Sürdürülebilir konut tasarımı ve yenilemesine ilişkin internet tabanlı karar destek aracının geliştirilmesi

Öz

Konut binalarının sürdürülebilir olarak tasarlanması/yenilenmesinde karar vericilere bilgilendirici destek sağlayan araçların geliştirilmesi, bina sektöründeki mevcut verimlilik açığının indirgenmesine odaklı bilinçlendirme yol haritalarının önemli bir unsurudur. Bu bağlamda, sürdürülebilir konut üretimine ilişkin pek çok tasarım alternatifi önerilmekte ve geliştirilmektedir. Ancak, çoğu zaman bu tasarım alternatiflerinin bilinçli tasarım hamlelerine dönüştürülmesinde yaşanan kavrama eksikliği, karar verme süreçlerini olumsuz etkilemektedir. Dolayısıyla, bu çalışmada sürdürülebilir konut üretimine, erken tasarım keşif ve yineleme esası ile örtüşen bir geri besleme döngüsünün entegrasyonu ile çok amaçlı tasarım çözümlerine ulaşımı bir adım ileriye taşıyacak internet tabanlı karar destek aracının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç çerçevesinde, i) tasarım alanının sistematik ve kapsamlı olarak araştırılması, irdelenmesi ve optimal çözümlerin belirlenmesi için hesaplamalı performans tabanlı tasarım destek yaklaşımı ile ii) bu yaklaşım kapsamında elde edilen geniş tasarım alanının kullanımı kolay bir arayüz aracılığıyla karar vericilere hızlı ve yapıcı geri bildirimlerin sağlanabilmesi için etkileşimli görselleştirme yöntemini esas alan entegre bir iş akışı çerçevesi önerilmiştir. Önerilen bu çerçeveye dayalı olarak gerek Türkiye bağlamına uyum sağlayan gerekse sürdürülebilir konutların tasarımı/yenilenmesine ilişkin karar verme süreçlerini kolaylaştıran bilgilendirme kapasitesi yüksek, enerji ve maliyet odaklı bir karar destek araç prototipi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu aracın karar verme sürecini destekleme potansiyeli, kentsel büyümenin üst düzeyde yaşandığı İstanbul ili için sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Performans tabanlı tasarım
• karar destek aracı
• bina performans simülasyonu
• veri görselleştirme
• konut binaları

Destekleyen Kurum

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu

Proje Numarası

TUBITAK 2219-Yurt Dışı Doktora Sonrası Burs Programı

Teşekkür

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, yurt dışı doktora sonrası burs programı (TUBITAK 2219) kapsamında desteklenmiştir. Prototip aracın geliştirilmesinde sundukları değerli katkılardan dolayı Prof. Jan L.M. Hensen liderliğindeki Eindhoven Teknoloji Üniversitesi Bina Performansı Kürsüsü üyelerine, Yük. Müh. Burak Bölükbaşı ve Yük. Müh. Emrullah Saku’ya teşekkür ederim.

Kaynakça

1. 1. Global Alliance for Buildings and Construction, International Energy Agency and the United Nations Environment Programme. 2019 global status report for buildings and construction: Towards a zero-emission, efficient and resilient buildings and construction sector. https://www.iea.org/reports/global-status-report-for-buildings-and-construction-2019. Yayın tarihi Aralık, 2019. Erişim tarihi Aralık, 2019.
2. 2. International Energy Agency. Tracking buildings. https://www.iea.org/reports/tracking-buildings. Yayın tarihi Mayıs, 2019. Erişim tarihi Eylül 12, 2019.
3. 3. International Energy Agency. Capturing the multiple benefits of energy efficiency. https://webstore.iea.org /capturing-the-multiple-benefits-of-energy-efficiency. Yayın tarihi Kasım 10, 2015. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.
4. 4. Becqué, R., Mackres, E., Layke, J., Aden, N., Liu, S., Managan, K., Nesler, C., Mazur-Stommen, S., Petrichenko, K., Graham. P., Accelerating building efficiency: Eight actions for urban leaders. http://publications.wri.org/buildingefficiency/. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.
5. 5. Brown, M.A., Market failures and barriers as a basis for clean energy policies, Energy Policy, 29 (14), 1197-1207, 2001. 13
6. 6. Häkkinen, T., Belloni, K., Barriers and drivers for sustainable building, Building Research & Information, 39 (3), 239-255, 2011. 14 7. Thwaites, J., “If sustainability is so good, why aren’t all businesses doing it?”. https://www.slideshare.net/ ncsustainability/john-thwaites. Yayın Tarihi Ağustos 10, 2010. Erişim tarihi Şubat 10, 2019.
7. 8. Marquez, L., McGregor, J., Syme, M., Barriers to the adoption of energy efficiency measures for existing commercial buildings, CSIRO Energy Transformed Flagship.
8. 9. Spekkink, D., Performance based design: bringing Vitruvius up to date, PeBBu Domain 3 Report. https://www. irbnet.de/daten/iconda/CIB22233.pdf. Yayın tarihi Kasım, 2005. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.

