İlkokul Dersliklerinde Gün Işığı Performansının Saydam Yüzey Oranı ve Cephe Yönelimine Göre Analizi: Necmettin Öztürk İlkokulu Örneği

Öz

Eğitim yapılarında doğal aydınlatma hem görsel konforun sağlanması hem de enerji verimliliğinin artırılması açısından kritik bir tasarım bileşeni olup, öğrencilerin öğrenme performansı üzerinde doğrudan etkili bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, İstanbul’un Ümraniye ilçesinde yer alan Necmettin Öztürk İlkokulu’nda bulunan iki farklı derslik üzerinden doğal aydınlatma performansı değerlendirilmiştir. Saydam yüzey oranı, pencere konumlandırması ve cephe yönelimi gibi parametrelerin gün ışığı performansı üzerindeki etkileri, iklim verilerine dayalı simülasyon yöntemiyle analiz edilmiştir. Rhino-Grasshopper ortamında Honeybee eklentisi ile gerçekleştirilen çalışmada, Mekansal Günışığı Özerkliği (sDA), Yıllık Güneşlenme Maruziyeti (ASE) ve Faydalı Gün Işığı Aydınlığı (UDI) metrikleri kullanılmıştır. Bulgular, mevcut saydam yüzey oranlarının gün ışığını sınıf içerisinde homojen ve yeterli düzeyde sağlamada yetersiz kaldığını göstermekte; önerilen açıklık düzenlemeleriyle ise Derslik 1/A’ da önemli iyileşmeler sağlandığı görülmektedir. Çalışma, özellikle yapı çevresindeki yapılaşma yoğunluğu, cephe yönlenmesi ve iç yüzey özelliklerinin doğal aydınlatma performansını doğrudan etkilediğini ortaya koymakta; bu doğrultuda, özellikle yeni inşa edilecek eğitim yapılarında doğal aydınlatma analizlerinin erken tasarım aşamasında yapılmasının önemini vurgulamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Doğal aydınlatma
• Gün ışığı performansı
• Saydam yüzey oranı
• Cephe yönelimi
• Eğitim yapıları

Daylight Performance Analysis in Primary School Classrooms Based on Transparent Surface Ratio and Facade Orientation: A Case Study of Necmettin Öztürk Primary School

Öz

In educational buildings, natural lighting is a critical design component in terms of both providing visual comfort and increasing energy efficiency, and it plays a direct role on students' learning performance. In this study, natural lighting performance was evaluated in two different classrooms located in Necmettin Öztürk Primary School in the Ümraniye district of Istanbul. The effects of parameters such as transparent surface ratio, window positioning and façade orientation on daylight performance were analyzed by simulation method based on climate data. In the study, which was carried out in the Rhino-Grasshopper environment with the Honeybee plugin, Spatial Daylight Autonomy (sDA), Annual Solar Exposure (ASE) and Useful Daylight Illuminance (UDI) metrics were used. The findings show that the existing transparent surface ratios are insufficient to provide daylight at a homogeneous and sufficient level within the classroom; it is observed that significant improvements are provided in Classroom 1/A with the suggested openness arrangements. The study reveals that especially the density of construction around the building, façade orientation and interior surface features directly affect the natural lighting performance; In this regard, it emphasizes the importance of conducting natural lighting analyses at the early design stage, especially in newly constructed educational buildings.

Anahtar Kelimeler

• Daylighting
• Daylight performance
• Window-to-wall ratio
• Orientation
• Educational buildings

Kaynakça

1. Abdelatia, B., Marenne, C., & Semidor, C. (2010). Daylighting strategy for sustainable schools: case study of prototype classrooms in Libya. Journal of Sustainable Development, 3(3), 60.
2. Acosta, I., Campano, M. Á., & Molina, J. F. (2016). Window design in architecture: Analysis of energy savings for lighting and visual comfort in residential spaces. Applied energy, 168, 493-506.
3. Al-Khatatbeh, B. J., & Ma’bdeh, S. N. (2017). Improving visual comfort and energy efficiency in existing classrooms using passive daylighting techniques. Energy Procedia, 136, 102-108.
4. Alwetaishi, M. (2019). Impact of glazing to wall ratio in various climatic regions: A case study. Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 31(1), 6-18.
5. Alwetaishi, M., & Benjeddou, O. (2021). Impact of window to wall ratio on energy loads in hot regions: A study of building energy performance. Energies, 14(4), 1080.
6. Ashrafian, T., & Moazzen, N. (2019). The impact of glazing ratio and window configuration on occupants’ comfort and energy demand: The case study of a school building in Eskisehir, Turkey. Sustainable Cities and Society, 47, 101483.
7. Atthaillah, A., Mangkuto, R. A., Koerniawan, M. D., Hensen, J. L., & Yuliarto, B. (2022). Optimization of daylighting design using self-shading mechanism in tropical school classrooms with bilateral openings. Journal of Daylighting, 9(2), 117-136.
8. Bayram, İ., Kale, Ö. A., & Baradan, S. (2020). Eğitim binalarının aydınlatma performansı açısından değerlendirilmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(2), 783-798.

