Abstract

Büyük ölçekli binalar, ısıtma, soğutma, aydınlatma veya havalandırma gibi enerji gerektiren unsurları barındırmaktadır. Isı kayıplarının en aza indirilmesi ve enerji talebinin düşürülmesiyle bu binalarda enerji verimliliği önemli ölçüde artırılabilir. Literatürde; binalarda en yaygın kullanılan yöntem olan yalıtım malzemeleri, pencere-duvar oranlarının değiştirilmesi veya mekan hacmindeki değişikliklerin enerji verimliliğini etkileyen faktörler olduğu kanıtlanmıştır.

​Bu çalışma, işletimsel enerji tüketimini en aza indirmek amacıyla temel verimlilik faktörlerini TS 825 ısı yalıtım standardına göre analiz etmektedir. Yaz ve kış aylarında farklı değerlendirilen mekânda, Akdeniz iklimine sahip Antalya'nın sıcaklık değerleri dikkate alınarak ideal, tek hacimli ve büyük ölçekli bir kapalı havuz yapısı incelenmiştir.

​Sonuçlar, artan kat yüksekliğinin özellikle yaz aylarında enerji talebini ciddi oranda artırdığını göstermektedir. Hem kış hem de yaz aylarında yalıtımın, enerji verimliliğini sağlamada en kritik unsur olduğu tespit edilmiştir. Özellikle yalıtım kalınlığının optimize edilmesi, malzeme türüne bağlı olarak %68 ile %89,5 arasında değişen oranlarda enerji tasarrufu sağlamıştır. Ayrıca, kış aylarında kat yüksekliğinin 23 metreden 10 metreye düşürülmesi, yalıtımlı yapılarda enerji tüketimini yaklaşık %78 oranında azaltmış; bu durum Akdeniz iklimindeki büyük ölçekli binalarda hacim yönetiminin kritik rolünü ortaya koymuştur.

Abstract

Large-scale buildings have energy-requiring factors such as heating, cooling, lighting, or  ventilation. Energy efficiency can be significantly improved in these buildings by minimizing  heat losses and reducing energy demand. In the literature, the use of insulation materials, which are the most commonly used methods in buildings, changing window-wall ratios, or changes in space volume have proven to be factors that affect energy efficiency. To minimize operational energy consumption, this study analyzes key efficiency factors according to the TS 825 thermal insulation standard. The ideal single-volume, large-scale indoor pool structure was examinedby considering the warm values of Antalya, which has a Mediterranean climate, in the space, which is evaluated differently in the summer and winter months. Results indicate that increased floor height significantly exacerbates energy demand, particularly during the summer months. It has been found that insulation in winter and summer months is the most critical feature in ensuring energy efficiency. Specifically, optimizing insulation thickness resulted in energy savings ranging from 68% to 89.5% depending on the material type. Furthermore, reducing the floor height from 23 m to 10 m in winter decreased energy consumption by approximately 78%  in insulated structures, highlighting the critical role of volume management in large-scale Mediterranean buildings. 

Structured Abstract: This study aims to evaluate and optimise energy efficiency in large-scale, single-volume indoor pools located in the Mediterranean climate by systematically analysing key efficiency factors according to the TS 825 thermal insulation standard. Energy consumption continues to escalate globally due to population growth and technological advancement, driving increases in CO₂ emissions, global warming, and climate change. The building sector is a major contributor to this ecological strain, accounting for 20% to 40% of total energy consumption in developing countries and up to 40% in developed nations. While extensive research focuses on residential energy efficiency or building retrofits within the framework of Nearly Zero-Energy Buildings (NZEB), there remains a critical gap in the current literature regarding the specific thermodynamic challenges of large-volume indoor pools. In such complex, large-scale structures, significant operational energy is required for continuous heating, cooling, lighting, and ventilation. The concept of structural volume management and its interplay with building envelope insulation in hot climates is often overlooked or addressed only superficially. Therefore, this study proposes a systematic parametric evaluation model to document and analyse the specific impacts of spatial dimensions and material choices, aiming to dramatically reduce operational energy consumption and highlight efficient design strategies for sustainable public architecture. The research methodology is grounded in an empirical case study of the Muratpaşa Municipality's Süleyman Erol Olympic Swimming Pool located in Antalya, Turkey. Antalya exhibits a characteristic Mediterranean climate and is officially classified as the 1st Degree-Day Region under the TS 825 standard, featuring an average annual outdoor temperature of 17.7°C, while indoor pool environments require constant temperatures between 24°C and 28°C. The selected reference building features a total indoor construction area of approximately 9,000 m², with a clear floor-to-ceiling height varying between 7 and 15 metres depending on its specific roof truss structure. Its existing envelope heavily relies on a main daylight source from the south-facing facade with a window-to-wall ratio (WWR) of roughly 85%, while the east and west facades maintain a 15% WWR. The baseline structure currently lacks any specific thermal insulation. Using this geometry as a foundational baseline, the study extrapolates various hypothetical scenarios to comprehensively assess the thermodynamic behaviour of varying building scales and proportions. To generate robust comparative data, the parametric study tested multiple independent variables in isolation. Instead of analysing a single fixed geometry, the computational model tested three distinct floor areas—8,000 m², 4,800 m², and 2,800 m²—to represent large, medium, and small-scale Olympic pool typologies. Concurrently, to analyse the critical impact of vertical volume on heat accumulation and thermal stratification, three uniform clear heights were systematically tested: 23 metres, 15 metres, and 10 metres. Furthermore, two primary building envelope scenarios were established: "Good Insulation" and "Poor Insulation". The "Good Insulation" scenario represents a highly optimised envelope aligning with Passive House standards, utilising 20 cm thick expanded polystyrene (EPS), extruded polystyrene (XPS), and polyurethane (PUR) to aggressively reduce the thermal transmittance (U-value) of external walls and roofs to approximately 0.11 - 0.14 W/m²K. Conversely, the "Poor Insulation" baseline represents uninsulated conventional construction typical of older public buildings in the region, exhibiting significantly higher U-values of around 1.80 - 2.00 W/m²K for walls and 1.50 - 1.80 W/m²K for roofs. The steady-state energy efficiency calculations were executed using a custom parametric computational model developed in Microsoft Excel and MATLAB. Rather than employing commercial dynamic thermal simulation software, the energy demands were calculated strictly based on the mathematical formulations and thermal resistance principles dictated by the 2013 revision of the TS 825 standard. Heat flow densities, average thermal resistances, and annual heating energy needs were calculated using established steady-state equations. The climate and monthly average outdoor temperature data were directly extracted from the generic meteorological tables provided in the TS 825 Annexes. During the computational process, external climate data, building orientation, and the indoor set temperature (maintained at 26°C) were held constant as control variables, allowing the model to clearly identify the individual thermodynamic impact of clear floor height, total floor area, insulation quality, and window-to-wall ratio on the overall thermal load. The findings of the research are grouped into distinct comparative categories, the first of which addresses the relationship between insulation use and floor height. The data reveals that thermal insulation is the most critical factor in mitigating energy consumption, capable of reducing annual fuel consumption and emissions by 68% to 89.5% depending on the specific insulation material applied. When evaluating floor heights in winter months, reducing the height from 23 metres to 10 metres in an adequately insulated structure decreased energy consumption by approximately 78%. Notably, the synergy between vertical volume and insulation is profound; a space with a 10-metre height utilising good insulation consumes 4.5 times less energy than an uninsulated counterpart. This ratio shifts to 3.7 times lower for 15-metre heights and 3.1 times lower for 23-metre heights, demonstrating that increased floor height significantly exacerbates the total energy demand. The highest energy requirements were universally observed in January, while May presented the lowest demand due to naturally balanced indoor and outdoor temperatures. The second category of findings examines the relationship between insulation and total spatial area. By keeping the floor area constant at 8,000 m², transitioning from poor to good insulation leads to a consistent decrease in annual energy demand by approximately 75%. Conversely, when keeping insulation constant at a highly optimised level, reducing the floor area from 8,000 m² to 2,800 m² results in a 40% decrease in heating load. In winter, the energy need of an 8,000 m² space decreases by approximately 62% when upgrading from poor to good building element insulation, and this reduction reaches 63.2% for a smaller 2,800 m² space. The data proves that while spatial reduction provides linear and significant efficiency gains, optimising thermal insulation remains the primary driver of total energy savings, bearing the most substantial impact on seasonal performance variations. The third and fourth categories address the window-to-wall ratio and the thermodynamic properties of different glazing types. The findings show that decreasing the WWR yields only marginal efficiency improvements compared to structural changes. For example, in a building with a 23-metre floor height, shifting from a 90% WWR to a 10% WWR improves energy efficiency by approximately 5.8%. This efficiency difference further diminishes as the floor height decreases, dropping to 5.4% for a 15-metre height and 4.9% for a 10-metre height. Regarding glazing properties, changing from single to double glazing on a minimal 10% WWR facade impacts energy needs by a mere 0.7%, whereas on an expansive 90% WWR facade, the difference jumps to 5.8%. Comparing double to triple glazing yields even smaller performance margins: a 0.3% difference for small windows and a 2.7% difference for large windows. Consequently, while single-glazing on a 90% facade causes the most severe heat loss in winter, architectural volume optimisation proves to be a far more powerful strategy than minimising window ratios in this specific climate zone. Ultimately, the results of the research reveal that transferring systematic, standard-based ecological and thermodynamic data into the architectural design phase provides crucial contributions to large-scale facility planning. The study demonstrates that while decreasing WWR provides marginal gains, aggressive volume reduction strategies and the integration of robust thermal insulation are strictly imperative for large public buildings in the Mediterranean. Unlike traditional residential structures, the "shape factor" or vertical volume in large sports facilities acts as a highly competitive variable against material thermal resistance. Although the steady-state analysis inherently faces limitations by omitting latent heat loads, water evaporation dynamics, and dynamic HVAC efficiencies, it firmly establishes a foundational methodological framework for achieving Net-Zero Energy Building (NZEB) objectives. By prioritising optimised insulation and strategically maintaining floor heights around 10 to 15 metres, future projects can achieve maximum operational cost reductions, limit greenhouse gas emissions, and maintain superior user comfort throughout the building's lifecycle.