9. 10. Shi, X., Yang, W., Performance-driven architectural design and optimization technique from a perspective of architects, Automation in Construction, 32, 125-135, 2013.
10. 11. Mangan, S.D., Oral, G.K., Life cycle assessment of energy retrofit strategies for an existing residential building in Turkey, A|Z ITU Journal of the Faculty of Architecture, 13 (2), 143-156, 2016.
11. 12. Gercek, M., Arsan, Z.D., Energy and environmental performance based decision support process for early design stages of residential buildings under climate change, Sustainable Cities and Society, 48, 101580, 2019.
12. 13. Altun, M., Akgul, C.M., Akcamete, A., Effect of envelope insulation on building heating energy requirement, cost and carbon footprint from a life-cycle perspective, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35(1), 147-163, 2020.
13. 14. Yıldız, Y., Özbalta, T.G., Eltez, A., Energy-saving retrofitting of houses in cold climates, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 34 (1), 53-61, 2014.
14. 15. Mangan, S.D., Oral, G.K., Assessment of residential building performances for the different climate zones of Turkey in terms of life cycle energy and cost efficiency, Energy and Buildings, 110, 362-376, 2016.
15. 16. Ashrafian, T., Yılmaz, Z., Moazzen, N., A long-term strategy for energy and cost performance improvement of existing residential buildings: step-by-step renovation in Turkey, E3S Web of Conferences, CLIMA 2019, 111, 03040, 2019.
16. 17. Solmaz, A.Ş., Bina enerji performansını geliştirmede optimum çözümleri belirlemeye yönelik simülasyon ve çok amaçlı optimizasyon tabanlı bir karar destek modeli, Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2015.
17. 18. Emekçi, Ş., A life cycle costing based decision support tool for cost-optimal energy efficient design and/or refurbishments, Doktora Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2018.
18. 19. Beyaztaş, H., Oral, G.K., Optimizing urban texture and building typology for the goal of achieving near-zero mid-rise residential building, Gazi University Journal of Science, 33, 592-611, 2020.
19. 20. Yıldız, Y., Binalarda enerji etkin önlemlerin uygulanmasındaki engeller: Balıkesir için bir alan çalışması, Megaron, 14(2), 230-238, 2019.
20. 21. CESD. Türkiye toplumunun enerji tercihleri araştırması, KHAS CESD Enerji Haber Bülteni, 13, 2020, https://cesd.khas.edu.tr/sites/cesd.khas.edu.tr/files/inline-files/KHAS%20CESD%20HB%2013%20.pdf. Yayın Tarihi Mayıs-Haziran 2020. Erişim Tarihi 10 Haziran 2020.
21. 22. Attia, S., Hamdy, M., O’Brien, W., Carlucci, S., Assessing gaps and needs for integrating building performance optimization tools in net zero energy buildings design, Energy and Buildings, 60, 110-124, 2013.
22. 23. Gadelhak, M., Lang, W., Petzold, F., A visualization dashboard and decision support tool for building integrated performance optimization, 35th International Conference on Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe (eCAADe 2017), 719-728, Rome-Italy, September 20-22, 2017.
23. 24. EnergyPlus Software. EnergyPlus 8.5.0, https://energyplus.net/downloads Erişim tarihi Mart 12, 2019.
24. 25. DesignBuilder Software. DesignBuilder 5.0.3.007, Gloucestershire, UK. https://designbuilder.co.uk Erişim tarihi Eylül 12, 2017.
25. 26. MATLAB-MATrixLABoratory. MATLAB R2019a, https://www.mathworks.com/products/new_products/relea se2019a.html Erişim Tarihi: Mart 12, 2019.
26. 27. Nguyen, A.T., Reiter, S., Rigo, P., A review on simulation-based optimization methods applied to building performance analysis, Applied Energy, 113, 1043-1058, 2014.
27. 28. Önder, S.T., Balci, O. Architecture and design of a cloud-based visual simulation environment, Winter Simulation Conference 2019, Maryland-USA, 2737-2748, December 8-11, 2019.
28. 29. Türkiye İstatistik Kurumu. Adrese dayalı nüfus kayıt sonuçları, 2019. http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri .do?id=33705. Yayın Tarihi 4 Şubat 2020. Erişim Tarihi 10 Haziran 2020.
