EkoYapı Dergisi - Ekolojik Yapılar ve Yerleşim Dergisi

Bina Performans Modelleme ve Simülasyonları

Prof. Dr. A. Zerrin YILMAZ, İstanbul Teknik Üniversitesi

Bina endüstrisi, hiç şüphesiz, yaşam kalitesini ve çevreyi etkileyen en önemli endüstriyel ve ekonomik sektörlerden biridir. Birçok ülkede birincil enerji kaynaklarının %50’ye yakın payının binalar tarafından tüketildiği bilinmektedir ve yapılan araştırmalar mevcut binalarda da yaklaşık %30 oranında maliyet etkin enerji tasarrufu yapabilme potansiyelinin olduğunu ortaya koymuştur. Türkiye için bu konuya bakıldığı zaman da benzer bir tablo ile karşılaşılmaktadır. Endüstrileşme, kentselleşme ve hızlı nüfus artışı gibi nedenlerle enerjiye ve aynı zamanda daha konforlu iç ortamlara olan talebin her geçen gün artması ve enerji tüketimine bağlı sera gazı salımları ile çevreye verilen zararların tehlikeli boyutlara ulaşmış olması göz önüne alındığında bina endüstrisine büyük bir sorumluluk düştüğü açıkça görülür.

Yeni yapılacak binaların sürdürülebilirlik kriterleri hedeflenerek yüksek performanslı tasarlanması, mevcut binalarda ise yapılacak performans iyileştirici çalışmalar, en az enerji tüketimi ile en üst düzeyde kullanıcı konforunu sağlayacak, sağlıklı yaşam alanları sunacaktır. Bu bağlamda bina simülasyonları, binaların tasarım, yapım, işletme ve iyileştirme aşamalarında bina performansına bağlı sorunlarla en uygun şekilde başa çıkabilme potansiyeli sunmaktadır. Bu nedenle günümüzde bilgisayar tabanlı programlar (simülasyon araçları) bina tasarımında, işletiminde ya da iyileştirilmesinde yardımcı olmak amacıyla karar verme sürecinin ayrılmaz bir parçası olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Bina performans simülasyonları etkin ve doğru yapıldıkları takdirde binaların tasarım veya işletim aşamalarında çevresel etkilerini belirleyerek, bu çevresel etkilerin azaltılmasında, bina performansının, iç çevre kalitesinin ve kullanıcıların veriminin artırılmasında çok önemli rol oynarlar. Ayrıca bina sektöründeki yenilikçi ve teknolojik gelişimlere katkıda bulunurlar. Yeterli duyarlıkta yapılamıyan simülasyonların sonuçları ise zaman ve para israfına neden olur ve her şeyden önemlisi yatırımcıyı etkileri bina ömrü boyunca devam edecek yanlış uygulamalara yönlendirir. O nedenle günümüzün bina endüstrisinde doğru ve etkin yapılmış performans modelleme ve simülasyonları, yüksek performanslı bina tasarımında veya bina iyileştirme çalışmalarında karar verme sürecinin ayrılmaz parçası haline gelmiştir. Bu sürece paralel olarak performans modellerinin ve programlarının geliştirilmesi, değerlendirilmesi, uygulamada kullanılması ve standartlaştırılması gittikçe artan bir önem kazanmaktadır.

Bilgisayar tabanlı simülasyon programları binayı ve binanın enerji, akustik, görsel ve ısıl konfor performansını formülize eden ve sürekli etkileşim halinde olan kompleks denklemlerin bilgisayar ortamında bir araya getirilmiş halidir. Simülasyon programları desteği ile yapılan modelleme çalışmaları ile planlanan bir binanın öngörülen standartları sağlayıp sağlayamayacağı daha tasarım aşamasında ortaya konabilir. Programlar binanın da bir sistem olarak tasarlanmasını ve binaya en uygun mekanik sistem alternatifinin geliştirilmesi ve sistem entegrasyo- nunu mümkün kılarlar. Mevcut binalarda ise binanın performansının iyileştirilmesine ilişkin farklı stratejilerin geliştirilmesi ve en uygun seçeneklerin araştırılmasına olanak tanırlar. Böylelikle kullanıcıların ve binaların ihtiyaçlarına tam anlamıyla cevap verebilen projeler geliştirilebilir. Bina performansı simülasyonları, mimarlar ve mühendisler arasındaki iletişimi güçlendirir ve farklı disiplinlerin efektif olarak bir arada çalışmalarına yardımcı olur.

Bina performans modelleme ve simülasyonları ilgi alanındaki temel konular;

• Bina modelleme ve simülasyonu konusunda teorik altyapı,

• Bina simülasyonu yöntemleri ve bu yöntemlerin problemin yapısına bağlı olarak tasarım, yapım, devreye alma ve bina yönetimi süreçlerinde uygulanması,

• Simülasyonlarda belirsizlik durumlarının, duyarlılık analizlerinin, kalibrasyon ve optimizasyon çalışmalarının yapılması,

• Bina ve binaya servis veren sistemlerin performans optimizasyonu için algoritmalar ve yöntemler,

• Simülasyon aracı tasarımı için yöntem ve algoritma çalışmaları ana başlıkları altında sayılabilir. Fizik, matematik, malzeme bilimi, biyofizik, insan davranışı, hesaplamalı bilimler... vb. gibi birçok bilim dalını kapsayan bu konular çok disiplinli yapı fiziği alanı altında toplanabilir. Dolayısıyla farklı amaçlara yönelik bina modelleme ve simülasyonları bu disiplinlerde teorik bilgiyi de özümseyen uzmanlaşma alanlarını gerektirir. Bina modelleme ve simülasyonları uygulamalarda sıklıkla rastlandığı ve algılandığının aksine, bu uzmanlık alanlarına hakim olmayan ve sadece simülasyon aracının kullanımı konusunda basitçe bilgi edinmiş kişilerin yapabileceği boyutların dışında çok kapsamlı bir çalışma alanıdır.