Yapılandırılmış Özet: Bu çalışma, temel verimlilik faktörlerini TS 825 ısı yalıtım standardına göre sistematik olarak analiz ederek, Akdeniz ikliminde yer alan büyük ölçekli ve tek hacimli kapalı havuzlarda enerji verimliliğini değerlendirmeyi ve optimize etmeyi amaçlamaktadır. Nüfus artışı ve teknolojik gelişmeler nedeniyle küresel ölçekte artmaya devam eden enerji tüketimi CO2 emisyonlarında, küresel ısınmada ve iklim değişikliğinde artışa yol açmaktadır. Yapı sektörü, gelişmekte olan ülkelerde toplam enerji tüketiminin %20 ila %40'ından, gelişmiş ülkelerde ise %40'ına kadarından sorumlu olarak bu ekolojik tahribata büyük ölçüde katkıda bulunmaktadır. Mevcut literatürdeki kapsamlı araştırmalar genellikle konutlarda enerji verimliliğine veya Neredeyse Sıfır Enerjili Binalar çerçevesindeki bina yenileme uygulamalarına odaklansa da, büyük ölçekli kapalı havuzların özgül termodinamik zorluklarına ilişkin kritik bir boşluk bulunmaktadır. Bu tür karmaşık ve büyük ölçekli yapılarda kesintisiz ısıtma, soğutma, aydınlatma ve havalandırma için ciddi miktarda işletme enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır. Sıcak iklimlerde yapısal hacim yönetimi kavramı ve bunun bina kabuğu yalıtımı ile olan etkileşimi çoğunlukla göz ardı edilmekte veya yalnızca yüzeysel olarak ele alınmaktadır. Bu nedenle, bu çalışma, mekansal boyutların ve malzeme seçimlerinin spesifik etkilerini belgeleyip analiz etmek için sistematik bir parametrik değerlendirme modeli önermekte, böylece işletme dönemi enerji tüketimini büyük ölçüde azaltmayı ve sürdürülebilir kamusal mimari için verimli tasarım stratejilerini vurgulamayı hedeflemektedir. Araştırma metodolojisi, Türkiye'nin Antalya ilinde bulunan Muratpaşa Belediyesi Süleyman Erol Olimpik Yüzme Havuzu'nun vaka çalışmasına dayanmaktadır. Karakteristik bir Akdeniz iklimi sergileyen ve TS 825 standardı kapsamında resmi olarak 1. Derece Gün Bölgesi olarak sınıflandırılan Antalya, 17,7°C'lik yıllık ortalama dış ortam sıcaklığına sahipken, kapalı havuz ortamlarının sürekli olarak 24°C ile 28°C arasında tutulması gerekmektedir. Seçilen referans bina, yaklaşık 9.000 m²'lik toplam kapalı inşaat alanına sahip olup, net kat yüksekliği çatı makası yapısına bağlı olarak 7 ile 15 metre arasında değişmektedir. Mevcut bina kabuğu, ana gün ışığı kaynağı olarak güney cephesinde yaklaşık %85'lik bir pencere-duvar oranına (PDO) dayanırken, doğu ve batı cepheleri %15'lik bir PDO'yu korumaktadır. Referans alınan mevcut yapıda herhangi bir ısı yalıtımı bulunmamaktadır. Çalışma, bu geometriyi temel bir referans noktası olarak kullanarak, farklı yapısal ölçeklerin ve oranların termodinamik davranışını kapsamlı bir şekilde değerlendirmek amacıyla çeşitli varsayımsal senaryolar üretmektedir. Güçlü karşılaştırmalı veriler elde etmek amacıyla, parametrik çalışmada çok sayıda bağımsız değişken izole edilerek test edilmiştir. Hesaplamalı model, tek bir sabit geometriyi analiz etmek yerine, büyük, orta ve küçük ölçekli olimpik havuz tipolojilerini temsil etmek üzere sırasıyla 8.000 m², 4.800 m² ve 2.800 m² olmak üzere üç farklı taban alanını test etmiştir. Eş zamanlı olarak, dikey hacmin ısı birikimi ve ısıl tabakalaşma üzerindeki kritik etkisini analiz etmek için 23 metre, 15 metre ve 10 metre olmak üzere üç standart net kat yüksekliği sistematik olarak incelenmiştir. Ayrıca, "İyi Yalıtım" ve "Zayıf Yalıtım" olmak üzere iki temel bina kabuğu senaryosu oluşturulmuştur. "İyi Yalıtım" senaryosu, dış duvarların ve çatıların ısıl geçirgenlik değerini (U-değeri) yaklaşık 0,11 - 0,14 W/m²K seviyelerine düşürmek için 20 cm kalınlığında Genleştirilmiş Polistiren (EPS), Ekstrüde Polistiren (XPS) ve Poliüretan (PUR) kullanan, Pasif Ev standartlarıyla uyumlu ve yüksek oranda optimize edilmiş bir kabuğu temsil etmektedir. Buna karşın, "Zayıf Yalıtım" referans modeli, bölgedeki eski kamu binalarının tipik bir özelliği olan, duvarlar için 1,80 - 2,00 W/m²K ve çatılar için 1,50 - 1,80 W/m²K gibi önemli ölçüde yüksek U-değerleri sergileyen yalıtımsız geleneksel yapıyı ifade etmektedir. Kararlı durum enerji verimliliği hesaplamaları, Microsoft Excel ve MATLAB'de geliştirilen özel bir parametrik hesaplamalı model kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ticari dinamik termal simülasyon yazılımları kullanmak yerine, enerji talepleri kesinlikle TS 825 standardının 2013 revizyonunda belirtilen matematiksel formülasyonlara ve ısıl direnç prensiplerine dayalı olarak hesaplanmıştır. Isı akısı yoğunlukları, ortalama ısıl geçirgenlik dirençleri ve yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı, yerleşik kararlı durum denklemleri kullanılarak bulunmuştur. İklim verileri ve aylık ortalama dış ortam sıcaklık değerleri, doğrudan TS 825 eklerinde sağlanan jenerik meteorolojik tablolardan elde edilmiştir. Hesaplama süreci boyunca dış iklim verileri, bina yönelimi ve 26°C'de tutulan iç mekan ayar sıcaklığı kontrol değişkenleri olarak sabit tutulmuş; bu sayede modelin net kat yüksekliği, toplam taban alanı, yalıtım kalitesi ve pencere-duvar oranının toplam ısıl yük üzerindeki bireysel termodinamik etkilerini net bir şekilde tanımlamasına olanak sağlanmıştır. Araştırmanın bulguları belirli karşılaştırmalı kategoriler altında toplanmış olup, bunlardan ilki yalıtım kullanımı ile kat yüksekliği arasındaki ilişkiyi ele almaktadır. Veriler, ısı yalıtımının enerji tüketimini azaltmada en kritik faktör olduğunu ve uygulanan belirli yalıtım malzemesine bağlı olarak yıllık yakıt tüketimini ve emisyonları %68 ila %89,5 oranında azaltabildiğini ortaya koymaktadır. Kış aylarında kat yükseklikleri değerlendirildiğinde, yeterli yalıtıma sahip bir yapıda yüksekliğin 23 metreden 10 metreye düşürülmesi, enerji tüketimini yaklaşık %78 oranında azaltmıştır. Özellikle dikey hacim ve yalıtım arasındaki sinerji oldukça derindir, iyi yalıtım kullanan 10 metre yüksekliğindeki bir mekan, yalıtımsız muadiline göre 4,5 kat daha az enerji tüketmektedir. Bu oranın 15 metrelik yüksekliklerde 3,7 kata ve 23 metrelik yüksekliklerde 3,1 kata düştüğü gözlemlenmiş olup, artan kat yüksekliğinin toplam enerji talebini önemli ölçüde şiddetlendirdiği kanıtlanmıştır. En yüksek enerji gereksinimleri istisnasız olarak Ocak ayında görülürken, Mayıs ayı iç ve dış sıcaklıkların doğal olarak dengelenmesi nedeniyle en düşük talebi sunmuştur. İkinci bulgu kategorisi, yalıtım ile toplam mekansal alan arasındaki ilişkiyi incelemektedir. Taban alanı 8.000 m²'de sabit tutulduğunda, zayıf yalıtımdan iyi yalıtıma geçiş, yıllık enerji talebinde tutarlı bir biçimde yaklaşık %75'lik bir azalmaya yol açmaktadır. Diğer taraftan, yalıtım yüksek oranda optimize edilmiş bir seviyede sabit tutulduğunda, taban alanının 8.000 m²'den 2.800 m²'ye düşürülmesi ısıtma yükünde %40'lık bir düşüşle sonuçlanmaktadır. Kışın, 8.000 m²'lik bir alanın enerji ihtiyacı, yapı elemanlarında zayıf yalıtımdan iyi yalıtıma geçildiğinde yaklaşık %62 oranında azalmakta ve bu azalma 2.800 m²'lik daha küçük bir alan için %63,2'ye ulaşmaktadır. Veriler, mekansal küçülmenin doğrusal ve önemli verimlilik kazanımları sağlamasına rağmen, ısıl yalıtım optimizasyonunun toplam enerji tasarrufunun temel itici gücü olmaya devam ettiğini ve mevsimsel performans varyasyonları üzerinde en önemli etkiye sahip olduğunu kanıtlamaktadır. Üçüncü ve dördüncü kategoriler, PDO ve farklı cam tiplerinin termodinamik özelliklerini ele almaktadır. Bulgular, PDO'nun düşürülmesinin yapısal değişikliklere kıyasla sadece marjinal verimlilik artışları sağladığını göstermektedir. Örneğin, 23 metrelik kat yüksekliğine sahip bir binada, %90 PDO'dan %10 PDO'ya geçiş, enerji verimliliğini yaklaşık %5,8 oranında iyileştirmektedir. Bu verimlilik farkı, kat yüksekliği azaldıkça daha da düşerek 15 metrelik yükseklikte %5,4'e ve 10 metrelik yükseklikte %4,9'a gerilemektedir. Cam özelliklerine ilişkin olarak, minimum %10 PDO'ya sahip bir cephede tek camdan çift cama geçiş enerji ihtiyacını yalnızca %0,7 oranında etkilerken, %90 PDO'ya sahip geniş bir cephede bu fark %5,8'e sıçramaktadır. Çift cam ile üçlü cam karşılaştırıldığında daha da küçük performans oranlarını elde edilmektedir. Örneğin; küçük pencereler için %0,3'lük ve büyük pencereler için %2,7'lik bir fark görülmektedir. Sonuç olarak, %90 oranındaki bir cephede tek cam kullanılması kışın en ciddi ısı kaybına neden olsa da, mimari hacim optimizasyonunun bu belirli iklim kuşağında pencere oranlarını en aza indirmekten çok daha güçlü bir strateji olduğu kanıtlanmıştır. Sonuç olarak, araştırma sonuçları standartlara dayalı sistematik ekolojik ve termodinamik verilerin mimari tasarım aşamasına aktarılmasının, büyük ölçekli tesis planlamasına hayati katkılar sağladığını ortaya koymaktadır. Çalışma, PDO'nun azaltılmasının marjinal kazanımlar sağlamasına karşılık, Akdeniz'deki büyük kamu binaları için agresif hacim küçültme stratejilerinin ve güçlü bir ısı yalıtımı entegrasyonunun kesinlikle zorunlu olduğunu göstermektedir. Geleneksel konut yapılarının aksine, büyük spor tesislerindeki şekil faktörü veya dikey hacim, malzemenin ısıl geçirgenliğine karşı oldukça rekabetçi bir değişken olarak işlev görmektedir. Kararlı durum analizi; gizli ısı yüklerini, su buharlaşma dinamiklerini ve dinamik HVAC verimliliklerini kapsam dışı bırakması nedeniyle doğası gereği bazı sınırlamalara sahip olsa da, Neredeyse Sıfır Enerjili Bina hedeflerine ulaşmak için sağlam bir metodolojik çerçeve kurmaktadır. Optimize edilmiş yalıtıma öncelik verilerek ve kat yüksekliklerinin stratejik olarak 10 ila 15 metre civarında tutulmasıyla, gelecekteki projelerde işletme maliyetlerinde maksimum düşüş sağlanabilir, sera gazı emisyonları sınırlandırılabilir ve binanın yaşam döngüsü boyunca üstün kullanıcı konforu sürdürülebilir.

