bim ve bina performans analizi

1

BIM VE PERFORMATİF(PERFORMANSA DAYALI)

MİMARİ TASARIM

AUTODESK YAPI TASARIMI ATÖLYESİ 5

14OCAK 2015–TAKSİM DİVAN OTELİ

PROF. DR. SALİH OFLUOĞLU

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi

AUTODESK YAPI TASARIMI ATÖLYESİ 5 - PROF. DR. SALIH OFLUOĞLU -2-

enformatik bölümü

Bilgisayar Ortamında Sanat ve Tasarım Y.Lisans programı

bost.msgsu.edu.tr

eğitim ve araştırma alanları:

• 2B ve 3B Geometrik Modelleme

• Yapı Bilgi Modellemesi (BIM)• Coğrafi Bilgi Sistemleri (GIS)• Bilgisayar Destekli 2B v3 3B Animasyon• Görüntü İşleme• Programlama ve Veritabanı Sistemleri• Robotik• Eğitim Teknolojileri

Yapı Bilgi Modelleme (BIM)

BIM ?

Bina ile ilgili tüm grafik(geometri/biçim vb.) ve alfasayısal(malzeme, maliyet, fiziksel çevre kontrolü vb) veriden oluşan

bir 3B model meydana getirerek,

bu modelin proje sürecine katılanpaydaşlar tarafından binanın yaşam döngüsü boyunca ortak kullanımınısağlayan bir çalışma yaklaşımıdır.


BIM Kullanım Alanları

1. 3B Sanal Bina ve Görselleştirme

2. Bina Performans Analizi vePerformatif Tasarım

3. Projelendirme ve İşbirliği4. Yapım Yönetimi5. Bina Yaşam Döngüsü Desteği

15 Ocak 2014 tarihli

Avrupa Birliği Kamu İhale Yönergesi Üye ülkelerde 2016’ya kadar kamu

sermayeli bina projelerde BIM kullanımının zorunlu olması veya teşvik edilmesi

Ulusal BIM obje kütüphanesi, İngiltere

Performansa Dayalı Mimari Tasarım

Performansa Dayalı Tasarım/Mimarlık

Performatif tasarım nedir?

Mimari sürdürülebilirlik ilkeleri ve fiziksel çevre şartlarını tasarım sürecine sayısal, ölçülebilir bir faktör olarak olarak dahil edip, bina performansını gerçek zamanlı olarak ölçen ve çözümler üreten spiral bir tasarım yaklaşımıdır.

1. Sürdürülebilirlik ilkeleriyle uyumluenerji/hammadde tüketimi, malzeme seçimi,

atık azaltımı

2. Fiziksel çevre şartlarını dikkate alangüneş/rüzgar vb. pasif iklimlendirme

3. Sayısal ve ölçülebilir veri kullananBIM yazılımları obje tabanlı nitelik tanımlama

4. Gerçek zamanlı/spiral geri dönüş yapanAnlık, etkileşimli hesap yapma kabiliyeti


Tasarım alternatifleri ve enerji kullanımı

Modelden üretilen BPA analizleri

Spiral

tasarım süreci

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Nesne


• BIM yazılımları

nesnelerden(objects) meydanagelir.

• Nesneler yapıelemanlarını temsilederler.

• Nesneler bir araya gelerek bina modelini oluştururlar.

.

Objeler biraraya

gelerek yapı modelini oluşturur

Revit™ araç çubuğundaki bina elemanları-objeler

Revit™: Pencere objesi ayarları

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Bilgi


.• Nesneler bilgi

kapsülleridir.

• Bilgi, nitelik olaraknesnelereyerleştirilir.

• Temel nitelik tiplerigrafik(geometri/biçim vb.) ve alfasayısal(malzeme, maliyet, fiziksel çevre kontrolü vb) veri tipleridir.

