PERFORMANSA DAYALI MİMARİ TASARIM - · PDF fileBina ile ilgili tüm grafik (g eometri/biçim vb.) ve alfasayısal (m alzeme, maliyet, ... Psikometrik çizelgeler 1 Havadaki nem ortalamalar

PERFORMANSA DAYALIMİMARİ TASARIM

Performansa Dayalı Mimari Tasarım

PROF. DR. SALİH OFLUOĞLUw w w . s a y i s a l m i m a r . c o m

Sunum Özeti

PERFORMATIF TASARIM - PROF. DR. SALIH OFLUOĞLU -02-

1. Bölüm: Yapı Sektörü ve Sürdürülebilirlik Eğilimleri

2. Bölüm: Sürdürülebilir Performansa Dayalı Tasarım

3. Bölüm: BIM ve Bina Performans Analizi

4. Bölüm: Performansa Dayalı Tasarım Eğitimi

1. Bölüm






BM İklim Değişikliği Konferansı, Paris

Küresel ısınmayı 2C altında tutmak vedüşük karbon toplum ve ekonomileryaratmak:

• Enerji tüketiminde tasarruf önlemlerialmak

• Karbon emisyonu yüksek olan fosilenerji kaynaklarına ihtiyacı azaltmak

• Daha fazla yenilenebilir enerjikullanmak

148 ülke ulusal planlarını sundu.

Türkiye de fosil enerji kaynağıkullanımını azaltarak 2030 yılına kadarnormal eğilimdeki artışa göre %21 dahaaz gaz emisyonu oluşturacağınıduyurdu.

Türkiye Ulusal Planında 2030 yılına kadarsera gazı emisyonu planı

30 Kasım – 11 Aralık 2015


BM İklim Değişikliği KonferansıBina Günü

Enerji tüketimi Dağılımı(Kaynak: İzoder ısı yalıtım raporu, 2010)

Küresel CO2 salınımı(Kaynak: International

Energy Agency, EIA)

BİNALARDİĞER

Binaların İklimDeğişikliğine Etkisi:

• Yüksek enerji tüketimi• Yüksek karbon salınımı• Yetersiz yenilenebilir

enerji kaynağı kullanımı

• 2050’ye yapı sektöründen kaynaklanan enerji kullanımının

2 kat , karbon emisyonunun %70 artması bekleniyor.


Architecture 2030 insiyatifi

• AB 2050 Enerji Stratejisi: Karbonemisyonunu %80-95 düzeyindeazaltma

• ABD Architecture 2030 İnsiyatifi:karbon-nötr bina

• Türkiye’de Binalarda Enerji PerformansıYönetmeliği ve Bep-TR çalışması

• Yeşil bina sertifikasyon sistemleri

Yeşill bina sertifika programlarıBinalar içinzorunluenerji kimlikbelgesi

DESIGN TOGETHER YARIŞMASI ÖN EĞİTİM PROGRAMI - PROF. DR. SALIH OFLUOĞLU -6-

Bina enerji tasarrufu ve düşük karbon emisyonu çabaları

• Sürdürülebilirliğe dayalı bina

çözümlerinin gerekliliği


2. Bölüm






Sürdürülebilirlik tasarım ve hedefleri

1.Yaşayan konforu• Isısal konfor• Görsel konfor• Hava kalitesi

2.Kaynak kullanımı• Malzeme kullanımı• Enerji sistemleri• Su kullanımı

Sıfır Enerji BinaNet-zero EnergyBuilding

Yüksek PerformanslıBina (YPB)High Performance Building

k i ş i s e l m u t l u l u k v e v e r i m

m e k a n i k d e s t e k l i d o ğ a l


• Sürdürülebilir binalar, bina için

pasif iklimlendirme

olanaklardan olabildiğince

faydalanan, bina enerjisinin

tamamı veya bir kısmını

yenilenebilir enerji

kaynaklarından sağlayan,

atık miktarı ve karbon

salınımı düşük yapılardır.


Sürdürülebilir Bina, Tasarım, Bina Performansı

• Binanın sürdürülebilirliğiile ilgili kararlar tasarımsürecinde alınır.

