Mimaride bir proje için birden fazla tasarım senaryosu kurgulanır. Bu senaryolar çeşitli optimizasyonlara tabi tutularak ilerler. Optimizasyonlarda yaklaşım, tasarım alternatiflerinin belirli ölçütlere göre değerlendirilmesi ve istenilen sonuca en çok yakınsayanın belirlenmesidir.
Örneğin, tasarımlarda bir gölgeleme elemanı kullanmak isterseniz, çok fazla seçenek ile karşılaşırsınız. Seçiminizin aydınlatma performansına etkisini, cephedeki yerleşimini, statik/kinetik olmasını, düşük maliyetli olmasını, perfore olmasını… vb. gibi birden fazla kıstası düşünerek seçim yapmanız gerekir.
Optimizasyon çalışmalarının ne kadar önemli olduğunu göstermek için gölgelemeye ihtiyaç duyulan bir mekânda daha iyi doğal aydınlatma performansı sağlamak üzere bir çalışma hazırladık. Bu çalışma için İstanbul’da bir açık ofis modellendi (Şekil 1). Bu açık ofisin güneye bakan cephesi için 0,46 pencere/duvar oranı belirlendi. Mekânda kullanıcıların en çok zaman geçirdiği saat dilimi 09.00-18.00 arası olarak kabul edildi.
Bu mekânın herhangi bir gölgeleme elemanı kullanılmadan mevcut halinin yıllık (09.00-18.00 arası) gün ışığı analizi yapıldı (Şekil 2). Gün ışığı performansı için minimum eşik 300lux, maksimum eşik 1500lux olarak tanımlandı. Lejant gösteriminde, 300-1500lux arasındaki değerleri yıl içinde sağlayan/sağlamayan yerler yüzdelik gösterimle ifade edildi.
Analiz sonucuna göre pencereye yakın bölgelerin 300-1500lux arası değerin dışında olup konforsuz olduğu görüldü. Minimum eşik sabit tutulup maksimum eşik 5000lux olarak belirlendi. Böylece bu alanın 1500lux değerinden daha fazla lux değerlerinde olduğu için konforsuz olduğu anlaşıldı (Şekil 3).
Bu sebeple yapıda gölgeleme elemanı kullanılmasına karar verildi.
- Alternatif 1 : 80cm eninde, 320cm uzunlukta 6 adet ve
- Alternatif 2 : 40cm eninde, 320cm uzunlukta 10 adet
olacak şekilde yatay alüminyum kompozit panel modelleri seçildi (Şekil 4).
Yerleşim açısı 0° (düşey düzleme dik) olacak şekilde yerleştirilen bu panellerin yıllık gün ışığı analiz sonuçları ise Şekil 5 ve Şekil 6‘da verilmiştir.
Peki en iyi gün ışığı performansı için doğru yerleşim açısı bu mu? Nasıl olması gerekir?
Bu sonuçlarda da pencereye yakın bölgeler hedef değerlerin dışında kaldığı için konforsuzluk mevcuttur. Beklenen performans elde edilememiştir. Bu sebeple ikinci aşama olarak gölgeleme elemanlarına yerleşim açısı vererek bu değer aralığını sağlamaya çalışacağız.
Bu mekânın doğal aydınlatma performansını iyileştirmek için gölgeleme elemanlarının yerleşim açılarını optimize etmemiz gerekir. Bu yaklaşımla panellerin düşey düzlem ile yaptığı -60°, -50°, -40°, -30°, -20°, -10°, 0°, +10°, +20°, +30°, +40°, +50°, +60° açılarla konumlandırılmasının optimizasyonu yapılmıştır (Video 1).
Optimizasyon çalışması yine yılın her günü 09.00 – 18.00 arası zaman dilimi (3650 saat) için çalıştırılmıştır. Analiz süresince 300-1500lux arası değerleri mekânda maksimuma çıkarmak için gölgeleme elemanlarının açısı genetik algoritma metoduyla çözdürülmüştür.
Tamamlanan optimizasyon sonucu iki tip panelin de -20° açıyla yerleşiminin gün ışığı kazanımı için en performanslı durum olduğu görülmüştür. 40cm’lik panel için sonuç şekil 7’de 80cm’lik panel için sonuç ise Şekil 8’de verilmiştir.
Optimizasyon sonuçlarına göre iki tip panel yerleşiminin de mekânda sağladığı gün ışığı performansı nerdeyse aynıdır. Fakat şu detayı da düşünmek yerinde olacaktır:
- Alternatif 1: 80cm en, 320cm uzunluk ölçülerinde 6 adet panel yerleşimi (toplam: 15.36 m²)
- Alternatif 2: 40cm en, 320cm uzunluk ölçülerinde 10 adet panel yerleşimi (toplam: 12.80 m²)
Bu durumda fiyat optimizasyonu da sağlanması açısından toplam alanı düşük olan Alternatif 2’yi seçmek yerinde olacaktır.
Bir mekandaki gün ışığı performansını iyileştirme açısından bu çalışmayı tamamladık. Bir sonraki çalışmamızda gölgeleme elemanlarının enerji tüketimi açısından performans optimizasyonunu inceleyip paylaşacağız.