ملخص منظم تهدف هذه الدراسة إلى تقييم وتحسين كفاءة الطاقة في حمامات السباحة الداخلية واسعة النطاق ذات الحجم الواحد والواقعة في المناطق ذات المناخ المتوسطي، وذلك من خلال التحليل المنهجي لعوامل الكفاءة الرئيسية وفقًا لمعيار العزل الحراري TS 825. يستمر استهلاك الطاقة في الارتفاع على الصعيد العالمي بسبب النمو السكاني والتقدم التكنولوجي، مما يؤدي إلى زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والاحتباس الحراري وتغير المناخ. ويُعد قطاع البناء أحد المساهمين الرئيسيين في هذا الضغط البيئي، حيث يمثل ما بين 20% و40% من إجمالي استهلاك الطاقة في البلدان النامية وما يصل إلى 40% في الدول المتقدمة. وفي حين تركز الأبحاث المكثفة على كفاءة الطاقة السكنية أو عمليات تحديث المباني في إطار مفهوم «المباني شبه الخالية من الطاقة» (NZEB)، لا تزال هناك فجوة كبيرة في الأدبيات الحالية فيما يتعلق بالتحديات الديناميكية الحرارية المحددة التي تواجهها حمامات السباحة الداخلية ذات الحجم الكبير. في مثل هذه الهياكل المعقدة والواسعة النطاق، يتطلب الأمر طاقة تشغيلية كبيرة للتدفئة والتبريد والإضاءة والتهوية المستمرة. غالبًا ما يتم تجاهل مفهوم إدارة الحجم الهيكلي وتفاعله مع عزل غلاف المبنى في المناخات الحارة، أو يتم تناوله بشكل سطحي فقط. لذلك، تقترح هذه الدراسة نموذجًا تقييميًّا بارامتريًا منهجيًّا لتوثيق وتحليل الآثار المحددة للأبعاد المكانية واختيارات المواد، بهدف خفض استهلاك الطاقة التشغيلية بشكل كبير وإبراز استراتيجيات التصميم الفعالة للهندسة المعمارية العامة المستدامة. تستند منهجية البحث إلى دراسة حالة تجريبية لمسبح «سليمان إيرول» الأولمبي التابع لبلدية مرادباشا، الواقع في أنطاليا، تركيا. تتميز أنطاليا بمناخ متوسطي مميز، وهي مصنفة رسميًا على أنها منطقة من الدرجة الأولى وفقًا لمعيار TS 825، حيث يبلغ متوسط درجة الحرارة السنوية في الهواء الطلق 17.7 درجة مئوية، في حين تتطلب بيئات المسابح الداخلية درجات حرارة ثابتة تتراوح بين 24 و28 درجة مئوية. يتميز المبنى المرجعي المختار بمساحة بناء داخلية إجمالية تبلغ حوالي 9,000 متر مربع، مع ارتفاع خالٍ من العوائق من الأرض إلى السقف يتراوح بين 7 و15 مترًا اعتمادًا على هيكل دعامات السقف الخاصة به. يعتمد غلاف المبنى الحالي بشكل كبير على مصدر رئيسي للضوء الطبيعي من الواجهة المواجهة للجنوب بنسبة النوافذ إلى الجدران (WWR) تبلغ حوالي 85٪، في حين تحافظ الواجهتان الشرقية والغربية على نسبة WWR تبلغ 15٪. يفتقر الهيكل الأساسي حاليًا إلى أي عزل حراري محدد. وباستخدام هذه الهندسة كأساس مرجعي، تستنبط الدراسة سيناريوهات افتراضية متنوعة لتقييم السلوك الديناميكي الحراري لمقاييس ونسب المباني المختلفة بشكل شامل. ولإنتاج بيانات مقارنة موثوقة، اختبرت الدراسة البارامترية متغيرات مستقلة متعددة بشكل منفصل. وبدلاً من تحليل هندسة ثابتة واحدة، اختبر النموذج الحسابي ثلاث مساحات أرضية متميزة — 8,000 م²، و4,800 م²، و2,800 م² — لتمثيل أنماط حمامات السباحة الأولمبية الكبيرة والمتوسطة والصغيرة الحجم. وفي الوقت نفسه، لتحليل التأثير الحاسم للحجم الرأسي على تراكم الحرارة والتقسيم الحراري، تم اختبار ثلاثة ارتفاعات داخلية موحدة بشكل منهجي: 23 مترًا، و15 مترًا، و10 أمتار. علاوة على ذلك، تم وضع سيناريوهين أساسيين لغلاف المبنى: «عزل جيد» و«عزل ضعيف». يمثل سيناريو «العزل الجيد» غلافًا مبنيًّا ومُحسَّنًا للغاية يتوافق مع معايير «المنزل السلبي» (Passive House)، حيث يستخدم البوليسترين الموسع (EPS) بسمك 20 سم، والبوليسترين المبثوق (XPS)، والبولي يوريثان (PUR) لتقليل النفاذية الحرارية (قيمة U) للجدران الخارجية والأسقف بشكل كبير إلى ما يقارب 0.11 - 0.14 واط/م²كلفن. وعلى العكس من ذلك، يمثل خط الأساس «العزل الضعيف» البناء التقليدي غير المعزول الذي يُعد نموذجياً للمباني العامة القديمة في المنطقة، حيث يُظهر قيم U أعلى بكثير تتراوح بين حوالي 1.80 و2.00 واط/م²كلفن للجدران و1.50 و1.80 واط/م²كلفن للأسطح. تم تنفيذ حسابات كفاءة الطاقة في حالة الاستقرار باستخدام نموذج حسابي بارامتري مخصص تم تطويره في Microsoft Excel و MATLAB. وبدلاً من استخدام برامج المحاكاة الحرارية الديناميكية التجارية، تم حساب احتياجات الطاقة بشكل صارم استنادًا إلى الصيغ الرياضية ومبادئ المقاومة الحرارية التي تنص عليها النسخة المعدلة لعام 2013 من معيار TS 825. وتم حساب كثافات تدفق الحرارة، ومتوسط المقاومة الحرارية، واحتياجات الطاقة السنوية للتدفئة باستخدام معادلات حالة الاستقرار المعمول بها. تم استخراج بيانات المناخ ومتوسط درجة الحرارة الخارجية الشهرية مباشرةً من الجداول الأرصادية العامة الواردة في ملاحق المعيار TS 825. وأثناء عملية الحساب، تم الحفاظ على ثبات البيانات المناخية الخارجية واتجاه المبنى ودرجة الحرارة المحددة داخليًّا (التي تم الحفاظ عليها عند 26 درجة مئوية) كمتغيرات تحكم، مما سمح للنموذج بتحديد التأثير الديناميكي الحراري الفردي لكل من ارتفاع الأرضية الصافية، ومساحة الأرضية الإجمالية، وجودة العزل، ونسبة النوافذ إلى الجدران على الحمل الحراري الإجمالي. تم تجميع نتائج البحث في فئات مقارنة متميزة، تتناول الفئة الأولى منها العلاقة بين استخدام العزل وارتفاع الأرضية. وتكشف البيانات أن العزل الحراري هو العامل الأكثر أهمية في الحد من استهلاك الطاقة، حيث إنه قادر على خفض استهلاك الوقود السنوي والانبعاثات بنسبة تتراوح بين 68% و89.5% اعتمادًا على مادة العزل المحددة المستخدمة. وعند تقييم ارتفاعات الأرضيات في أشهر الشتاء، أدى خفض الارتفاع من 23 متراً إلى 10 أمتار في مبنى معزول بشكل كافٍ إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة 78٪ تقريباً. والجدير بالذكر أن التآزر بين الحجم الرأسي والعزل كبير للغاية؛ فالمساحة التي يبلغ ارتفاعها 10 أمتار وتستخدم عزلًا جيدًا تستهلك طاقة أقل بـ 4.5 أضعاف من نظيرتها غير المعزولة. وتتغير هذه النسبة لتصبح أقل بـ 3.7 مرة بالنسبة لارتفاعات تبلغ 15 مترًا، وأقل بـ 3.1 مرة بالنسبة لارتفاعات تبلغ 23 مترًا، مما يدل على أن زيادة ارتفاع الأرضية تؤدي إلى تفاقم الطلب الإجمالي على الطاقة بشكل كبير. وقد لوحظت أعلى مستويات الطلب على الطاقة بشكل عام في شهر يناير، في حين سجل شهر مايو أدنى مستوى للطلب بسبب التوازن الطبيعي بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية. تتناول الفئة الثانية من النتائج العلاقة بين العزل والمساحة الإجمالية. عند الحفاظ على مساحة الأرضية ثابتة عند 8,000 م²، يؤدي الانتقال من العزل الضعيف إلى العزل الجيد إلى انخفاض ثابت في الطلب السنوي على الطاقة بنسبة 75٪ تقريبًا. وعلى العكس من ذلك، عند الحفاظ على العزل ثابتًا عند مستوى مُحسَّن للغاية، يؤدي تقليل مساحة الأرضية من 8,000 م² إلى 2,800 م² إلى انخفاض بنسبة 40٪ في حمل التدفئة. في فصل الشتاء، تنخفض احتياجات الطاقة لمساحة تبلغ 8,000 م² بنسبة 62٪ تقريبًا عند تحسين عزل عناصر المبنى من مستوى ضعيف إلى جيد، وتصل هذه النسبة إلى 63.2٪ بالنسبة لمساحة أصغر تبلغ 2,800 م². تثبت البيانات أنه في حين أن تقليل المساحة يوفر مكاسب خطية وهامة في الكفاءة، فإن تحسين العزل الحراري يظل المحرك الرئيسي لتوفير الطاقة الإجمالي، وله التأثير الأكبر على التغيرات الموسمية في الأداء. تتناول الفئتان الثالثة والرابعة نسبة النافذة إلى الجدار والخصائص الديناميكية الحرارية لأنواع الزجاج المختلفة. تظهر النتائج أن خفض نسبة النافذة إلى الجدار (WWR) لا يؤدي إلا إلى تحسينات هامشية في الكفاءة مقارنة بالتغييرات الهيكلية. على سبيل المثال، في مبنى يبلغ ارتفاع الطابق فيه 23 متراً، يؤدي الانتقال من نسبة نافذة إلى جدار تبلغ 90% إلى 10% إلى تحسين كفاءة الطاقة بنسبة 5.8% تقريباً. ويتضاءل هذا الفارق في الكفاءة بشكل أكبر مع انخفاض ارتفاع الطابق، حيث ينخفض إلى 5.4% عند ارتفاع 15 متراً وإلى 4.9% عند ارتفاع 10 أمتار. وفيما يتعلق بخصائص الزجاج، فإن التغيير من الزجاج الأحادي إلى الزجاج المزدوج في واجهة ذات نسبة WWR لا تتجاوز 10٪ يؤثر على احتياجات الطاقة بنسبة 0.7٪ فقط، بينما في واجهة واسعة بنسبة WWR تبلغ 90٪، يقفز الفرق إلى 5.8٪. وتُظهر المقارنة بين الزجاج المزدوج والثلاثي هوامش أداء أقل: فرق بنسبة 0.3% للنوافذ الصغيرة و2.7% للنوافذ الكبيرة. وبالتالي، في حين أن استخدام الزجاج الأحادي في واجهة بنسبة 90% يتسبب في أشد حالات فقدان الحرارة في فصل الشتاء، فإن تحسين الحجم المعماري يثبت أنه استراتيجية أقوى بكثير من تقليل نسب النوافذ في هذه المنطقة المناخية المحددة. وفي النهاية، تكشف نتائج البحث أن نقل البيانات الإيكولوجية والحرارية المنهجية والقائمة على المعايير إلى مرحلة التصميم المعماري يقدم مساهمات حاسمة في تخطيط المنشآت واسعة النطاق. وتُظهر الدراسة أنه في حين أن خفض نسبة WWR يوفر مكاسب هامشية، فإن استراتيجيات تخفيض الحجم الجذرية ودمج العزل الحراري القوي أمران ضروريان للغاية للمباني العامة الكبيرة في منطقة البحر الأبيض المتوسط. وعلى عكس المباني السكنية التقليدية، فإن «عامل الشكل» أو الحجم الرأسي في المنشآت الرياضية الكبيرة يعمل كمتغير تنافسي للغاية مقابل المقاومة الحرارية للمواد. على الرغم من أن تحليل الحالة المستقرة يواجه بطبيعته قيودًا نتيجة إغفال أحمال الحرارة الكامنة، وديناميكيات تبخر الماء، وكفاءات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الديناميكية، فإنه يرسخ بإحكام إطارًا منهجيًّا أساسيًّا لتحقيق أهداف المباني ذات الطاقة الصافية الصفرية (NZEB). ومن خلال إعطاء الأولوية للعزل المُحسَّن والحفاظ بشكل استراتيجي على ارتفاعات الأرضيات في نطاق 10 إلى 15 مترًا، يمكن للمشاريع المستقبلية تحقيق أقصى قدر من خفض التكاليف التشغيلية، والحد من انبعاثات غازات الدفيئة، والحفاظ على راحة فائقة للمستخدمين طوال دورة حياة المبنى.