• Bu kararlar binanın yapımve işletimi sırasındagöstereceğiperformansını belirlerler.

• Binanın nasıl birperformansa sahipolacağını öncedentahmin edebilmeksonrasında ortayaçıkabilecek kullanıcıkonforu sorunları veişletim maliyetleriniönemli ölçüde azaltır.

enerjietkinliği

binakullanım

ömrü

kabukhava ve sugeçirmezliği

iç mekançevreselkonforu

etkintesis

Işletimi

yenilenebilirenerji

kullanımı

Bina performansının değerlendirilmesi


Performansa Dayalı Mimari Tasarım

Performansa Dayalı Tasarım/MimarlıkPerformatif tasarım nedir?

Yapı tasarımında sürdürülebilirlik ilkelerinidikkate alan ve fiziksel çevre koşullarınıtasarım sürecine sayısal, ölçülebilir bir faktörolarak olarak dahil edip, bina performansınıgerçek zamanlı olarak ölçen ve çözümlerüreten spiral bir tasarım yaklaşımıdır.

1. Sürdürülebilirlik ilkelerini dikkate alanenerji/hammadde tüketimi, malzeme seçimi,atık azaltımı

2. Fiziksel çevre şartlarından faydalanangüneş/rüzgar vb. pasif iklimlendirme

3. Sayısal ve ölçülebilir veri kullananBIM yazılımları obje tabanlı nitelik tanımlama

4. Gerçek zamanlı/spiral geri dönüş yapanAnlık, etkileşimli hesap yapma kabiliyeti Spiral tasarım

süreciLineer(doğrusal)

tasarım süreci


3. Bölüm






Yapı Bilgi Modelleme (BIM)

BIM VE BİNA PERFORMANSINADAYALI TASARIM

BIM ?

Bina ile ilgili tüm grafik(geometri/biçim vb.) vealfasayısal (malzeme, maliyet,fiziksel çevre kontrolü vb) veridenoluşan bir 3B model meydanagetirerek,

bu modelin proje sürecinekatılan paydaşlar tarafındanbinanın yaşam döngüsüboyunca ortak kullanımınısağlayan bir çalışmayaklaşımıdır.

BIM’in veri yapısı BIM modelininbina performansınınsınanmasında kullanılmasını dasağlar.

• BIM tabanlı BPA yazılımları ve yeşil binasertifikasyon sistemlerindeki kredi hesaplamaları

Örneğin, Revit’te çalışan bir eklenti yazılımıolan “Revit Credit Manager for LEED”, Günışığı analizi, Su kazanımı ve Atık içeriğikonularında kredi hesaplamalarıyapabilmektedirler.

“RevitCreditManagerfor LEED”Gün ışığıanalizi

DESIGN TOGETHER YARIŞMASI ÖN EĞİTİM PROGRAMI - PROF. DR. SALIH OFLUOĞLU -12-PERFORMATIF TASARIM - PROF. DR. SALIH OFLUOĞLU -12-

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Nesne


• BIM yazılımlarınesnelerden(objects) meydanagelir.

• Nesneler yapıelemanlarını temsilederler.

• Nesneler bir arayagelerek binamodelini oluştururlar.

Objeler birarayagelerek yapı modelinioluşturur

Revit™ araç çubuğundaki bina elemanları-objeler

Revit™: Pencere objesi ayarları


Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Bilgi


• Nesneler bilgikapsülleridir.

• Bilgi, nitelik olaraknesnelereyerleştirilir.

• Temel nitelik tiplerigrafik(geometri/biçimvb.) ve alfasayısal(malzeme,maliyet, fizikselçevre kontrolü vb)veri tipleridir.

Revit™: Bir duvarelemanı içintanımlanabilen bazıalfasayısal nitelikler

Revit™:Birnesneyeharicibir linkatama

Revit™: Duvarelemanın metraj

tablosu verisi vemodel görünümü

arasındaki bağlantı

Revit™: Bir kapı nesnesine ait nitelikler


Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Görünüm


Çok disiplinli veri model görünümleri

Revit™: Modelin farklı görünüm seçeneklerine göre filtrelenmesi

• Görünüm adı verilen anlamlıveri düzenleri ile aynı nesneiçeriği farklı meslekgruplarından kişilerce farklıamaçlarla kullanılabilir.İstenen amaca uygungösterimler/temsiller vehesaplamalar elde etmekiçin bu veri düzenleri anadosyadan süzülür.

