Erhvervsphd afhandling parametri i praksis tore banke (1)

PARAMETRI I PRAKSIS Generativ performance i arkitektur

ErhvervsPhD-afhandling af Tore Banke

PARAMETRI I PRAKSIS Generativ performance i arkitektur

ErhvervsPhD-afhandling af Tore Banke

ERHVERVS-PHD AF TORE BANKE Kontakt info: www.parametri.dk tore@parametri.dk HOVEDVEJLEDERE: Mette Ramsgaard Thomsen, Professor Thomas Bo Jensen, Lektor VIRKSOMHEDSVEJLEDER: Kasper Guldager Jørgensen, Partner 3XN/GXN UDGIVET AF: Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering Arkitektskolen Philip de Langes Alle 10 1435 København K TRYK Designskolens Printcenter, 2013 ISBN-NR XXX-XX-XXXX-XXX-X FORSIDEILLUSTRATION 3XN Copyright © 2013 Tore Banke, 3XN og Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering Arkitektskolen En eventuel krænkelse af ophavsretten er utilsigtet. Enhver krænkelse vil blive honoreret, som om aftale var indgået.

4

ABSTRACT (UK)

This PhD project examines the development of parametric sketch tools that integrate multidisciplinary knowledge into the creative architectural design process.

Done in collaboration with the Danish architecture office 3XN and Centre for IT and Architecture (CITA) at The Royal Danish Academy of Fine Arts, School of Architecture, Design and Conservation. The project investigates how daylight quality, solar radiation control, and visual and thermal control can be design parameters in the initial design phase. The research is based on practical experiments performed in the competition department at the architecture office 3XN. These experiments are carried out in close collaboration with daylight consultants at Esbensen Engineers, DTU, and the Danish Technological Institute.

Today 80 % of vital design decisions are made during the first 20 % of the design process [TheĂ&#x;eling et al. 2008]. These early decisions concern the work of architects involved in the initial design phase. Today the architecture profession is facing increasing demands for sustainable solutions and so, daylight conditions and indoor comfort have come into focus as never before. The design processes and creative work methods of architects are challenged by the technical processes involved in calculating daylight. The digital toolsets for analysis and simulation have for years been used primarily by engineers and have been applied very late in the design process. At this stage it is costly and often too late to change the overall building design [Liebchen 2002]. Developments in recent years have made analysis and simulation tools for daylight available for architects. In spite of this, these tools are rarely being used in the early design phases, where decisions mainly rely on â€?rule-of-thumbâ€? methods and past experience.

In recent years programs like Grasshopper1 and Generative Components2 have made parametric tools with visual programming interfaces accessible to architects at low cost. This gives the opportunity to produce customised toolsets where simulation and architectural design can happen simultaneously. This research project investigates if parametric tools can be used to simulate daylight thereby increasing communication between members of the design team and improving early design decisions.

5

RESUME (DK)

ErhvervsPhD-projektet undersøger udviklingen og implementeringen af parametriske redskaber, der integrerer tværfaglig viden i den kreative arkitektoniske designproces. Forskningsprojektet er et samarbejde med den danske tegnestue 3XN og Center for IT og Arkitektur (CITA) ved Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering - Arkitektskolen. Projektet undersøger, hvordan dagslys kan være et designparameter i den tidlige designfase.

Forskningen er baseret på eksperimenter udført i konkurrencen-afdelingen på tegnestuen 3XN. Disse forsøg udføres i tæt samarbejde med dagslyskonsulenter ved Esbensen Ingeniører, DTU og Dansk Teknologisk Institut.

I dag træffes 80 % af afgørende designbeslutninger allerede i de første 20 % af designprocessen [Theßeling et al. 2008], og det virker naturligvis ind på arkitektens arbejde i den tidlige skitseringsproces. Samtidig stilles arkitektfaget over for stigende krav til bæredygtige løsninger, hvor dagslys og indendørs komfort er kommet i fokus som aldrig før. De tekniske processer, som beregningen af dagslys indebærer, udfordrer designprocessen og de kreative arbejdsmetoder. De digitale dagslys-analyse- og simuleringsværktøjer har i årevis været forbeholdt ingeniørfaget og er blevet anvendt meget sent i designprocessen. På dette tidspunkt er det meget dyrt og ofte for sent at ændre det overordnede bygningsdesign [Liebchen 2002]. De seneste års udvikling har gjort analyse- og simuleringsværktøjer tilgængelige for arkitektfaget. Værktøjerne anvendes dog ikke i de helt tidlige procesforløb, hvor beslutninger hovedsageligt træffes ved hjælp af tommelfingerregler og tidligere erfaringer.

I de seneste 6 år har programmer som Grasshopper1 og Generative Components2 gjort parametriske værktøjer tilgængelige for arkitekter og designere ved hjælp af visuelle brugergrænseflader. Dette giver mulighed for at udvikle skræddersyede designredskaber, hvor dagslyssimulering og det arkitektonisk design kan ske samtidig. Forskningsprojektet undersøger, om parametriske værktøjer kan anvendes til at simulere dagslys og herved forbedre kommunikationen mellem designteamets medlemmer og forbedre de tidlige designbeslutninger.

INDHOLD 00//INTRODUKTION ABSTRACT (UK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 RESUME (DK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ERHVERVSPHD-PROJEKT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 LÆSEVEJLEDNING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 FORSKNINGSMILJØ OG KONTEKST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3XN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 CITA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Samarbejdsparter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 MÅLSÆTNING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Videnskabelig målsætning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Udviklingsmæssig målsætning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Kommerciel målsætning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 FOKUS OG AFGRÆNSNING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

01//FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 FORSKNINGSMETODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 FORSKNINGSPROJEKTETS FASER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Projektproblematikker identificeres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Redskaber udvikles og testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Implementering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Evaluering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 LOGBØGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 INTERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 SPØRGESKEMAUNDERSØGELSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 FORSKNINGSSPØRGSMÅL 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 FORSKNINGSSPØRGSMÅL 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 FORSKNINGSSPØRGSMÅL 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

02//LYS INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 DEFINITIONEN AF LYS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Lyset fra solen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Betegnelser for lys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Dagslyset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 LYSETS BETYDNINGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Termisk komfort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Visuel komfort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Lysets indvirkning på kroppen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Økonomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 HISTORISK RIDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Specialiseringen inden for faggrupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Den industrielle revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Nyere historie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

03//SIMULERINGSMETODER INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 REPRÆSENTATIONSFORMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 ANALOGE SIMULERINGSMETODER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Skalamodeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Tommelfingerregler, grafisk tabeller og hånd-beregningsmetoder . . 78 Waldram-diagrammet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Pleijel-diagrammet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 BRS-dagslys-vinkelmåleren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 DIGITALE SIMULERINGSMETODER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Spørgeskemaundersøgelse om digitale simuleringsmetoder . . . . . . 80 Digitale simuleringsværktøjer afprøves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Vasari til Revit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 A+E:3D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Velux Energy and Indoor Climate Visualizer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Velux Daylight Visualizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 IES for SketchUp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 DIVA for Rhino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

04//DESIGNPROCESSEN INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Designmetoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Den første generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Den anden generation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Arkitektens og ingeniørens metoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Hvad er projektplanlægning, og hvorfor planlægger vi? . . . . . . . . . 102 De tidlige beslutningers betydning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Usikkerhed og projektplanlægnings-dilemmaet . . . . . . . . . . . . . . . 104 Projektplanlægningsdilemmaet og den nye kurve. . . . . . . . . . . . . . 106 Rammen for beslutningsprocesser i praksis. . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Beslutningsprocesser i praksis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Skitsens betydning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 De målbare og de ikke-målbare parametre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Holisme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Designprocessen hos 3XN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

05//UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Performance-baseret arkitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Parametriske værktøjer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Parametriens tidlige historie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 CATIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Digital Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 GenerativeComponents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Den nye generation af parametriske værktøjer . . . . . . . . . . . . . . . 136 UDVIKLING AF REDSKABER:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 1 // Solens position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Kodning i Grasshopper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 2 // Skyggeeffekt fra det direkte sollys. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Anvendelse i tidligere konkurrenceprojekt . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Lys- / skyggesimulering af uderum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3 // Vejrdatafiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Det visuelle output. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 4 // Dagslysfaktoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Estimering af dagslysfaktor vha. 2d-tommelfingerregel . . . . . . 152 Kodning i Grasshopper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Anvendelse i tidligere konkurrenceprojekt . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 5 // Cosinus-funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 6 // Transmissions- og refleksionsegenskaber for en typisk energirude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Anvendelse i tidligere konkurrenceprojekt . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Anvendelse på hele bygningens facadegeometri . . . . . . . . . . . . 162 7 // BRS dagslysvinkelmåler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Anvendt i tidligere konkurrenceprojekt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8 // Tommelfingerregel til beregning af himmellyset. . . . . . . . . . . 166

TEST AF REDSKABER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 1 // Hovedsæde for Bayer, Berlin, Tyskland . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Designmål. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Designprocessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 2 // SINO, Danish Center for Education and Research, Beijing, Kina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Designmål. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Designprocessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 3 // Prabhadevi Tower, Mumbai, Indien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Designmål. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Designprocessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 4 // Worli Tower, Mumbai, Indien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Designmål. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Designproces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

06//IMPLEMENTERING AF REDSKABER INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 ORNATE SPACES, MIXED USED DEVELOPMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Byggegrunden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Designmål . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Tidsplanen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Designteamet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 FØR-KONCEPT-FASEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Redskaber udvikles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Kick-off-møde i Mumbai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Intro-præsentationerne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 SSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 3XN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Parametri i Praksis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Buro Happold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Sitebesøg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 KONCEPT-FASE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 De parametriske redskaber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 KONCEPT-FASE-B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Fingers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Swoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Clover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 KONCEPT-FASE-C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Det performative element. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 REDSKABERNES ROLLE GENNEM PROCESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Efter-koncept-fasen (præsentationen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

07//KONKLUSION INTRODUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 RESUME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 DISKUSSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 KONKLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

HENVISNINGER NOTER OG ANIMATIONER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 LITTERATUR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 ILLUSTRATIONER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 KREDITERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

00//INTRODUKTION

16 00 //INTRODUKTION

ERHVERVSPHD-PROJEKT Denne afhandling er et resultat af et ErhvervsPhD-projekt, hvilket er et særligt virksomhedsrettet ph.d.-projekt. Forskningsprojektet og forskeruddannelsen er gennemført i et samarbejde mellem en privat virksomhed, og et universitet. I dette forskningsprojekt er der skabt et samarbejde mellem Center for IT og Arkitektur (CITA) ved Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering, Arkitektskolen og den København-baserede tegnestue 3XN. ErhvervsPhd-projektet er udviklet gennem et forløb på 36 måneder i perioden fra maj 2010 til maj 2013. Forskningstiden har i denne periode været ligeligt delt mellem det akademiske og praktiske miljø. Ph.d.-kandidaten har under forløbet været indskrevet på Kunstakademiets Arkitektskoles forskningsskole. ErhvervsPhDprojektet er økonomisk finansieret af tegnestuen 3XN med støtte fra Ministeriet for Forskning, Innovation og Videregående Uddannelser.

Uddannelsen indbefatter Styrelsen for Forskning og Innovations særlige erhvervskursus på Copenhagen Business School. På baggrund af dette kursus er der udarbejdet en omfattende erhvervsrapport, som ikke er en del af denne afhandling.

Rapporten omhandler ErhvervsPhD-projektets kommercielle perspektiver i en teoretisk og virksomhedsrelevant kontekst.

17

LÆSEVEJLEDNING

Afhandlingen består ud over introduktionen af syv kapitler plus et appendiks, som indeholder materiale, der kan være interessant for den specifikt interesserede læser. Appendikset indeholder uddybende materiale i forbindelse med de enkelte eksperimenter, samt transskriberede interview og data fra udleverede spørgeskemaer. Da denne bog indeholder personlige data (og virksomhedsfølsom information), er appendikset klausuleret og derfor ikke offentligt tilgængeligt.

Hvert kapitel er påbegyndt med en indledning, der beskriver formålet med kapitlet. Efter kapitel 2 - Lys er kapitlerne suppleret med en afsluttende sammenfatning og perspektivering.

Gennem teksten er der litteraturhenvisninger som henvisning til forfatterens efternavn og udgivelsesår. Dette årstal er ikke nødvendigvis det først udgivne bind, men det anvendte i forbindelse med afhandlingen. Noter findes efter det konkluderende kapitel på s. 246-248, og litteraturhenvisninger er placeret på side 252-259.

Gennem afhandlingen er de enkelte kapitler angivet med hver deres farve i de øverste hjørner. Denne farvekode går igen i appendiksbogen og giver mulighed for at veksle mellem de to bøger. Hvor der i afhandlingen er refereret til konkret materiale, vil dette være angivet med det aktuelle sidetal i appendiksbogen.

Der er i afhandlingen henvist til en række animationer. Disse findes på den DVD, som er placeret bagerst i bogen. En liste over animationerne findes på side 249.

Afhandlingen er skrevet med henblik på, at den læses i sin sammenhængende form.

18 00 //INTRODUKTION

INTRODUKTION

ErhvervsPhD-projektet undersøger, hvordan parametriske redskaber kan simulere dagslys og være med til at træffe bedre beslutninger i den tidlige designproces.

Projektets akademiske forskningsmiljø er placeret på Center for IT og Arkitektur ved Kunstakademiets Arkitektskole, og praktiske eksperimenter udføres i samarbejde med konkurrenceafdelingen på tegnestuen 3XN i København. Projektet er en del af tegnestuens udviklingsafdeling GXN, som er tegnestuens innovative forskningsafdeling med fokus på nye materialer og digitale arbejdsmetoder. Eftersom projektet har et teknisk fokus, er der desuden skabt et netværk af specialister inden for dagslys og performative arbejdsmetoder. Netværket består af Esbensen Rådgivende Ingeniører, DTU og Teknologisk Institut.

Hvor bygningskulturen tidligere var tæt forbundet til det lokale miljø, og hvor man byggede efter de naturlige ressourcer og materialer, der var til rådighed, har det moderne samfund løsrevet sig fra sin kontekst ved hjælp af billige energikilder. Energiforbruget i bygninger står i dag for 40 procent af Danmarks og resten af verdens kuldioxidudledning, hvilket er den gasart, der har størst betydning for den globale opvarmning [Jankovic 2012] [Erhvervs- og Byggestyrelsen 2009]. Dette stiller arkitektfaget over for stadig stigende krav til bæredygtige løsninger. Samtidig er målbare krav og anvisninger inden for dagslysforhold og energikategoriseringer kommet i fokus som aldrig før, og det udfordrer den arkitektoniske designproces samt de kreative arbejdsmetoder og -processer. Arkitekten involveres hermed i nye tekniske arbejdsområder og udfordres med nye samarbejder i mere tekniske erhverv. Samtidig bygger tegnestuer i videre udstrækning projekter på nye breddegrader, hvilket er endnu en udfordring for beslutningerne gennem designprocessen.

19

Byggeriet er en kompliceret proces, hvor 80 procent af de kritiske beslutninger træffes allerede i de første 20 procent af designprocessen [Theßeling et al. 2008].

