Design and computational optimization of an integrated shading device into a building

Abstract

Dünyadaki birçok ülke elektrikli aletlerin yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmasına rağmen enerji tüketimini azaltmak için çaba harcamaktadır. Bu enerji tüketimini azaltmak için mimaride bakış açıları yeniden değerlendirilmelidir. Aşırı ısıtma konusu bu bakış açılarından biridir ve büyük cam cepheler buna neden olmaktadır. Aşırı ısıtma konusu ile baş etmek için gölgeleme elemanları tasarım sürecinin ilk aşamalarında entegre edilmelidir. Özellikle yazın, gölgeleme elemanları pencereyi solar radyasyondan korumak için önemli ölçüde gereklidir. Bu yüzden gölgeleme elemanları bir bina tasarımının konsept aşaması boyunca cephe tasarımına entegre düşünülmelidir. Bu tez parametrik modelleme teknikleri ile birlikte Akıllı Karar Verme Desteği araçları, optimizasyon methodları, ve simulasyon teknikleri yardımıyla binaya uygun bir gölgeleme elemanı geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışma hem yaz hem de kış mevsimi için nasıl daha verimli bir gölgeleme elemanı tasarlanması gerektiği hakkındadır. Bu çalışmada düşünülen amaçlar doğal ışık ve ısıtma ve soğutma enerjisi tüketimini kapsayan total enerji tüketimidir. Sunulan methodun uygulaması İzmir, Türkiye'de yer alan Yaşar Üniversitesi'ndeki bir binaya entegre edilebilen bir gölgeleme elemanı tasarımına odaklanmaktadır.

Most of the countries in the world are outfacing the reduction of energy consumption, even though electrical appliances began to be used extensively in buildings. Architectural aspects should be reappraised to decrease this energy consumption. Overheating issue is one of these aspects, and it is originated by large glazed facades. To overcome this overheating problem, shading elements should be necessarily integrated at an early-design stage in the design process. Especially in summer time, shading elements are significantly necessary to protect the window from solar radiation. Therefore, shading devices should be considered as an integral part of the façade design during the conceptual phase of the building design. This thesis aims to develop a shading device in a building by using parametric modelling techniques in combination with Intelligent Decision Support tools, optimization methods, and simulation techniques. The study is about how to design more efficient shading element for summer and winter time in general. The objectives considered in this study are daylight and total energy consumption which includes heating and cooling energy consumptions. An application of the method is presented, focusing on the design of a shading device integrated to the one of the buildings at Yaşar University in Izmir, Turkey.