Examining Solar Energy Efficiency in Development Plan Designs for Green Buildings; Samsun Example

Year 2024, Volume: 6 Issue: 2, 143 - 157, 31.12.2024

Mustafa Yalçın , Ahmet Deniz , Murat Ersin Korkmaz

https://doi.org/10.60093/jiciviltech.1567881

Abstract

Green buildings are important for a sustainable environment as they support energy efficiency and zero carbon emission goals through the effective use of renewable energy systems. On a larger scale, when the layout of green buildings is designed to maximize solar energy utilization, it enhances energy efficiency at the building level. For this reason, master planning of an area or region formed by buildings will be an ideal opportunity to provide solar energy gain from buildings and will provide a more sustainable environment in terms of energy. In this study, the SEBE (Solar Energy on Building Structures) algorithm was used to investigate in Samsun province for the orientations of zoning blocks that affect the layout of buildings in order to get the most efficiency from solar energy in buildings. In this study, an examination was made on the orientations of zoning islands that affect the layout of buildings in order to get the most efficiency from solar energy in buildings. In order to obtain maximum solar efficiency from the Digital Surface Model (DSM) taken in Samsun province the island orientations in the development plans. The total amount of solar energy accumulated on the walls in two different building blocks was calculated for different orientations of the blocks. As a result, it was calculated that the total amount of solar energy accumulated on the walls annually is at its highest potential in the current rotation block numbered 7288, and that the zoning block numbered 12508 can obtain maximum efficiency from the sun with a 330° rotation, i.e. a 30° counterclockwise rotation.

Keywords

Green Buildings, Solar Energy Efficiency, Development Plans

Yeşil Binalar için İmar Planı Tasarımlarında Güneş Enerji Verimliliğinin İncelenmesi; Samsun Örneği

Abstract

Sürdürülebilir bir çevre için yeşil binalar, enerji verimliliği ve sıfır karbon emisyonu hedefleri doğrultusunda yenilenebilir enerji sistemlerinin etkin kullanımı açısından önemlidir. Geniş ölçekte bakıldığında, yeşil binaların yerleşim planı, güneş enerjisinden maksimum yararlanmayı sağlayacak şekilde tasarlandığında, bina ölçeğinde enerji verimliliğini artırır. Bu sebeple binaların oluşturduğu bir imar adasının veya bölgenin ana planlaması, binaların güneş enerjisi kazanımı sağlamak için ideal bir fırsat olacak ve enerji bakımından daha sürdürülebilir bir ortam sağlayacaktır. Bu çalışmada, Samsun ilinde, SEBE (Solar Energy on Building Structures) algoritması kullanılarak, binalardaki güneş enerjisinden en fazla verimin alınabilmesi için binaların yerleşimini etkileyen imar adalarının yönelimleri üzerine bir inceleme yapılmıştır. Çalışmada iki farklı imar adasında, imar adalarının farklı yönelimlerinde, duvarlarda biriken toplam güneş enerji miktarı hesaplanmıştır. Sonuç olarak, yıllık olarak duvarlarda biriken toplam güneş enerji miktarının, 7288 numaralı imar adasında, imar adasının mevcut rotasyonu ile en yüksek potansiyelde olduğu, 12508 numaralı imar adasında ise 330°’lik rotasyon yani 30°’lik saat yönünün tersine döndürülmesiyle güneşten maksimum verim alabileceği hesaplanmıştır.