Dette involverer arkitektens arbejde i den tidlige skitserende proces, hvor arkitekten står for ansvaret for at træffe de bedste beslutninger. Den teknologiske udvikling har givet os mulighed for digitalt at kunne simulere mange af dagslysets forskelligartede aspekter og dets relation til bygninger. I dag er analyse- og simuleringsprogrammerne dog ikke rettet mod den tidlige designfase, hvilket betyder, at afgørende designbeslutninger hovedsageligt bliver truffet alene ved arkitekternes intuition og på baggrund af tidligere kendte løsninger.

Udviklingen af parametriske værktøjer har givet arkitekter mulighed for selv at skræddersy designredskaber, der passer til deres specifikke krav og behov. ErhvervsPhD-projektet har til formål - gennem udvikling, implementering og evaluering af en række parametriske redskaber - at undersøge, hvordan dagslyset kan være et designparameter i den tidlige designproces.

20 00 //INTRODUKTION

FORSKNINGSMILJØ OG KONTEKST Projektet er gennemført som et samarbejde mellem erhvervspartneren, tegnestuen 3XN, og det akademiske Center for IT og Arkitektur ved Kunstakademiets Arkitektskole. De to henholdsvis erhvervs- og forskningsmiljøer er internationalt førende inden for arkitektur og parametri og er sammensat for at give projektet en stærk ramme for dets udførelse.

3XN

Gennem konkrete projekter har 3XN dannet ramme for aktuelle problemstillinger, der gennem de parametriske redskaber er blevet undersøgt. Tegnestuens designprofil samt viden omkring byggeriets tilblivelsesprocesser er blevet brugt som udgangspunkt for disse undersøgelser.

Projektet har taget udgangspunkt i tegnestuens udviklingsafdeling GXN. Denne afdeling arbejder med forskning inden for nye teknologiske løsninger og arbejdsmetoder. Afdelingen er godt integreret i tegnestuens daglige arbejde og har bidraget med ny viden inden for disse fokusområder. Der er her skabt et kvalificeret forskningsmiljø, hvor projektet har indgået i udviklingen af nye digitale redskaber.

Ved at inddrage afdelingens professionelle netværk i projektet, er der udviklet en synergi, hvorved forskning og praksis har resulteret i nye arbejdsmetoder. Der er ligeledes gjort brug af tegnestuens store eksterne netværk af specialister, som har bidraget til projektet med kvalificeret rådgivning.

CITA

Center for IT og Arkitektur (CITA) ved Kunstakademiets Arkitektskole har skabt en aktiv forskningsramme for ErhvervsPhD-projektet. Gennem dets ekspertise i parametrisk modellering og digital fremstilling, har centret kunnet støtte projektets vidensudvikling. Centret fokuserer på IT som et værktøj til design, produktion og kommunikation af arkitekturen. Ved at afsøge centrale forskningsspørgsmål om, hvorledes rum og teknologi berører hinanden, har CITA til formål at identificere, hvordan den nuværende opståen af en digital praksis har konsekvenser for arkitektonisk tænkning og formgivning.

21

CITA har herigennem givet kontekst til projektets forskningsmetode. Centret anvender en praksisrelateret forskningsmetode og har erfaring med gennemførelsen af designledte forskningsprojekter. Forskningsprojektet har herigennem haft faglig udveksling med CITAs øvrige ph.d.-studerende.

Ph.d.-kandidaten har været indskrevet på Kunstakademiets Arkitektskoles forskningsskole og herigennem haft adgang til skolens forskningskurser i videnskabsteori og forskningsmetode samt seminarer og læsegrupper.

SAMARBEJDSPARTER

Gennem projektet er der skabt eksterne samarbejder til specialister inden for dagslys. Disse samarbejdsparter har været essentielle for at udvikle de parametriske skitser og for at validere deres output.

22 00 //INTRODUKTION

MÅLSÆTNING

Idet forskningsprojektet er et ErhvervsPhd-projekt, er der en række interessenter med forskellige målsætninger for projektet.

VIDENSKABELIG MÅLSÆTNING

Parametriske værktøjer har per tradition været brugt i arkitektbranchens sene faser til at kontrollere og optimere den projekterende tegningsproces. Der er i dag meget lidt forskning på, hvilke potentialer og muligheder den nye generation af parametriske værktøjer rummer for de tidligere faser. Forskningsprojektet har undersøgt, hvilke muligheder udviklingen af parametriske redskaber giver ved at simulere dagslys og indgå i den tidlige arkitektoniske beslutningsproces - og samtidig fastholde bredden af arkitekturens problemstillinger.

UDVIKLINGSMÆSSIG MÅLSÆTNING

Projektets udviklingsmæssige målsætning har været at kunne begrebsliggøre disse designbeslutninger og skabe intelligente redskaber, med hvilke tegnestuen bedre kan estimere et projekts konsekvenser i forhold til dagslysmæssige forhold. Hvor designbeslutninger i de tidlige projektfaser er fleksible og let kan ændres, har de samtidig størst konsekvens for byggeriets kvalitative og økonomiske grundlag. Ved bedre at kunne kontrollere og evaluere disse designbeslutningers konsekvenser har 3XN kunnet effektivisere designprocessen og dermed skabe plads for udarbejdelsen af mere komplekse designløsninger.

Projektet har indledt et nyt samarbejde mellem 3XN og CITA (Center for IT og Arkitektur, Kunstakademiets Arkitektskole). Dette samarbejde har udvidet 3XNs vidensfelt inden for digitale teknologier og samtidig givet grundlag for bedre synergi mellem forskning og praksis.

23

KOMMERCIEL MÅLSÆTNING

Projektets kommercielle målsætning har været at videreudvikle og skærpe 3XNs designprofil ved at skabe øget viden inden for performativt dreven arkitektur og parametrisk design. 3XN er en internationalt konkurrerende tegnestue. Med en højprofileret designpraksis og et stærkt afsæt i en digitalt defineret arbejdsproces har 3XN en særlig interesse i at udvikle og skærpe de redskaber, hvormed arkitekturen udvikles og projekteres. I dag konfronteres tegnestuen med stadigt stigende krav til mere adaptive og miljøbevidste løsninger fra både nationale og internationale byggeprojekter. For at fastholde 3XNs internationale placering er det derfor nødvendigt at udvikle nye redskaber, der kan effektivisere den arkitektoniske designproces internt på tegnestuen og etablere bedre kommunikation til rådgivende specialister.

24 00 //INTRODUKTION

FOKUS OG AFGRÆNSNING Gennem udvikling, test og implementering af parametriske skitseredskaber er det forskningsprojektets hypotese at kunne estimere performative dagslyskvaliteter i den tidlige designfase. Målet er at undersøge, om redskaberne kan have en positiv indvirkning på designprocessen i forhold til dagslysdistribuering, solindstråling og visuelle og termiske forhold. Afhandlingen vedrører ikke andre performative temaer end dagslys og omhandler ikke udfordringer omkring opfyldelsen af bygningers energikrav.

Forskningsprojektet tager afsæt i tegnestuen 3XNs specifikke praksis, og det fokuserer alene på den tidlige designfase. Der arbejdes ikke med problemstillinger omkring filudveksling mellem de enkelte projektfaser eller BIM (Building Information Modeling).

Der er i dag en hastig udvikling inden for parametriske værktøjer, hvorfor de foretagne interview og spørgeskemaundersøgelsen skal ses i forhold til den nuværende situation og i sammenhæng med den dokumentation, der er i afhandlingen.

25

Fig. 0.1. Konkurrenceafdelingen p책 3XN

01//FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

28 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

INTRODUKTION

I det foregående kapitel blev projektets motivation, forskningsmiljø, interessenter og forskellige mål identificeret. Dette kapitel vil beskrive, hvordan projektet ønsker at undersøge forskningsemnet, og hvilke forskningsspørgsmål der ønskes besvaret.

29

FORSKNINGSMETODE

ErhvervsPhD-projektet har undersøgt, hvordan performative dagslyskvaliteter kan integreres i arkitekturen. Forskningsprojektets hypotese er, at parametriske værktøjer kan bruges til at udvikle parametrisk-definerede skitseredskaber, der kan estimere performative dagslyskvaliteter i den tidlige designfase. Herigennem har det været målet at undersøge, om de parametriske skitseredskaber kan have en positiv indvirkning på den arkitektoniske designproces. Projektet har undersøgt denne hypotese i forhold til redskabernes anvendelsesmuligheder i konkurrenceafdelingen på tegnestuen 3XN. Redskaberne er udviklet og implementeret gennem de allerede anvendte CAD (computer-aided design) -værktøjer på tegnestuen.

ErhvervsPhD-projektet har haft et teknisk fokus, men har fulgt en eksperimentel og undersøgende arbejdsmetode. I følge Schöns metodiske begrebsverden kan den arkitektoniske praksis ses som en konstant bevægelse mellem det, der reflekterer på handling (reflecting on action), og i handling (in action) [Schön 1983]. På denne måde bevæger arkitekten sig konstant mellem det kritisk analytiske og det kreativt fremstillende. Det har jeg som forsker taget del i, idet min rolle gennem de enkelte eksperimenter (skitseprojekter) har været dels som forsker, dels som deltagende arkitekt. Det vil sige, at jeg har været med til at træffe afgørende designbeslutninger samtidigt med, at de parametriske redskaber er blevet udviklet, implementeret og senere evalueret. Herigennem bruger forskningsprojektet den kreative produktion som metode, hvilket Christopher Frayling [1993] definerer som research through art and design. Men forskningsprojektet har samtidigt set (tilbage) på praksis, hvilket Frayling beskriver som research into art and design. På den måde har praksis både været subjektet (emnet) og samtidigt metoden for undersøgelsen. Denne kombination beskriver Stephen Scrivener [2009] som research into and through art and design. Gennem forskningsprojektet har der været en vekslen mellem de to ovenstående metoder.

Området inden for dagslys er teknisk og håndteres (hovedsageligt) af ingeniørfaget. Der er i dag en forskel mellem arkitektens og ingeniørens arbejdsmetoder, kommunikationsmetoder og mål. Dette resulterer i, at ingeniørernes viden anvendes meget sent i designprocessen, hvor det ofte er for sent at påvirke designet.

30 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

Hvor ingeniører beskæftiger sig med delproblematikker, beskæftiger arkitekter sig med helheder og er løsningsorienteret. Ifølge Rittel og Melvin [1984] er arkitekturen tilhørende en særlig klasse af ’wicked problems’. I Rittels definition er ’wicked problems’ forskellige fra andre former for videnskabeligt opstillede problemstillinger i og med, at de i stedet for at finde en endelig løsning genererer nye spørgsmål. ’Wicked problems’ er altid sammenstillet af mange forskellige kriterier og ikke isolerede, men abstrakte og ikke konkrete, unikke og ikke generelle. På denne måde kan ’wicked problems’ ikke besvares gennem absolutte løsninger, der er rigtige eller forkerte, men som kvalitative løsningsrum, der løbende må afvejes i forhold til hinanden. Dette kræver en undersøgende tilgang for at finde den bedste løsning, hvor optimering ikke er mulig. For at skabe redskaber til den arkitektoniske designproces, har det derfor været essentielt at undersøge aktuel forskning omkring, hvordan arkitekter træffer beslutninger og navigerer i den kreative proces.

Gennem en praksisrelateret forskningsmetode [Frayling 1993] er det målet at undersøge definerede forskningsspørgsmål gennem konkrete eksperimenter på tegnestuen. Ved at følge og deltage i dele af processen på aktuelle projekter i tegnestuens konkurrenceafdeling (beskrevet i kapitel 4 – Udvikling og test af redskaber) er det målet at skabe en forståelse for, hvordan parametriske redskaber kan udvikles til den tidlige designfase. Disse erfaringer er efterfølgende anvendt til at videreudvikle og implementere en række parametriske redskaber gennem hele konceptforløbet på et aktuelt byggeprojekt i Mumbai, Indien (beskrevet i kapitel 6 - Implementering af redskaber).

Endelig anvendes projektplanlægningsteori til at kunne diskutere redskabernes rolle i forhold til usikkerhed, vidensopbygning og vidensdeling gennem projekterne. Denne vekslen mellem praksis-eksperimenter og teoretiske undersøgelser har gjort det muligt at udvikle, implementere og evaluere de parametriske designredskaber. Den endelige evaluering består af en triangulering (se fig. 1.1.) mellem 1) design- og beslutningsteori 2) praksisbaserede observationer (logbog, designprocessen, projektmateriale og 3) semistrukturerede interview og spørgeskemaundersøgelsen med internationale tegnestuer. Denne evalueringsform er anvendt i kapitel 7 i diskussionen og i det konkluderende afsnit.

31

Praksisbaserede observationer

Evaluering

Semistrukturerede interview og spørgeskemaundersøgelsen

Fig. 1.1. Triangulering

Design- og beslutningsteori

32 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

FORSKNINGSPROJEKTETS FASER

Forskningsprojektet har været opdelt i seks semestre, der passer til ph.d.-skolens semesterperiode (se fig. 1.2.). Projektet har så vidt muligt forsøgt at opdele de 36 måneder ligeligt mellem erhvervsparten 3XN og den akademiske part CITA på KADK. Det har fra begyndelsen ikke været muligt at planlægge, hvilke konkrete byggeprojekter forskningsprojektet skulle tage del i, eller på hvilke tidspunkter de teoretiske kurser skulle afholdes. Tidsplanen har derfor løbende været justeret i forhold til de disse skiftende faktorer. Ph.d.-projektets eksperimentelle praksisundersøgelser på 3XN er udført gennem fire faser med forskellig varighed. Faserne er 1) Projektproblematikker identificeres 2) Værktøjer udvikles og testes 3) Implementering 4) Evaluering. De enkelte faser har gennem processen været overlappet af hinanden, og det er derfor ikke muligt præcist at definere, hvornår de ene fase afsluttes, og den anden påbegyndes.

PROJEKTPROBLEMATIKKER IDENTIFICERES

For at udvikle de parametriske skitser har det været vigtigt at forstå, hvilken kontekst redskaberne skal indgå i. Dette forløb har været tæt tilknyttet konkurrenceafdelingen på 3XN, hvor designprocessen har været undersøgt. Undersøgelserne har taget udgangspunkt i allerede afsluttede projekter, hvor det var muligt at se opbygningen af de enkelte konceptskitser og tage kontakt til de involverede arkitekter. Herigennem er der skabt en forståelse for den specifikke proces hos 3XN, hvilke værktøjer de anvender, tegningsniveau, metoder og hvilket værdigrundlag, tegnestuen arbejder ud fra. Denne fase har været vigtig for at kunne undersøge, hvilken rolle de parametriske redskaber skulle have i beslutningsprocessen, og hvilken fleksibilitet de skulle indeholde for at kunne anvendes specifikt i 3XNs designproces. I slutningen af denne fase blev der taget kontakt til forskningsprojektets eksterne samarbejdsparter, og der blev indsamlet relevant data til den efterfølgende udvikling af redskaber.