Résumé Structuré: Cette étude vise à évaluer et à optimiser l’efficacité énergétique des piscines couvertes à grand volume situées dans des régions au climat méditerranéen, en analysant systématiquement les facteurs clés d’efficacité conformément à la norme d’isolation thermique TS 825. La consommation d’énergie continue d’augmenter à l’échelle mondiale en raison de la croissance démographique et des progrès technologiques, ce qui entraîne une hausse des émissions de CO₂, le réchauffement climatique et le changement climatique. Le secteur du bâtiment contribue fortement à cette pression écologique, représentant entre 20 % et 40 % de la consommation totale d’énergie dans les pays en développement et jusqu’à 40 % dans les pays développés. Alors que de nombreuses recherches se concentrent sur l’efficacité énergétique résidentielle ou la rénovation des bâtiments dans le cadre des bâtiments à consommation d’énergie quasi nulle (NZEB), il subsiste une lacune importante dans la littérature actuelle concernant les défis thermodynamiques spécifiques aux piscines couvertes de grand volume. Dans ces structures complexes et de grande envergure, une énergie d’exploitation importante est nécessaire pour assurer en continu le chauffage, le refroidissement, l’éclairage et la ventilation. Le concept de gestion du volume structurel et son interaction avec l’isolation de l’enveloppe du bâtiment dans les climats chauds est souvent négligé ou abordé de manière superficielle. Par conséquent, cette étude propose un modèle d’évaluation paramétrique systématique visant à documenter et à analyser les impacts spécifiques des dimensions spatiales et des choix de matériaux, dans le but de réduire considérablement la consommation d’énergie d’exploitation et de mettre en évidence des stratégies de conception efficaces pour une architecture publique durable. La méthodologie de recherche s’appuie sur une étude de cas empirique portant sur la piscine olympique Süleyman Erol de la municipalité de Muratpaşa, située à Antalya, en Turquie. Antalya présente un climat méditerranéen caractéristique et est officiellement classée dans la région de 1er degré-jour selon la norme TS 825, avec une température extérieure annuelle moyenne de 17,7 °C, tandis que les environnements des piscines couvertes nécessitent des températures constantes comprises entre 24 °C et 28 °C. Le bâtiment de référence sélectionné présente une surface de construction intérieure totale d’environ 9 000 m², avec une hauteur libre au sol variant entre 7 et 15 mètres en fonction de la structure spécifique de sa charpente. Son enveloppe existante repose largement sur une source principale de lumière naturelle provenant de la façade orientée au sud, avec un rapport fenêtre/mur (WWR) d’environ 85 %, tandis que les façades est et ouest présentent un WWR de 15 %. La structure de référence ne dispose actuellement d’aucune isolation thermique spécifique. En utilisant cette géométrie comme base de référence, l’étude extrapole divers scénarios hypothétiques afin d’évaluer de manière exhaustive le comportement thermodynamique de bâtiments de différentes échelles et proportions. Afin de générer des données comparatives fiables, l’étude paramétrique a testé plusieurs variables indépendantes de manière isolée. Au lieu d’analyser une seule géométrie fixe, le modèle de calcul a testé trois surfaces au sol distinctes — 8 000 m², 4 800 m² et 2 800 m² — pour représenter des typologies de piscines olympiques à grande, moyenne et petite échelle. Parallèlement, afin d’analyser l’impact déterminant du volume vertical sur l’accumulation de chaleur et la stratification thermique, trois hauteurs libres uniformes ont été systématiquement testées : 23 mètres, 15 mètres et 10 mètres. De plus, deux scénarios principaux d’enveloppe du bâtiment ont été définis : « Bonne isolation » et « Mauvaise isolation ». Le scénario « Bonne isolation » correspond à une enveloppe hautement optimisée, conforme aux normes « Maison passive », utilisant du polystyrène expansé (EPS), du polystyrène extrudé (XPS) et du polyuréthane (PUR) d’une épaisseur de 20 cm afin de réduire de manière significative la transmittance thermique (valeur U) des murs extérieurs et des toitures à environ 0,11 - 0,14 W/m²K. À l’inverse, le scénario de référence « Mauvaise isolation » correspond à une construction conventionnelle non isolée, typique des anciens bâtiments publics de la région, présentant des valeurs U nettement plus élevées, comprises entre environ 1,80 et 2,00 W/m²K pour les murs et entre 1,50 et 1,80 W/m²K pour les toitures. Les calculs d’efficacité énergétique en régime permanent ont été effectués à l’aide d’un modèle de calcul paramétrique sur mesure développé sous Microsoft Excel et MATLAB. Plutôt que d’utiliser un logiciel commercial de simulation thermique dynamique, les besoins énergétiques ont été calculés strictement sur la base des formulations mathématiques et des principes de résistance thermique dictés par la révision de 2013 de la norme TS 825. Les densités de flux thermique, les résistances thermiques moyennes et les besoins annuels en énergie de chauffage ont été calculés à l’aide d’équations établies en régime permanent. Les données climatiques et les températures extérieures moyennes mensuelles ont été directement extraites des tableaux météorologiques génériques fournis dans les annexes de la norme TS 825. Au cours du processus de calcul, les données climatiques externes, l’orientation du bâtiment et la température intérieure de consigne (maintenue à 26 °C) ont été maintenues constantes en tant que variables de contrôle, ce qui a permis au modèle d’identifier clairement l’impact thermodynamique individuel de la hauteur libre sous plafond, de la surface totale au sol, de la qualité de l’isolation et du rapport fenêtre/mur sur la charge thermique globale. Les résultats de la recherche sont regroupés en différentes catégories comparatives, dont la première porte sur la relation entre l’utilisation de l’isolation et la hauteur sous plafond. Les données révèlent que l’isolation thermique est le facteur le plus déterminant pour réduire la consommation d’énergie, puisqu’elle permet de diminuer la consommation annuelle de combustible et les émissions de 68 % à 89,5 % selon le matériau isolant utilisé. Lors de l’évaluation des hauteurs sous plafond pendant les mois d’hiver, la réduction de la hauteur de 23 mètres à 10 mètres dans une structure correctement isolée a permis de diminuer la consommation d’énergie d’environ 78 %. Il convient de noter que la synergie entre le volume vertical et l’isolation est considérable : un espace de 10 mètres de hauteur bénéficiant d’une bonne isolation consomme 4,5 fois moins d’énergie qu’un espace équivalent non isolé. Ce rapport passe à 3,7 fois moins pour une hauteur de 15 mètres et à 3,1 fois moins pour une hauteur de 23 mètres, ce qui démontre qu’une hauteur de plafond plus importante augmente considérablement la demande énergétique totale. Les besoins énergétiques les plus élevés ont été observés de manière générale en janvier, tandis que le mois de mai a présenté la demande la plus faible en raison d’un équilibre naturel entre les températures intérieures et extérieures. La deuxième catégorie de résultats examine la relation entre l’isolation et la surface totale. En maintenant la surface au sol constante à 8 000 m², le passage d’une isolation médiocre à une bonne isolation entraîne une diminution constante de la demande énergétique annuelle d’environ 75 %. À l’inverse, en conservant l’isolation à un niveau hautement optimisé, la réduction de la surface au sol de 8 000 m² à 2 800 m² se traduit par une diminution de 40 % de la charge de chauffage. En hiver, les besoins énergétiques d’un espace de 8 000 m² diminuent d’environ 62 % lorsque l’isolation des éléments de construction passe de médiocre à bonne, et cette réduction atteint 63,2 % pour un espace plus petit de 2 800 m². Les données démontrent que, si la réduction de la surface offre des gains d’efficacité linéaires et significatifs, l’optimisation de l’isolation thermique reste le principal facteur de économies d’énergie totales, avec l’impact le plus important sur les variations saisonnières de performance. Les troisième et quatrième catégories portent sur le rapport fenêtre/mur et les propriétés thermodynamiques des différents types de vitrages. Les résultats montrent que la diminution du rapport fenêtre/mur n’apporte que des améliorations marginales en termes d’efficacité par rapport aux modifications structurelles. Par exemple, dans un bâtiment d’une hauteur sous plafond de 23 mètres, le passage d’un rapport fenêtres/murs de 90 % à 10 % améliore l’efficacité énergétique d’environ 5,8 %. Cette différence d’efficacité diminue encore à mesure que la hauteur sous plafond diminue, tombant à 5,4 % pour une hauteur de 15 mètres et à 4,9 % pour une hauteur de 10 mètres. En ce qui concerne les propriétés du vitrage, le passage du simple au double vitrage sur une façade présentant un WWR minimal de 10 % n’a qu’un impact de 0,7 % sur les besoins énergétiques, tandis que sur une façade à WWR élevé de 90 %, la différence grimpe à 5,8 %. La comparaison entre le double et le triple vitrage révèle des écarts de performance encore plus faibles : une différence de 0,3 % pour les petites fenêtres et de 2,7 % pour les grandes fenêtres. Par conséquent, alors que le simple vitrage sur une façade à 90 % de WWR entraîne les pertes thermiques les plus importantes en hiver, l’optimisation du volume architectural s’avère être une stratégie bien plus efficace que la réduction du rapport de vitrage dans cette zone climatique spécifique. En fin de compte, les résultats de cette recherche révèlent que l’intégration de données écologiques et thermodynamiques systématiques et fondées sur des normes dès la phase de conception architecturale apporte une contribution cruciale à la planification d’installations à grande échelle. L’étude démontre que, si la réduction du WWR n’apporte que des gains marginaux, des stratégies agressives de réduction de volume et l’intégration d’une isolation thermique robuste sont absolument indispensables pour les grands bâtiments publics en Méditerranée. Contrairement aux structures résidentielles traditionnelles, le « facteur de forme », c’est-à-dire le volume vertical, dans les grandes installations sportives agit comme une variable hautement compétitive face à la résistance thermique des matériaux. Bien que l’analyse en régime permanent soit intrinsèquement limitée par l’omission des charges de chaleur latente, de la dynamique d’évaporation de l’eau et des rendements dynamiques des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), elle établit fermement un cadre méthodologique fondamental pour atteindre les objectifs des bâtiments à consommation énergétique nette zéro (NZEB). En privilégiant une isolation optimisée et en maintenant stratégiquement les hauteurs sous plafond entre 10 et 15 mètres, les futurs projets pourront réduire au maximum les coûts d’exploitation, limiter les émissions de gaz à effet de serre et garantir un confort optimal aux utilisateurs tout au long du cycle de vie du bâtiment.