Revit™: Bir duvar elemanı için tanımlanabilen bazı alfasayısal nitelikler

Revit™: Bir nesneye harici bir link atama

Revit™: Duvar

elemanın metrajtablosu verisi ve

model görünümüarasındaki bağlantı

Revit™: Bir kapı nesnesine ait nitelikler

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Görünüm


Çok disiplinli veri model görünümleri

Revit™: Modelin farklı görünüm seçeneklerine göre filtrelenmesi

• Görünüm adı verilen anlamlı

veri düzenleri ile aynı nesne içeriği farklı meslek gruplarından kişilerce farklı amaçlarla kullanılabilir. İstenen amaca uygun gösterimler/temsiller ve hesaplamalar elde etmek için bu veri düzenleri ana

dosyadan süzülür.

• Genel BIM model görünümleri:

• Tasarım/geometri modeli.

• Analiz modelleri• Statik model • Tesisat (makine ve

elektrik) modelleri• Üretim modeli• Tesis yönetimi modeli

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) BPA


• BIM modelinden ayrıca

Bina Performans Analizi(BPA) modellerioluşturulabilir ve yapımöncesi binanın çevreseletmenlere ve sürdürülebirlik konularına nasıl cevap verdiği analizedilebilir.

• BPA, tasarım kararlarınıgerçek zamanlı olarak test etme ve geliştirme imkanı

verir.

BIM Modeli = Sanal Fiziki Bina

Sık kullanılan bazı performans analizi tipleri(Kaynak: Autodesk)

Güneş / Gölge Analizi

Güneş IşınımıAnalizi

Gün IşığıAnalizi

RüzgarAnalizi

EnerjiAnalizi

İklimselAnalizi

Yapı Bilgi Modelleme (BIM) Analiz


• TASARIM EVRESİ

• Performans analizi, kavramsaltasarım veya ileri bir tasarımevresinde gerçekleştirilebilir. Hangiperformans analizlerininyapılacağı ve hangi araçlarınkullanılacağı genellikle BIM uygulama planında bulunur.

• Girilen bilginin detay seviyesi ve

analiz hassasiyeti/doğruluğu

• DETAY SEVİYESİ

• Ön tasarım

(bina henüz yok)

• Kavramsal tasarım

(kavramsal geometri)

• Tasarım geliştirme

(tahmini geometri)

• Detaylı tasarım ve projelendirme

(kesin geometri)

• Yapım

(üretim)

• Tesis yönetimi ve bakım

(bitmiş yapı)

Autodesk BIM

Deployment Plan

BIM

Execution Plan –Penn State Üniversitesi

• BPA TEMEL VERİLERİ

• Bina biçimi ve tipolijisi,

• Yapı malzeme nitelikleri,

• Cephe elemanları ve

cephedeki boşluk-doluluk

oranları,

• Bina gerçek konumu ve yerel

iklim verileri,

• Çevre topoğrafya ve

yapılaşma

BPA ve Sürdürülebilirlik

Architecture 2030 insiyatifi


• Binalarda enerji tüketimi,

karbon salınımı veyenilenebilir enerji kullanımıverileri ve hedefler

• Sürdürülebilir mimari vekarbon-nötr bina hedefleri

• Sürdürülebilir binalar, binaiçin pasif iklimlendirmeolabildiğince olanaklardanfaydalanan, bina enerjisinintamamı veya bir kısmını

yenilenebilir enerjikaynaklarından sağlayan,

atık miktarı ve karbonsalınımı düşük yapılardır.

• Performans analizi modelleri

sürdürülebilir bina tasarımıiçin önemlidir.

Enerji tüketimi Dağılımı (Kaynak: İzoder ısı yalıtım raporu, 2010)

Küresel CO2 salınımı

(Kaynak: International Energy Agency, EIA)

BPA, Yönetmelikler ve Yeşil Bina Sertifikaları


• Türkiye’de Binalarda Enerji PerformansıYönetmeliği ve Bep-TR çalışması

• Bina sürdürülebilirlik kriterlerinideğerlendiren yeşil bina sertifikasyonsistemleri

• BIM tabanlı BPA yazılımları ve yeşil binasertifikasyon sistemlerindeki kredi

hesaplamaları

Örneğin, Revit’te çalışan bir eklenti yazılımı

olan “Revit Credit Manager for LEED”, Gün

ışığı analizi, Su kazanımı ve Atık içeriği

konularında kredi hesaplamaları

yapabilmektedirler.