Bina performans modelleme ve simülasyonları barındırdığı bilim dalları konularında uzman olmayı gerektirmesinin yanı sıra, birçok etken ve parametrenin Şekil 1’de basitçe şematize edildiği gibi karşılıklı ve karmaşık etkileşiminin doğru simüle edilebilmesi zorluğunu da içermektedir. Bu şemada görülen her bir başlığın altında onlarca değişken yer almaktadır ve sayısı yüzleri geçebilen bu değişkenlerin karşılıklı etkileşimlerini doğru simüle edebilmek ve bina ihtiyaçlarına bağlı olarak çok farklılık gösterebilen optimizasyon değerlerine ulaşmak uzmanlar için bile çok uzun ve zorlu bir çalışmayı gerektirir. Bu simülasyonların el ile yapılması hemen hemen olanaksız olduğundan tüm dünyada üzerinde uzun yıllardır çalışılan ve hala geliştirilmeye devam eden detaylı, dinamik simülasyon araçları kullanılmaktadır. Yaklaşık olarak 70 yıl kadar önce başlayan bina simülasyon araçları konusundaki çalışmalar son 50 yıldır daha önem ve hız kazanarak devam etmektedir. Buna rağmen tüm problemleri bir arada modelleyip simüle edebilecek ve herkes tarafından rahatlıkla ve güvenle kullanılabilecek basit tek bir simülasyon aracı yoktur. Birçok problem için farklı problemleri detaylı inceleyen simülasyon araçlarının eşleştirilmesi ve mutlaka ilgili konularda teorik bilgi de dahil uzmanlık kazanmış kişiler tarafından kullanılması gerekmektedir.

Bina performans modelleme ve simülasyonları için çoklukla kullanılan simülasyon araçlarından bazıları ile ilgili kısa bilgiler Tablo 1’de verilmiştir. Bu araçlardan uygun olanı simülasyon ile test edilecek performans türüne, istenilen duyarlılığa bağlı olarak seçilir. Duyarlılık seviyesi düşük olanlar ya da her parametreyi yeteri kadar temsil edemeyen simülasyon araçları ancak bina ön kararları verebilmek için yaklaşık sonuçları görmek üzere kullanılabilir. Duyarlı sonuçlar elde etmek ve tüm bina parametreleri için doğru kararlar verebilmek için detaylı, dinamik simülasyonların kullanılması ve yukarıda değinildiği gibi bazı durumlarda eşleştirilerek çok sayıda simülasyon aracının kullanılması gerekebilir.

Alt yapısında teorik alanda derin uzmanlaşmaları ve bu uzmanlık alanlarında zorlu çalışmaları gerektiren bina performans modelleme ve simülasyonları alanında çalışmaların gelişmesine katkıda bulunmak üzere tüm dünyada akademik tabanlı gönüllülük esasına dayalı kuruluşlar oluşturulmuştur. IBPSA (International Building Performance Simulation Association) olarak bilinen bu kuruluşlar birçok ülkede faaliyet göstermektedir. Ülkemizde de IBPSA-Tr olarak bina simülasyonu teknolojisi geliştirme ve ilerletme alanında yol gösterici faaliyet göstermek üzere, BinSimDer (Bina Performans Modelleme ve Simülasyonları Derneği) kurulmuştur.

BinSimDer, yaşam döngüleri boyunca enerjiyi verimli kullanabilen, çevresel etkileri en aza indirilmiş, kullanıcılarına konforlu ve sağlıklı yaşam alanları sunabilen binaların yapılabilmesi için bina performansı simülasyonu alanında çalışmalar yapan araştırmacı, geliştirici ve uygulamacılarının bir araya geldiği kar amacı gütmeyen bir topluluktur. Türkiye adına IBPSA ile stratejik ortaklık yürütmekte olan BinSimDer diğer IBPSA birimleri gibi, simülasyon araçlarının kullanımlarını teşvik etmek, eğitimler vermek, standardizasyonu gerçekleştirmek, entegrasyonu ve teknoloji transferini hızlandırmak amacıyla, konu üzerinde çalışan araştırmacılar, geliştiriciler ve uygulamacılar için bir forum sağlar.

Simülasyon Araçları Tablosu

Simülasyon Araçları Tablosu Devamı


Yorum yaz...

Teşekkür ederiz. Yorumunuz onaylandıktan sonra yayınlanacaktır.
Üzgünüm. Yorumunuz gönderilemedi. Lütfen tekrar deneyin.
  • (Yayınlanmayacak)