9. Bernardo, H., Antunes, C. H., Gaspar, A., Pereira, L. D., & da Silva, M. G. An approach for energy performance and indoor climate assessment in a Portuguese school building, Sustain. Cities Soc. 30 (2017) 184–194.
10. British Standards Institution. BS 8206-2:1992. Code of Practice for daylighting. London: BSI, 1992.
11. Çelik, K., & Ünver, F. R. (2019). Eğitim yapılarında sürdürülebilir aydınlatma tasarımı yaklaşımı. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 49-64.
12. Dascalaki, E. G., & Sermpetzoglou, V. G. (2011). Energy performance and indoor environmental quality in Hellenic schools. Energy and Buildings, 43(2-3), 718-727.
13. Demir, A. (2012). Yeşil okul: çevre, sağlık ve eğitime etkileri (Master's thesis, Inonu University (Turkey)).
14. Effendy, E. J., Hakim, F. N., Mangkuto, R. A., Koerniawan, M. D., & Ramadhani, D. (2023, April). Daylight optimization in a hypothetical classroom using single-objective optimization methods: Case study in Lhokseumawe, Indonesia. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1157, No. 1, p. 012002). IOP Publishing.
15. Ekasiwi, S. N. N., Antaryama, I. G. N., Krisdianto, J., & Ulum, M. S. (2018, March). Correlation of classroom typologies to lighting energy performance of academic building in warm-humid climate (case study: ITS Campus Sukolilo Surabaya). In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 126, No. 1, p. 012049). IOP Publishing.
16. Erlalelitepe, İ., Aral, D., & Kazanasmaz, T. (2011). Eğitim yapılarının doğal aydınlatma performansı açısından incelenmesi. Megaron, Yıldız Teknik Üniversitesi Mimarlık Dergisi, 6, 39-51.
17. Ershov, S., Sokolov, V., Galaktionov, V., & Voloboy, A. (2023). Virtual Light Sensing Technology for Fast Calculation of Daylight Autonomy Metrics. Sensors, 23(4), 2255.
18. Heschong, L. (1999). Daylighting in Schools: An Investigation into the Relationship between Daylighting and Human Performance. Detailed Report.
19. Heschong, L., Wright, R. L., & Okura, S. (2002). Daylighting impacts on human performance in school. Journal of the Illuminating Engineering Society, 31(2), 101-114.
20. İyican, B., & Turcan, Y. (2018, Eylül 6–7). Eğitim yapılarında uygulanan “tip proje” kullanımında ortaya çıkan sorunlar: Pasif iklimlendirme (ss. 101–114). III. International Rating Academy Congress on Applied Sciences, Lviv, Ukrayna.
21. Kazanasmaz, T., Grobe, L. O., Bauer, C., Krehel, M., & Wittkopf, S. (2016). Three approaches to optimize optical properties and size of a South-facing window for spatial Daylight Autonomy. Building and Environment, 102, 243-256.
22. KÖSE, Ç., & BARKUL, Ö. (2012). İlköğretim Yapılarında Tip Proje Uygulama Sorunları Üzerine Bir İnceleme. Megaron, 7(2). Yaraş, Z., Turan, M. (2021). Sınıf yönetimi engeli olarak istenmeyen davranışlar: kalitatif bir değerlendirme. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 58, 573-600.
23. Köse, F. B., & Kazanasmaz, Z. T. (2019). Prizmatik panellerin pencerelerde kullanımı ile doğal aydınlatma performansının değerlendirilmesi. X. Ulusal Aydınlatma Sempozyumu, Türkiye.
24. Kumar, R. V., & Kumar, S. (2020). Spatial Day light autonomy and energy analysis of a residential building for different climatic conditions and window-to-wall ratios. In E3S Web of Conferences (Vol. 184, p. 01117). EDP Sciences.