REDSKABER UDVIKLES OG TESTES

Den indsamlede viden fra de eksterne parter blev anvendt til udviklingen af en række parametriske redskaber ud fra erfaringen omkring den specifikke

33

CITA

CITA

Apr

ESB

Erhvervsrapport CBS

Aug

Teori

Test

Præsentation Interview Arkitekt #3

Eval. Værktøjer

Nov

Maj

3XN Juni

Juli

Aug

Jan 2013

Feb

3XN Okt

Fig. 1.2. Forskningsprojektets semestre og faser

Spørgeskemaundersøgelse

Opskrivning Interview Arkitekt #1

Implementering

Feb

Implementering

Project

CITA Apr

Jan 2012

Ornate Spaces

Teori Eval. + Skriv

Projekt x

CITA Sep 2012

Dec

Interview Arkitekt #2

Okt

Evaluering

Teori

CITA 23 weeks 8 weeks 3XN

Juli

Første-årsrapport

Konference

Maj

Test

3XN Mar 2012

Semester 6

Juni

CITA

Test + udvikling

CITA 5 weeks 3XN 16 weeks

Feb

CITA Sep 2011

Semester 5

Jan 2011

Teori

Green S. House

Eval. Værktøjer

Spørgeskema

CITA 7 weeks 3XN 16 weeks

CITA Dec

Projekt x

3XN

Mar 2011

Nov

Eval.

CITA

Teori

Semester 4

BRS Vinkelmåler

SmartGeometry

Erhvervsrapport

Udvikling

Teori

3XN

Okt

Teori

CITA 18 weeks 3 weeks 3XN

Test

Bayer

Rainbow

3XN

3XN Aug

Mumbai (2)

Teori

Sep 2010

Semester 3

Juli

Erhvervskursus

Udvikling

CITA 8 weeks 3XN 15 weeks

3XN

Juni

SINO

Maj 2010

Semester 2

Beirut Office

Akademisk ramme

3XN

Phd Grundkursus

Udvikling og test (Simulering i GH)

CITA 3 weeks 3XN 10 weeks

Identificering

Semester 1

Udvikling og test

Identificering

Mar

Apr

CITA Nov

Dec

34 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

designproces hos 3XN. Denne fase foregik i en vekslen mellem praksismiljøet i konkurrenceafdelingen og det akademiske miljø på CITA. I isolerede eksperimenter udvikledes der i denne periode en række redskaber, som løbende blev implementeret og videreudviklet i dele af processen i konkurrenceafdelingen. Disse undersøgelser er beskrevet i kapitel 5 – Udvikling og test af redskaber og i appendiks s. 56 - 113. Undersøgelserne skal ses som en gradvis udvikling, hvor delresultater løbende blev tilpasset og videreudviklet redskaberne. I den sidste periode af denne fase forberedes en række (færdige) redskaber til brug i den næste implementeringsfase i projekt Ornate Spaces, situeret i Mumbai, Indien.

IMPLEMENTERING

En række af de udviklede redskaber fra den tidligere fase implementeres gennem hele den konceptuelle designfase på projekt Ornate Spaces. Gennem processen var det muligt at teste de parametriske redskaberne i brug gennem processen sammen med de andre teammedlemmer på tegnestuen. Denne fase er beskrevet i kapitel 6 – Implementering af redskaber.

EVALUERING

I den efterfølgende evalueringsfase er forskningsspørgsmålene diskuteret og besvaret gennem evaluering af de parametriske redskaber. Her er observationer gennem designprocessen diskuteret i forhold til efterfølgende semi-strukturerede interview og spørgeskemaundersøgelser, og endelig i forhold til design- og beslutningsteori.

Denne evaluering danner ramme for det afsluttende og konkluderende kapitel.

I evalueringsfasen er der foretaget en spørgeskemaundersøgelse med fem internationale tegnestuer, der (på forskellig vis) er eksperter inden for dagslys, parametri og performativt design. Denne undersøgelse har haft til formål at undersøge, hvordan andre (internationale) tegnestuer bruger dagslys som designparameter.

Hvilke metoder, redskaber og specialister de anvender, og hvornår og hvordan disse involveres i designprocessen, og endelig hvilken effekt dette har på deres arkitektur. Outputtet fra undersøgelsen er anvendt i kapitel 3 – Simuleringsmetoder og kapitel 4 – Designprocessen.

35

LOGBØGER

For at undersøge hvilken rolle de parametriske redskaber har haft på de arkitektoniske beslutninger, er forskellige registreringsværktøjer taget i brug under og efter designprocessen. Projektet har gennem projektet oparbejdet en logbog der har haft til formål at registrere, diskutere og endeligt reflektere over udviklingen af de parametriske redskaber. Dette format er desuden anvendt som præsentationsformat og herigennem til løbende at diskutere forskningsprojektets spørgsmål og undersøgelser med parter i forsknings- og praksismiljøet samt eksterne samarbejdsparter.

36 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

INTERVIEW

Gennem og efter processen er der foretaget en række semi-strukturerede interview [Kvale 1996] med arkitekter på tegnestuen 3XN (se fig. 1.3.). Målet har været at undersøge, hvordan tegnestuen arbejder, og hvilke rolle implementeringen af de parametriske redskaberne har haft på beslutningsprocessen. Semi-strukturerede interview er anderledes fra strukturerede interview, der er begrænset af en række forberedte spørgsmål. Semi-strukturerede interview kan beskrives som guidede interview, hvor fokus på forhånd har ligget fast, men hvor der undervejs har været mulighed for at forme og tilpasse spørgsmålene. Dette har været anvendeligt for projektet for at få indsigt i tegnestuens komplekse processer og redskabernes effekt herpå. Forud for de udførte interview er de udspurgte blevet informeret omkring forskningsprojektet, og hvilke emner projektet søger undersøgt gennem interviewet. Citater fra interviewene er anvendt i kapitel 4 Designprocessen og kapitel 6 Implementering af redskaber. Interviewene er transskriberet, og citaterne er angivet med linjenummer og sidetal. Det originale materiale findes i afhandlingens appendiksbog s. 6–46, som er tilgængeligt for bedømmelsesudvalget, men bedes holdt klausuleret, da de indeholder fortroligt og personligt materiale.

37

NAVN

DATO

KONTOR

BESKRIVELSE

ARKITEKT #1

07-12-2012

3XN, DK

Interviewet er gennemført efter konceptfasen på Projekt Ornate Spaces. Fokus har været at undersøge de parametriske redskabers rolle gennem beslutningsprocessen.

ARKITEKT #2

05-03-2013

3XN, DK

Interviewet er gennemført efter konceptfasen på Projekt Ornate Spaces. Fokus har været at undersøge de parametriske redskabernes rolle gennem beslutningsprocessen.

ARKITEKT #3

06-01-2012

3XN, DK

Interviewet er gennemført i perioden, hvor forskningsprojektet ikke har været involveret i hele designprocessen. Fokus på dette interview har været at undersøge, hvorledes tegnestuen strukturer sine designprocesser, håndterer kompleksiteter, involverer samarbejdsparter, træffer beslutninger og arbejder kreativt.

Fig. 1.3. Liste over semi-strukturerede interview

38 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

SPØRGESKEMAUNDERSØGELSE Spørgeskemaundersøgelsen er anvendt for at undersøge brugen af redskaber og metoder i forhold til håndteringen af dagslys i designprocessen. Hvor ErhvervsPhD-projektet har et nationalt fokus, er denne undersøgelse foretaget internationalt. De adspurgte tegnestuer er valgt ud fra deres ekspertise på området og ud fra deres geografiske placering for at få en spredning i undersøgelsen. Der er i undersøgelsen adspurgt folk, der har stor erfaring med dagslys og sollys-design, og som har overblik over tegnestuens opgaver og arbejdsprocesser. De adspurgte består af fem arkitekter og en ingeniør fra tegnestuen SOM i New York (se fig. 1.4.).

Såvel spørgeskemaundersøgelsen som interview med medarbejdere hos 3XN er blevet brugt kvalitativt i forskningsprojektet uden hensyntagen til sandsynlighed og statistisk usikkerhed. Resultaterne fra undersøgelsen findes i appendiks s. 48-53.

39

NAVN

DATO

KONTOR

BY, LAND

SVARPERSONS UDDANNELSE OG TITEL

SVAR

FIRMA #1

APRIL / MAJ 2013

3XN

KØBENHAVN, DK

ARKITEKT, PARTNER

JA

FIRMA #2

APRIL / MAJ 2013

FOSTER + PARTNERS

LONDON, UK

ARKITEKT, MSC BUILDING PHYSICS, PARTNER

JA

FIRMA #3

APRIL / MAJ 2013

SOM

NEW YORK CITY, NY, USA

INGENIØR,PERFORMATIVE DESIGN SPECIALIST

JA

FIRMA #4

APRIL / MAJ 2013

LOISOS + UBBELOHDE

ALAMEDA, CA, USA

ARKITEKT, PRINCIPAL

JA

FIRMA #5

APRIL / MAJ 2013

BEHNISCH ARCHITEKTEN

STUTTGART, TYSKLAND

ARKITEKT, SAGSARKITEKT

JA

FIRMA #6

APRIL / MAJ 2013

MARIO CUCINELLA ARCHITECTS

BOLOGNA, ITALIEN

ARKITEKT

JA

Fig. 1.4. Liste over spørgeskema-respondenter

40 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

FORSKNINGSSPØRGSMÅL 1 KAN PARAMETRISKE SKITSER SIMULERE DAGSLYS TIL GAVN FOR DESIGNPROCESSENS TIDLIGE FASER?

Den teknologiske udvikling har gjort det muligt digitalt at simulere dagslysets indvirkning på bygningskroppen. Disse programmer kræver ekspertviden og er tidskrævende at anvende. De er ikke fleksible i forhold til den hurtigt omskiftelige kreative proces. Programmerne begrænser arkitekten og bliver ikke anvendt til at udvikle bygningsdesignet i den tidlige arbejdsproces. Her anvendes simuleringsprogrammer først efter, at kritiske beslutninger er truffet, og til at argumentere for allerede kendte løsninger.

Den arkitektoniske praksis er i dag fuldt ud digitaliseret gennem alle projektfaser, hvilket foregår gennem den etablerede CAD-platform. Disse (CAD) tegningsprogrammer er målfaste og indeholder standardiserede funktioner, der gør dem anvendelige gennem hele designprocessen. Digitale CAD-programmer anvendes allerede fra første dag af designfasen og er repræsenteret gennem alle projektfaser.

Den seneste udvikling af disse værktøjer har gjort det muligt at implementere parametriske redskaber. Store firmaer som McNeel, Graphisoft, Bentley og Autodesk1 har skabt egne del-programmer eller kode-brugerflader, der tillader udviklingen af parametriske definitioner. Integreringen af de parametriske værktøjer i de arkitektoniske tegningsprogrammer har åbnet for nye muligheder. Til forskel for de

41

standardiserede funktioner tillader parametriske værktøjer at sammensætte unikke løsningssystemer direkte i det arkitektoniske tegningsmiljø. Rhino er i dag et integreret CAD-tegningsprogram hos tegnestuen 3XN. Det indgår under en åben platform, hvilket vil sige, at der kan sammensættes enkeltstående programmer og funktioner, der tilpasses den anvendte metode og problemstilling. Rhino indeholder det parametriske program (eller plug-in) Grasshopper, som forskningsprojektet anvender til at udføre eksperimenter. Den parametriske platform er herved direkte tilgængelig for alle involverede teammedlemmer på tegnestuen. Grasshopper giver arkitekten potentiale ved ikke at være bundet af gennerelle funktioner, men have mulighed for at skræddersy redskaber, der passer til specifikke krav og behov. Herved kan redskaber tilpasses unikke sammensætninger af opgaver, delproblematikker, designprofiler, team, metoder, geografisk placering, samarbejde mellem parter osv. Gennem den parametriske platform er det mulighed at opsætte egne brugerflader og relationer mellem geometri og ekstern (vejr)data.

Forskningsprojektet undersøger, om det er muligt gennem udviklingen af parametriske skitseredskaber at simulere forskellige aspekter af dagslyset til gavn for designprocessens tidlige faser.

42 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

FORSKNINGSSPØRGSMÅL 2 KAN INTEGRERINGEN AF PARAMETRISKE SKITSER LEDE TIL BEDRE DESIGNBESLUTNINGER?

De mest afgørende designbeslutninger træffes i de allertidligste faser af et projekt.

Dette er et dilemma, da det er her, der er mindst information om projektet, og der er udviklet mindst viden om dens løsning. På trods af dette tvinges arkitekten til konstant at træffe beslutninger for at udvikle projektet. De gradvise beslutninger betyder, at byggeprojektets løsningsrum gradvist låses, og det bliver vanskeligt og dyrt at lave radikale designændringer. Det er i disse tidligere faser projektet indeholder den største mængde af usikkerhed i forhold til det endelige resultat.

Der træffes derfor sikre valg, der beror på tidligere erfaringer og kendte løsninger.

Den anvendte investering af byggeprojektets samlede budget er i de tidligere faser lille. Der ligger herved et potentile i billigt at forbedre de tidlige beslutninger og samtidig forbedre beslutningernes betydning for det endelige resultat. Herved indarbejdes dagslyskvaliteter på et tidligt tidspunkt, hvilket vil have en positiv indvirkning på bygningens indeklima og driftsbudget, samt minimere ressourcer til dyre designændringer sent i processen.

Den arkitektoniske designproces har til formål at skabe meningsfulde sammenhænge mellem forskelligartede krav og behov. Nogle konkrete og andre af abstrakt karakter. For at vægte disse, ofte modstridende informationer, bruges skitsen som værktøj i en iterativ designproces [Lawson 2005]. Skitsen er af natur åben og upræcis. Den er fleksibel, idet den tillader radikale ændringer af denne

43

information og den aktuelle proces. Skitsen bruges som et fælles værktøj mellem de involverede teammedlemmer. Den indgår som et integreret arbejdsredskab, hvori idéer udvikles i en rumlig form. Den er derfor i konstant forandring og har den egenskab at kunne tilpasse sig de enkelte brugere og de aktuelle problemstillinger. Skitsen er derfor altid unik i sin opbygning og brug.

Hvor den første generation af parametriske værktøjer blev brugt til løsning af konkrete problemstillinger, er den nye generation tilpasningsdygtig i forhold til mere åbne problemstillinger. Den tillader at sammensætte forskellige typer information gennem unikke løsningsmodeller, der passer til den enkelte metode og projekt.

For eksempel kan konkret information om dagslys behandles i forhold til mindre målbare parametre som rumlige, sociale og kulturelle behov inden for samme tegningsmedie. Gennem kodning af de parametriske programmer vil skitsens egenskaber imødekommes.

Forskningsprojektet undersøger om udviklingen og implementeringen af parametriske skitseredskaber kan lede til bedre designbeslutninger.

44 01 //FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

FORSKNINGSSPØRGSMÅL 3 KAN PARAMETRISKE SKITSER FORBEDRE KOMMUNIKATIONEN MELLEM DESIGNPROCESSENS FORSKELLIGE PARTER?

I dag stilles byggeriet over for målbare krav og tekniske anbefalinger, og behovet for udviklingen af bæredygtige byggerier, hvilket udfordrer den kreative designproces. Samtidig arbejder 3XN på den internationale arkitekturscene og bygger store komplekse projekter med forskelligt varierede problemstillinger. Dette er en endnu en udfordring, hvor der er få personlige erfaringer i forhold til den lokale kontekst og klima. På trods af den manglende erfaring, skal der dog stadigvæk træffes afgørende designbeslutninger på samme korte tid.