29. 30. EVA Gayrimenkul Değerleme Danışmanlık. İstanbul’da rakamlarla konut sektörü. http://www.evagyd.com/ haberler/istanbulda-rakamlarla-konut-sektoru/571/. Yayın Tarihi 2018. Erişim Tarihi 10 Haziran 2020.
30. 31. Kuyucu, T., Ünsal, Ö., ‘Urban Transformation’ as State-led Property Transfer: An Analysis of Two Cases of Urban Renewal in Istan¬bul, Urban Studies, 47(7), 1479-1499, 2010.
31. 32. Keskin, T., Binalar sektörü mevcut durum değerlendirmesi raporu. http://iklim.cob.gov.tr/iklim/Files/Binalar %20Sektoru%20Mevcut%20Durum%20Degerlendirmesi%20Raporu.pdf. Yayın tarihi Ağustos, 2010. Erişim tarihi Eylül 12, 2019.
32. 33. Mangan, S.D., Oral, G.K., Kocagil, I.E., Sozen, I., The impact of urban form on building energy and cost efficiency in temperate-humid zones, Journal of Building Engineering, 33, 101626, 2021.
33. 34. Türk Standartları Enstitüsü. Binalarda ısı yalıtım kuralları (TS825), Ankara, 2013.
34. 35. BEP-TR. Bina Enerji Performansı-Isıtma ve Soğutma için Net Enerji İhtiyacının Hesaplanması. Bina enerji performansı hesaplama yöntemi, 2010.
35. 36. Türkiye İstatistik Kurumu. Nüfus ve Konut Araştırması, 2011. http://www.tuik.gov.tr/Kitap.do?metod=KitapDetay&KT_ID=11&KITAP_ID=276. Yayın Tarihi Temmuz 2013. Erişim Tarihi 10 Mart 2019.
36. 37. T.C. Aile ve Sosyal Politikalar Bakanlığı. Research on Family Structure In Türkiye TAYA 2011. https://aileve calisma.gov.tr/uploads/athgm/uploads/pages/indirilebilir-yayinlar/research-on-family-structure-in-turkiye-2011.pdf. Yayın Tarihi 2014. Erişim Tarihi 10 Mart 2019.
37. 38.ANSI/ASHRAE STANDARD 55–2010. Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, ISSN 1041–2336. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. http://arcohvac.ir/wp-content/uploads/2015/11/ASHRAE-55-2010.pdf. Yayın Tarihi 2010. Erişim Tarihi 10 Mart 2019.
38. 39. W. Köppen, Die wärmezonen der erde, nach der dauer der heissen, gemäs-sigten und kalten zeit und nach der wirkung der wärme auf die organischewelt betrachtet, 1884.
39. 40. Z. Yılmaz, et al, Sustainable strategies in the energy efficient design and construction of building for Turkey and Ireland, Project No:30657, Research Center of Istanbul Technical University, Istanbul, 2006.
40. 41. Türk Standartları Enstitüsü. Binalarda ısı yalıtım kuralları (TS825), Ankara, 2008.
41. 42. Türk Standartları Enstitüsü. Binalarda ısı yalıtım kuralları (TS825), Ankara, 1999.
42. 43. T.C. Resmi Gazete. Sıvı ve gaz yakıtlı yeni sıcak su kazanlarının verimlilik gereklerine dair yönetmelik, Ankara, 2008.
43. 44. T.C. Resmi Gazete. Binalarda enerji performansı yönetmeliği, Ankara, 2008.
44. 45. Klobut, K., New regulation sets demanding Ecodesign requirements for boilers, Rehva Journal, 50 (3), 30-33, 2013.
45. 46. Özçam, Ö., Enerji verimli elektrikli cihazlar için geçerli mevzuatın split klimalar özelinde incelenmesi, Master Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, İstanbul, 2012.
46. 47. T.C. Resmi Gazete. Klimaların enerji etiketlemesine dair tebliğ (SGM/2013-11), Ankara, 2013.
47. 48. T.C. Resmi Gazete. Enerji verimliliği kanunu. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2007/05/20070502-2.htm.Yayın tarihi Mayıs 2, 2007. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.
48. 49. Kotireddy, R., Hoes, P.-J., Hensen, J.L.M., A methodology for performance robustness assessment of low-energy buildings using scenario analysis, Appl. Energy, 212, 428-442, 2018.
49. 50. Passive House Institute. Passive house requirements. https://passiv.de/en/02_informations/02_passive-house-requirements/02_passive-house-requirements.htm. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.
50. 51. Ecofys, Istanbul Aydin University, IZODER. Türkiye bina sektörü enerji verimliliği teknoloji atlası, Ankara: GIZ - Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH. https://www.giz.de/de/downloads/giz 2019-en-turkish-building-sector.pdf. Erişim tarihi Şubat 09, 2019.
51. 52. Naboni, E., Zhang, Y., Maccarini, A., Hirsch, E., Lezzi, D., Extending the use of parametric simulation in practice through a cloud based online service, , Buiding Simulation Applications, BSA2013-1th IBPSA Italy Conference, Bozen-Bozano-Italy, 105-112, 30 January-1 February, 2013.
