A proposal for a retrofitting model for educational buildings in terms of energey efficient lighting criteria

Abstract

It has been crucial to benefit from daylighting and artificial lighting together as an integrated system in educational buildings to use energy efficiently during the day, since a well-designed lighting increases learning and working performance. The aim was to find the optimum values for daylighting to achieve visual comfort conditions and artificial lighting design parameters for minimum energy consumption for an educational building. For this purpose, six rooms having different orientations, sizes, function and façade configuration were selected from case building, Department of Mechanical Engineering in İzmir Institute of Technology, to evaluate and propose energy efficient lighting design by retrofitting scenarios. The main concern was that none of the rooms had its own proper solution for façade design according to the recommendations for daylighting and energy efficient usage. Input paramaters such as fenestration, light shelves, shading devices, surface colours, lighting fixture types and layouts were studied in scenarios by using daylighting simulation tool, DIALux. In real life application, it is possible to benefit from daylighting effectively and to minimize energy consumption by using intelligent sensors connected to the shading automation systems. This would be the best solution for visual comfort and energy efficiency in buildings. Thus, this study focused on optimum values of the input parameters which would provide such foreknowledge for such systems. In order to obtain energy efficient lighting performance in an educational building, it is important to evaluate the results for retrofitting that will be a guide for designers, architects and researchers.

Öğrenme ve çalışma performansını arttırması ve tüm gün kullanılan mekanlar olması nedeniyle, eğitim yapılarında enerjinin etkin kullanımı açısından doğal aydınlatmanın yapay aydınlatma ile birlikte verimli bir şekilde değerlendirilmesi önemlidir. Bu çalışmanın amacı, seçilen mekanlar için görsel konfor koşullarına uygun olarak optimum gün ışığı değerleri ile minimum enerji tüketimi için yapay aydınlatma tasarım parametrelerini araştırmaktır. Bu amaca yönelik olarak, bir eğitim yapısı olan İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Makine Mühendisliği Binası’nda farklı yönlere bakan, farklı büyüklük, işlev ve cephe tasarımına sahip altı adet mekan seçilmiş, değerlendirme yapılarak iyileştirme önerilerinde bulunulmuştur. Seçilen bu mekanların ortak sorunu, gün ışığı doğal aydınlatma ve enerji etkin kullanım açısından sahip oldukları özelliklere göre uygun cephe tasarımlarına sahip olmamalarıdır. İyileştirme çalışmalarında; pencere cam geçirgenliği, çerçeve katsayısı, ışık rafı, gölgeleme elemanları, yüzey renkleri, armatür tipi ve düzeni gibi çeşitli parametreler üzerinden oluşturulan senaryolarda DIALux programı kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır. Uygulamada, gölgeleme otomasyon sistemine bağlı olarak çalışan akıllı sensörler yardımıyla, gün ışığından optimum düzeyde faydalanma ve minimum enerji tüketimi sağlanabilir. Bu da görsel konfor ve binalarda enerji etkinliği için iyi bir çözüm olacaktır. Benzer sistemler için ön bilgi oluşturacak girdi parametrelerinin optimum değerlerinin belirlenmesi çalışmanın odak noktasıdır. Enerji etkin aydınlatma performansına sahip bir eğitim yapısı için yapılacak iyileştirmelere yönelik farklı senaryolara göre elde edilen sonuçların değerlendirilmesi tasarımcılar, mimarlar ve araştırmacılar için bir rehber niteliğinde olacaktır.