Dette involverer et stadigt stigende krav til anvendelsen af ny viden samt samarbejde med eksterne faggrupper, der har tekniske ekspertkompetencer. Dette udfordrer den kreative designproces internt i konceptudviklingen, men også i forhold til den eksterne kommunikation med samarbejdsparter og bygherrer.

Hvor dagslysrelaterede beslutninger træffes hovedsageligt ved hjælp af tommelfingerregler og på baggrund af tidligere erfaringer [Reinhart & Fitz 2006] [Galasiu & Reinhart 2007], er det vanskeligt at tilføre eksternt teknisk viden. Tegnestuen har specialiseret viden til rådighed allerede fra de tidlige projektfaser. Disse specialister inddrages sjældent i den tidlige projektfase, da deres viden og spørgsmål er

45

for specifikke til den eksisterende skitseringsform. Forskningsprojektet vil gennem en række eksperimenter undersøge, hvordan specialiseret viden inden for dagslys anvendes tidligt i processen, og herigennem integrere den performative metode i designprocessen, så den bliver en del af den arkitektoniske konceptudvikling.

Ph.d.-projektet undersøger, om udviklingen og implementering af de parametriske skitseredskaber kan forbedre kommunikationen mellem de forskellige aktører i designprocessen. Det vil sige internt mellem arkitekter, og eksternt mellem arkitekter og specialister, og endelig mellem arkitekter og bygherre.

Den arkitektoniske designproces beror på intuitive beslutninger og tavs viden, placeret blandt de enkelte medarbejdere. Denne viden er vanskelig at tilgå for tegnestuen og dele den mellem sine medarbejdere. Forskningsprojektet vil endelig undersøge, om parametriske redskaber kan forbedre den interne vidensdeling og gøre dele af den tavse viden eksplicit i processen.

02//LYS

48 02 //LYS

INTRODUKTION

Vi er omgivet af lys, og det findes i uendelige mængder. Lyset varierer gennem dagen og året og er unikt i forhold til, hvor vi befinder os på jorden - lyset er i evig forandring. Det dikterer og ændrer det lokale vejr året rundt og er det primære element for livet på jorden. Det giver os mulighed for at se og opleve og har indflydelse på vores døgnrytme og handlingsmønstre.

Men opfattelsen af lyset er forskellig i forhold til den enkelte beskuer. Fysikeren beskrive lyset ved hjælp af matematiske metoder og bruger betegnelser som fotoner, bølgelængder og frekvenser. Ingeniøren ved hjælp af betegnelser som lux, lumen og watt. Og arkitekten beskriver lyset ved hjælp af betegnelser som komposition, atmosfære, rumlighed og æstetisk. Opfattelsen af lyset er multi-facetteret, og ingen af de ovenstående faggruppers betegnelser er mere rigtig end andre, eller indeholder større sandhed i beskrivelsen af lyset. Kun ved at opfatte lyset fra flere perspektiver, er der mulighed for at gøre beskrivelsen stærkere [Zajonc 1997].

Lyset kan både have en god og dårlig indflydelse på os. Definitionen af det gode lys kan være vanskeligt at beskrive, da det oftest er relateret til en subjektiv opfattelse og forholder sig til den enkelte situation. Dagslyset er komplekst, og godt dagslys kan ikke beskrives entydigt.

3XNs arbejde er kendetegnet ved en eksperimenterende designproces, der søger et helhedsorienteret formmæssigt udtryk. Designprocessen er baseret på omhyggelig analyse af byggeprogram og kontekst, samt en indgående dialog med både bygherre, professionelle konsulenter og slutbrugere. Der drages på erfaringer fra tidligere projekter, men tegnestuen udvikles konstant i involveringen af nye udfordringer. 3XN er aktiv på den internationale arkitekturscene, og der arbejdes på nuværende tidspunkt med projekter i Skandinavien, Mellemeuropa og med opgaver i den sydlige del af Asien. De forskellige geografiske områder er en udfordring i forbindelse med at integrere dagslyset som designparameter i den helt tidlige designfase. Det er en udfordring for designteamet, dels at kortlægge og forstå de lokale lysforhold, dels tidligt at anvende denne information direkte i udformningen af bygningerne og at kunne skabe dialog med specialiserede samarbejdsparter.

49

Dagslyset er komplekst, og en entydig beskrivelse vil ikke kunne afdække de mange potentialer, det rummer. For at undersøge hvordan arkitekter kan anvende dagslyset som designparameter, er det nødvendigt at skabe en forståelse for, hvad lys er, hvad det består af, og hvilken indflydelse det har på den menneskelige krop.

50 02 //LYS

DEFINITIONEN AF LYS

Ud fra et naturvidenskabeligt synspunkt består lys af elektromagnetisk stråling med kosmiske bølgelænder på en million milliardtedele meter (10-16 m). Radiobølger er adskillige kilometer lange (108 m). Det, der adskiller de forholdsvis korte bølgelængderne mellem 380-780 nm, er, at det menneskelige øje reagerer på netop dette område, til forskel fra det øvrige spektrum. Det lys, der ligger i dette område, kaldes derfor for det synlige lys eller dagslyset. Men lys er betegnelse for hele spektret, hvor dagslyset kun består af det synlige spektrum (se fig. 2.1.). Bølgelængden bestemmer både farven, og hvor meget energi solstrålerne indeholder. Desto højere frekvens og derved mindre bølgelængde (beliggende i det blå spektrum) desto mere energi [Szokolay 1980].

Som vist i figur 2.2, ligger solens stråling hovedsageligt inden for bølgelængerne 300-2000 nm.

Uden for det synlige spektrum ligger det infrarøde og det ultraviolette område.

Det ultraviolette indeholder ca. 4 % af den strålingsenergi, der når frem til jordens overflade, mens 44 % af energien ligger i det infrarøde spektrum. Den synlige del (eller dagslyset) står for de resterende 52 % af strålingsenergien.

Lys beskrives ud fra tre parametre bestående af hastighed, frekvens og bølgelængde. I et homogent miljø rejser lyset i en lige retning med en konstant hastighed omkring 300.000 km/s. På grund af den store afstand mellem solen og jorden (149.600.000 km), er de solstråler, der rammer jorden, praktisk talt parallelle [William 1986].

51

Fig. 2.2. Strålingsintensitet i forhold til bølgelængde

Fig. 2.1. Det visuelle spektrum

52 02 //LYS

LYSET FRA SOLEN

Jorden modtager hver dag og året rundt den samme mængde lys fra solen. På grund af jordens rotation og hældning er det lokale lys i konstant forandring i løbet af dagen og året igennem. Rotationen bestemmer lyset for de enkelte dage, hvor hældningen på 23,5 ° i hver retning, det vil sige 47 ° gennem året, bestemmer de enkelte sæsoner (se fig. 2.3., for den nordlige halvkugle). Disse ekstremperioder forekommer omkring den 21. juni og 21. december (sommer/vinter) samt den 21. marts og 23. september (jævndøgn). På grund af jordens hældning til solen vil vinklen til de indkommende stråler variere i størrelse. Hvor strålerne er vinkelret på jorden, vil strålerne havde den højeste intensitet, hvorimod en skarpere vinkel vil dække over et større areal og herved have lavere intensitet.

Hvert eneste område på jorden modtager et unikt lys, som ændrer sig gennem hele året. Belysningsstyrken fra solen sker inden for et stort spektrum og kan variere fra 120.000 lux i direkte sollys ved middagstid, til mindre end 5 lux ved en skyet himmel inden solnedgang.

Eksempler på typiske illuminansenheder [Szokolay 1980] Solrig dag, udendørs Overskyet dag, udendørs Moderat oplyst bord Almindelig rum belysning Fuldmåne lys, udendørs

120.000 lux 5.000 lux 300 lux 100 lux 0,1 lux

Jordens overflade modtager årligt ekstreme mængder energi fra solen i form af stråling (se fig. 2.4.). I 2002 måltes der på en time højere energi-indstråling end det årlige energiforbrug på jorden [Solar 2011, Chemical 2011]. Den gennemsnitlige indstrålingsenergi fra solen består af ca. 1.366 watt per kvadratmeter, hvoraf ca.

30 % af dette reflekteres tilbage til rummet, og resten absorberes af skyer, have og jordens overflade1.

53

23,5 ° Sommer

Solhverv

Vinter

23,5 °

Fig. 2.5. CIE standard himler Fig. 2.3. Jordens hældning i forhold til solen

Fig. 2.4. Gennemsnitslig strålingsbidrag fra solen, 1990-2004

54 02 //LYS

BETEGNELSER FOR LYS

For at diskutere lys, er det først vigtigt at skabe en forståelse for de forskellige betegnelser (se fig. 2.6), der bruges inden for dagslysdesign I: Lysstyrken fra en lysenhed måles i candela (cd) Ф: Lysstrømmen fra en lyskilde måles i lumen (lm). Denne størrelse angiver den samlede lysmængde, en lyskilde udsender per sekund.

E: Illuminansen er målingen af det indkomne lys på en flade. Enheden måles i lux.

Størrelsen angiver, hvor meget lys der falder på 1m2 af en flade. Dette kan beskrives som lux = lumen / m2. Illuminans har sammenhæng med den radiometriske størrelse irradians (W/m2). Irradians er et mål for den samlede energiudstråling (hele lysspekteret), mens illuminans kun måler den optiske effekt (i bølgelægderne 380-780 nm), der kan registreres af øjet.

L: Luminansen er den del af det synlige lys, der forlader en flade i en given retning.

Enheden måles i cd/m² og er det, som øjet ser.

DAGSLYSET

Dagslyset er en kombination af det direkte sollys, det diffuse himmellys og det reflekterede lys (se fig. 2.7.). Det direkte sollys er det lys, der kommer direkte fra solen, det vil sige fra en klar himmel uden at blive brudt af skydækket. Lysstrålerne er i dette tilfælde parallelle og kan forholdsvis nemt visualiseres i forhold til en computermodel. Dette lys er det mest intense og indeholder den største mængde energi. Det har derfor stor effekt på det termiske miljø i en bygning og kan være til gene i forhold til overophedning og blænding.

Det diffuse himmellys opstår ved, at det direkte lys brydes og reflekteres i atmosfæren og af skydækket. Det betyder, at de parallelle direkte solstråler spredes i alle retninger. Dette lys er ikke så intenst som det direkte og viser sig som et blødt, ikke retningsbestemt lys, med relativ lav skygge-effekt. Det indeholder mange gode egenskaber for belysning, da det ikke har den samme intensitet som det direkte lys. Belysningsstyrken af himmellyset varierer betydeligt i forhold til geografisk placering, tidspunkt og vejrforhold. Spredningen af lyset betyder, at det er vanskeligt at gengive eller forudsige. Forskningen inden for standardiserede himler (se fig. 2.5.) har i dette tilfælde været vigtig for at kunne inddrage effekten af himmellys i designbeslutninger, enten i form af computersimulering eller ved fysiske modelforsøg. Det sidste parameter af dagslyset er det reflekterede lys. Det reflekterede lys opstår ved, at de to ovenstående lyskilder reflekteres i omkringliggende omgivelser (både udendørs eller indendørs).

55

I

Fig. 2.6. Betegnelser for lys

ÎŚ

L

E

Fig. 2.7. Dagslysets bestanddele - det direkte sollys, det diffuse himmellys og det reflekterede lys

56 02 //LYS

LYSETS BETYDNINGER

Bygninger beskriver grænsen mellem vores krop og omverden og kontrollerer herved, i hvilket omfang vi udsættes for det naturlige lys. I følge amerikanske undersøgelser tilbringer det moderne menneske i gennemsnit 90 % af dets vågne timer indendørs [Mccurdy 2003]. Udformningen af arkitekturen er derfor et styrende element for, i hvilket omfang vi udsættes for det naturlige lys.

Dagslyset har afgørende betydning for vores dagsrytme og har indflydelse på vores daglige handlinger og mentale tilstand [Foster & Kreitzman 2004]. De korte mørke vinterdage får os til at søge inden døre under tæppet foran pejsen, og de lange sommerdage giver os lyst til at holde os vågne og opholde os udendørs. Lysets totale biologiske indvirkning på kroppen er kompleks og er til dato ikke fuldt ud forstået.

Dette skyldes en manglende kortlægning af den menneskelige krop og lysets indvirkning herpå. Dertil kommer, at menneskers opfattelse af lys er subjektivt, og at mennesker i forhold til blandt andet alder og køn reagerer forskelligt på lys [Boyce 2009]. For meget eller for lidt lys kan have negative konsekvenser i forhold til den enkelte situation og de pågældende mennesker. Det er derfor ikke muligt at definere godt dagslys med ét entydigt svar. Dette er en udfordring i forhold til udformningen af arkitekturen, hvor skitseprojekter består af en unik sammensætning af rumprogram, geografisk placering, byggegrund, brugergrupper og økonomisk budget.

TERMISK KOMFORT

Omstændigheder som geografisk placering, forskellen mellem indvendig og udvendig temperatur, luftfugtighed, vindhastighed, materialer og glasareal er med til at bestemme, hvor meget varme eller kulde en bygning modtager eller afgiver.

Dertil kommer varmegenererende udstyr som computere og kunstig belysning, der har indflydelse på det termiske indeklima.

Termisk komfort er defineret ud fra en komfort-zone [Daniels 1998], hvor den menneskelige krop er mest rolig, det vil sige ikke bruger energi på opvarmning eller nedkøling. Her er den termiske balance i kroppen konstant uden indflydelse fra omgivelserne. Mange faktorer spiller ind i forhold til, om en person føler, hvorvidt et rum er termisk komfortabelt at være i, og er individuelt fra person til person.

57

Sammenvævede faktorer som alder, sundhedstilstand, det tøj den enkelte har på, og hvilke handlinger der udføres i rummet, spiller ind.

At definere termisk komfort er komplekst, og det er umuligt at definere en entydig termisk komfort-zone, som dækker over alle mennesker og situationer. Der findes en række anbefalinger, der peger på, at temperaturer mellem 20 ºC til 24 ºC ligger inden for den menneskelige komfort-zone [Christoffersen et al. 2002] VISUEL KOMFORT

Visuel komfort er en betegnelse for, om lyset i og udsynet fra en bygning er komfortabelt. Lys er nødvendigt for, at det menneskelige øje kan fungere. Med lys kan vi se, og uden lys kan vi ikke. Synet består af et samspil mellem øjet, som er et optisk system, og hjernen, der behandler billederne. Øjet producerer et billede på nethinden, hvorefter hjernen omsætter denne information gemmer placeringen af billederne til at skabe en forståelse for det sete. Øjet kan fungere under ekstreme lysforhold. Fra en mørk nat (0,000001 cd/m2) til en solrig dag på stranden (120.000 cd/m2). Dette sker gennem adaption, hvor øjet tilpasser sig til den aktuelle lys-situation ved at ændre følsomheden [Boyce 2003]. Øjet kan gennem tilpasning fungere under ekstreme luminansintervaller. For hurtige skift inden for dette spektrum kan dog give problemer. Store kontraster i luminansen i form af blænding, skarpe skygger og refleksioner kan give ubehag for øjet og skabe uklarhed og forvirring for hjernen.

