Impact of Green Wall Facade on Residential Building Users in Hot Climates - Famagusta Case

Abstract

Today cities have fewer green areas because of newly constructed facilities thus the surfaces of our existing and upcoming buildings should integrate more vegetation. Integrating vertical green systems is advantageous for improving aesthetic, mental health and indoor thermal comfort. The use of a well-designed and managed green surface systems provides thermal regulation for energy saving buildings with passive thermal insulation for interior spaces. The aim of this study is to find innovative and meaningful ways to increase useful vegetation by implementing them into architectural design processes. Green walls are vertical constructions that are cladded with various types of plants or other vegetation. The walls frequently have built-in watering systems since they contain living plants in them. Integrating green surface systems will decrease energy consumption and increase thermal comfort throughout the year. With the use of Ladybug and Honeybee in Grasshopper, running with EnergyPlus, it allows us to simulate the indoor thermal levels of a residential building in North Cyprus by creating a virtual energy model of the building in Rhinoceros 3D. By running simulations, the effects of integrating green surface systems to the exterior walls of the building will be predictable. The simulation was run three times, the first was to simulate the existing building before integrating green surface systems to serve as a control, whereas the second and third were to simulate the same existing building but after integrating green surface systems to the exterior walls. The average total thermal comfort percent of Döveç Apartment 20 Building with no wall insulation, AC nor HVAC systems was around 35.8% throughout the whole year. After integrating green surface systems to all the exterior walls of the building the average was about 45%, which is a 25.7% increase in the thermal comfort felt by the users of the building. In conclusion adding green surface systems to exterior facades of a building would increase the time spent in the thermal comfort zone of a building, which would decrease energy consumption of thermal regulating systems due to less usage of those thermal regulating systems by the users throughout the year. Keywords: Vertical Green Systems, Thermal Comfort Zone, Sustainability, Residential, Karakol, Famagusta, North Cyprus, Hot Climate

ÖZ: Bugün şehirler, yeni inşa edilen tesisler nedeniyle daha az yeşil alana sahip olduğundan, mevcut ve gelecekteki binalarımızın yüzeyleri daha fazla bitki örtüsünü entegre etmelidir. Dikey yeşil sistemleri entegre etmek, estetik, zihinsel sağlık ve iç mekan termal konforunu iyileştirmek için avantajlıdır. İyi tasarlanmış ve yönetilen yeşil yüzey sistemlerinin kullanımı, iç mekanlar için pasif ısı yalıtımı ile enerji tasarruflu binalar için ısıl düzenleme sağlar. Bu çalışmanın amacı, faydalı bitki örtüsünü mimari tasarım süreçlerine uygulayarak arttırmanın yenilikçi ve anlamlı yollarını bulmaktır. Yeşil duvarlar, çeşitli bitki türleri veya diğer bitki örtüsü ile kaplanmış dikey yapılardır. Duvarlar, içinde canlı bitkiler bulunduğundan, sıklıkla yerleşik sulama sistemlerine sahiptir. Yeşil yüzey sistemlerinin entegre edilmesi, yıl boyunca enerji tüketimini azaltacak ve termal konforu artıracaktır. EnergyPlus ile çalışan Grasshopper'da Uğur Böceği ve Bal Arısı kullanımıyla, Rhinoceros 3D'de binanın sanal bir enerji modelini oluşturarak Kuzey Kıbrıs'taki bir konut binasının iç mekan termal seviyelerini simüle etmemizi sağlıyor. Simülasyonları çalıştırarak, yeşil yüzey sistemlerinin binanın dış duvarlarına entegre edilmesinin etkileri tahmin edilebilir olacaktır. Simülasyon üç kez çalıştırıldı, ilki yeşil yüzey sistemlerini kontrol görevi görecek şekilde entegre etmeden önce mevcut binayı simüle etmek, ikincisi ve üçüncüsü ise aynı mevcut binayı simüle etmek, ancak yeşil yüzey sistemlerini dış duvarlara entegre etmekti. Döveç Apartmanı 20'nin duvar yalıtımı, klima ve HVAC sistemleri olmayan ortalama toplam ısıl konfor yüzdesi tüm yıl boyunca %35,8 civarında gerçekleşti. Yeşil yüzey sistemlerinin binanın tüm dış duvarlarına entegre edilmesinden sonra ortalama %45'e ulaştı ve bu da bina kullanıcıları tarafından hissedilen termal konforda %25,7'lik bir artış oldu. Sonuç olarak, bir binanın dış cephelerine yeşil yüzey sistemlerinin eklenmesi, bir binanın ısıl konfor bölgesinde geçirilen süreyi artıracak, bu da ısı düzenleyici sistemlerin yıl boyunca kullanıcılar tarafından daha az kullanılması nedeniyle enerji tüketimini azaltacaktır. Anahtar Kelimeler: Dikey Yeşil Sistemler, Termal Konfor Bölgesi, Sürdürülebilirlik, Konut, Karakol, Gazimağusa, Kuzey Kıbrıs, Sıcak İklim