“Revit

Credit Manager for LEED” Gün ışığıanalizi

Yeşill bina sertifika programları

Binalar için

zorunluenerji kimlikbelgesi

YPB/Sürdürülebilirlik tasarım hedefleri


1.Yaşayan konforu

• Isısal konfor

• Görsel konfor

• Hava kalitesi

2.Kaynak kullanımı

• Malzeme kullanımı

• Enerji sistemleri

• Su kullanımı

Sıfır Enerji BinaNet-zero Energy Building

Yüksek

Performanslı Bina

(YPB)High Performance Building

Tasarım hedefleriYaşayan konforu


Isısal konfor Görsel konfor Hava kalitesi

• Soğuk veya sıcakhissetmemek

• Isı, nem, hava akımı ve ışınsal kaynakların doğru oranı

• Yeterli düzeyde ve kamaşmasız

• Güneş kırıcı ve yapay ışık seçimi

• Taze ve temiz hava sirkülasyonu

Kaynak: Autodesk BPA sertifika programı

k i ş i s e l m u t l u l u k v e v e r i m

m e k a n i k d e s t e k l i d o ğ a l

Tasarım hedefleriKaynak kullanımı


Malzeme kullanımı Enerji sistemleri Su kullanımı

• Sürdürülebilir• Düşük atık ve az israf• Olabildiğince doğal• Az enerji ile üretilen• Enerji kazanımı yüksek• Toksik içeriksiz, sağlıklı• Uzun ömürlü• Geri dönüşebilen

• Binanın en yüksek maliyet ve sera gazı üretim nedeni

• Yenilenebilir kaynakları tercihi

• Doğru tasarım ve malzeme seçimi kararları

• Suyun sınıfına göre arıtımı ve yeniden kullanımı

• Doğru armatür seçimiyle su tasarrufu

• Yağmur suyu kazanımı

Kaynak: Autodesk BPA sertifika programı

Performansa Dayalı Mimari Tasarım Dersi


Amaçlar:

• Performatif tasarım: Bina performansı ve (kavramsal) tasarım arasındaki ilişki

• Performatif tasarım vesürdürülebilirlik

• kullanıcı konforu, pasif

iklimlendirme, kaynak kullanımı

• Yönetmelik ve yeşil bina sertifika

sistemleri

• Bina performans analizi alanları ve hesaplama yöntemleri

• proje evreleri, değişen ihtiyaçlar

ve detay seviyeleri

• Örnek uygulama çalışması:• Bina ve mekan ölçeğinde, bina

performansı ve kavramsal tasarım

arasındaki ilişkiyi simülasyonlarla

analiz etmek, sonuçlara göre

tasarım kararlarını sorgulamak ve

geliştirmek

Konu Başlıkları:

1.BIM ve BPA

2. İklim ve hava durumu

3.Enerji ve bina yükleri (Vasari)

4.Güneş ve gölge çalışması (Vasari)

5.Güneş ışınımı (Vasari)

6.Rüzgar Analizi (Vasari)

7.Gün ışığı analizi (Revit)

On-line ders notları:

www.sayisalmimar.comDers içeriği: eğitimbeykentperform. dayalı mimari tasarımVasari yazılım notları:yazılım notlarıautodesk vasari

MİMAR SİNAN GÜZ. SAN. ÜNİV. MİMARİ TASARIM SORUNLARI Y. LİSANS PRG. | BEYKENT ÜNİVERSİTESİ TASARIM VE YAPI YÖNETİMİ Y. LİSANS PRG.

http://www.sayisalmimar.com/

4

Autodesk BPA Sertifika Programıhttp://academy.autodesk.com/courses/www/


1. Konu hakkında kuramsal bilgilendirme2. Konu kapsamında vaka amaçlı

kullanılacak bir mimari proje

3. Bu projeye ait .rvt Vasari/Revit dosya(lar)ı4. Yazılım hakkında bilgilendirme belge ve

videoları5. Gekleştirilmesi istenen analizler. Green

Building Studio bulut hesabı.6. Bölüm sonundaki Quiz’ler.