Blænding kender vi, når vi kører på en mørk vej, hvor en modkørende bil blænder os med forlygterne. Dette er et eksempel, hvor vores øje forsøger at adaptere til det skarpe lys ved at lukke pupillerne og hermed lukke mindre lys ind på nethinden. Dette resulterer dog i, at vi mister evne til at se det svageste lys, hvilket først kommer tilbage, når øjet igen har adopteret efter bilen har passeret. I kontormiljøer kan blænding være til stor gene. Den naturlige reaktion på blænding består i, at folk kigger væk, blinker, skærmer øjnene eller ruller gardiner eller skodder for vinduerne - og dermed distraheres i deres arbejdet.

58 02 //LYS

Det er umuligt at definere en perfekt luminansdistribuering. Forskellige arbejdsopgaver har brug for forskelligartet lys. I et kontormiljø, hvor der hovedsageligt arbejdes med todimensionelle medier som computerskærme og papirer, er der brug for en jævn belysning. I en industrihal er der brug for store kontraster til at se tredimensionelle objekter, og på et plejehjem er der brug for en helt tredje belysning. Menneskers øjne er ligeledes individuelt opbygget og mister følsomheden med alderen [Bruin-Hordijk 2011]. Hvorvidt en lysdistribuering forårsager ubehag eller er komfortabel er derfor afhængigt af, hvilken kontekst det foregår indenfor, og hvem beskueren er.

LYSETS INDVIRKNING PÅ KROPPEN

Forskning viser, at dagslysets rytme har en direkte relation til vores døgnrytme og kan have positive biologiske effekter på vores krop. Lyset, der falder på vores nethinde og videretransmitteret til vores hjerne (Hypothalamus), kontrollerer vores biologiske ur [Samuels 1990] og er herved ansvarlig for synkroniseringen af døgnrytme [Boyce 1997].

Det biologiske ur dikterer vigtige fysiologiske forhold såsom hormonproduktion, kroppens kernetemperatur, årvågenhed og sove-vågne cyklus. Et af de hormoner, der er direkte forbundet til påvirkning af lys, er melatonin. Hormonet bliver udskilt i fravær af lys, og produktionen bliver nedsat ved udsættelse for lysstyrker mellem 1000-2000 lux [Foster & Kreitzman 2005]. Melatonin har den effekt, at den beroliger kroppen og får den til at falde til ro, og styrer på den måde, hvornår kroppen skal være vågen, og hvornår den skal sove. Forskning viser, at produktionen af melatonin ud over at være forbundet til vores søvnrytme, også har effekt for vores humør, kropstemperatur, pubertet-debut, og tumorudvikling [Salares & Russell 1996].

Forskning viser desuden en sammenhæng mellem mængden af dagslys og produktionen på en arbejdsplads. Undersøgelser (foretaget af The California Energy Commission) viser, at jo større afstand en person sidder fra et vindue (og modtager mindre lys), desto større sygefravær og lavere produktionsniveau har personen i

59

forhold til sine kolleger [Boyce 2006]. Lignende resultater ses i amerikanske undersøgelser, der har målt bedre resultater samt mindre stress hos studerende i klasselokaler med dagslys, til forskel fra studerende i vinduesløse eller dårligt belyste rum [Edwards & Torcellini 2002].

Et godt dagslys er derfor ikke kun til fordel for den enkelte medarbejder, men har på længere sigt økonomiske gevinster for en virksomhed. ØKONOMI

Lyset indeholder store mængder energi og har uundgåeligt indflydelse på de termiske forhold i en bygning. Opvarmning samt varmetab er uundgåeligt, især i geografiske områder, hvor der er stor forskel på den indvendige og udvendige temperatur.

Den stigende tendens i forhold til storrumskontorer med meget dybe bygninger, som kompenseres med et stort glasareal, skaber konflikter [Johnsen 2002]. Overophedning, specielt om sommeren, er et problem for denne bygningstype, og den suppleres med mekanisk køling, som er ressource-tungt. Ved at skygge for det det kraftige direkte sollys og i stedet bruge det diffuse lys, er der mulighed for markant at reducere risikoen for overophedning. Brugen af det diffuse lys som hovedlyskilde kan sænke brugen af den kunstige belysning, som er dyr, og som bidrager til varmeudvikling. Dette kan desuden nedsætte brugen af aircondition og sænke de energimæssige udgifter [Tzempelikos & Athienitis 2007]. Det er vanskeligt at beskrive de eksakte besparelser, da det afhænger af den enkelte bygnings specifikke egenskaber, driftsforhold, og det pågældende klima.

Forskning viser, at energi til belysning, køling og opvarmning af bygninger tegner sig for mere end en tredjedel af verdens primære energiforbrug [Schmidt 2005].

Ved at udnytte dagslyset og minimere brugen af kunstig belysning er der mulighed for besparelser. Ved korrekt udnyttelse af dagslyset kan belysningsrelaterede energibehov reduceres med op til 25 % [Apte et al. 2008]. Ved at arbejde med solens lokale forhold er der herved potentiale for kunne bygge bæredygtigt samtidig med at spare på den driftsmæssige energiregning.

60 02 //LYS

HISTORISK RIDS

Sollys har påvirket bygningskulturen siden begyndelsen af arkitekturens historie [Schittich 2003]. Før tiden med elektricitet, olie og gas var det nødvendigt for mennesket at tage højde for det lokale klima. Solens energi har gennem tusinder af år været udnyttet i arkitekturen. Solens position og brugen af lokale materialer har været centrale emner i byggeriet. Bygninger har gennem historien haft mange forskellige funktioner. Kulturelle og sikkerhedsmæssige, hvor den vigtigste funktion har været at skabe ly for sine beboere [Cofaigh et al. 1996] ved at danne en fysisk adskillelse til det ydre klima og skabe et komfortabelt miljø indendørs. Bygningskroppens design og orientering er her blevet tilpasset til at tilfredsstille de enkelte krav og behov.

Ordet klima stammer fra oldgræsk (Κλίμα) og betyder oprindeligt hældning [Liddell & Scott 1999]. Dette er en betegnelse for forholdet på vinklen mellem jorden og solens stråler. Man havde herved på dette tidspunkt en opfattelse af en direkte relation mellem solens stråler og den aktuelle temperatur. I dag ved vi, at det lokale klima er mere komplekst end det, og det defineres ud fra en lang række forskelligartede parametre. Den unikke sammensætning af solindstråling, vind, lufttrykforhold, luftfugtighed og nedbør er de vigtigste faktorer, der tegner det lokale klima, og som varierer gennem året og dagen. Den traditionelle bygningskultur er designet i forhold til disse klimatiske forhold [Sørensen & Møller 2009]. Fælles for den traditionelle bygningskultur er, at den anvender lokale materialer og er skabt på baggrund af erfaringer, der er båret gennem generationer.

Figur 2.8. illustrerer en bygningstype fra troperne (Amazonas), hvor taget udgør det vigtigste element [Olgyay 1963] [Oliver 1997a]. Taget bruges til at skygge for den kraftige sol samtidigt med at skabe ly for kraftige (monsun) regnskyl ved hjælp af det store fald. De ikke eksisterende sæsoner, og kun lille forskel mellem nat- og dagstemperaturer betyder, at der ikke er behov for ydervægge. Ved at undlade vægge opnås, at luft frit kan passere og herved bidrage til naturlig ventilation, hvilket er nødvendigt for at opretholde et komfortabelt miljø i det fugtige klima.

I varme og tørre ørkenområder har væggene en stor betydning for at opretholde

61

Fig. 2.8. Nunak-bolig i Amazonas jungle, Syd Amerika

Fig. 2.9. Adobe huse i New Mexico, USA

Fig. 2.10. Beduintelt i Morakko, Nordvestafrika

62 02 //LYS

et komfortabelt indeklima. I disse områder er der stor temperaturforskel mellem nat og dag, hvilket væggene anvendes til at kompensere for. I adobehuse af soltørret lersten (se fig. 2.9) anvendes væggene til at optage varme i løbet af dagen og langsomt frigive varmen i løbet af natten, hvilket bidrager til et behageligt og konstant indeklima [Oliver 1997b].

Nomadefolket har udviklet en byggeskik, der er fleksibel i forhold til vejr- og klimaforskelle, der kan tilpasses ved hjælp af materialevalg og udformning. Den mongolske yurt og den samiske tipi giver mulighed for forskellig placering og orientering, samt at ændre isoleringstype og mængde i væggene. Beduinteltet er hovedsageligt udformet til at skygge for solen, men har også den funktion at skulle skabe ly for kraftige sandstorme. Teltets udformning og orientering ændres i forholdt til vindretning, og rejsningen på taget ændres i forhold til, om det skal modstå regn eller sne (se fig. 2.10) [Oliver 2003].

Det naturlige lys har været hovedlyskilden i byggeriet op til opfindelsen af gaslyset i 1800 og det elektriske lys i 1900 [Baker 2002 s. 21]. Sekundære illuminanskilder har været stearinlys og olielamper, mens aktiviteter, der havde brug for lys, hovedsageligt var begrænset til dagtimerne. Dagslyset var i denne periode styrende for vores døgnrytme og de handlinger, der blev udført.

Fuldt udviklet passiv sol-arkitektur og byplanlægningsmetoder blev første gang anvendt af grækerne og kineserne, der orienterede deres bygninger mod syd for at give lys og varme [Rudofsky 1964] [Butti & Perlin 1980]. Oldtidens grækere og kineserne brugte solens placering på himlen til at orientere deres bygninger, så de blev opvarmet i vinteren og bevaret kølige om sommeren. Orienteringen gav mulighed for at udnytte den lave vintersol, som opvarmede vægge og mure og holdt temperaturen komfortabel gennem de kolde nætter.

Materialer med høj massefylde blev anvendt, hvilket både isolerede og kunne fastholde varmen fra solen og frigive den om natten. Grækerne planlagde hele byer, såsom Priene (se fig. 2.11.), for at give hver boligejer adgang til de naturlige

63

Fig. 2.11. Priene i GrĂŚkenland, grundlagt omkring ĂĽr 1000 f.v.t.

Fig. 2.12. Anasazifolkets bebyggelser i Colorado, Nord Amerika

64 02 //LYS

ressourcer. Ved at placere gaderne i et skakternet mønster øst-vest og nord-syd kunne ethvert hjem have en sydligorienteret facade. Senere eksempler på passiv sol-arkitektur findes ved Anasazi-folkets bebyggelser i Colorado, Nord Amerika (se fig. 2.12.). Byen er placeret under et sydvendt klippefremspring, hvilket giver sæsonbetonede fordele. Hvor sommersolen står højt, køles bygningerne af klippens skygge, hvor de tilsvarende opvarmes og belyses i de kolde vintermåneder, hvor solen står lavt på himlen [Turney 2008].

SPECIALISERINGEN INDEN FOR FAGGRUPPER

Tidligere havde arkitekten al information om byggeriet og havde indsigt i alle arbejdsprocesser. Faget var en sammenslutning mellem arkitektfaget, ingeniørfaget og håndværket. Gennem renæssancen blev denne person opfattet som ´the master builder´ [Hill 2005]. Denne betegnelse ændres efter 1500-tallet, hvor der sker en specialisering inden for byggeriet (se fig. 2.13.). Flere håndværk blev udviklet, hvilket betød at arkitekten (tidligere ´master builder´) ikke kunne være vidende om alle dele af byggeriet. Arkitekten går til en position, hvor der håndteres information mellem byggeriets parter og efterfølgende leverer information til byggeriet. Arkitekten blev afhængig af at opsøge viden fra andre faggrupper, som vi kender det i dag. Byggeriet bliver herved mere informationstungt, og der opstår et behov for nye måder at håndtere og kommunikere information på. Tegningen, som tidligere kun var svagt repræsenteret i byggeriet, blev udviklet som arkitektens redskab. Der foregik i denne periode en separation mellem kunst og videnskab, som tidligere var tæt forbundet [Sørensen & Jørgensen 2008].

DEN INDUSTRIELLE REVOLUTION

Hvor bygningskulturen tidligere var tæt tilknyttet de naturlige ressourcer i forhold til konstruktion og opretholdelse af det termiske indeklima, ændrede den industrielle revolution (i det 18. – 19. århundrede) dette med den teknologiske udvikling.

Transportsystemet blev udvidet med dampskibe og togbaner og gjorde det billigt at transportere materialer.

65

HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK REDSKAB HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK

HÅNDVÆRK REDSKAB HÅNDVÆRK REDSKAB

HÅNDVÆRK REDSKAB HÅNDVÆRK REDSKAB

REDS DS DSK REDSKAB ARKITEKT INGENIØR ING G

INGENIØR

INGENIØR

INGENIØR INGENIØR

ARKITEKT

INGENIØR INGENIØR

INGENIØR INGENIØR

INGENIØR INGENIØR

Fig. 2.13. Specialisering inden for byggeriet

Fig. 2.14. Første højhus med stålkonstruktion, Home Insurance Building, Chicago 1870

Fig. 2.15. Mies van der Rohe, Maquette Glazen Wolkenkrabber 1922 Fig. 2.16. Under opførelsen af Flatiron Building, New York City 1902

66 02 //LYS

Masseproduktion af stål mellem 1860-1870 [Morison 1966] [McNeil 1990] havde stor betydning for byggeriet og ændrede de tidligere begrænsninger for konstruktion, bygningsform og proportionering. Dette gav mulighed for at bygge både højt og over lange spænd, større facadeåbninger og med mere glas [Baker 2002 s. 19].

Udviklingen af den elektriske pære i 1920erne, og specielt lysstofrøret af GE Consultants i 1938, gav nye muligheder for byggeriet [Dulken 2006]. Det kunstige lys gjorde det muligt at udvide dybden af bygningerne og løsrive sig fra begrænsningen af det naturlige lys og herved effektivisere byggeriet. Sammen med Will Carriers opfindelse af aircondition I 1928 betød det, at byggeriet kunne fungere uafhængigt at sin kontekst, idet man nu kunstigt kunne køle, opvarme og belyse bygninger [Baker 2002].

Udviklingen under den industrielle revolution resulterede i højhuse (se fig. 2.14-16.) og dybe planløsninger, hvilket er bygningstyper, som stadig er fremherskende. I dag opføres bygninger verden over, der ikke indeholder væsentlige forskelle i forhold til, om de rummer hotel- eller kontorprogrammer, og om de er placeret i London eller Kuala Lumpur [Dahl 2009]. Den nye teknologiske udvikling og masseproduktion har effektiviseret byggeprocessen i økonomisk forstand, men har også medført et energikrævende byggeri, der kun er rentabelt på grund af lave energipriser.

NYERE HISTORIE

Oliekrisen i 1973 gav fokus på et mere energirigtigt byggeri. Prisstigninger på 300 % for fyringsolie og uvisheden om fremtidens energiressourcer ændrede den måde, vi bygger på i dag. Det medførte et stigende fokus på isolering og regulering af vinduesarealet, der i 1977 maksimalt måtte udgøre 15 % af etagearealet. Den efterfølgende udvikling inden for vinduesteknologien betød, at man i 1995 fremstillede så godt isolerende vinduer, at det igen blev tilladt at lave store åbne glaspartier [Marsh et al. 2006]. Hvor der under oliekrisen var fokus på og behov for at sænke forbruget til opvarmning gennem minimering af varmetab, ser fremtiden anderledes ud. I dag indeholder bygninger mere teknisk udstyr, der frigiver tilskudsvarme.