• Genel BIM modelgörünümleri:

• Tasarım/geometri modeli.• Analiz modelleri• Statik model• Tesisat (makine ve

elektrik) modelleri• Üretim modeli• Tesis yönetimi modeli


Sık kullanılan bazı performans analizi tipleri(Kaynak: Autodesk)

Güneş / GölgeAnalizi

Güneş IşınımıAnalizi

Gün IşığıAnalizi

RüzgarAnalizi

EnerjiAnalizi

İklimselAnalizi

Tasarımalternatifleri veenerji kullanımı

BIM Modeli = Sanal Fiziki Bina

• BIM modelinden BinaPerformans Analizi (BPA)modelleri oluşturulabilir veyapım öncesi binanınçevresel etmenlere vesürdürülebirlik kriterlerinenasıl cevap verdiği analizedilebilir; bu alanlardakitasarım kararlarını gerçekzamanlı olarak test etmeve geliştirme imkanı verir.


Yapı Bilgi Modelleme (BIM) BPA


Analiz Modellerinin Gerekliliği

Analiz modellerinden enerjimodelleme mimari tasarımsürecine erken entegreedilmeli ve tasarımla birliktegüncellenmelidir.

• Projelerin %66’sı enerjimodelleme kullanmaktadır.

• Enerji modellemesi yapılanprojelerde, yapılmayanlaragöre ort. %8 daha yüksekenerji performansısağlanmaktadır.

Kaynak: 2013 AIA Architecture2030 Commitment ProgressReport


Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Analiz

PROJE SÜRECİ VE BPA

• Hangi performansanalizlerinin, hangi evredeyapılacağı genellikle BIMuygulama planlarında yeralır.

• BPA, kavramsal tasarımveya daha sonraki birtasarım evresindegerçekleştirilebilir.

BIM Proje Uygulama (Execution)Planlama KılavuzuAmerikan Ulusal BIM standardı ve Penn StateÜniversitesi – final v. 2012Modelden üretilen BPA analizleri



DETAY SEVİYESİ

• BPA içinkullanılacakverinin detayseviyesi ve analizhassasiyeti

• BIM verisi içinsektör tarafıındankabul edilmişdetay seviye(LOD) kriterleri

(LEVEL OF DETAIL – LOD)

Detay Seviyeleri ve Veri İçerikleri

LOD100

KAVRAMSAL TASARIM:Tasarımın en erken konsept evresidir.Model elemanları 2B ve 3B kütleselbiçimler, 2B semboller ve yazılı kısanotlardan oluşur.

LOD200

TASARIM GELİŞTİRME:Kavramsal tasarımın geliştirildiğiaşamadır. Modellenen elemanlar sayı,boyut, konum, ve yönlenme açısındantahmini olarak tanımlanmıştır.

LOD300

SON TASARIM:Tasarımın en geç evresidir.Modellenen elemanlar spesifiksistemleri, sayı, boyut, biçim, konum,ve yönlenme açısından hemenhemen kesinlik kazanmışlardır.

LOD400

YAPIM:Yapının inşaat sürecidir. LOD 300model bilgisine imalat, birleştirim vekurulumla ilgili detaylar eklenmiştir.

LOD500

TESİS YÖNETİMİ:Yapının işletime açıldığı evresidir.Model elemanları bitmiş durumuyansıtacak şekilde güncel olmalıdır.


Kavramsal Tasarım Evresi

Yapı ile ilgili temel biçim ve yerleşimkararlarının denenerek alındığıtasarımın erken aşamasıdır. Tümtasarım evrelerinde takip edilen üstseviye kararları bu evrede alınır.


