi: 10.17341/gazimmfd.1069164.
ISNAD
Akköse, Gizem - Duran, Ayça - Gürsel Dino, İpek - Meral Akgül, Çağla. “Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/4 (01 Nisan 2023): 2069-2084. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1069164.
JAMA
1.Akköse G, Duran A, Gürsel Dino İ, Meral Akgül Ç. Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi. GUMMFD. 2023;38:2069–2084.
MLA
Akköse, Gizem, vd. “Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 38, sy 4, Nisan 2023, ss. 2069-84, doi:10.17341/gazimmfd.1069164.
Vancouver
1.Gizem Akköse, Ayça Duran, İpek Gürsel Dino, Çağla Meral Akgül. Makina öğrenmesi ile pencere parametrelerinin bina performansına etkisinin iklim değişikliği gözetilerek incelenmesi. GUMMFD. 01 Nisan 2023;38(4):2069-84. doi:10.17341/gazimmfd.1069164

Cited By