Sammen med klimaændringer betyder det, at vi i fremtiden vil få endnu mindre

67

behov for opvarmning af bygninger om vinteren, men et større forbrug til køling om sommeren [Marsh et al. 2008]. Brugen af dagslyset og passive designløsninger er en måde at sænke energiforbruget på og dermed få klimatilpassede bygninger.

For at sikre unødige gener og god udnyttelse af dagslyset har SBI (Statens Byggeforskningsinstitut) udarbejdet en række kvantitative anbefalinger i form af standarder. Disse er til for at sikre en god dagslyskvalitet og undgå uheldige beslutninger i byggeriet. Anbefalingerne er lavet som simple værktøjer til brug for arkitekter og ingeniører. Det er dog vigtigt at se disse som vejledende, og ikke som konkrete løsninger på dagslysdesign. Som tidligere beskrevet forholder et godt dagslys-design sig til en række forskelligartede, ofte komplekst sammenvævede faktorer. Anbefalingerne kan bruges til tidligt i processen at sætte en dialog i gang, men det er stadigt vigtigt at interagere faggrupper, der har erfaring og ekspertise på området.

68 02 //LYS

SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING Brugen af dagslyset kan have både gode og dårlige egenskaber for et byggeri. Det er ikke nok at arkitekten har en forståelse for lys, men også vigtigt at kende til brugernes individuelle krav, samt hvilke handlinger der skal udføres. Det handler med andre ord om en forståelse for og afvejning af, hvilke kvaliteter dagslys skal bidrage med. Mennesker har forskellig opfattelse af, hvad der er et behageligt indeklima. Selvom mennesker bor eller arbejder sammen, vil der være forskellige krav og ønsker til lyset. Det kan være vanskeligt at forudsige, hvordan mennesker vil reagere i en bygning. Et dagslysdesign skal derfor tage i betragtning, at mennesker sikkert vil ændre det tænkte lysindfald til fordel for personlige præferencer.

Dette kan gøres ved fleksible skodder, gardiner eller lignende.

Tidligere har dagslyset haft fundamental betydning for den måde, vi har bygget og orienteret vores bygninger på. Byggeskikken gav mennesket en kontakt til naturen og en forbindelse til de lokale omgivelser. Denne tilknytning er til dels gået tabt i nyere arkitekturhistorie og medført et tab i vores bygninger. Byggeriets stigende kompleksitet i form af specialiserede faggrupper, nye materialer, produktionsmetoder og krævende rumprogrammer, har gjort det vanskeligt for de enkelte faggrupper at håndtere hele processen omkring et byggeri. Et stadigt større samarbejde mellem faggrupper er mere end tidligere blevet vigtigt for at håndtere fremtidige opgaver. Der er brug for nye redskaber for at muliggøre denne kommunikation mellem faggrupper. Samtidigt arbejder arkitekter i dag på tværs af landegrænser og bygger på uvante breddegrader med forskelligt klima. Der er i stigende grad brug for redskaber til at informere arkitekter om solens effekt i forhold til udformning, orientering og placering af de enkelte designløsninger.

De stigende energipriser og et større fokus på miljøet betyder, at vi i dag står overfor nye udfordringer til bæredygtige løsninger. Dette kræver en gentænkning af bygningsdesignet, som tidligere har været tilstrækkeligt og udviklet gennem de seneste hundrede år. Der ligger i dag et potentiale i igen at udnytte de naturlige ressourcer fra solen. Både i forhold til naturlig belysning og sænkning af omkostningerne til køling, men også til at skabe bedre og mere komfortable rum og bygninger.

69

03//SIMULERINGSMETODER

72 03 //SIMULERINGSMETODER

INTRODUKTION

Simuleringsværktøjer har i dag tilladt os at kunne beskrive, måle og forudsige lyset med stor præcision. Dette er dog ikke nødvendigvis en sikkerhed for godt dagslysdesign inden for arkitekturen. Som tidligere beskrevet er lys komplekst og forholder sig til et utal af sammenvævede parametre af termisk, biologisk, sanselig og økonomisk karakter. Sammensætningen af disse parametre skifter ofte fra projekt til projekt, og hierarkiet vil vægtes forskelligt fra gang til gang. Det er derfor ikke muligt at beskrive godt dagslysdesign ud fra et entydigt svar, og brugen af analoge og digitale simuleringsværktøjer er derfor vigtige elementer i designprocessen.

Hvilke dagslysparametre, der er relevante at simulere, og målet med den enkelte simulering, er forskelligt for de enkelte faggrupper. Hvad der er relevant for ingeniøren er ikke nødvendigvis relevant for arkitekten, og omvendt. Værktøjerne anvendes på forskellige tidspunkter gennem processen og implementeres på forskellig vis. Dette har resulteret i forskelligartede analoge og digitale værktøjssæt, der er tilpasset de enkelte faggruppers krav og behov. For arkitekter er der udviklet en række analoge værktøjer, grafiske tabeller og tommelfingerregler til at hjælpe med til at forstå sammenhængen mellem dagslys og formgivning. Værktøjerne er tilpasset det analoge tegningsmedie, og repræsentationen sker gennem 2d plan og snittegninger.

I dag er den arkitektoniske designproces digitaliseret, og 3d (CAD) tegningsprogrammer anvendes fra første dag. Den digitale udvikling har medført digitale simuleringsværktøjer. Mens digitale simuleringsværktøjer tidligere var forbeholdt ingeniørfaget, er der i dag en række værktøjer, der er henvendt til arkitektbranchen.

Hvor værktøjerne tidligere krævede ekspertviden, var dyre og tidskrævende, er disse værktøjer i dag lettere at anvende, billigere og leverer forholdsvist hurtigt output. Trods den digitale udvikling anvendes disse værktøjer dog sjældent i de helt tidlige designfaser. Internationale forskningsundersøgelser viser, at de foretrukne beregningsmetoder af dagslys i de helt tidlige designfaser stadig består af tidligere erfaringer og tommelfingerregler [Reinhart & Fitz 2006] [Galasiu & Reinhart 2007] [Reinhart & LoVerso 2010].

73

Dette kapitel vil undersøge en række af de værktøjer (analoge og digitale), der er tiltænkt den arkitektoniske designproces. Kapitlet vil undersøge, hvilke muligheder de enkelte metoder rummer, med specielt fokus på de digitale værktøjer. I slutningen af kapitlet er der en undersøgelse af simuleringsværktøjer, der er henvendt den tidlige designproces. Erfaringer fra dette kapitel vil efterfølgende bruges i den senere udvikling, test og implementering af de parametriske skitseredskaber.

74 03 //SIMULERINGSMETODER

REPRÆSENTATIONSFORMER De forskellige værktøjer som arkitekter anvender til at bearbejde og repræsentere deres ideer viser en abstraktion af den fysiske verden. Værktøjerne fremhæver udvalgte informationer, der er vigtige for forståelsen af et budskab. Dette har indflydelse på, hvordan og hvad vi har mulighed for at tænke og kommunikere. Valget af værktøj har derfor en direkte indflydelse på formudvikling, koncepters tilblivelse og den endelige arkitektur. Redskaber til repræsentation er derfor aldrig neutrale i forhold til den arkitektoniske designproces [Perez-Gomez & Pelletier 2000].

Et eksempel, hvor dagslyset er repræsenteret ved hjælp af blyanten som værktøj, er i snittet fra Aalborg Kunstmuseum tegnet af Alvar Aalto i 1958 (se fig. 3.1-2.).

Her repræsenteres det direkte sollys fra sydvest i form af en tæt parallel og mørk skravering. På tegningen vises, hvorledes dette skarpe lys ikke lades direkte ind i rummet, men først reflekteres i loftet. Det bløde retningsløse himmellys mod nord er repræsenteret ved hjælp af en blødere streg, der viser spredningen af lyset. Både blyantens muligheder og begrænsninger anvendes til at afbilde dagslyset. Repræsentationen har intet med det virkelige dagslys at gøre, men bruges til at fortælle, hvordan Aalto har indarbejdet dagslyset i sin udformning af bygningen. Snittet viser et øjebliksbillede af, hvordan dagslysets komposition, med det diffuse himmellys og direkte sollys, er tænkt ind i bygningsdesignet.

Repræsentationsformen er et vigtigt element i såvel analoge som i digitale værktøjer. Den digitale udvikling har givet os mulighed for at skræddersy designredskaber og kontrollere input og output, og også udvikle specifikke repræsentationsformer. Dette giver mulighed for at udvikle fleksible redskaber, der passer præcis til de aktuelle krav og forskellige kontekster.

75

Fig. 3.1. Alvar Aalto, Snit, Aalborg Kunstmuseum 1958

Fig. 3.2. Alvar Aalto, Snit, Aalborg Kunstmuseum 1958

76 03 //SIMULERINGSMETODER

ANALOGE SIMULERINGSMETODER SKALAMODELLER

Arkitekter arbejder med designudvikling gennem en række forskellige medier.

Dette omfatter redskaber, der er tilpasset designprocessens krav til fleksibilitet, hastighed, detaljeringsgrad og den tilgængelige information.

Skalamodeller gør det muligt at forudsige dagslyset i en bygning og dennes effekt på den omkringliggende kontekst. I modsætning til akustiske, strukturelle, termiske, eller hydrodynamiske modeller er skalamodeller til belysningsundersøgelser ikke omfattet af en skaleringsfaktor. Da bølgelængden for lys er så kort i forhold til størrelsen af bygninger, er lysets adfærd stort set upåvirket. Skalamodeller kan bruges udenfor i direkte sollys. Dette giver mulighed for at se skyggeområder inde i rummet og bygningens effekt på den omkringliggende kontekst. Denne metode er begrænset til alene at se udfaldet på det eksakte tidspunkt, hvor eksperimentet udføres. Denne arbejdsform er begrænset af den geografiske placering, årstid, vejrforhold og tidspunkt på døgnet.

For at undersøge lysets højde og retning andre steder i verden, på andre tidspunkter af døgnet, eller gennem et helt år, er det muligt at anvende en kunstig himmel.

Kunstige himler findes i forskellige former. Den mest simple er heliodon, der med en række bevægelige dele kan simulere solens effekt på et enkelt tidspunkt af året et sted på jorden. Der anvendes i dette tilfælde én eller flere pærer til at efterligne solens stråler. En mere avanceret metode er kuppel-himmelen (se fig. 3.3.). Her er det muligt mere præcist at forudsige solens effekt. Kuppelhimmelen består af en række individuelle pærer, der er placeret ved siden af hinanden i en kuppel. Det er muligt at regulere hver pære og herved imitere forskellige typer himmel som overskyet, klar eller delvist overskyet.

Både heliodonen og kuppelhimlen giver mulighed for at involvere designeren i simuleringen af solen. De udmærker sig ved at give et direkte feedback, som designeren kan reagere på, og ændre sit design i forhold til. Det er dog de færreste tegnestuer, der har et lyslaboratorium, og det bruges primært inden for forskning og undervisning. På grund af tidspres er det ligeledes vanskeligt.

77

Fig. 3.3. Kuppel-himmel, Beijing University of Civil Engineeer & Architecture

Fig. 3.4. Waldram diagram for CIE overskyet himmel og lodrette vinduer

Fig. 3.5. ”Pepper-pot” diagram eller punkt Fig. 3.6. BRS vinkelmåler for CIE standiagram, til udregning af dagslysfaktoren dard overskyet himmel og lodrette vinduer. på vandrette flader

78 03 //SIMULERINGSMETODER

I dag er designprocessen digitaliseret, og digitale 3d-modeller anvendes til hurtigt at undersøge forskellige designforslag. Fysiske skalamodeller kræver en høj detaljeringsgrad og bygges først efter, de digitale skitser er fremstillet. Det kan være vanskelig at anvende de fysiske skalmodeller til at påvirke de helt tidlige designbeslutninger, som har størst betydning for det endelige bygningsdesign.

TOMMELFINGERREGLER, GRAFISK TABELLER OG HÅND-BEREGNINGSMETODER

Tommelfingerregler er lette at bruge og forholder sig til centrale designparametre, hvor det handler om hovedgrebet, og ikke detaljen. Tommelfingerregler bruges af både ingeniører og arkitekter til at træffe hurtige beslutninger tidligt i designprocessen. Et eksempel på en tommelfingerregel: afstanden fra en person til et vindue må maksimalt være dobbelt så stort som lysåbningens højde, for at sikre at arbejdsbordet er velbelyst [SBI 2000 s. 301]. De kritiske punkter ved tommelfingerregler er, at de ikke i alle tilfælde er lige pålidelige og præcise. Der ses ofte forskellige varianter af samme, og de er derfor ikke standardiserede [Reinhart 2006]. Tommelfingerregler bygger på empiriske data, men er ikke altid verificerede op mod fysiske tests eller digitale redskaber. De bygger på en række generelle konstante værdier (for eksempel i forhold til refleksion), og udregningerne vil kunne variere i præcision i forhold til de individuelle materialer og møbleringer i bygningen. En hel række af forenklede grafiske beregningsmetoder er blevet udviklet og varierer i nøjagtighed og anvendelighed.

WALDRAM-DIAGRAMMET

En af de ældste håndberegningsmetoder er Waldram-diagrammet, der går helt tilbage til 1923. Diagrammet bruges til at estimere den direkte illuminans fra himlen fra en enkelt position i rummet. Diagrammet består af et gitter af kvadrater, hvor vinduer og hindringer, såsom bygninger og landskab, indtegnes set fra det valgte analysepunkt. Diagrammet er udformet på en sådan måde, at lodrette linjer forbliver lodret i tegningsfeltet. Vandrette linjer må dog følge formen af de såkaldte hængelinjer for at tage det ujævne himmellys i betragtning. Ved at tælle firkanterne inden for omridset af projektionen gives dagslysfaktoren. Waldramdiagrammet gør det muligt at udregne bidraget fra forskellige himler og giver analyser med rimelig god nøjagtighed. Det viste eksempel (se fig. 3.4.) er for en standard CIE overskyet himmel med lodrette vinduer.

79

PLEIJEL-DIAGRAMMET

Pleijel fulgte en lignende tilgang (som Waldram) i design af peber-pot-diagrammet (se fig. 3.5.). Dagslysfaktoren kan udregnes for vandrette flader ved at tælle punkterne inden for omridset af det projekterede. Den store fordel ved dette diagram er, at tætheden og placeringen af punkterne tager himlens ujævne illuminansdistribuering i betragtning. Den tegnede projektion behøver derfor ikke at gennemgå en deformation. Ulempen ligger dog i at tælle de mange prikker for at beregne dagslysfaktoren.