Kavramsal Tasarım için BPA verisi

• Bina geometrisi,

• Bina tipine bağlı işletim vekonfor verileri/standartları,

• Cephe elemanları vecephe boşluk-dolulukoranları,

• Binanın bulunduğu bölge içinyerel iklim verileri,

• Çevre topoğrafya veyapılaşma


4. Bölüm






Autodesk BPA sertifika programı


4

1. Konu hakkında kuramsal bilgilendirme2. Konu kapsamında vaka amaçlı

kullanılacak bir mimari proje3. Bu projeye ait .rvt Vasari/Revit

dosya(lar)ı4. Yazılım hakkında bilgilendirme belge

ve videoları5. Gekleştirilmesi istenen analizler. Green

Building Studio bulut hesabı.6. Bölüm sonundaki Quiz’ler.

(min not: %70)7. Sertifika belgesi

26

3

5

1

sustainabilityworkshop.autodesk.com/bpac

Autodesk BPA sertifika programı


Ad Soyad

Yüksek Performaslı bina için Yazılım iş akışı ve Araçları

1. Hedef ve ölçütleri bilmek(yüksek performanslı bina)estetik ve sürdürülebilirlik

2. Simülasyon ve analizler içinyazılım araçları ile modeli testetmek

3. Tasarım optimizasyonu

AutodeskVASARI / REVIT /GREENBUILDING STUDIO

• MODELLEME:Kavramsal/geometrikmodelleme modülü(conceptual mass)

• ANALİZ:Kavramsal analiz içinBPA dahili veya haricianaliz modülleri

Güneş ışıması senaryoları

AUTODESK VASARIARAYÜZÜ


BPA 1. İklim ve hava durumu


• İklim ölçütlerinin binatasarımına etkisi

• Farklı iklim koşullarındafarklı pasif tasarımstratejileri ve mimariörnekler

• İklimle ilgili temelterminoloji:

• İklim ve hava durumu

• Mikro iklim(topografya, su, bitki örtüsü,çevre yapılar)

• Isısal konfor(hava sıcaklığı, nem, güneşışınımı, hava akımları,eylemler)



• Uygulama çıktıları:

• Sıcaklık, nem, rüzgarla ilgili iklimselçizelgeleri okumak

• Psikometrik çizelgeleri okumak veoluşturma yöntemlerini görmek

• Hava dosyaları ile çalışmak

Rüzgar dağılımı çizelgesi

Aylıksıcaklık/nemtasarım verisi

Dünyadaki hava istasyonları

Psikometrik çizelgeler

1 Havadakinemortalamaları



Uygulama Çıktıları (VASARI):

1. Google Earth konumunu altlık olarak kullanmak veyakın hava istasyonu bilgilerini kullanmak

2. Harici bir resim dosyasını alarak üzerinde çalışmak

3. CAD arazi (DWG/DXF) verisiyle modelleme yapmak

4. Güneş rotasıve gölgesini görünür yapmak

5. Modele rüzgar gülü eklemek

1

2

3

4

5

BPA 2. Bina enerji yükleri

• Yapı içinde ısının hareketi, ısı geçişi ileilgili temel bilgiler, malzemelerin ısısalözellikleri (U ve R faktörü)

• Bina ısıtma/soğutma enerji ihtiyacınaetki eden faktörler:

• Dış yükler(güneş, hava akımı, nem)

• İç yükler(insanlar, ekipmanlar, aydınlatma)

• Mekan, bina tipi, ekipman ve kullanıcısayısı, bina kullanım süresine göre enerjikullanımı ihtiyaçları

• Kavramsal tasarım aşamasında; binakütlesi, yönlenmesi, boşluk dolulukoranları, bina tipi, kullanıcı sayısı, binakullanım süresi vb. etmenler binaenerji yükünü etkiler

kondüksiyon(ısı iletimi)

konveksiyon(ısıyayım)

radyasyon(ışınım)



Uygulama Çıktıları:

1-Kavramsal model oluşturulur vemodele katlar eklenir.

3-Enerji analizi başlatılır ve projead verilerek kaydedilir.

2-Bina tipi, konumu ve açıklık yüzdesiyleilgili Enerji hesap ayarları yapılır.

