The ecological approaches in skyscrapers for generating and reducing the energy loss by using renewable resources

Abstract

Skyscrapers became the defining features of the cityscape with the advent of the 20th century. They become an inevitable and important product not only on the building scale but also on the country scale because they meet the needs of living for the present and the future. Besides the positive aspects of skyscrapers, they can be a product that may create problems in ecological and environmental terms, not only for our present but also for our future; the huge consumption of energy is the major problem of these types of tall buildings. For that reason in the design of skyscrapers, ecological designs and elements must also be developed in terms of generating and reducing the energy loss. Skyscrapers that can be adapting to the natural environment and emphasizing the ecological design criteria are the most appropriate solutions for our future and our environment. This thesis provides an overview on the notion of eco-design by highlighting some links between skyscrapers and ecological design. This research investigates also some worldwide used green building rating systems which can be utilized for evaluating the sustainability of skyscrapers. The main purpose of the thesis is to research on the ecological approaches in skyscrapers for generating and reducing the energy loss by using renewable resources. The energy generation in skyscrapers with productive mode strategies is investigated by focusing on two strategies; the first one is the solar energy and solar PVs, and the second one is the wind energy and wind turbines. The energy loss reduction in skyscrapers with passive mode strategies is investigated by focusing on two strategies; the first one is the passive solar concepts for natural solar gain and daylight, and the second one is the passive wind concepts for natural ventilation. As case studies; this thesis analyzed the ecological approaches for generating the energy in skyscrapers with productive mode strategies by using solar and wind energy, and reducing the energy loss in skyscrapers with passive mode strategies by using solar and wind concepts in some examples of skyscrapers that exist around the world.

Gökdelenler, 20. yüzyılın gelişiyle kent silüetinin belirleyici özelliklerinden beri olmuştur. Bugünün ve geleceğin yaşam ihtiyaçlarını karşılayabilmesi için gökdelenler sadece yapı ölçeğinde değil, aynı zamanda ülke ölçeğinde de kaçınılmaz ve önemli ürünlerinden beri olmuştur. Gökdelenlerin olumlu yönlerinin yanında, bu binalar ekolojik ve çevresel açısından sorun yaratan bir ürün olabilmektedir, sadece günümüzde değil, aynı zamanda gelecekte sorun yaratabilmektedir. Bu tür yüksek binaların aşırı enerji tüketimi en büyük problemlerden biridir. Bu tür binalar yapay ışık, ısı ve bina soğutması için elektrik gücü ve mekanik gücü üretilmek için büyük miktarda enerji tüketmektedir. Gökdelenler ekolojik ve yeşil tasarımı açısından büyük dikkat çekmesi gerekmektedir. Bunun için gökdelenler tasarımında ekolojik tasarımlar ve unsurlar enerjinin üretilmesi ve enerji kaybının azaltılması açısından geliştirilmelidir. Doğal çevreye uyum sağlayabilen ve ekolojik tasarım kriterleri vurgulayabilen gökdelenler geleceğimiz ve çevremiz için en uygun çözümlerdir. Bu tezde, eko tasarım kavramına kısa bir bakış getirilerek gökdelenler ile ekolojik tasarım arasındaki bazı bağlantıları vurgulanmıştır. Bu araştırmada, gökdelenlerin sürdürülebilirliğini değerlendirmesi için kullanılabilecek yeşil bina derecelendirme sistemlerinin bazılarını incelenmiştir. Bu tezin temel amacı, gökdelenlerde yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak enerjinin üretilmesi ve enerji kaybının azaltılması için ekolojik yaklaşımlar araştırılmıştır. Bu tezde, üretken mod stratejileri ile gökdelenlerde enerjinin üretilmesi için iki strateji üzerinde odaklanılmıştır; birincisi güneş enerjisi ve güneş PV'leri, ikincisi ise rüzgar enerjisi ve rüzgar türbinleri. Bu tezde de, pasif mod stratejileri ile gökdelenlerdeki enerjinin kaybının azaltılması için iki strateji üzerinde odaklanılmıştır; birincisi doğal güneş kazancı ve günışığı kazancı için kullanılan pasif güneş tasarımları, ikincisi ise doğal havalandırma için kullanılan pasif rüzgar tasarımları. Çalışma örnekleri olarak; bu tezde, dünyada var olan bazı gökdelenlerin örneklerine ait enerjinin üretilmesi ve enerji kaybının azaltılması için kullanılan yukarıdaki ekolojik yaklaşımlar inclenmiştir.