BRS-DAGSLYS-VINKELMÅLEREN

BRS-dagslys-vinkelmåleren er nok de mest udbredte grafiske værktøj til udregning af dagslysfaktoren (se fig. 3.6.). Vinkelmåleren kan anvendes ved forskellige himmeltyper og forskellige vindueshældninger. Den største fordel ved vinkelmålere er, at de kan bruges direkte på arbejdstegningerne og er nemme at bruge. De kommer i to dele: en primær vinkelmåler, som viser dagslysfaktoren, hvor den anden del giver korrektionsfaktoren, der multipliceres med. Den primære vinkelmåler bruges i snit og angiver, hvor meget af himlen der er synlig. Den sekundære vinkelmåler er placeret på en plantegning og leverer korrektionsfaktorerne ud fra, hvor meget af horisonten der er synlig fra det målte punkt.

80 03 //SIMULERINGSMETODER

DIGITALE SIMULERINGSMETODER

SPØRGESKEMAUNDERSØGELSE OM DIGITALE SIMULERINGSMETODER

Forskningsprojektet udsendte i april og maj måned 2013 et spørgeskema til repræsentanter for en række internationale tegnestuer; 3XN, Foster + Partners, SOM, Loisos + Ubbelohde, Behnisch Architekten og Mario Cucinella Architects. Spørgeskemaet spurgte i en kategori ind til betydningen af simuleringsredskaber, og hvilke egenskaber der var vigtigst for redskaberne. Svarene kunne vægtes ud fra en femtrins-skala, hvor muligheder var: meget vigtigt, vigtigt, hverken vigtigt eller uvigtigt, uvigtigt, slet ikke vigtigt (se appendiks s. 48-53).

I spørgsmålet omkring hvilken relevans digitale simuleringsværktøjer har for at opnå dagslys og sollysdesign med høj kvalitet svarede samtlige tegnestuer ”meget vigtigt”. Det, som var interessant, var efterfølgende at undersøge, hvilken rolle simuleringsværktøjerne havde på de enkelte tegnestuer. Her blev der spurgt ind til betydningen af simuleringsværktøjernes output i forhold til 6 udsagn; 1) at støtte konkurrencematerialet, 2) at støtte designudviklingen, 3) at forbedre kommunikationen til bygherre, 4) at forbedre kommunikationen til specialister, 5) at støtte certificering, 6) at støtte overholdelsen af bygningsreglementet. Alle tegnestuer var enige om, at simuleringsoutputtet var meget vigtigt ”for at støtte designudviklingen”. For 3XN, Foster + Partners, SOM og Mario Cucinella Architects var simuleringsoutputtet ligeledes meget vigtigt i forhold til at forbedre kommunikationen til specialister.

Efterfølgende blev der spurgt ind til, hvilke parametre der havde betydning, hvis de adspurgte skulle lave deres eget designredskab til dagslys og sollysdesign. Der blev først spurgt i forhold til den tidlige fase Concept , og efterfølgende til de senere faser Schematic og Design Development . På nær Loisos + Ubbelohde svarede alle, at designredskabets hastighed i konceptfasen enten var ”vigtigt” eller ”meget vigtigt”. Tilsvarende spørgsmål til hastighedens betydning i de senere faser var enten den samme, eller for 3XN, SOM og Mario Cucinella Architects besvaret med en lavere betydning.

81

Vigtigheden af et designredskabs nøjagtighed blev i alle besvarelser rangeret med enten ”vigtigt” eller ”meget vigtigt”. Foster + Partners, Loisos + Ubbelohde og Behnisch Architekten vægtede dette parameter med samme betydning i alle faser, hvor 3XN, SOM og MCA vægtede nøjagtigheden vigtigere i de sene faser.

I forhold til redskabernes output blev der spurgt ind til betydningen af det numeriske og visuelle simuleringsoutput. I konceptfasen finder SOM det numeriske output ”hverken vigtigt eller uvigtigt”, hvor det af de andre tegnestuer beskrives som enten ”vigtigt” eller ”meget vigtigt”. 3XN, SOM og MCA beskriver det numeriske output ”mere vigtigt” i de sene faser end i konceptfasen. Alle tegnestuer beskriver det visuelle output ”meget vigtigt” for konceptfasen, hvor 3XN mener, at det visuelle output er vigtigere i de sene faser.

82 03 //SIMULERINGSMETODER

DIGITALE SIMULERINGSVÆRKTØJER AFPRØVES

I løbet af de seneste fem år er der sket en stor udvikling inden for digitale værktøjer til at beregne og simulere dagslys og termiske forhold i bygninger. Hvor analyseog simuleringsprogrammer (eksempelvis: Be06-Be10, Radiance, Ecotect, IES, EnergyPlus og BSIM1) tidligere var forbeholdt ingeniørfaget, ses der i dag programmer, som er forsøgt tilpasset den arkitektoniske arbejdsproces. Hvor programmerne tidligere krævede specielle kompetencer, var tidskrævende og havde brug for en høj detaljeringsgrad, ses der nu hurtigere og mere skitserende programmer.

Nedenstående afsnit består af en gennemgang og beskrivelse af de programmer, der er rettet mod den tidlige designfase. Programmerne er afprøvet med det formål at undersøge, hvilke simuleringsmuligheder de enkelte programmer besidder, programmernes brugbarhed i forhold til opsætning, tidsforbrug og editering, og endelig forhold til forståelse og anvendelse af programmernes output.

PROJEKT VASARI

Projekt Vasari2 er et energiberegningsprogram udviklet at softwarefirmaet Autodesk. Programmet fungerer som en let udgave af Revit, det vil sige anvender samme interface, men uden den samme mængde funktioner (se fig. 3.7.). Tegningsdelen fungerer på samme vis som i Revit, dog uden at skulle definere de enkelte objekter i forhold til materialer og konstruktion. Vasari er opbygget omkring kernen fra Ecotect. Programmet er udviklet til arkitektbranchen og er rettet mod energirigtigt byggeri i den tidlige designfase.

Programmet giver mulighed for at arbejde med simple volumenmodeller, hvorefter der kan foretages performance-analyser. Volumens form, orientering og geografisk placering danner grundlag for beregningerne. Analysen foretages inden for kort tid, hvorefter man bliver videresendt til en rapportside. Outputtet består af meget detaljerede grafer, der beskriver årlige beregninger inden for energiforbrug, CO2-forbrug, varme- og kølebehov (se fig. 3.8.). Den visuelle repræsentation på rapportsiden indeholder meget data og er vanskelig at gennemskue. Det er svært at danne sig et overblik over relationen mellem den tegnede geometri og solens placering. Programmet giver heller ikke mulighed for at sammenligne forskellige designløsninger, hvilket gør beslutningsprocessen kompliceret.

83

Fig. 3.7. Projekt Vasari, brugerflade

Fig. 3.8. Projekt Vasari, eksempel p책 output

84 03 //SIMULERINGSMETODER

A+E:3D

A+E:3D3 (Arkitektur + Energi i 3 dimensioner) er udviklet gennem et samarbejde mellem: VGLCPH, SBI, Henning Larsen Architects, Interactive Lab Production, Esbensen ingeniører og Akademisk Arkitektforening.

Programmet er tænkt som et pædagogisk læringsværktøj målrettet mod den skitserede arkitekt, der ønsker at tilrette et design efter en valgt energiramme (le2015, le2020, 2025). A+E:3D bygger på kernen fra B10 og forholder sig dermed til de danske energibestemmelser. Programmet er opbygget som en række trin, hvor der først vælges målsætning inden for procentvis dagslysfaktor, indeklimatemperatur og energiforbrug (se fig. 3.9.). Efterfølgende beskrives en simpel boks-geometri.

Her er det muligt at kontrollere bygningshøjde, bredde og dybde. Det er ikke muligt at importere omkringliggende kontekst, men derimod muligt at justere en række knapper til at beskrive, hvor høj og tæt konteksten er. Herefter vælges det anvendte glas, materialer og ventilationssystem, og en beregning foretages. Dette bringer os videre til det sidste vindue, hvor en rapport udskrives (se fig. 3.10.). Her er det muligt at se, om man har opfyldt de ønskede mål. De enkelte modeller kan gemmes, og efterfølgende kan forskellige designforslag sammenlignes.

Programmet A+E:3D er opbygget, så brugeren ledes gennem forskellige valg i en række trin. Det er muligt at gå frem og tilbage i processen, men det er tidskrævende og virker ikke intuitivt. Det er ikke muligt direkte at ændre i geometrien, da alt er opbygget omkring knapper. Det betyder derfor også, at indstillingsmulighederne er begrænset til simple boksmodeller. Det er vanskeligt at se, hvad der påvirker beregningerne, og hvad relationen er mellem geometri, kontekst, glastype, materialer og ventilationssystem. Med andre ord er det svært at se, om gode analyseresultater er på grund af den valgte geometri, eller på grund af dyre tekniske løsninger. Programmet fungerer under en selvstændig platform, hvilket gør det besværligt at anvende, da det ikke tillader import af 3d-filer.

85

Fig. 3.9. A+E:3D, brugerflade

Fig. 3.10. A+E:3D, eksempel p책 output

86 03 //SIMULERINGSMETODER

VELUX ENERGY AND INDOOR CLIMATE VISUALIZER

Velux Energy and Indoor Climate Visualizer4 er et af to gratisprogrammer, udviklet af vinduesfirmaet Velux. Programmet kan bruges til at evaluere mindre bygninger i forhold til energiforbrug, ventilation og indeklima. I programmet er det muligt at opbygge simpel kasse-geometri, hvor længde, bredde, højde og taghældning kan indstilles (se fig. 3.11.). Det er herefter muligt at placere vinduer ud fra Veluxs eget produktkatalog. Det er desuden muligt at importere mere komplekse modeller fra programmet SketchUp. Outputtet fra Velux Energy and Indoor Climate Visualizer består af udførlige rapporter omkring energiforbrug, ventilation og indeklima (se fig. 3.12.). Det er ikke muligt direkte at sammenligne designforslag i programmet, og rapporter må i stedet udskrives. Programmet er udviklet til både nybyggeri og renovering. Efter at have testet programmet ses potentialet hovedsageligt i renoveringssammenhæng, da det vil være for uoverskueligt at anvende i et nybyggeri, hvor der er mange ukendte parametre.

VELUX DAYLIGHT VISUALIZER 2

Velux Daylight Visualizer 25 bruges til at visualisere dagslyset i rum i forhold til vinduesåbninger. Det er her muligt at lave enten dagslysfaktorberegninger eller lux-beregninger for specifikke dage på året. Programmet er valideret mod CIE 171:2006 i samarbejde med ENTPE, l'Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat i Frankrig.

Programmet giver mulighed for at tegne simple kasse-geometrier direkte i vinduet og herefter placere prædefinerede vinduer fra Velux´s produktkatalog (se fig.

3.13.). Det er desuden muligt at importere egen geometri fra eksterne tegningsprogrammer. Outputtet for analysen sker i høj grad som grafisk output i form af renderinger med forskellige muligheder for at justere repræsentationsmuligheder for lysfordelingen (se fig. 3.14.). Dette kan visualiseres i forhold til en plan eller som perspektivtegning.

De indbyggede tegningsværktøjer er utilstrækkelige, men fil-import-funktionen fungerer godt og kan håndtere forholdsvis store filer med et højt detaljeringsniveau. Outputtet i form af renderinger er overskueligt, men tager tid (mellem 2-10 min.) afhængigt at mængden af geometri og den valgte opløsning. Programmet fungerer godt til afprøvning af forskellige bygningstypologier og facadeforslag, hvor brugeren kan lære om generelle forhold mellem form og dagslys. Det er dog tidskrævende at importere modeller mellem tegningsprogrammet og Daylight Visualizer 2, hvilket betyder, at det er vanskeligt at anvende programmet i de helt tidlige designfaser.

87

Fig. 3.11. Velux Energy and Indoor Climate Visualizer, brugerflade

Fig. 3.12. Velux Energy and Indoor Climate Visualizer, eksempel p책 output

Fig. 3.13. Velux Daylight Visualizer 2, brugerflade

Fig. 3.14. Velux Daylight Visualizer 2, eksempel p책 output i plan

88 03 //SIMULERINGSMETODER

IES FOR SKETCHUP

Software firmaet IES (integrated environmental solutions) har udviklet et energisimuleringsprogram rettet mod design- og arkitektbranchen, som er kompatibelt med gratis 3d tegningspakken SketchUp. Programmet med navnet IES VE6 (Vitual environment) fungerer som en integreret del af menulinjen i Sketchup, og det tilbyder en række funktioner og indstillingsmuligheder.

Det er i dette program nødvendigt at specificere de anvendte materialer samt at opsætte zoner for de enkelte rumafgrænsninger (se fig. 3.15.). Herefter kan en analyse foretages, og en rapport udskrives med analyseresultater (se fig. 3.16.). Programmet leder brugeren igennem en række trin og kræver en på forhånd detaljeret model. Der skal derfor tages mange arkitektoniske beslutninger i forhold til materialevalg og zoneinddeling af bygningen inden en analyse kan foretages. Dette er en tidskrævende proces, og derfor vanskelig at anvende i den tidlige designfase, der består af hurtige designvalg. Outputtet består af en udskrevet rapport, der er vanskelig at gennemskue med hensyn til relationen mellem bygningens geometri, materialer og zoneinddeling.

DIVA FOR RHINO

DIVA for Rhino7 er et plug-in til Rhino (se fig. 3.17.), udviklet af Christoph Reinhart, Alstan Jakubiec, Kera Lagios og Jeff Niemasz fra forskningsafdelingen GSDSD ved universitet Harvard. Programmet bygger på kernen fra lysberegningsprogrammet Radiance. DIVA giver mulighed for at foretage en række evalueringer af performanceegenskaber i bygningsskala og planlægningsskala. Dette omfatter solindstråling, climate based metrics og blændings-analyser.

Ved installeringen af DIVA gøres en menulinje synlig i Rhino. Her er det muligt at vælge geografisk placering samt materialer for den tegnede geometri i Rhino. Ved analyse vælges en flade, som opdeles i et antal analysepunkter, der repræsenterer graden af præcision. Der kan desuden vælges, hvor groft geometrien skal læses før analysen. Ved rette geometrier kan dette med fordel sættes ned, da det kun har indvirkning på krumme former, men har stor indflydelse på, hvor hurtigt en analyse kan foretages. Analysen tager - alt efter input og præcision - fra få minutter og opefter, og outputtet visualiseres i farvede flader og talværdier på tegningsplanet.

DIVA udmærker sig ved at været integreret direkte i tegningsprogrammet Rhino.

Herved kan designfunktionerne i Rhino anvendes til at ændre geometrien mellem analyserne i DIVA. Programmet opfylder en række performance-analyser, og outputtet i form af farvede flader og talværdier fungerer godt (se fig. 3.18.). Simuleringstiden er hurtig, men det er ikke muligt at opnå direkte feedback mellem simuleringsoutputtet og den tegnede geometri.

89

Fig. 3.15. IES for SketchUp, brugerflade

Fig. 3.16. IES for SketchUp, eksempel p책 output

Fig. 3.17. DIVA for Rhino, brugerflade

Fig. 3.18. DIVA for Rhino, eksempel p책 output

90 03 //SIMULERINGSMETODER

SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING Udviklingen af digitale værktøjer har gjort det muligt for arkitekter at simulere relationen mellem en tredimensionel bygningsmodel og dagslyset. Implementeringen af simuleringsprogrammer og selvstændige applikationer har givet et alternativ til de professionelle ingeniørprogrammer i den tidlige designfase. Værktøjerne anvendes dog sjældent i de helt tidlige designfaser, hvor arkitekten i stedet beror sit skøn på simple tommelfingerregler og tidligere erfaringer. Der ses derfor stadig en distance mellem den digitale simulering og de arkitektoniske formgivningsprocesser.

