Yıl: 2022 Cilt: 17 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 23 - 34 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.14744/MEGARON.2022.46959 İndeks Tarihi: 22-08-2022

Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar

Öz:
Cephe yönlenme durumu, yapıların enerji kullanım miktarlarını etkileyen önemli bir tasarım parametresi olarak kabul edilmektedir. Bu parametre özellikle yeni yapı tasarımı alanında, yönlenme optimizasyon kararları geliştirmek üzere birçok araştırmada incelenmiştir. Buna karşılık, tarihi yapıların yönlenmesi ve enerji kullanım miktarları arasındaki ilişkiyi irdeleyen çalışmalar sınırlıdır. Bu çalışmanın amacı, Anadolu coğrafyasında yaygın bir tarihi yapı türü olan dış sofalı konutların Muğla kenti örnek yerleşmesindeki hâkim yönlenme durumları ile enerji kullanım düzeyleri arasında belirgin bir ilişki olup olmadığının araştırılmasıdır. Araştırma yöntemi, DesignBuilder v.5.4.0.21 yazılımında gerçekleştirilmiş olan yapı ısıl modellemesi ve simülasyonudur. Çalışmada, örnek bir tarihi konutun mimari özellikleri kullanılarak oluşturulmuş sanal bir yapı modelinin sofa yönlenme durumu, ana ve ara yönlere göre değiştirilerek ısıl simülasyonları gerçekleştirilmiş ve simülasyonlar sonucu hesaplanan ısıtma ve soğutma enerji ihtiyaçları karşılaştırılmıştır. Simülasyonlar, karşılaştırmalı olarak önce yapı çevresindeki kütle ve peyzaj elemanlarıyla sonra bu elemanlar olmadan iki sonuç seti için gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar sonucunda, örnek yapı türü için en iyi ve en verimsiz yönlenme durumları arasında enerji kullanımı açısından hesaplanan oransal farkın %1,3 ile %2,2 arasında olduğu saptanmıştır. Bu sonuca göre, örnek yapı türü enerji kullanım durumunun çok yüksek oranda yönlenmeden bağımsız olduğu, bu nedenle de örnek yerleşmedeki dış sofalı konutlar için hâkim yönlenme tercihi ile yapı enerji kullanım düzeyleri arasında dikkate değer bir ilişki olmadığı belirlenmiştir.
Anahtar Kelime:

The effects of facade orientation to the energy use of historical houses: Houses with exterior hall (sofa) in Southwestern Anatolia

Öz:
Sustainable urbanism and energy-efficient updating of built-up environments have become the subject of extensive academic literature and an industrious implementation area for the construction sector. This interest mostly stems from a worldwide trend of national legislative and financial initiatives originating from a well-justified consensus of the international society on promoting the conservation of natural resources and preventing climate change. In the analytical essence of research that supports these initiatives, there lies the inquiry of specifying thermal behaviour and energy requirements of buildings. Among many variables such as thermophysical properties of construction materials, building form, urban pattern and local weather conditions; facade orientation is accepted as a significant design parameter determining energy consumption rates of buildings. Especially in the new building design field, this parameter has often been examined for distinct settlements and building types to develop case-specific optimisation decisions. However, studies that analysed the correlation between orientation and the energy consumption of historical buildings are very limited, even though such studies would have the potential of determining thermal properties and the capabilities of historical structures to re-identify the technical and cultural values of this heritage as well as establishing supporting data for planning and conservation of historical settlements. The aim of this study is to investigate whether there is a significant relationship between the dominant facade orientation preference of a specific historical building type and its energy demand rates. The method of the study is thermal modelling and simulations on DesignBuilder v5.4.0.21 software. Complementary to these works, on-site thermal measurements of outside air temperature and relative humidity parameters, and laboratory analyses on thermophysical properties of sample historical construction materials were also conducted. With the study, orientation input of a virtual building model, which was formed using architectural features of an example 19th century historical house, was altered between cardinal and ordinal directions, and the model was simulated accordingly to calculate and compare its heating and cooling energy demands. Functional schemes for the spaces