Keywords

Yeşil Binalar, Güneş Enerji Verimliliği, İmar Planları

References

• Berköz, E., Küçükdoğu, M., Yılmaz, Z., Kocaaslan, G., & Ak, F. (1995). Enerji etkin konut ve yerleşme tasarımı. Tübitak Proje No: İntag, 201, İstanbul, Turkey
• Calvin, K., Dasgupta, D., Krinner, G., Mukherji, A., Thorne, P. W., Trisos, C., ... & Hauser, M. (2023). IPCC, 2023: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland. (No Title). https://doi.org/10.59327/ipcc/ar6-9789291691647
• Crippa, M., Guizzardi, D., Banja, M., Solazzo, E., Muntean, M., Schaaf, E., ... & Vignati, E. (2022). CO2 emissions of all world countries. JRC Science for Policy Report, European Commission, EUR, 31182.
• Demircan, R. K., & Gültekin, A. B. (2017). Binalarda pasif ve aktif güneş sistemlerinin incelenmesi. TÜBAV Bilim Dergisi, 10(1), 36-51.
• Dirik, M. (2023). The Importance of Clean Energy and Technology in the Development of Smart Cities. Journal of Soft Computing and Artificial Intelligence, 4(2), 72-79. https://doi.org/10.55195/jscai.1404604
• Esfandi, S., Tayebi, S., Byrne, J., Taminiau, J., Giyahchi, G., & Alavi, S. A. (2024). Smart cities and urban energy planning: an advanced review of promises and challenges. Smart Cities, 7(1), 414-444. https://doi.org/10.3390/smartcities7010016
• Evren, M. B. (2022). Doğrultulu Günışığı Bağlamında Yapı Adasında Morfolojik Değerlendirme: Şirinevler Mahallesi. Türkiye Kentsel Morfoloji Ağı, 649-665.
• Farzaneh, H., Malehmirchegini, L., Bejan, A., Afolabi, T., Mulumba, A., & Daka, P. P. (2021). Artificial intelligence evolution in smart buildings for energy efficiency. Applied Sciences, 11(2), 763. https://doi.org/10.3390/app11020763
• İnce, H., & Erdem, N. (2020). Bir imar adasındaki binaların oluşturduğu gölgelerin konum bakımından incelenmesi: Trakya Bölgesi örneği. Geomatik, 5(1), 58-71. https://doi.org/10.29128/geomatik.569278
• Koca, Ö. (2006). Sıcak kuru ve sıcak nemli iklim bölgelerinde enerji etkin yerleşme ve bina tasarım ilkelerinin belirlenmesine yönelik yaklaşım Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Lindberg, F., Jonsson, P., Honjo, T., & Wästberg, D. (2015). Solar energy on building envelopes–3D modelling in a 2D environment. Solar Energy, 115, 369-378. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.03.001
• Sınmaz, S., (2015), Enerji verimliliği Temasının Türkiye Şehir Planlama Sistemine Entegrasyonu: Lapseki Kenti için Bir Yaklaşım, Planlama, 15(2), 195-204, https://dx.doi.org/10.5505/planlama.2015.08370
• Spagnolo, J., & De Dear, R. (2003). A field study of thermal comfort in outdoor and semi-outdoor environments in subtropical Sydney Australia. Building and environment, 38(5), 721-738. https://doi.org/10.1016/S0360-1323(02)00209-3
• Tıkansak, T. E. (2014). Konutlarda Enerji Etkinligi. Iconarp International Journal of Architecture and Planning, 1(2), 189-200.
• Tunalı, S. (2012). Enerji simülasyon metodlarının bina tasarım sürecinde destek sistemi olarak kullanılması, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• UMEP (2019). Solar Energy - Introduction to SEBE https://umep-docs.readthedocs.io/projects/tutorial/en/latest/Tutorials/SEBE.html Access Date: 03.03.2024.
• Yalcin, M., & Gul, F. K. (2017). A GIS-based multi criteria decision analysis approach for exploring geothermal resources: Akarcay basin (Afyonkarahisar). Geothermics, 67, 18-28. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2017.01.002
• Yalcin, M., Dereli, M. A., Ugur, M. A., Polat, N., Narin, Ö. G., & Capadis, A. (2019). Modeling of solar energy potential with geographical information system and remote sensing integration: A case study for Bergama, Turkey. In International Symposium on Applied Geoinformatics (ISAG-2019) (pp. 136-164).
• Yalcin, M., Sari, F., & Yildiz, A. (2023). Exploration of potential geothermal fields using MAXENT and AHP: A case study of the Büyük Menderes Graben. Geothermics, 114, 102792.
• Yasan, A. S. (2011). Bina tasarım parametrelerinin enerji harcamalarına etkilerinin belirlenmesine yönelik bir çalısma. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.