4-Analiz sonuçlarıgörüntülenebilir ve tasarımdadeğişiklik yapılmışsa,alternatifler enerji kazanımıaçısından kıyaslanabilir


Hesap Referans Verileri:

Bina tipolojisi ile ilgili veriler

Bina kullanıcı sayısı (0 – 1)

Bina işletim saatleri

24/7: 7 gün 24saatlik bir çalışmadüzeni24/6: 6 gün 24saatlik bir çalışmadüzeni24/5: haftaiçi 24saatlik bir çalışmadüzeni

Bina mekanlarıyla ilgili genel verilerHVAC sistemleri





Bina Enerji Çizelgeleri:

Yıllık karbon emisyonu Yıllık rüzgar dağılımı

Aylık sıcaklık/nem tasarım verisiAylık doğal gaz ve elektrik

harcaması

Yıllıkelektrikkullanımçizelgesi

Aylık ısıtma ve soğutma yükleri

Yıllık doğal gaz ve elektrik harcaması



Elektrik yakıttüketimiVe Co2salınımıkıyaslamaları

Müze Enerji AnaliziAlternatifleriKadıköy, İst. Grup 9:Emre Ertürk, Ezgi AlaçamBeykent Ü.

Ofis Enerji AnaliziAlternatifleriKartal, İst.Ahmet JanMSGSÜ


BPA 3. Güneş ve gölge çalışmaları

• Güneş enerjisi ve ışığının pasiftasarımdaki önemi

• Farklı mevsimler ve bazı özelgünlerde güneşin rotası/hareketi vekonumu

• Güneş irtifası (altitude) ve açısı (azimut)• Ekinoks (21 Mar, 23 Eyl) ve gün dönümü

zamanları (21 Haz, 21 Ara)

• Güneş hareketine bağlı olarak doğalgün ışığı alma

• Binanın kendisi ve çevredekiyapılaşmaların bıraktığı gölge,şehirlerde ışık hakkı

• Bina kütlesi ve yönlenmesi ile binanıngüneş erişimini değiştirmek

• Güneş kırıcıları ve raflarının yerleşimi,çeşitleri ve boyutlandırması

Yaz güneş rotası

Kış güneş rotası

Güneşaltitud veazimutu

Güneşkırıcıları




• Bir model üzerinde belirli bir gün veyadönem boyunca güneş rotasıoluşturulur. Güneşin hareketi ve gölgesianimasyon şeklinde görüntülenir. Gölgeetkisine göre tasarım ve vaziyet planıkararları sorgulanır.

1-Güneş rotası ve gölge ayarıaçılır; rotanın bir günlük (özelgünler), mevsimler ve yıllık olarakgerçekleşmesi sağlanır

3-Vasari, aynı model üzerinde farklı tasarım alternatifleri üzerindeçalıştırıp, güneş/gölge etkisini farklı alternatifler üzerinde görmefırsatı verebilir1

2-Modeletrafında güneşinhareketianimasyon olarakizlenip,kaydedilebilir



21 haziran (15:00)Yaz gün dönümü

21 Aralık (15:00)Kış Gün dönümü

21 Mart – 21 Eylül (15:00)Ekinoks

Müze Güneş Gölge AnaliziBeylikdüzü, İst. Grup 7: MetinKutluay, Muhammed T. sevgin,Muhammet E. YazıcıBeykent Ü.


BPA 4. Güneş ışınımı analizi

• Güneş ışınımının temelleri vehesaplanması

• Güneş ışınımının enerji yüklerine(ısıtma/soğutma) ve güneş kırıcıtasarımına etkisi

• Güneş ışınımından gerektiğindefaydalanma veya önleme stratejileri(kütle, renk, malzeme seçimi,yönlenme)

• Güneş ışınımının PV oluşturmapotansiyeli

Binanınfarklıyüzlerindegelen yıllıkgüneşışınımı

Dünya solarenerji haritası




BİNA GÜNEŞ IŞINIM MİKTARINI BULMAK

• Binanın konumu, kütlesinin veçevre binaların ışınım alınımınaetkisi incelenebilir. Binanın günün,yılın belirli zamanlarında ve belirlibir bölgede ne kadar güneşışınımı aldığı hesaplanabilir.Genellikle hesaplama yıllık yapılır.

• Solar Radiation analizi sırasındaölçüm yapılacak yüzeyleretıklanır. Ölçütle ilgili renk vedeğerler kodları ayrıca bir grafiküzerinde de verilir. Farklı gösterimve hassasiyet çeşitleri de vardır.Sonuçlar istenirse .CSV verisiolarak Excel veya başkaortamlara hesaplama yapmakaktarılabilir.