of the building model were scheduled as if the building was utilised by its original users. Simulations were executed for two comparative result sets as firstly thermal calculations were performed for the building model with surrounding masses and landscape elements, and secondly for the model without these components. This study is based on experimental examinations of quantitative data. Historical houses with exterior halls were chosen for the study case as they are a very common building type in the Anatolian geography and Muğla city was selected for sample settlement as it inhabits a significant portion of well-conserved historical houses of this type. The numerical result sets of this study reflect the conditions specified for the study case-building type within the sample settlement, yet the conclusions have the potency of generalisation once being supported by possible future works. Through the simulations, final system loads, which are independent of the types and efficiency rates of heating and cooling instruments as well as the consumed fuel types, were calculated as an indicator of annual energy demand rate per unit area (kWh/m²). It was specified that the energy demand rate difference between the optimum and the worst orientation cases is very minimal and between 1.3% and 2.2%. Also, complementary to this result, it was determined that the effects of surrounding masses and landscape elements on the building energy use are very nominal too; as only an average 5.0% energy demand difference was found between the simulation results of building models with and without these surrounding components. According to simulation results, it was determined that the energy use of historical houses with the exterior hall is mostly independent of the change in orientation and therefore, there is not a noteworthy correlation between the dominant orientation preferences observed in the example settlement, Muğla and the building energy demand rates of the examined building type. As trying to establish one of the initial research attempts on a very scarcely-studied, yet - with academic and practical potentials - being an important research topic that is the examination of facade orientation preferences of Anatolian historical buildings, with this study, it was sought to call attention to the importance of determining the thermal properties of the architectural heritage of this geography as to support the conservation and planning decision-making.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Aksoy, U. T., & Inalli, M. (2006). Impacts of Some Building Passive Design Parameters on Heating Demand for a Cold Region. Building and Environment, 41(12), 1742-1754. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2005.07.011
  • Almumar, M. M. (2019). Understanding the Environmental Performance of the Iraqi Traditional Courtyard House, Is There an Order of Façades Orientation in Randomly Oriented Land Plots? Journal of Building Engineering, 22, 140-146. https://doi.org/10.1016/j. jobe.2018.12.004
  • Alwetaishi, M., Balabel, A., Abdelhafiz, A., Issa, U., Sharaky, I., Shamseldin, Al-Surf, M., Al-Harthi, M., & Gadi, M. (2020). User Thermal Comfort in Historic Buildings: Evaluation of the Potential of Thermal Mass, Orientation, Evaporative Cooling and Ventilation. Sustainability, 12(22), 9672. https://doi.org/10.3390/ su12229672
  • Amaral, A. R., Rodrigues, E., Gaspar, A. R., & Gomes, Á. (2016). A Thermal Performance Parametric Study of Window Type, Orientation, Size and Shadowing Effect. Sustainable Cities and Society, 26, 456–465. https://doi.org/10.1016/j.scs.2016.05.014
  • Anna-Maria, V. (2009). Evaluation of a Sustainable Greek Vernacular Settlement and its Landscape: Architectural Typology and Building Physics. Building and Environment, 44(6), 1095-1106. https://doi. org/10.1016/j.buildenv.2008.05.026
  • Andersson, B., Place, W., Kammerud, R., & Scofield, M. P. (1985). The Impact of Building Orientation on Residential Heating and Cooling. Energy and Buildings, 8(3), 205-224. https://doi.org/10.1016/0378- 7788(85)90005-2
  • ASHRAE (The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). (2017). Guideline 34P, Energy Guideline for Historic Buildings, Public Review Draft. ASHRAE. ABD.
  • Ayçam, İ., & Varshabi, N. (2016). The Analysis of Form, Settlement Pattern and Envelope Alternatives on Building Cooling Loads in Traditional Yazd Houses of Iran. Gazi University Journal of Science, 29(3), 503-514.
