Effect of Built Environment on Passive Building Design in-terms of Natural Ventilation in Hot Climate–Mağusa Case

Abstract

Passive building architecture is regulated differently by the legislation of various countries as definition in energy standards. The ultimate goal is how to reduce the total amount of energy usage in buildings. There are several factors that need to be considered, such as: building envelope, orientation, location, renewable energy usage and so on. There is no denying that all factors play an important role in this field. Natural ventilation and its effect on enhancing thermal comfort indoors should be studied and included in energy codes. Estimating building thermal efficiency does not consider the close environment effect on indoor thermal conditions. In the route to the house, the air flow will be disrupted by both natural and manmade elements and these obstacles will alter fundamental aspects of wind. This thesis by focusing on manmade close environment and aims to develop a system for architects, designers, energy consultants and urban planners to enhance the indoor thermal comfort by taking natural ventilation into account. Reducing the information gap would be the first step towards incorporating natural ventilation in building as a powerful building energy consumption reducer tool. Based on supportive advance computer tools, the dynamic mathematical calculation approach provides the ability to run digital simulation and analyze various models to realize the changes under different conditions. For this thesis, the use of Computing Fluid Dynamic (CFD) simulation software is chosen which is the most suitable way to analyze simulated conditions. Comparison of simulation results and outcome categorization demonstrated the response to the value of natural ventilation and the effect of closed build environments on thermal comfort. Methodological approach for architects created and guide for developing appropriate methods that will be adaptable around the globe while the environment selected for this study is hot, but the process will show the steps as a guidance to adapt other climate conditions and properly locate them in the process and find a relevant response to any area. Methodological approach followed to construct a model in which designers can forecast their buildings' performance according to various scenarios.

ÖZ: Pasif bina tasarımı, birçok ülkenin enerji standartlarında kapsam olarak farklı şekilde tanımlanmaktadır. Pasif bina tasarımına ulaşmak için, binalarda toplam enerji tüketiminin azaltılması hedeflenir. Bu hedefe ulaşılabilmesi için birçok faktörün dikkate alınması gerekir: bina kabuğu, yönlendirme, konum, yenilenebilir enerjinin kullanımı vb. gibi faktörlerin önemli bir rol oynadığı inkar edilemez, ve bu konuda yapılan çalışmalar araştırmacılar tarafından sürdürülmektedir. Doğal havalandırma ve iç mekan ısıl konforuna olan katkısı bina ile ilgili enerji standartlarında irdelenmeli ve değerlendirilmelidir. Bina ısıl performansının hesaplanmasında, genelde bina yapılı yakın çevresinin performansa etkisi ihmal edilmektedir. Hava hareketleri, yapılı ve doğal çevre etkisiyle özellikleri farklılaşmakta ve bina ısıl performansına etkisi değişmektedir. Bu tezde, mimarlar, tasarımcılar, enerji danışmanları ve kentsel tasarımcılar için binalarda iç mekan ısıl konfor ortamının iyileştirilmesi açısından, doğal havalandırmanın etkin kullanımını sağlayacak metodolojik bir yaklaşım geliştirilmiştir. Doğal havalandırma ile binalarda enerji tüketiminin azaltılmasını amaçlayan çalışmaların ortaya konması tezin ilk adımı oluşturmuştur. Bilgisayar yazılımları ile, dinamik matematiksel hesaplama yöntemi kullanılarak, farklı koşulların dijital simülasyonu ve çeşitli modelleri inceleme fırsatı yaratır. Bu çalışmada, özellikle hava hareketi ve akışkanların davranışlarını incelemek için CFD (Computing Fluid Dynamic) simülasyon yazılımı kullanılmıştır. Simülasyon çıktılarının karşılaştırılması ve sınıflandırılması ile elde sonuçların değerlendirilmesiyle, yapılı çevrenin bina ısıl performansına etkisi ortaya konmuştur. Oluşturulan metodolojik yaklaşımla, tasarımcıların, farklı senaryolara göre binalarının performanslarını tahmin edebileceği bir model geliştirilmiştir.