52. 53. Pratt, K.B., Bosworth, D.E., A method for the design and analysis of parametric building energy models, 12th Conference of International Building Performance Simulation Association, Sydney-Australia, 2499-2506, 14-16 November, 2011.
53. 54. Samuelson, H., Claussnitzer, S., Goyal, A., Chen, Y., Romo-Castillo, A., Parametric energy simulation in early design: high-rise residential buildings in urban contexts, Building and Environment, 101, 19-31, 2016.
54. 55. Climate.One Building.Org. http://climate.onebuilding.org/WMO_Region_6_Europe/TUR_Turkey/index.html. Erişim Tarihi Haziran 10, 2019.
55. 56. CEN/BT/WG 173. Energy performance of buildings–overall energy use, CO2 emissions and definitions of energy ratings. http://www.cres.gr/greenbuilding/PDF/prend/set1/WI_02+04_TC-approval_version_prEN_15203+ 15315.pdf. Erişim Tarihi 10 Haziran 2019.
56. 57. Fuller, S.K., Petersen, S.R., Life-cycle costing manual for the federal energy management program, Natl. Inst. Stand. Technol. Handb. 135. https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=907459. Yayın tarihi Şubat, 1995. Erişim tarihi Haziran 11, 2019.
57. 58. BEP (2010). Bina Enerji Performansı Hesaplama Yöntemi. http://www.bep.gov.tr/BEPTRWEB/#.VLEkQyu UfE0. Erişim tarihi Haziran 11, 2019.
58. 59. R. Frischknecht, R., Heath, G., Raugei, M., Sinha, P., de Wild-Scholten, M., Fthenakis, V., Kim, H.C., Alsema, E., Held, M., Methodology guidelines on life cycle assessment of photovoltaic electricity, 3rd edition, IEA PVPS Task 12, International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme. Report IEA-PVPS T12-06:2016, 2016.
59. 60. European Commission. European Commission Commission Delegated Regulation, NO:244/2012; supplementing Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council on the energy performance of buildings by establishing a comparative methodology framework for calculating cost-optimal levels of minimum energy performance requirements for buildings and building elements, 2012.
60. 61. FannieMae. Instructions for performing a multifamily property condition assessment (version 2.0), Appendix F estimated useful life tables. https://multifamily.fanniemae.com/media/6701/display. Yayın tarihi Ağustos, 2019. Erişim tarihi Ağustos 15, 2019.
61. 62. CEN. European Committee for Standardization, Energy performance of buildings –Economic evaluation procedure for energy systems in buildings. Standard EN 15459:2017, Brussels : CEN; 2017.
62. 63. Walker, A., Lockhart, E., Desai, J., Ardani, K., Klise, G., Lavrova, O., Tansy, T., Deot, J., Fox, B., Pochiraju, A., Model of operation-and maintenance costs for photovoltaic systems. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy20osti/74840.pdf. Yayın tarihi Haziran, 2020. Erişim tarihi Haziran, 2020.
63. 64. EPDK. T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. http://enerjienstitusu.de/elektrik-fiyatlari/ Erişim tarihi Kasım, 2019.
64. 65. IGDAS. https://www.igdas.istanbul/serbest-tuketici-satis/. Erişim tarihi Kasım, 2019.
65. 66. IPCC. 2006 IPCC Guidelines for national greenhouse gas inventories, Vol.2 Energy, Chapter 2 Stationary combustion. Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/pdf/ 2_Volume2/V2_2_Ch2_Stationary_Combustion.pdf. Erişim tarihi Ağustos 15, 2019.
66. 67. ETKB. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Ankara, 2019.
67. 68. Keim, A.D., Information visualization and visual data mining, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 7(1), 100-107, 2002.
68. 69. Liu, S., Maljovec, D., Wang, B., Bremer, P.-T., Pascucci, V., Visualizing high-dimensional data: Advances in the past decade, Eurographics Conference on Visualization, Cagliari-Italy, 127-147, 25-29 May, 2015.
69. 70. Hauser, H., Basics of Interactive Visual Analysis. http://www.vismd.de/lib/exe/fetch.php?media=teaching _tutorials:iva_basics_hauser.pdf. Erişim tarihi Ekim 15, 2019.