Resumen Estructurado: El objetivo de este estudio es evaluar y optimizar la eficiencia energética en piscinas cubiertas de gran tamaño y de un solo volumen situadas en zonas de clima mediterráneo, mediante el análisis sistemático de los factores clave de eficiencia según la norma de aislamiento térmico TS 825. El consumo energético sigue aumentando a nivel mundial debido al crecimiento demográfico y al avance tecnológico, lo que provoca un incremento de las emisiones de CO₂, el calentamiento global y el cambio climático. El sector de la construcción es uno de los principales responsables de esta presión ecológica, ya que representa entre el 20 % y el 40 % del consumo energético total en los países en desarrollo y hasta el 40 % en los países desarrollados. Si bien numerosas investigaciones se centran en la eficiencia energética residencial o en la rehabilitación de edificios en el marco de los edificios de consumo energético casi nulo (NZEB), sigue existiendo una laguna importante en la bibliografía actual en lo que respecta a los retos termodinámicos específicos de las piscinas cubiertas de gran volumen. En estructuras tan complejas y a gran escala, se requiere una cantidad significativa de energía operativa para la calefacción, la refrigeración, la iluminación y la ventilación continuas. El concepto de gestión del volumen estructural y su interacción con el aislamiento de la envolvente del edificio en climas cálidos suele pasarse por alto o abordarse solo de forma superficial. Por lo tanto, este estudio propone un modelo de evaluación paramétrica sistemática para documentar y analizar los impactos específicos de las dimensiones espaciales y la elección de materiales, con el objetivo de reducir drásticamente el consumo de energía operativa y destacar estrategias de diseño eficientes para una arquitectura pública sostenible. La metodología de investigación se basa en un estudio de caso empírico de la piscina olímpica Süleyman Erol, del municipio de Muratpaşa, situada en Antalya (Turquía). Antalya presenta un clima mediterráneo característico y está clasificada oficialmente como región de primer grado-día según la norma TS 825, con una temperatura media anual exterior de 17,7 °C, mientras que los entornos de las piscinas cubiertas requieren temperaturas constantes entre 24 °C y 28 °C. El edificio de referencia seleccionado cuenta con una superficie total construida interior de aproximadamente 9 000 m², con una altura libre entre el suelo y el techo que varía entre 7 y 15 metros, dependiendo de la estructura específica de las vigas del tejado. Su envolvente actual depende en gran medida de una fuente principal de luz natural procedente de la fachada orientada al sur, con una relación ventana-pared (WWR) de aproximadamente el 85 %, mientras que las fachadas este y oeste mantienen una WWR del 15 %. La estructura de referencia carece actualmente de cualquier aislamiento térmico específico. Utilizando esta geometría como base de referencia, el estudio extrapola diversos escenarios hipotéticos para evaluar de forma exhaustiva el comportamiento termodinámico de diferentes escalas y proporciones del edificio. Para generar datos comparativos sólidos, el estudio paramétrico analizó múltiples variables independientes de forma aislada. En lugar de analizar una única geometría fija, el modelo computacional evaluó tres superficies de planta distintas —8 000 m², 4 800 m² y 2 800 m²— para representar tipologías de piscinas olímpicas a gran, mediana y pequeña escala. Al mismo tiempo, para analizar el impacto crítico del volumen vertical en la acumulación de calor y la estratificación térmica, se probaron sistemáticamente tres alturas libres uniformes: 23 metros, 15 metros y 10 metros. Además, se establecieron dos escenarios principales para la envolvente del edificio: «Buen aislamiento» y «Mal aislamiento». El escenario de «buen aislamiento» representa una envolvente altamente optimizada que se ajusta a los estándares de Casa Pasiva, utilizando poliestireno expandido (EPS), poliestireno extruido (XPS) y poliuretano (PUR) de 20 cm de espesor para reducir drásticamente la transmitancia térmica (valor U) de las paredes exteriores y los tejados hasta aproximadamente 0,11-0,14 W/m²K. Por el contrario, la referencia de «aislamiento deficiente» representa una construcción convencional sin aislamiento, típica de los edificios públicos más antiguos de la región, que presenta valores U significativamente más elevados, de entre 1,80 y 2,00 W/m²K para las paredes y de entre 1,50 y 1,80 W/m²K para los tejados. Los cálculos de eficiencia energética en régimen estacionario se realizaron utilizando un modelo computacional paramétrico personalizado desarrollado en Microsoft Excel y MATLAB. En lugar de emplear software comercial de simulación térmica dinámica, las demandas energéticas se calcularon basándose estrictamente en las formulaciones matemáticas y los principios de resistencia térmica establecidos por la revisión de 2013 de la norma TS 825. Las densidades de flujo de calor, las resistencias térmicas medias y las necesidades anuales de energía para calefacción se calcularon utilizando ecuaciones establecidas para el régimen estacionario. Los datos climáticos y de temperatura exterior media mensual se extrajeron directamente de las tablas meteorológicas genéricas proporcionadas en los anexos de la norma TS 825. Durante el proceso de cálculo, los datos climáticos externos, la orientación del edificio y la temperatura interior fijada (mantenida a 26 °C) se mantuvieron constantes como variables de control, lo que permitió al modelo identificar claramente el impacto termodinámico individual de la altura libre del suelo, la superficie total de suelo, la calidad del aislamiento y la relación ventana-pared sobre la carga térmica global. Los resultados de la investigación se agrupan en distintas categorías comparativas, la primera de las cuales aborda la relación entre el uso del aislamiento y la altura del forjado. Los datos revelan que el aislamiento térmico es el factor más determinante a la hora de mitigar el consumo energético, ya que es capaz de reducir el consumo anual de combustible y las emisiones entre un 68 % y un 89,5 %, dependiendo del material aislante específico aplicado. Al evaluar las alturas de los forjados en los meses de invierno, reducir la altura de 23 a 10 metros en una estructura adecuadamente aislada disminuyó el consumo de energía en aproximadamente un 78 %. Cabe destacar que la sinergia entre el volumen vertical y el aislamiento es profunda; un espacio de 10 metros de altura que utilice un buen aislamiento consume 4,5 veces menos energía que uno sin aislar. Esta relación se reduce a 3,7 veces menos para alturas de 15 metros y a 3,1 veces menos para alturas de 23 metros, lo que demuestra que el aumento de la altura del suelo agrava significativamente la demanda energética total. Las mayores necesidades energéticas se observaron de forma generalizada en enero, mientras que mayo presentó la menor demanda debido al equilibrio natural entre las temperaturas interiores y exteriores. La segunda categoría de resultados examina la relación entre el aislamiento y la superficie total. Manteniendo la superficie constante en 8 000 m², pasar de un aislamiento deficiente a uno adecuado conlleva una disminución constante de la demanda energética anual de aproximadamente el 75 %. Por el contrario, cuando se mantiene el aislamiento constante a un nivel altamente optimizado, reducir la superficie de 8 000 m² a 2 800 m² da lugar a una disminución del 40 % en la carga de calefacción. En invierno, la necesidad energética de un espacio de 8 000 m² disminuye en aproximadamente un 62 % al pasar de un aislamiento deficiente a uno adecuado de los elementos constructivos, y esta reducción alcanza el 63,2 % en un espacio más pequeño de 2 800 m². Los datos demuestran que, si bien la reducción de la superficie proporciona mejoras lineales y significativas en la eficiencia, la optimización del aislamiento térmico sigue siendo el principal factor de ahorro energético total, ya que es lo que tiene un impacto más sustancial en las variaciones estacionales del rendimiento. La tercera y cuarta categorías abordan la relación ventana-pared y las propiedades termodinámicas de los diferentes tipos de acristalamiento. Los resultados muestran que la disminución de la relación ventana-pared (WWR) solo aporta mejoras marginales en la eficiencia en comparación con los cambios estructurales. Por ejemplo, en un edificio con una altura de planta de 23 metros, pasar de una relación ventana-pared del 90 % a una del 10 % mejora la eficiencia energética en aproximadamente un 5,8 %. Esta diferencia de eficiencia se reduce aún más a medida que disminuye la altura de planta, cayendo al 5,4 % para una altura de 15 metros y al 4,9 % para una altura de 10 metros. En cuanto a las propiedades del acristalamiento, pasar de un acristalamiento simple a uno doble en una fachada con un WWR mínimo del 10 % influye en las necesidades energéticas en apenas un 0,7 %, mientras que en una fachada extensa con un WWR del 90 %, la diferencia se eleva al 5,8 %. La comparación entre el acristalamiento doble y el triple arroja márgenes de rendimiento aún menores: una diferencia del 0,3 % para ventanas pequeñas y del 2,7 % para ventanas grandes. En consecuencia, aunque el acristalamiento simple en una fachada con un 90 % de WWR provoca la pérdida de calor más grave en invierno, la optimización del volumen arquitectónico resulta ser una estrategia mucho más eficaz que minimizar la proporción de ventanas en esta zona climática específica. En última instancia, los resultados de la investigación revelan que la incorporación de datos ecológicos y termodinámicos sistemáticos y basados en normas a la fase de diseño arquitectónico aporta contribuciones cruciales a la planificación de instalaciones a gran escala. El estudio demuestra que, si bien la reducción de la relación ventana-pared (WWR) proporciona beneficios marginales, las estrategias agresivas de reducción de volumen y la integración de un aislamiento térmico robusto son estrictamente imprescindibles para los grandes edificios públicos en el Mediterráneo. A diferencia de las estructuras residenciales tradicionales, el «factor de forma» o volumen vertical en las grandes instalaciones deportivas actúa como una variable altamente competitiva frente a la resistencia térmica de los materiales. Aunque el análisis en estado estacionario se enfrenta inherentemente a limitaciones al omitir las cargas de calor latente, la dinámica de la evaporación del agua y las eficiencias dinámicas de los sistemas de climatización, establece firmemente un marco metodológico fundamental para alcanzar los objetivos de los edificios de energía neta cero (NZEB). Al dar prioridad a un aislamiento optimizado y mantener estratégicamente las alturas de los forjados entre 10 y 15 metros, los proyectos futuros podrán lograr la máxima reducción de los costes operativos, limitar las emisiones de gases de efecto invernadero y mantener un confort superior para los usuarios a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio.