25. Liu, G., Qu, G., Ren, L., Zhang, Y., Zang, X., & Dang, R. (2022). The influence mechanism of daylight visual evaluation in college classrooms under visual field physiological characteristics of student group: Case study. Building and Environment, 209, 108655.
26. Ma’bdeh, S., & Matar, H. (2020). Designing a dynamic fenestration to improve visual performance in educational spaces using daylight. Periodicals of Engineering and Natural Sciences, 8(3), 1898-1910.
27. Mahdavinejad, M., Bazazzadeh, H., Mehrvarz, F., Berardi, U., Nasr, T., Pourbagher, S., & Hoseinzadeh, S. The impact of facade geometry on visual comfort and energy consumption in an office building in different climates. Energy Reports 11 (2024) 1–17.
28. Milli Eğitim Bakanlığı İnşaat ve Emlak Dairesi Başkanlığı. (2013). Eğitim yapıları asgari tasarım standartları kılavuzu. Ankara, Türkiye.
29. Milli Eğitim Bakanlığı. (2023). Ulusal eğitim istatistikleri – Resmi eğitim – 2022/2023. Ankara, Türkiye: Milli Eğitim Strateji Geliştirme Başkanlığı.
30. Milli Eğitim Bakanlığı İnşaat ve Emlak Dairesi Başkanlığı. (2015). İnşaat teknik şartname mahal listesi. Ankara, Türkiye.
31. Mostafavi, F., Tahsildoost, M., Zomorodian, Z. S., & Shahrestani, S. S. (2024). An interactive assessment framework for residential space layouts using pix2pix predictive model at the early-stage building design. Smart and Sustainable Built Environment, 13(4), 809-827.
32. Nabil, A., & Mardaljevic, J. (2005). Useful daylight illuminance: a new paradigm for assessing daylight in buildings. Lighting Research & Technology, 37(1), 41-57.
33. Nas, D. S. (2021). Aydınlatma Tasarımı Kriterlerinin Eğitim Yapılarında İncelenmesi; Cibali İlköğretim Okulu Örneği (Master's thesis, Marmara Universitesi (Turkey)).
34. Natalia, S., & Suharjanto, G. (2022, Şubat). The openings and lighting design strategies of primary school in Jakarta. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 998(1), 012036. IOP Publishing.
35. Nezamdoost, A., & Van Den Wymelenberg, K. (2016). Sensitivity study of annual and point-in-time daylight performance metrics: A 24 space multi-year field study. Proceedings of SimBuild, 6(1), 1–8.
36. Ngarambe, J., Adilkhanova, I., Uwiragiye, B., & Yun, G. Y. (2022). A review on the current usage of machine learning tools for daylighting design and control. Building and Environment, 109507.
37. Sabbagh, M., Mandourah, S., & Hareri, R. (2022). Light shelves optimization for daylight improvement in typical public classrooms in Saudi Arabia. Sustainability, 14(20), 13297.
38. Sorooshnia, E., Rashidi, M., Rahnamayiezekavat, P., & Samali, B. (2022). Optimizing window configuration counterbalancing energy saving and indoor visual comfort for Sydney dwellings. Buildings, 12(11), 1823.
39. Tavşan, F., & Yanılmaz, Z. (2019). Eğitim yapılarında sürdürülebilir yaklaşımlar. Sanat ve Tasarım Dergisi, (24), 359–383.
40. Uç, B., & Öztürk, L. D. (2022). Konutlarda hedeflenen aydınlık düzeyine göre gereken pencere cam alanının belirlenmesi. Megaron, 17(1), 122–132.
41. Uysal, M. T. (2021). A BIM based assessment of the impact of envelope design and building surrounding on the tradeoff between energy efficiency, thermal comfort and visual comfort (Yüksek lisans tezi, Middle East Technical University).
42. Wirz-Justice, A., Skene, D. J., & Münch, M. (2021). The relevance of daylight for humans. Biochemical Pharmacology, 191, 114304.
43. Yağmur, Ş. A., & Sözen, M. Ş. (2016). Dersliklerde görsel konfor ve iç yüzeylerin etkisi. Megaron, 11(1), 49–62.