  • Bayraktar, N., Kishali, E., & Abudsamhadana, M. (2017). Investigation on the Effects of Thermal Parameters in Historic Primary School in İzmit in the Context of Refurbishment Process. Journal of Polytechnic, 20(2), 357-367.
  • Bektas Ekici, B., & Aksoy, U. T. (2011). Prediction of Building Energy Needs in Early Stage of Design by Using ANFIS. Expert Systems with Applications, 38(5), 5352-5358. https://doi.org/10.1016/j. eswa.2010.10.021
  • Chandel, S. S., Sharma, V., & Marwah, B. M. (2016). Review of Energy Efficient Features in Vernacular Architecture for Improving Indoor Thermal Comfort Conditions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 65, 459–477. https://doi.org/10.1016/j. rser.2016.07.038
  • Chwieduk, D., & Bogdanska, B. (2004) Some Recommendations for Inclinations and Orientations of Building Elements Under Solar Radiation in Polish Conditions. Renewable Energy, 29,1569-1581.
  • Değer, G. (2012). Muğla Kent Merkezi Geleneksel Dokusunun Araştırılması: Muğla-Merkez, Ula ve Yeşilyurt Evlerinin Karşılaştırmalı Değerlendirilmesi (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Mimarlık Bölümü. Dokuz Eylül Üniversitesi. İzmir.
  • Dhar, P., Borah, P., Singh, M. K., & Mahapatra, S. (2014). Thermal Characteristics of a Vernacular Building Envelope. In 30th Internatıonal Plea Conference / Sustainable Habitat for Developing Societies / Choosing the Way Forward / 16-18 December 2014. (Vol. 3, pp. 109-116). Ahmedabad, India; CEPT University, Center for Advanced Research in Building Science & Energy.
  • ElAzhary, K., Ouakarrouch, M., AlaouiSosse, J., Laaroussi, N., & Garoum, M. (2019). Impact of Orientation on the Thermal Performances in Vernacular Buildings in Hot Arid Climate. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 9(2), 4840-4847. https://doi.org/10.35940/ijeat.b4568.129219
  • Gupta, R., & Ralegaonkar, R.V. (2004). Estimation of Beam Radiation for Optimal Orientation and Shape Decision of Buildings in India. Architectural Journal of Institution of Engineers India, 85, 27-32.
  • Harrouni, K. E. (2015). Thermal Comfort in Sustainable Traditional Courtyard House. In 2nd International Sustainable Buildings Symposium 28-30 May 2015 (pp. 461-468). Ankara.
  • Keleş, E. (2002). 19. yy Ortalarında Muğla’da Aile Yapısı (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Tarih Bölümü. Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi. Muğla.
  • Kontoleon, K. J. (2015). Glazing Solar Heat Gain Analysis and Optimization at Varying Orientations and Placements in Aspect of Distributed Radiation at the Interior Surfaces. Applied Energy, 144, 152-164. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.01.087
  • Kottek, M., Grieser, J., Beck, C., Rudolf, B., & Rubel, F. (2006). World Map of the Köppen-Geiger Climate Classification Updated. Meteorologische Zeitschrift, 15(3), 259-263. https://doi.org/10.1127/0941- 2948/2006/0130
  • Kuban, D. (1995). Türk Hayat’lı Evi. İstanbul: Eren Yayıncılık.
  • Meteoroloji Genel Müdürlüğü 1. E-kütüphane-Hidrometeoroloji. https://www.mgm.gov.tr/genel/hidrometeoroloji. aspx?s=5. (Erişim: Mart 2021).
  • Meteoroloji Genel Müdürlüğü 2. https://mgm.gov.tr/ veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx- ?k=H&m=MUGLA. (Erişim: Mayıs 2021).
  • Meteoroloji Genel Müdürlüğü 3. Meteorolojik Veri Bilgi Sunum ve Satış Sistemi. https://mevbis.mgm.gov.tr/ mevbis/ui/index.html. (Erişim: Mart 2021).