结构化摘要： 本研究旨在通过根据TS 825隔热标准系统分析关键能效因素，评估和优化位于地中海气候区的大型单体室内游泳池的能源效率。由于人口增长和技术进步，全球能源消耗持续攀升，从而导致二氧化碳排放量增加、全球变暖及气候变化加剧。建筑行业是造成这一生态压力的主要因素之一，在发展中国家占能源总消耗量的20%至40%，在发达国家则高达40%。尽管大量研究聚焦于住宅能效或在“近零能耗建筑”（NZEB）框架下的建筑改造，但现有文献中关于大体积室内游泳池所面临的具体热力学挑战仍存在重大空白。在此类复杂的大型建筑中，持续的供暖、制冷、照明和通风需要消耗大量运行能耗。在炎热气候条件下，建筑体量管理概念及其与建筑围护结构保温的相互作用往往被忽视，或仅被浅显地提及。因此，本研究提出了一种系统性的参数化评估模型，用于记录和分析空间尺寸与材料选择的具体影响，旨在大幅降低运行能耗，并为可持续公共建筑提出高效的设计策略。 本研究方法基于对位于土耳其安塔利亚的穆拉特帕沙市苏莱曼·埃罗尔奥林匹克游泳馆的实证案例研究。安塔利亚具有典型的地中海气候，根据TS 825标准被正式划分为一级供暖度日区，年平均室外温度为17.7°C，而室内泳池环境则需要保持24°C至28°C之间的恒定温度。所选参考建筑的室内总建筑面积约为9,000平方米，净层高根据具体的屋顶桁架结构在7至15米之间变化。其现有建筑围护结构主要依赖朝南立面的自然采光，窗墙比（WWR）约为85%，而东、西立面的窗墙比则维持在15%。基准结构目前未采取任何特定的隔热措施。以该几何形状为基础基准，本研究推演了多种假设情景，以全面评估不同建筑规模和比例下的热力学行为。 为了生成可靠的比较数据，该参数化研究对多个独立变量进行了单独测试。计算模型并未分析单一固定几何形状，而是测试了三种不同的建筑面积——8,000 平方米、4,800 平方米和 2,800 平方米——以代表大、中、小规模的奥运游泳池类型。同时，为分析垂直体量对热量积聚和热分层的关键影响，系统性地测试了三种统一的净高：23米、15米和10米。此外，还建立了两种主要的建筑围护结构情景：“良好隔热”和“隔热不良”。“良好隔热”方案代表符合被动房标准的高度优化建筑围护结构，采用20厘米厚的膨胀聚苯乙烯（EPS）、挤塑聚苯乙烯（XPS）和聚氨酯（PUR）材料，将外墙和屋顶的热传导率（U值）大幅降低至约0.11–0.14 W/m²K。相反，“隔热效果差”基准方案代表该地区老旧公共建筑中典型的未隔热传统建筑结构，其U值显著更高，外墙约为1.80–2.00 W/m²K，屋顶约为1.50–1.80 W/m²K。稳态能效计算采用在Microsoft Excel和MATLAB中开发的定制参数化计算模型进行。未采用商用动态热模拟软件，而是严格依据2013年修订版TS 825标准规定的数学公式和热阻原理计算能源需求。热流密度、平均热阻及年度供暖能耗均通过公认的稳态方程计算得出。气候数据及月平均室外温度数据直接提取自TS 825附录中提供的通用气象表。在计算过程中，外部气候数据、建筑朝向以及室内设定温度（维持在26°C）被作为控制变量保持恒定，从而使模型能够清晰地识别净层高、总建筑面积、隔热质量以及窗墙比对总体热负荷的各自热力学影响。 研究结果被划分为不同的比较类别，其中第一类探讨了隔热措施与楼层高度之间的关系。数据表明，隔热是降低能耗的最关键因素，根据所采用的具体隔热材料不同，可将年度燃料消耗和排放量减少68%至89.5%。在评估冬季楼层高度时，对于隔热措施充分的建筑，将楼层高度从23米降低至10米，可使能耗降低约78%。值得注意的是，垂直体积与隔热措施之间的协同效应十分显著：一个采用优质隔热措施、高度为10米的空间，其能耗仅为未隔热空间的1/4.5。对于15米高的空间，这一能耗比降至3.7倍；对于23米高的空间，则降至3.1倍，这表明楼层高度的增加会显著加剧总能耗需求。普遍观察到，1月份的能耗需求最高，而5月份由于室内外温度自然平衡，能耗需求最低。第二类研究结果探讨了隔热性能与总空间面积之间的关系。在建筑面积保持恒定为8,000平方米的情况下，将隔热性能从较差提升至良好，可使年能源需求持续降低约75%。相反，当隔热性能保持在高度优化的水平时，将建筑面积从8,000平方米缩减至2,800平方米，供暖负荷将减少40%。冬季，当8,000平方米空间的建筑构件保温性能从较差提升至良好时，其能源需求减少约62%；而对于较小的2,800平方米空间，这一降幅可达63.2%。数据证明，虽然缩小空间面积能带来线性且显著的能效提升，但优化隔热性能仍是实现总能耗节约的主要驱动力，对季节性性能波动的影响最为显著。第三和第四类研究分别涉及窗墙比以及不同玻璃类型的热力学特性。研究结果表明，与结构改造相比，降低窗墙比仅能带来微乎其微的能效提升。例如，在一栋层高为23米的建筑中，将窗墙比从90%降至10%，能源效率可提高约5.8%。随着层高的降低，这一效率差异进一步缩小：层高为15米时降至5.4%，层高为10米时降至4.9%。就玻璃性能而言，在窗墙比最低为10%的外立面上，将单层玻璃更换为双层玻璃对能耗的影响仅为0.7%；而在窗墙比高达90%的外立面上，这一差异则跃升至5.8%。将双层玻璃与三层玻璃进行比较时，性能差距更小：小窗户的差异为0.3%，大窗户的差异为2.7%。因此，尽管在90%窗墙比的外立面上采用单层玻璃会导致冬季最严重的热量损失，但在该特定气候区，建筑体量优化被证明比降低窗墙比要有效得多。 最终，研究结果表明，将系统化、基于标准的生态与热力学数据引入建筑设计阶段，对大规模设施规划具有关键意义。该研究证明，虽然降低窗墙比能带来微小收益，但对于地中海地区的大型公共建筑而言，采取激进的体量缩减策略并整合强效隔热措施是绝对必要的。与传统住宅建筑不同，大型体育设施中的“形状因子”（即垂直体量）是与材料热阻相抗衡的关键变量。尽管稳态分析因忽略潜热负荷、水蒸发动力学以及暖通空调系统的动态效率而存在固有局限，但它为实现净零能耗建筑（NZEB）目标确立了坚实的方法论框架。通过优先优化隔热措施，并战略性地将楼层高度维持在10至15米左右，未来项目可在建筑全生命周期内最大限度地降低运营成本、限制温室气体排放，并保持卓越的使用舒适度。

Структурированное Резюме: Целью данного исследования является оценка и оптимизация энергоэффективности крупномасштабных однообъемных крытых бассейнов, расположенных в регионах со средиземноморским климатом, путем систематического анализа ключевых факторов эффективности в соответствии со стандартом теплоизоляции TS 825. Потребление энергии во всем мире продолжает расти вследствие роста населения и технологического прогресса, что приводит к увеличению выбросов CO₂, глобальному потеплению и изменению климата. Строительный сектор вносит значительный вклад в эту экологическую нагрузку, на его долю приходится от 20 % до 40 % общего энергопотребления в развивающихся странах и до 40 % в развитых странах. Хотя обширные исследования сосредоточены на энергоэффективности жилых зданий или модернизации зданий в рамках концепции зданий с практически нулевым энергопотреблением (NZEB), в современной литературе по-прежнему существует серьезный пробел в отношении специфических термодинамических проблем, связанных с крытыми бассейнами большого объема. В таких сложных крупномасштабных сооружениях для непрерывного отопления, охлаждения, освещения и вентиляции требуется значительный объем энергии на эксплуатацию. Концепция управления объемом сооружения и ее взаимодействие с теплоизоляцией ограждающих конструкций в жарком климате часто упускается из виду или рассматривается лишь поверхностно. Поэтому в данном исследовании предлагается систематическая модель параметрической оценки для документирования и анализа конкретного влияния пространственных размеров и выбора материалов с целью радикального сокращения энергопотребления при эксплуатации и выделения эффективных стратегий проектирования для устойчивой общественной архитектуры. Методология исследования основана на эмпирическом случае — олимпийском плавательном бассейне имени Сулеймана Эрола муниципалитета Муратпаша, расположенном в Анталье, Турция. Анталья отличается характерным средиземноморским климатом и официально классифицируется как регион 1-й степени по стандарту TS 825, с среднегодовой температурой наружного воздуха 17,7 °C, в то время как условия внутри крытых бассейнов требуют поддержания постоянной температуры в диапазоне от 24 °C до 28 °C. Выбранное здание-объект исследования имеет общую внутреннюю площадь около 9 000 м², а высота от пола до потолка варьируется от 7 до 15 метров в зависимости от конкретной конструкции кровельных ферм. Существующая оболочка здания в значительной степени зависит от основного источника дневного света, поступающего через фасад, обращенный на юг, с соотношением «окно/стена» (WWR) примерно 85 %, в то время как восточный и западный фасады имеют соотношение WWR 15 %. В базовой конструкции в настоящее время отсутствует какая-либо специальная теплоизоляция. Используя эту геометрию в качестве исходной базы, в рамках исследования экстраполируются различные гипотетические сценарии для всесторонней оценки термодинамического поведения зданий разных масштабов и пропорций. Для получения надёжных сравнительных данных в рамках параметрического исследования были по отдельности протестированы несколько независимых переменных. Вместо анализа одной фиксированной геометрии в расчётной модели были протестированы три различных площади пола — 8 000 м², 4 800 м² и 2 800 м² — для представления типологий олимпийских бассейнов большого, среднего и малого масштаба. Одновременно, для анализа критического влияния вертикального объема на накопление тепла и термическую стратификацию были систематически протестированы три одинаковые высоты потолка: 23 метра, 15 метров и 10 метров. Кроме того, были разработаны два основных сценария ограждающих конструкций: «Хорошая теплоизоляция» и «Плохая теплоизоляция». Сценарий «Хорошая теплоизоляция» представляет собой высокооптимизированную оболочку, соответствующую стандартам «Пассивного дома», с использованием пенополистирола (EPS), экструдированного полистирола (XPS) и полиуретана (PUR) толщиной 20 см для значительного снижения коэффициента теплопередачи (коэффициента U) наружных стен и крыш до примерно 0,11–0,14 Вт/м²K. Напротив, базовый сценарий «Плохая теплоизоляция» представляет собой неизолированное традиционное строительство, типичное для старых общественных зданий в регионе, характеризующееся значительно более высокими значениями коэффициента U — около 1,80–2,00 Вт/м²К для стен и 1,50–1,80 Вт/м²К для крыш. Расчеты энергоэффективности в стационарном режиме были выполнены с использованием специальной параметрической вычислительной модели, разработанной в Microsoft Excel и MATLAB. Вместо использования коммерческого программного обеспечения для динамического теплового моделирования потребности в энергии рассчитывались строго на основе математических формул и принципов теплового сопротивления, предписанных редакцией стандарта TS 825 