(min not: %70)7. Sertifika belgesi

2

6

3

5

1

http://academy.autodesk.com/courses/www/

Autodesk BPA Sertifika Programı


Ad Soyad

Yazılım iş akışı ve Araçları


1. Hedef ve ölçütleri bilmek(yüksek performanslı bina)

2. Simülasyon ve analizler için araçlar kullanmak(Vasari - Revit)

3. Tasarım optimizasyonu

Autodesk VASARI http://autodeskvasari.com

• Autodesk Lab’de Beta 3aşamasında ve ücretsizbir yazılımdır

• Revit’in kavramsal/geometrikmodelleme modülü(conceptual mass)

• Kavramsal analiz için ilaveBPA analiz özellikleri bulundurur.

Güneş ışıması senaryoları

AUTODESK VASARIARAYÜZÜ

BPA 1. İklim ve hava durumu analizi


• İklim ölçütlerinin binatasarımına etkisi

• Farklı iklim koşullarında farklıpasif tasarım stratejileri vemimari örnekler

• İklimle ilgili temel terminoloji:

• İklim ve hava durumu

• Mikro iklim(topografya, su, bitki örtüsü,

çevre yapılar)

• Isısal konfor(hava sıcaklığı, nem, güneş

ışınımı, hava akımları, eylemler)



• Uygulama çıktıları:

• Sıcaklık, nem, rüzgarla ilgili iklimselçizelgeleri okumak

• Psikometrik çizelgeleri okumak veoluşturma yöntemlerini görmek

• Hava dosyaları ile çalışmak

Rüzgar dağılımı çizelgesi

Aylıksıcaklık/nemtasarım verisi

Dünyadaki hava istasyonları

Psikometrik çizelgeler

1Havadaki

nemortalamaları

http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/sites/default/files/styles/large/public/core-page-inserted-images/psychro-conditioning.png?itok=UlYS75Af

http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/sites/default/files/styles/large/public/core-page-inserted-images/psychro-conditioning.png?itok=UlYS75Af



Uygulama Çıktıları (VASARI):

1. Google Earth konumunu altlık olarak kullanmak veyakın hava istasyonu bilgilerini kullanmak

2. Harici bir resim dosyasını alarak üzerinde çalışmak

3. CAD arazi (DWG/DXF) verisiyle modelleme yapmak

4. Güneş rotasıve gölgesini görünür yapmak

5. Modele rüzgar gülü eklemek

1

2

3

4

5

BPA 2. Bina enerji yükleri


• Yapı içinde ısının hareketi, ısı geçişi ile ilgili temel bilgiler, malzemelerin ısısalözellikleri (U ve R faktörü)

• Bina ısıtma/soğutma enerji ihtiyacına etki eden faktörler:

• Dış yükler(güneş, hava akımı, nem)

• İç yükler(insanlar, ekipmanlar, aydınlatma)

• Mekan, bina tipi, ekipman ve kullanıcısayısı, bina kullanım süresine göre enerjikullanımı ihtiyaçları

• Kavramsal tasarım aşamasında; bina

kütlesi, yönlenmesi, boşluk dolulukoranları, bina tipi, kullanıcı sayısı, bina kullanım süresi vb. etmenler binaenerji yükünü etkiler

kondüksiyon

(ısı iletimi)

konveksiyon

(ısıyayım)

radyasyon

(ışınım)




1-Kavramsal model oluşturulur ve

modele katlar eklenir.3-Enerji analizi başlatılır ve proje ad

verilerek kaydedilir.

2-Bina tipi, konumu ve açıklık yüzdesiyle

ilgili Enerji hesap ayarları yapılır.

4-Analiz sonuçları görüntülenebilir

ve tasarımda değişiklik yapılmışsa,

alternatifler enerji kazanımı açısından

kıyaslanabilir



Hesap Referans Verileri (VASARI):

Bina tipolojisi ile ilgili veriler

Bina kullanıcı sayısı (0 – 1)

Bina işletim saatleri

24/7: 7 gün 24

saatlik bir çalışma

düzeni

24/6: 6 gün 24


düzeni

24/5: haftaiçi 24


düzeni

Bina mekanlarıyla ilgili genel verilerHVAC sistemleri



Bina Enerji Çizelgeleri (VASARI):

Yıllık karbon emisyonu Yıllık rüzgar dağılımı

Aylık sıcaklık/nem tasarım verisi

Aylık doğal gaz ve elektrikharcaması

Yıllık

elektrikkullanımçizelgesi

Aylık ısıtma ve soğutma yükleri

Yıllık doğal gaz ve elektrik harcaması

BPA 3. Güneş ve gölge çalışmaları


• Güneş enerjisi ve ışığının pasif tasarımdaki önemi

• Farklı mevsimler ve bazı özel günlerde güneşin rotası/hareketi ve konumu

• Güneş irtifası (altitude) ve açısı (azimut)

• Ekinoks (21 Mar, 23 Eyl) ve gün dönümü

zamanları (21 Haz, 21 Ara)

• Güneş hareketine bağlı olarak doğalgün ışığı alma

• Binanın kendisi ve çevredeki yapılaşmaların bıraktığı gölge, şehirlerde

ışık hakkı

• Bina kütlesi ve yönlenmesi ile binanın güneş erişimini değiştirmek

• Güneş kırıcıları ve raflarının yerleşimi, çeşitleri ve boyutlandırması

Yaz güneş rotası

Kış güneş rotası

Güneşaltitud veazimutu

Güneşkırıcıları

BPA 3. Güneş ve gölge çalışmaları



• Bir model üzerinde belirli bir gün veya dönem boyunca güneş rotası oluşturulur. Güneşin hareketi ve gölgesi animasyon şeklinde görüntülenir. Gölgeetkisine göre tasarım ve vaziyet planı kararları sorgulanır.

1-Güneş rotası ve gölge ayarıaçılır; rotanın bir günlük (özelgünler), mevsimler ve yıllık olarakgerçekleşmesi sağlanır

3-Vasari, aynı model üzerinde farklı tasarım alternatifleri üzerindeçalıştırıp, güneş/gölge etkisini farklı alternatifler üzerinde görmefırsatı verebilir1

2-Model

etrafındagüneşin hareketianimasyonolarak izlenip, kaydedilebilir

BPA 4. Güneş ışınımı analizi


• Güneş ışınımının temelleri ve hesaplanması

• Güneş ışınımının enerji yüklerine (ısıtma/soğutma) ve güneş kırıcı tasarımına etkisi

• Güneş ışınımından gerektiğinde faydalanma veya önleme stratejileri(kütle, renk, malzeme seçimi, yönlenme)

• Güneş ışınımının PV oluşturma potansiyeli

Binanın

farklı yüzlerinde gelen yıllık güneş ışınımı

Dünya solarenerji haritası




BİNA GÜNEŞ IŞINIM MİKTARINI BULMAK

• Binanın konumu, kütlesinin ve çevre binaların ışınım alınımına etkisi incelenebilir. Binanın günün, yılın belirli zamanlarında ve belirli bir bölgede ne kadar güneş ışınımı aldığı hesaplanabilir. Genellikle hesaplama yıllık yapılır.

• Solar Radiation analizi sırasında ölçüm yapılacak yüzeylere tıklanır. Ölçütle ilgili renk ve değerler kodları ayrıca bir grafik üzerinde de verilir. Farklı gösterim ve hassasiyet çeşitleri de vardır. Sonuçlar istenirse .CSV verisi olarak Excel veya başka ortamlara hesaplama yapmak aktarılabilir.




