Uyarlanabilir cephe sistemlerinde güncel yaklaşımlar ve akıllı malzemelerin kullanımı

Abstract

Günümüzde; küresel ısınmanın ve fosil yakıt kullanımının azaltılması, enerjinin etkin kullanımı gibi zorlu hedefler; sürdürebilir mimarinin her geçen gün farklı alternatifler aramasına yol açmıştır. Binalarda çevresel korunma kalkanı olarak görünen cepheler; enerjinin verimli kullanımı açısından, çevre koşullarına uyum sağlayabilen, uyarlanabilir bina cephe sistemlerinin geliştirilmesi konusunda gittikçe önem kazanmaktadır. Geçmiş birikimi çok da fazla olmayan bu binalar ve uyarlanabilir cephe sistemleri yakın gelecekte anahtar rol oynayabilecektir.Günümüzde; uyarlanabilir sistemler, malzemeleri ve teknolojileri halen araştırma aşamasındadır. Tez kapsamında uyarlanabilir cephe sistemlerinin literatürde farklı tanımları yapılmıştır. Uyarlanabilir cephe sistemleri; uyarlama amacı, fonksiyonu, işleyişi, sistem elemanları, cevap süresi, hareketin boyutsal ölçeği, kontrolu gibi farklı sınıflandırmalar altında irdelenmiş; uygulama kararına neden olan etkenler, tasarım aşaması ve kullanılan yöntemler incelenmiştir. Uyarlanabilir terimi için güncel literatürde; akıllı, etkileşimli, kinetik, duyarlı gibi çeşitli alternatifler kullanılmıştır. Literatürde önerilen sınıflandırma yöntemlerinden yola çıkarak oluşturulan matriste tanımlanan alternatif terimlerin ortak noktasının `uyarlanabilir` olduğu görülmüştür.Uyarlanabilir cephe sistemlerinde sıklıkla kullanılan akıllı malzemelerin davranış prensiplerine göre; adezyon değiştiren, renk ve optik değiştiren, elektrik üreten, faz değiştiren, ışık yayan, madde alışverişi yapan ve şekil değiştiren akıllı malzemeler ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır. Güncel uyarlanabilir cephe örnekleri ve prototip uygulamaları birleştirilerek, matris formunda incelenmiştir. Aynı başlıklar altında incelenen akıllı malzemelerin, uyarlanabilir cephe sistemlerinde farklı kullanım olanaklarına hizmet edebildiği görülmüştür. Çalışma kapsamında uyarlanabilir cephe sistemlerinde güncel yaklaşımlar ve akıllı malzemelerin kullanımının; mimarlar, mühendisler ve tasarımcılara detaylı bir anlatım şeklinde sunulması amaçlanmıştır.Çalışmanın Birinci Bölümünde; çalışmanın amaç ve kapsamı belirtirmiştir.İkinci Bölümde; uyarlanabilir mimariye genel bir bakış sunularak cepheye doğru gelişim, ilerleyiş ve tarihçesi aktarılmıştır. Güncel etkenler ve araştırmacıların önerdiği sınıflandırma çeşitleri incelenmiştir.Üçüncü Bölümde; mevcut uyarlanabilir sistemler tanımlanarak örneklendirilmiştir. Güncel akıllı malzemeler tanımlanarak sınıflandırma aşamaları ele alınmıştır. Uyarlana-bilir cephe sistemleri ile olan ilişkileri ve genel kullanım alanları incelenmiştir.Dördüncü Bölümde; uyarlanabilir cephe sistemlerinde kullanılan mevcut akıllı malzeme çeşitleri ve uygulama örnekleri çok kapsamlı bir biçimde sunulmuştur.Beşinci Bölümde; çalışmada incelenen konular ve örneklendirmelerden alınan sonuçlar açıklanmıştır.Anahtar Kelimeler: Uyarlanabilir, cephe, akıllı, malzeme, sistem

Today; challenging goals with the aim to reduce the global warming and fossil fuel use, lead to architecture to achieve the sustainable energy alternatives day by day. Façades appearing as environmental protection shields in buildings is becoming increasingly important to develop adaptive building façade systems for environmental conditions to use energy efficiently. These buildings and adaptive façade systems may play a key role in the near future.Today; adaptable systems, materials and technologies are currently under investigation. Different definitions of adaptive façade systems have been made in the literature. Adaptive façade systems have been examined under different classifications such as that the factors causing the decision of implementation, the design stage and the methods, the purpose of adaptation, function, functioning, system elements, response time, dimensional scale of motion control. In the current literature; various terminologies, e.g. intelligent, interactive, kinetic, sensitive have been used for the term of adaptive. The common point of the alternative terms is to be `adaptable` according to the classification methods proposed in the current literature.In adaptive façade systems, the basic principles of smart materials (e.g. adhesion changing, colour and optically changing, electricity generating, phase changing, light emiting, matter exchanging and shape changing materials) are explained in detail. Current adaptive facade samples and prototype applications were combined and examined in matrix form. Smart materials under the same headings can serve different usage possibilities in adaptive façade systems. Current adaptive facade samples and prototype applications were combined and examined in matrix form. The aim of this Thesis is to investigate the current approaches in adaptive façade systems and usage of smart materials; and to provide a presentation to architects, engineers and designers in detail.In the First Chapter of the study; the purpose and scope of the study are handled.In the Second Chapter; an overview to adaptive architecture is presented and the progress and history of façade technology are explained. Current factors and the types of classification by the researchers are mentioned.In the Third Chapter; existing adaptive systems are described and exemplified. Current smart materials are defined and classification stages are discussed. Their relationship with adaptive façade systems and their general application areas are examined.In the Fourth Chapter; a wide range of smart materials and application examples are presented.Fifth Chapter presents the results concluded from subjects examined in this study.Keywords: Adaptive, façade, smart, material, system