от 2013 года. Плотность тепловых потоков, среднее тепловое сопротивление и годовая потребность в энергии для отопления рассчитывались с использованием установленных уравнений стационарного режима. Данные о климате и среднемесячной температуре наружного воздуха были непосредственно взяты из типовых метеорологических таблиц, приведенных в приложениях к стандарту TS 825. В ходе расчетов данные о внешних климатических условиях, ориентация здания и заданная температура внутри помещения (поддерживаемая на уровне 26 °C) оставались постоянными в качестве контрольных переменных, что позволило модели четко определить индивидуальное термодинамическое влияние высоты чистой перекрытия, общей площади пола, качества теплоизоляции и соотношения площади окон к площади стен на общую тепловую нагрузку. Результаты исследования сгруппированы по отдельным сравнительным категориям, первая из которых посвящена взаимосвязи между использованием теплоизоляции и высотой перекрытия. Данные показывают, что теплоизоляция является наиболее важным фактором снижения энергопотребления, способным сократить годовой расход топлива и выбросы на 68–89,5 % в зависимости от конкретного примененного теплоизоляционного материала. При оценке высоты потолка в зимние месяцы снижение высоты с 23 до 10 метров в здании с надлежащей теплоизоляцией позволило сократить энергопотребление примерно на 78 %. Примечательно, что синергетический эффект между вертикальным объемом и теплоизоляцией весьма значителен: помещение высотой 10 метров с качественной теплоизоляцией потребляет в 4,5 раза меньше энергии, чем аналогичное помещение без теплоизоляции. Этот коэффициент снижается до 3,7 раза при высоте 15 метров и до 3,1 раза при высоте 23 метра, что свидетельствует о том, что увеличение высоты перекрытия значительно усугубляет общую потребность в энергии. Наибольшая потребность в энергии повсеместно наблюдалась в январе, тогда как в мае она была самой низкой благодаря естественному равновесию между температурой внутри и снаружи здания. Вторая группа результатов посвящена изучению взаимосвязи между теплоизоляцией и общей площадью помещений. При постоянной площади 8 000 м² переход от плохой к хорошей теплоизоляции приводит к стабильному снижению годовой потребности в энергии примерно на 75 %. И наоборот, при постоянном уровне теплоизоляции, оптимизированном до максимальной степени, уменьшение площади с 8 000 м² до 2 800 м² приводит к снижению тепловой нагрузки на 40 %. Зимой потребность в энергии для помещения площадью 8 000 м² снижается примерно на 62 % при переходе от плохой к хорошей теплоизоляции строительных элементов, а для меньшего помещения площадью 2 800 м² это снижение достигает 63,2 %. Данные доказывают, что, хотя уменьшение площади обеспечивает линейное и значительное повышение эффективности, оптимизация теплоизоляции остается основным фактором общей экономии энергии, оказывая наиболее существенное влияние на сезонные колебания эксплуатационных показателей. Третья и четвертая категории касаются соотношения «окно/стена» и термодинамических свойств различных типов остекления. Результаты показывают, что снижение соотношения «окно/стена» приводит лишь к незначительному повышению эффективности по сравнению с конструктивными изменениями. Например, в здании с высотой этажа 23 метра переход от соотношения «окна к стене» (WWR) 90 % к 10 % повышает энергоэффективность примерно на 5,8 %. Эта разница в эффективности далее уменьшается по мере снижения высоты этажа, опускаясь до 5,4 % при высоте 15 метров и до 4,9 % при высоте 10 метров. Что касается характеристик остекления, то переход с одинарного на двойное остекление на фасаде с минимальной долей остекления (10 %) влияет на энергопотребление всего на 0,7 %, тогда как на фасаде с большой долей остекления (90 %) эта разница возрастает до 5,8 %. Сравнение двойного и тройного остекления показывает еще меньшие различия в характеристиках: разница составляет 0,3 % для небольших окон и 2,7 % для больших окон. Следовательно, хотя одинарное остекление на фасаде с WWR 90 % приводит к наиболее значительным теплопотерям зимой, оптимизация архитектурного объема оказывается гораздо более эффективной стратегией, чем минимизация доли остекления в данной климатической зоне. В конечном итоге результаты исследования показывают, что использование систематизированных, основанных на стандартах экологических и термодинамических данных на этапе архитектурного проектирования вносит решающий вклад в планирование крупномасштабных объектов. Исследование демонстрирует, что, хотя снижение WWR дает лишь незначительный выигрыш, агрессивные стратегии сокращения объема и интеграция надежной теплоизоляции являются абсолютно необходимыми для крупных общественных зданий в Средиземноморье. В отличие от традиционных жилых зданий, «коэффициент формы» или вертикальный объем в крупных спортивных сооружениях выступает в качестве крайне значимой переменной по сравнению с тепловым сопротивлением материалов. Хотя анализ в стационарном режиме по своей сути сталкивается с ограничениями из-за исключения скрытых тепловых нагрузок, динамики испарения воды и динамической эффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), он прочно закрепляет основополагающую методологическую основу для достижения целей по созданию зданий с нулевым энергопотреблением (NZEB). Отдавая приоритет оптимизированной теплоизоляции и стратегически поддерживая высоту этажей на уровне от 10 до 15 метров, будущие проекты смогут добиться максимального сокращения эксплуатационных затрат, ограничить выбросы парниковых газов и обеспечить высокий уровень комфорта пользователей на протяжении всего жизненного цикла здания.

संरचित सारांश: इस अध्ययन का उद्देश्य TS 825 थर्मल इंसुलेशन मानक के अनुसार प्रमुख दक्षता कारकों का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करके भूमध्यसागरीय जलवायु में स्थित बड़े पैमाने के, एकल-आयतन वाले इनडोर पूलों में ऊर्जा दक्षता का मूल्यांकन और अनुकूलन करना है। जनसंख्या वृद्धि और तकनीकी प्रगति के कारण वैश्विक स्तर पर ऊर्जा की खपत लगातार बढ़ रही है, जिससे CO₂ उत्सर्जन, ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन में वृद्धि हो रही है। निर्माण क्षेत्र इस पारिस्थितिक तनाव में एक प्रमुख योगदानकर्ता है, जो विकासशील देशों में कुल ऊर्जा खपत का 20% से 40% और विकसित राष्ट्रों में 40% तक का हिस्सा है। हालांकि व्यापक शोध आवासीय ऊर्जा दक्षता या लगभग शून्य-ऊर्जा भवनों (NZEB) के ढांचे के भीतर भवन पुनर्निर्माण पर केंद्रित है, फिर भी बड़े आयतन वाले इनडोर पूलों की विशिष्ट थर्मोडायनामिक चुनौतियों के संबंध में वर्तमान साहित्य में एक महत्वपूर्ण अंतर बना हुआ है। इस तरह की जटिल, बड़े पैमाने की संरचनाओं में निरंतर हीटिंग, कूलिंग, लाइटिंग और वेंटिलेशन के लिए महत्वपूर्ण परिचालन ऊर्जा की आवश्यकता होती है। संरचनात्मक आयतन प्रबंधन की अवधारणा और गर्म जलवायु में भवन आवरण इन्सुलेशन के साथ इसके अंतर्संबंध को अक्सर अनदेखा किया जाता है या केवल सतही तौर पर संबोधित किया जाता है। इसलिए, यह अध्ययन स्थानिक आयामों और सामग्री विकल्पों के विशिष्ट प्रभावों को प्रलेखित और विश्लेषित करने के लिए एक व्यवस्थित पैरामीट्रिक मूल्यांकन मॉडल का प्रस्ताव करता है, जिसका उद्देश्य परिचालन ऊर्जा की खपत को नाटकीय रूप से कम करना और टिकाऊ सार्वजनिक वास्तुकला के लिए कुशल डिजाइन रणनीतियों को उजागर करना है। शोध पद्धति तुर्की के अन्ताल्या में स्थित मुरात्पाशा नगर पालिका के सुलेमान एरोल ओलंपिक स्विमिंग पूल के एक अनुभवजन्य केस स्टडी पर आधारित है। अन्ताल्या में भूमध्यसागरीय जलवायु पाई जाती है और इसे TS 825 मानक के तहत आधिकारिक तौर पर प्रथम डिग्री-डे क्षेत्र के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जहाँ औसत वार्षिक बाहरी तापमान 17.7°C है, जबकि इनडोर पूल के वातावरण के लिए 24°C से 28°C के बीच निरंतर तापमान की आवश्यकता होती है। चुनी गई संदर्भ-भवन में कुल लगभग 9,000 वर्ग मीटर का आंतरिक निर्माण क्षेत्र है, जिसमें मंजिल से छत तक की स्पष्ट ऊंचाई इसकी विशिष्ट रूफ ट्रस संरचना के आधार पर 7 से 15 मीटर के बीच भिन्न होती है। इसका मौजूदा आवरण मुख्य रूप से दक्षिण-मुखी मुखौटे से दिन के प्रकाश के मुख्य स्रोत पर निर्भर करता है, जिसमें खिड़की-से-दीवार अनुपात (WWR) लगभग 85% है, जबकि पूर्व और पश्चिम मुखौटों में 15% WWR बना रहता है। मौजूदा ढांचे में वर्तमान में कोई विशिष्ट थर्मल इन्सुलेशन नहीं है। इस ज्यामिति को एक आधारभूत मानक के रूप में उपयोग करते हुए, यह अध्ययन विभिन्न काल्पनिक परिदृश्यों का अनुमान लगाता है ताकि बदलते भवन पैमानों और अनुपातों के थर्मोडायनामिक व्यवहार का व्यापक रूप से आकलन किया जा सके। मजबूत तुलनात्मक डेटा उत्पन्न करने के लिए, पैरामीट्रिक अध्ययन ने कई स्वतंत्र चरों का अलग से परीक्षण किया। एक ही निश्चित ज्यामिति का विश्लेषण करने के बजाय, कंप्यूटेशनल मॉडल ने बड़े, मध्यम और छोटे पैमाने की ओलंपिक पूल प्रकारों का प्रतिनिधित्व करने के लिए तीन अलग-अलग फर्श क्षेत्रों—8,000 वर्ग मीटर, 4,800 वर्ग मीटर और 2,800 वर्ग मीटर—का परीक्षण किया। साथ ही, ऊष्मा संचय और तापीय परतबद्धता पर ऊर्ध्वाधर आयतन के महत्वपूर्ण प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए, तीन समान स्पष्ट ऊंचाइयों का व्यवस्थित रूप से परीक्षण किया गया: 23 मीटर, 15 मीटर और 10 मीटर। इसके अलावा, दो प्राथमिक भवन आवरण परिदृश्य स्थापित किए गए: "अच्छी इन्सुलेशन" और "खराब इन्सुलेशन"। "अच्छी इन्सुलेशन" परिदृश्य पैसिव हाउस मानकों के अनुरूप एक अत्यधिक अनुकूलित आवरण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें बाहरी दीवारों और छतों के थर्मल ट्रांसमिटेंस (यू-मूल्य) को लगभग 0.11 - 0.14 W/m²K तक आक्रामक रूप से कम करने के लिए 20 सेमी मोटी एक्सपैंडेड पॉलीस्टाइन (ईपीएस), एक्सट्रूडेड पॉलीस्टाइन (एक्सपीएस), और पॉलीयूरेथेन (पीयूआर) का उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, "खराब इन्सुलेशन" आधाररेखा इस क्षेत्र की पुरानी सार्वजनिक इमारतों के समान बिना इन्सुलेशन वाली पारंपरिक निर्माण का प्रतिनिधित्व करती है, जिसमें बाहरी दीवारों के लिए लगभग 1.80 - 2.00 W/m²K और छतों के लिए 1.50 - 1.80 W/m²K के आसपास काफी उच्च यू-मूल्य (U-values) होते हैं। स्थिर-स्थिति ऊर्जा दक्षता की गणनाएँ माइक्रोसॉफ्ट एक्सेल और मैटलैब में विकसित एक कस्टम पैरामीट्रिक कम्प्यूटेशनल मॉडल का उपयोग करके की गईं। वाणिज्यिक डायनामिक थर्मल सिमुलेशन सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के बजाय, ऊर्जा की मांगों की गणना TS 825 मानक के 2013 संशोधन द्वारा निर्धारित गणितीय सूत्रों और थर्मल प्रतिरोध सिद्धांतों के आधार पर सख्ती से की गई। स्थापित स्थिर-स्थिति समीकरणों का उपयोग करके ऊष्मा प्रवाह घनता, औसत थर्मल प्रतिरोध और वार्षिक हीटिंग ऊर्जा की आवश्यकता की गणना की गई। जलवायु और मासिक औसत बाहरी तापमान का डेटा सीधे टीएस 825 परिशिष्टों में दिए गए सामान्य मौसम विज्ञान तालिकाओं से निकाला गया था। संगणकीय प्रक्रिया के दौरान, बाहरी जलवायु डेटा, भवन की दिशा, और इनडोर सेट तापमान (26°C पर बनाए रखा गया) को नियंत्रण चर के रूप में स्थिर रखा गया था, जिससे मॉडल को समग्र थर्मल लोड पर स्पष्ट मंजिल की ऊँचाई, कुल मंजिल क्षेत्र, इन्सुलेशन की गुणवत्ता, और खिड़की-से-दीवार अनुपात के व्यक्तिगत थर्मोडायनामिक प्रभाव को स्पष्ट रूप से पहचानने में सक्षम बनाया गया। अनुसंधान के निष्कर्षों को विशिष्ट तुलनात्मक श्रेणियों में समूहित किया गया है, जिनमें से पहली श्रेणी इन्सुलेशन के उपयोग और फर्श की ऊंचाई के बीच संबंध को संबोधित करती है। डेटा से पता चलता है कि ऊर्जा खपत को कम करने में थर्मल इन्सुलेशन सबसे महत्वपूर्ण कारक है, जो लागू किए गए विशिष्ट इन्सुलेशन सामग्री के आधार पर वार्षिक ईंधन खपत और उत्सर्जन को 68% से 89.5% तक कम करने में सक्षम है। सर्दियों के महीनों में मंजिल की ऊंचाई का मूल्यांकन करते समय, पर्याप्त रूप से इन्सुलेट की गई संरचना में 23 मीटर से ऊंचाई को 10 मीटर तक कम करने से ऊर्जा की खपत में लगभग 78% की कमी आई। विशेष रूप से, ऊर्ध्वाधर आयतन और इन्सुलेशन के बीच तालमेल गहरा है; 10 मीटर ऊंचाई वाली जगह जिसमें अच्छा इन्सुलेशन उपयोग किया गया हो, वह बिना इन्सुलेशन वाली जगह की तुलना में 4.5 गुना कम ऊर्जा की खपत करती है। यह अनुपात 15-मीटर ऊँचाई के लिए 3.7 गुना और 23-मीटर ऊँचाई के लिए 3.1 गुना कम हो जाता है, जो दर्शाता है कि फर्श की ऊँचाई में वृद्धि कुल ऊर्जा की मांग को काफी बढ़ा देती है। सबसे अधिक ऊर्जा की आवश्यकता सार्वभौमिक रूप से जनवरी में देखी गई, जबकि मई में स्वाभाविक रूप से संतुलित आंतरिक और बाहरी तापमान के कारण सबसे कम मांग देखी गई। निष्कर्षों की दूसरी श्रेणी इन्सुलेशन और कुल स्थानिक क्षेत्र के बीच संबंध की जांच करती है। फर्श के क्षेत्र को 8,000 m² पर स्थिर रखते हुए, खराब से अच्छे इन्सुलेशन में जाने पर वार्षिक ऊर्जा मांग में लगभग 75% की लगातार कमी आती है। इसके विपरीत, जब इन्सुलेशन को एक अत्यधिक अनुकूलित स्तर पर स्थिर रखा जाता है, तो फर्श के क्षेत्र को 8,000 m² से घटाकर 2,800 m² करने पर हीटिंग लोड में 40% की कमी आती है। सर्दियों में, 8,000 m² की जगह की ऊर्जा आवश्यकता खराब से अच्छे भवन तत्व इन्सुलेशन में उन्नयन करने पर लगभग 62% तक कम हो जाती है, और यह कमी एक छोटी 2,800 m² की जगह के लिए 63.2% तक पहुँच जाती है। डेटा यह साबित करता है कि जबकि स्थानिक कमी रैखिक और महत्वपूर्ण दक्षता लाभ प्रदान करती है, थर्मल इन्सुलेशन का अनुकूलन कुल ऊर्जा बचत का प्राथमिक चालक बना हुआ है, जिसका मौसमी प्रदर्शन भिन्नताओं पर सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। तीसरी और चौथी श्रेणियाँ विंडो-टू-वॉल अनुपात और विभिन्न ग्लेज़िंग प्रकारों के थर्मोडायनामिक गुणों को संबोधित करती हैं। निष्कर्ष दिखाते हैं कि संरचनात्मक परिवर्तनों की तुलना में WWR को कम करने से केवल मामूली दक्षता सुधार होते हैं। उदाहरण के लिए, 23 मीटर फर्श की ऊंचाई वाली एक इमारत में, 90% WWR से 10% WWR पर जाने पर ऊर्जा दक्षता में लगभग 5.8% की सुधार होती है। फर्श की ऊंचाई कम होने पर यह दक्षता अंतर और भी कम हो जाता है, जो 15 मीटर ऊंचाई पर 5.4% और 10 मीटर ऊंचाई पर 4.9% तक गिर जाता है। ग्लेज़िंग गुणों के संबंध में, न्यूनतम 10% WWR वाले अग्रभाग पर सिंगल ग्लेज़िंग से डबल ग्लेज़िंग में बदलने से ऊर्जा की ज़रूरतों पर महज़ 0.7% का प्रभाव पड़ता है, जबकि एक विस्तृत 90% WWR वाले अग्रभाग पर, यह अंतर बढ़कर 5.8% हो जाता है। डबल और ट्रिपल ग्लेज़िंग की तुलना करने पर प्रदर्शन का अंतर और भी कम हो जाता है: छोटे खिड़कियों के लिए 0.3% का अंतर और बड़ी खिड़कियों के लिए 2.7% का अंतर। परिणामस्वरूप, जबकि 90% की फसाड पर सिंगल-ग्लेज़िंग सर्दियों में सबसे अधिक गर्मी की हानि का कारण बनती है, इस विशिष्ट जलवायु क्षेत्र में खिड़की अनुपात को कम करने की तुलना में वास्तुशिल्प आयतन का अनुकूलन एक कहीं अधिक शक्तिशाली रणनीति साबित होती है। अंततः, शोध के परिणाम यह प्रकट करते हैं कि व्यवस्थित, मानक-आधारित पारिस्थितिक और थर्मोडायनामिक डेटा को वास्तुशिल्प डिजाइन चरण में स्थानांतरित करना बड़े पैमाने पर सुविधा योजना में महत्वपूर्ण योगदान देता है। अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि जबकि WWR को कम करने से मामूली लाभ मिलता है, भूमध्यसागरीय क्षेत्र में बड़ी सार्वजनिक इमारतों के लिए आक्रामक आयतन कमी रणनीतियाँ और मजबूत थर्मल इन्सुलेशन का एकीकरण सख्त रूप से अनिवार्य हैं। पारंपरिक आवासीय संरचनाओं के विपरीत, बड़ी खेल सुविधाओं में "आकार कारक" या ऊर्ध्वाधर आयतन सामग्री की थर्मल प्रतिरोधकता के खिलाफ एक अत्यधिक प्रतिस्पर्धी चर के रूप में कार्य करता है। हालांकि स्थिर-स्थिति विश्लेषण में अंतर्निहित रूप से अंतर्निहित ऊष्मा भार, जल वाष्पीकरण की गतिशीलता, और गतिशील HVAC दक्षताओं को छोड़ देने के कारण इसकी सीमाएँ हैं, यह नेट-शून्य ऊर्जा भवन (NZEB) के उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए एक मौलिक पद्धतिगत ढाँचा दृढ़ता से स्थापित करता है। अनुकूलित इन्सुलेशन को प्राथमिकता देकर और रणनीतिक रूप से फर्श की ऊँचाई को 10 से 15 मीटर के आसपास बनाए रखकर, भविष्य की परियोजनाएँ अधिकतम परिचालन लागत में कमी हासिल कर सकती हैं, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को सीमित कर सकती हैं, और भवन के पूरे जीवनचक्र के दौरान बेहतर उपयोगकर्ता आराम बनाए रख सकती हैं।