KOMŞU YAPI IŞINIM ERİŞİMİNİ İNCELEMEK

• Farklı tasarımların çevre binalarda oluşturduğu gölge ve ışıma etkileri alternatif tasarımlar üzerinde sınamak

alternatif 1 alternatif 2 alternatif 3 alternatif 4




FARKLI TASARIMLAR İÇİN PV POTANSİYELLERİNİ BULMAK




FARKLI GÜNEŞ KIRICILARIN ETKİNLİĞİNİ TEST ETMEK

BPA 5. Rüzgar ve hava akımı analizi


• Rüzgardan faydalanma ve hava akımını kontrol ederek doğal havalandırma sağlamak

• Havanın bina içinde ve etrafındaki hareketini anlamak

• Bina için en uygun doğal havalandırma tipine karar vermek ve uygulama stratejisini belirlemek


• Arsaya tanımlı zaman aralığı için rüzgar gülünü eklemek ve

• Tasarlanan bina etrafındaki

rüzgar tüneli (wind tunnel) aracıyla hava akımını dinamik olarak görüntülemek

Arsaya yerleştirilen rüzgar gülü

Akış çizgileri (flow

Lines) gösteriminderüzgar yönü ve hızı

Vasari Wind Tunnel ile farklı yönlerden gelen rüzgarın avluda bıraktığı etki (renkli hücre-colored cells gösterimi)

kb

gb d

BPA 6. Gün ışığı analizi


• Gün ışığının görsel konfor, iç mekan planlaması, yapay ışık yükleri ve güneş kırıcılar üzerindeki etkisini anlamak

• Binaya gün ışığı ile doğal ışık sağlama tekniklerini incelemek

• Işık miktarını ölçmek ve iyi aydınlatma üzerinde etkisi olan faktörleri anlamak

• Eylemlere göre kullanıcılar tarafından ihtiyaç duyulan ışık miktarını belirlemek ve destekleyici yapay ışık kullanımını anlamak

Illuminance render : Gün ışığı ve yapay ışıklarla

Eşit dağıtılmış

pencerelerle sınıf ortamı zemininde illuminancedeğerleri

Yandan ışık alma

Işık kırıcılar

BPA 6. Gün ışığı analizi


Uygulama Çıktıları (REVIT):

• AYDINLATMA ÇIKTILARINDAN MEKANSAL İŞLEV VE DESTEKLEYİCİ YAPAY AYDINLATMA GEREKSİNİMLERİNİ SORGULAMAK

3-Illuminance alt

seçeneklerinden

Yer/zaman ve

Gökyüzü aydınlık

seviyesini yansıtacak

uygun bir ayar

işaretlenir.

1-3B penceresinde o anlık

veya önceden kaydedilen

bir görüntü açılır.

2-İşlem Bulut üzerinden

gerçekleşecektir. Render

işleminin çıktı tipi (output

type) olarak illuminance

(aydınlatma) işaretlenir.

4-Render

sonucu

oluşacak

resmin boyutu

(Image Size)

Render in

Cloud

penceresinde

ayarlanır.

5-Bakış açısının ayarlanması için kat planında herhangi bir

yere düşey bakacak şekilde kamera yerleştirilir. Kırpma

(crop) noktaları ayarlanarak gün ışığı analiz yapılacak alan

tam olarak tanımlanır.

6-Render ayarlarından ışık kaynağı olarak Sadece Dış

Güneş (Exterior Sun Only) seçilip, render yapılır.

• E-posta

[email protected]

• URL:

www.sayisalmimar.com

• Facebook:

facebook/sayisalmimar

• Twitter:

@sofluoglu(art-tech-ture)

• Linkedin:

tr.linkedin.com/in/sayisalmimar

Teşekkürler…


İletişim bilgileri:

Mimar Sinan Güz. San. Üniversitesi

Enformatik Bölümü

Bomonti Kampüsü

Silahşör cad. No:89

Şişli-İstanbul

bim ve bina performans analizi

Design