  • Mingfang, T. (2002). Solar Control for Buildings. Building and Environment, 37, 659-664.
  • Oikonomou, A., & Bougiatioti, F. (2011). Architectural Structure and Environmental Performance of the Traditional Buildings in Florina, NW Greece. Building and Environment, 46(3), 669-689. https://doi. org/10.1016/j.buildenv.2010.09.012
  • Pacheco, R., Ordóñez, J., & Martínez, G. (2012). Energy Efficient Design of Building: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(6), 3559-3573. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.03.045
  • Philokyprou, M., & Michael, A. (2017). Thermal Performance Assessment of Vernacular Residential Semi-open Spaces in Mediterranean Climate. Indoor and Built Environment, 0(0), 1-19. https://doi. org/10.1177/1420326X17699037
  • RILEM. (1980). Tests Defining the Structure. Materials & Construction, 13(73).
  • Soflaei, F., Shokouhian, M., & Mofidi Shemirani, S. M. (2016). Traditional Iranian Courtyards as Microclimate Modifiers by Considering Orientation, Dimensions, and Proportions. Frontiers of Architectural Research, 5(2), 225-238. https://doi.org/10.1016/j. foar.2016.02.002
  • Timur, B., A. (2019). Thermal Retrofitting on Traditional Buildings with Exterior Hall (Sofa): Urban and Rural Houses of Muğla (Yayınlanmamış Doktora Tezi). Mimari Restorasyon Bölümü. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü. İzmir.
  • Türk Standartları Enstitüsü. (1976). TS 2472-Odunda, Fiziksel ve Mekaniksel Deneyler için Birim Hacim Ağırlığı Tayini.
  • Ulukavak Harputlugil, G., & Çetintürk, N. (2005). Geleneksel Türk Evi’nde Isıl Konfor Koşullarının Analizi: Safranbolu Hacı Hüseyinler Evi. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 20(1), 77-84.
  • U.S. Department of Energy. (2020). EnergyPlus™ Version 9.4.0 Documentation/Auxiliary Programs. U.S. Department of Energy. https://energyplus.net/sites/all/ modules/custom/nrel_custom/pdfs/pdfs_v9.4.0/ AuxiliaryPrograms.pdf. (Erişim: Nisan 2021).
APA TİMUR B, Basaran T, İpekoğlu B (2022). Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. , 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
Chicago TİMUR BARIŞ ALİ,Basaran Tahsin,İpekoğlu Başak Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. (2022): 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
MLA TİMUR BARIŞ ALİ,Basaran Tahsin,İpekoğlu Başak Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. , 2022, ss.23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
AMA TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. . 2022; 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
Vancouver TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. . 2022; 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
IEEE TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B "Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar." , ss.23 - 34, 2022. 10.14744/MEGARON.2022.46959
ISNAD TİMUR, BARIŞ ALİ vd. "Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar". (2022), 23-34. https://doi.org/10.14744/MEGARON.2022.46959
APA TİMUR B, Basaran T, İpekoğlu B (2022). Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. Megaron, 17(1), 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
Chicago TİMUR BARIŞ ALİ,Basaran Tahsin,İpekoğlu Başak Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. Megaron 17, no.1 (2022): 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
MLA TİMUR BARIŞ ALİ,Basaran Tahsin,İpekoğlu Başak Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. Megaron, vol.17, no.1, 2022, ss.23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
AMA TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. Megaron. 2022; 17(1): 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
Vancouver TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar. Megaron. 2022; 17(1): 23 - 34. 10.14744/MEGARON.2022.46959
IEEE TİMUR B,Basaran T,İpekoğlu B "Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar." Megaron, 17, ss.23 - 34, 2022. 10.14744/MEGARON.2022.46959
ISNAD TİMUR, BARIŞ ALİ vd. "Cephe yönlenmesinin tarihi konutların enerji kullanımına etkileri: Güneybatı Anadolu’da dış sofalı konutlar". Megaron 17/1 (2022), 23-34. https://doi.org/10.14744/MEGARON.2022.46959