KOMŞU YAPI IŞINIM ERİŞİMİNİ İNCELEMEK

• Farklı tasarımların çevre binalardaoluşturduğu gölge ve ışıma etkilerialternatif tasarımlar üzerinde sınamak

alternatif 1 alternatif 2 alternatif 3 alternatif 4




FARKLI TASARIMLAR İÇİN PVPOTANSİYELLERİNİ BULMAK


Tüm yüzeyler sayısalışınım gösterimi

Yapı çevresinde gölgeve güneşe erişim

Tüm yüzeyler renkselışınım gösterimi

Çatı yüzeyi renkselışınım gösterimi

Müze GüneşGölge AnaliziBeylikdüzü, İst.Grup 7: MetinKutluay, MuhammedT. sevgin,Muhammet E. YazıcıBeykent Ü.Yüzey ışınım değeri

Sayısal dökümü





FARKLI GÜNEŞ KIRICILARINETKİNLİĞİNİ TEST ETMEK



BPA 5. Rüzgar ve hava akımı analizi


• Rüzgardan faydalanma ve havaakımını kontrol ederek doğalhavalandırma sağlamak

• Havanın bina içinde veetrafındaki hareketini anlamak

• Bina için en uygun doğalhavalandırma tipine kararvermek ve uygulama stratejisinibelirlemek


• Arsaya tanımlı zaman aralığı içinrüzgar gülünü eklemek ve

• Tasarlanan bina etrafındakirüzgar tüneli (wind tunnel)aracıyla hava akımını dinamikolarak görüntülemek

Arsayayerleştirilenrüzgar gülü

Akış çizgileri (flowLines) gösteriminderüzgar yönü ve hızı

Vasari Wind Tunnel ile farklı yönlerden gelen rüzgarın avludabıraktığı etki (renkli hücre-colored cells gösterimi)

kb

gb d

BPA 6. gün ışığı analizi


• Gün ışığının görsel konfor,iç mekan planlaması,yapay ışık yükleri vegüneş kırıcılar üzerindekietkisini anlamak

• Binaya gün ışığı ile doğalışık sağlama teknikleriniincelemek

• Işık miktarını ölçmek ve iyiaydınlatma üzerinde etkisiolan faktörleri anlamak

• Eylemlere göre kullanıcılartarafından ihtiyaç duyulanışık miktarını belirlemek vedestekleyici yapay ışıkkullanımını anlamak

Illuminance render : Gün ışığı ve yapay ışıklarla

Eşit dağıtılmışpencerelerlesınıf ortamızeminindeilluminancedeğerleri

Yandan ışık almaIşık kırıcılar

BPA 6. gün ışığı analizi



• AYDINLATMA ÇIKTILARINDAN MEKANSAL İŞLEVVE DESTEKLEYİCİ YAPAY AYDINLATMAGEREKSİNİMLERİNİ SORGULAMAK

3-Illuminance altseçeneklerindenYer/zaman veGökyüzü aydınlıkseviyesini yansıtacakuygun bir ayarişaretlenir.

1-3B penceresinde o anlıkveya önceden kaydedilenbir görüntü açılır.

2-İşlem Bulut üzerindengerçekleşecektir. Renderişleminin çıktı tipi (outputtype) olarak illuminance(aydınlatma) işaretlenir.

4-Rendersonucuoluşacakresmin boyutu(Image Size)Render inCloudpenceresindeayarlanır.

5-Bakış açısının ayarlanması için kat planında herhangi biryere düşey bakacak şekilde kamera yerleştirilir. Kırpma(crop) noktaları ayarlanarak gün ışığı analiz yapılacak alantam olarak tanımlanır.

6-Render ayarlarından ışık kaynağı olarak Sadece DışGüneş (Exterior Sun Only) seçilip, render yapılır.

Documents

PERFORMANSA DAYALI MİMARİ TASARIM - · PDF fileBina ile ilgili tüm grafik (g eometri/biçim vb.) ve alfasayısal (m alzeme, maliyet, ... Psikometrik çizelgeler 1 Havadaki nem ortalamalar