De afprøvede programmer indeholder et brugerinterface, der gennem en række lineære trin guider brugeren gennem simuleringen. Dette involverer en række detaljerede valg undervejs i forhold til geografisk placering, materialer, tekniske installationer og detaljeringsniveau. Dertil kommer, at det var nødvendigt inden simuleringen at flytte filer (dog ikke for DIVA for Rhino) mellem tegningsprogrammet og simuleringsprogrammerne. Det var derfor ikke kun simuleringstiden, der havde betydning for, hvor hurtigt et output kunne opnås, men også den proces der lå forud. I perspektivet af hvor hurtigt den arkitektoniske designproces går, er de testede programmer tidskrævende og mangler den fornødne fleksibilitet. På grund af det naturlige tidspres bliver de enkelte designundersøgelser i simuleringsprocessen reduceret til et lille antal, i stedet for mange. Arkitekter løser ofte designforslag gennem en iterativ undersøgende proces, hvor mange forskellige designforslag afprøves og gradvist ændres og transformeres. Dette var vanskeligt at opnå med de testede programmer. Designprocessen består af mange forskelligartede og sammenvævede parametre. Dette kræver en undersøgende proces, der ikke kun består af en analytisk tilgang til løsning af designforslaget. De digitale simuleringsværktøjers mangel på integration ses tydeligt i arbejdet hos 3XN. Her anvendes digital simulering sjældent i de helt tidlige designfaser, da de oftest begrænser de tidlige designundersøgelser.

De testede programmers output skaber et generelt forståelsesproblem i forhold til relationen mellem solens placering, anvendte materialer, tekniske installationer og den tegnede geometri. Programmernes output er sammensat at et sammenvævet

91

netværk af detaljerede parametre. Der mangler en transparens i programmerne i forhold til indsigten i, hvordan sammensætningen og vægtningen af disse parametre spiller ind på dagslysforholdene.

Ingen af de testede programmer havde mulighed for at skabe et direkte simuleringsoutput. På den måde var det ikke muligt at lave designændringer, hvor simuleringsoutputtet blev direkte opdateret i forhold til, hvilke konsekvenser det havde på dagslysforholdene. Kun i DIVA for Rhino og Daylight Visualizer 2 var det muligt at få et output indenfor få minutter. Dette kan synes som kort tid, men kan være en betydelig begrænsning i en designproces, hvor mange muligheder skal undersøges.

Spørgeskemaundersøgelsen med de internationale tegnestuer viser en generel enighed om vigtigheden af digitale simuleringsredskaber i forhold til at skabe godt dagslysdesign. Her svarer alle de adspurgte, at det er ”meget vigtigt”, at simuleringsoutputtet kan anvendes til at støtte designudviklingen. På nær SOM finder alle tegnestuer det samtidig ”vigtigt” eller ”meget vigtigt”, at dette output kan bruges til at forbedre kommunikationen med specialister. I forhold til redskabernes egenskaber var hastighed og det visuelle output (på nær for 3XN) vægtet med samme eller højere betydning i den tidlige designfase. Modsat var redskabernes nøjagtighed og numeriske output vægtet med enten den samme eller med højere betydning for de senere designfaser.

Ovenstående erfaringer vil senere anvendes i udvikling, test og implementering af parametriske simuleringsredskaber beskrevet i kapitel 5 og 6.

04//DESIGNPROCESSEN

94 04 //DESIGNPROCESSEN

INTRODUKTION

Naturvidenskabens opfattelse af lys er i dag velforstået og bruges af lys- og klimaingeniører til at rådgive i arkitektoniske beslutningsprocesser. Der er dog stor forskel på de to faggruppers designprocesser, hvilket resulterer i nye problemstillinger. Hvor ingeniører arbejder ud fra en mere lineær proces med få løsningsforslag, arbejder arkitekter med et større problemfelt, der længe forsøges uløst for at holde mange løsninger åbne. Denne forskel imellem de to faggruppers forskellige processer er en af grundene til, at ingeniører først sent integreres i arkitektens arbejde. Ingeniørens arbejde består oftest i at optimere klart definerede problemstillinger, når projektets koncept og idé er fastlagt. På dette tidspunkt er det både vanskeligt og dyrt at lave radikale designændringer, da projektet allerede er sammensat af komplekse beslutninger om program, rumlige kvaliteter, æstetik, atmosfære og økonomi.

De seneste års softwareudvikling inden for lys og klimasimuleringer har gjort det lettere for ikke-specialister at arbejde inden for dette område. Værktøjerne er dog stadig rettet mod ingeniørmæssige problemstillinger og er ikke særlig godt integreret i den arkitektoniske arbejdsproces. Derfor bruges simuleringsprogrammerne hovedsageligt til at validere designforslag sent i processen, og ikke direkte i designudviklingen. Dagslys- og klimadesign består af samarbejde mellem forskellige faggrupper. Projektets rolle er ikke at argumentere imod dette og tillægge arkitekterne ingeniørernes arbejde. Derimod ser projektet et potentiale i at styrke kommunikationen mellem faggrupperne og internt blandt arkitekter for herved at forbedre processen og skabe bedre designbeslutninger.

95

De seneste seks års udvikling inden for parametriske værktøjer har gjort det muligt for arkitekter at skræddersy egne designredskaber. På den måde kan arkitekterne selv kontrollere de digitale redskabers input, output og fleksibilitet i forhold til den kreative proces. Projektets forskningsfelt undersøger udvikling og implementering af parametriske redskaber i den tidlige designfase, med fokus på simulering af dagslys i relation til arkitektoniske problemstillinger. Dette sker gennem praksisbaserede studier, der tager afsæt i konkurrenceafdelingen hos tegnestuen 3XN. For at skræddersy digitale redskaber til den arkitektoniske arbejdsproces har det været essentielt at undersøge forskningsteorier om, hvordan designprocessen foregår. Det vil sige, hvordan vi tænker, evaluerer og endeligt løser problemer. Idet forskningsprojektet i stor grad omhandler ingeniørmæssige emner, har det endvidere været vigtigt at undersøge forskellen mellem arkitektens og ingeniørens arbejdsmetoder. Disse teorier vil efterfølgende bruges til at udvikle, implementere og vurdere, hvilke ændringer de parametriske redskaber har haft på beslutningsprocesserne.

96 04 //DESIGNPROCESSEN

DESIGNMETODER

Interessen for designmetodisk teori er ung og udspringer i 60´erne, men var under udvikling allerede under og lige efter anden verdenskrig [Cross ed. 1984]. Interessefeltet udsprang fra militæret og NACA/NASA, som med stor succes havde formået at gennemføre omfattende projekter, hvilket involverede koordinering af store grupper mennesker. Der skabtes herigennem en interesse for, om den opnåede viden kunne have en kommerciel værdi for designbranchens processer [Rittel 1972]. Målet var gennem et styrket metodekendskab at kunne håndtere den stigende kompleksitet, som opstod i det postindustrielle samfund. Metodekendskabet ville kunne få medarbejdere til at samarbejde på omfattende projekter ved at splitte processen op og give mulighed for at arbejde på delelementer.

DEN FØRSTE GENERATION

Den første videnskabelige metode-konference fandt sted i England i 1962 med navnet "The Conference on Systematic and Intuitive Methods in Engineering, Industrial Design, Architecture and Communications”. Dette lægger grunden for, hvad Herbert A. Simon definerer som første generations designmetoder [Cross 2004]. Den første generation af designmetoder bestod i en rationel opfattelse af beslutningsprocessen, hvorpå videnskabelige metoder ville kunne anvendes til at optimere designbeslutningerne. Denne tidlige generation af metodeforskningen ligger tæt op ad den naturvidenskabelige definition af videnskab A method or procedure that has characterized natural science since the 17th century, consisting in systematic observation, measurement, and experiment, and the formulation, testing, and modification of hypotheses. [Scientific - Oxford English Dictionary] Tidens systemtænkere prøvede at forstå beslutningsprocessen ved at bryde problemet ned i mindre dele. De mente, at processen var målbar, og at de kunne kortlægge den. Hvis dette var muligt, var målet at optimere den anvendte metode og effektivisere industrien.

97

DEN ANDEN GENERATION

Den efterfølgende anden generations designmetode skal ses som et supplement til den første generation [Cross ed. 1984]. Denne generation mente, at design var af en mere kompleks karakter end tidligere antaget, idet problemløsningsprocessen ifølge Rittel og Webber er ill-defined, ill-structured og består af såkaldte wicked problems [1973]. Det var efter deres overbevisning ikke muligt at systematisere problemløsningsprocessen og optimere den ved hjælp af regler og formler. Ifølge Herbert A. Simon er der forskel på, hvad naturvidenskaben og design vedrører.

The natural sciences are concerned with how things are… design on the other hand is concerned with how things ought to be. [Simon 1969 s. 114] I arkitektens designproces er målet ikke at finde eksisterende forbindelser, men at skabe nye, der indgår i symbiose. Dette kræver en undersøgende tilgang, hvor den bedste løsning ikke er mulig at finde alene gennem optimering, da ikke alle elementer er målbare.

98 04 //DESIGNPROCESSEN

ARKITEKTENS OG INGENIØRENS METODER

Inden for metodeforskning findes der to fundamentalt forskellige tilgange til designprocessen. Roozenburg og Cross [1991] definerer radikale forskelle mellem ingeniørens Consensus-model [VDI-Richtlinie 1973/1977] [VDI-Richtlinie 1985] (se fig. 4.1.) og arkitektens designproces-model. Her beskrives ingeniørens Consensusmodel som en lineær struktureret model, der er funderet i en rationel tilgang til problemløsning, og som ligger tæt op ad den naturvidenskabelige verdens-opfattelse. Modellen har fokus på at effektivisere de enkelte beslutningsprocesser og herigennem optimere den enkelte løsning.

Rittel og Webber [1973] finder ikke en rationel lineær struktureret model brugbar i en arkitektonisk arbejdsproces. Til forskel for ingeniørfaget består arkitektfaget ikke af enkeltstående problemstillinger, men af en række problemfelter, der er sammenvævet. Der findes derfor ikke én klart defineret løsning på problemet, men en række mulige løsninger. Denne form for komplekse problemstillinger, som arkitekten arbejder med, er, hvad Rittel og Webber beskriver som wicked problems. Disse problemer er særdeles vanskelige at arbejde med, idet den information, der er nødvendig for at kunne forstå problemet, afhænger af ens idé til at løse det. For at kunne forstå et wicked problem, er det derfor nødvendigt at kende til alle de mulige løsninger. Det er i praksis ikke muligt, og det resulterer i løsninger, der forholder sig til den kontekst, som problemstillingen løses inden for. Fordi problemet ikke kan forstås isoleret fra konteksten [Rittel & Webber 1973], bruger arkitekten forskellige metoder i form af gætværk eller formodninger til at skabe sig en forståelse af problemet [Cross 1984]. Ifølge Cross er processen kun mulig, når løsning og problem håndteres i et parallelt forløb (se fig. 4.2.), hvor der gennem en vekslen mellem divergens og konvergens skabes en forståelse for problem og løsning. Man kan til forskel fra Consensus-modellen ikke først forstå problemet og dernæst løse det i en lineært struktureret model. Rittel og Webber beskriver en iterativ heuristisk proces, hvor problemets årsag og afgrænsning gradvist bliver tydeligere mod målet. Problemfeltet holdes åbent så længe som muligt og giver hermed plads for flere forskellige løsninger.

99

Fig. 4.1. Vertikal Consensus-model

Fig. 4.2. Eksempel p책 en horisontal arkitektonisk spiral-model

100 04 //DESIGNPROCESSEN

Part of the art of dealing with wicked problems is in the act of not knowing too early which type of solution to apply [Rittel & Webber 1973 s. 164] Den arkitektoniske problemløsningsproces følger ikke en forudbestemt opskrift, men er forskellig for den enkelte designer og den enkelte problemstilling. Lawson [1994b] beskriver, hvordan arkitekten eller designeren bruger sin intuition til at vælge i disse situationer. Det er derfor ikke muligt at forklare et entydigt handlingsmønster, da det altid vil være unikt. Løsningsprocessen vil med andre ord forholde sig til den enkelte problemstilling og de personer, der løser den. Robert A Young [2005] beskriver forskellene på arkitektens og ingeniørens arbejdsprocesser på følgende måde ENGINEERING DESIGN

ARCHITECTURAL DESIGN

Prescriptive Rational Linear (deterministic) Algorithmic (mechanistic) Theoretical Problem focused Based on scientific method

Descriptive Intuitive Cyclic Heuristic Empirical (practical) Solution focused Determined by experience of the designer

At ingeniøren er mere problemfokuseret frem for løsningsorienteret ses gennem udtalelser fra vor tids store ingeniører. Santiago Calatrava har produceret nogle af de mest spektakulære strukturer, hvor designet er en reaktion på specifikke problemstillinger.

It is the answer to a particular problem that makes the work of the engineer... I can no longer design just a pillar or an arc, you know I need a very precise problem, you need a place [Lawson 1994a s. 148-149] En anden kommentar kommer fra ingeniøren Barnes Wallis There has always been a problem first. I have never had a novel idea in my life. My achievements have been solutions to problems [Whitfield 1975 s. 50]

101

Hvor ingeniørens metode (ifølge Young) er godt funderet i den naturvidenskabelige model og bygger på eksplicit viden, såkaldt know-that, anvender arkitekten ifølge Cross [et al. 1981] samtidig sin individuelle intuition og sit erfaringsgrundlag i form af know-how. Denne viden er ikke eksplicit og eksisterer i form af personlig tavs viden [Polanyi 1966]. Cross mener, at både know-that og know-how er vigtigt for designprocessen, men at know-how er det styrende. Selv om det konceptuelt er muligt at adskille eksplicit og tavs viden, er de to vidensformer i praksis uadskillelige [Angioni 2011].

Grunden til, at arkitektur og design ikke kan anvende en ren videnskabelig metodemodel er, at designmetoden grundlæggende handler om at generere ny viden, hvilket Gregory A Sidney [1966 s. 6] udtrykker på følgende måde The scientific method is a pattern of problem-solving behaviour employed in finding out the nature of what exists, whereas the design method is a pattern of behaviour employed inventing things of value which do not yet exist. Science is analytic; design is constructive.

I følge Nonaka er netop kombinationen af den eksplicitte og tavse viden essentielt for at kunne generere ny viden i en organisation [Nonaka 1994 s. 14]. Dette foregår gennem en vedvarende dialog mellem eksplicit og tavs viden og kan beskrives som en social aktivitet.

Without some form of shared experience, it is extremely difficult for people to share each other's thinking processes [Nonaka 1994 s.19] Vanskeligheden i at anvende og viderekommunikere denne tavse viden i designprocessen beskrives af Arkitekt #2 Der er noget, som jeg generelt synes om arkitekter, det er, at vi har ekstrem meget tavs viden og indforstået viden, og nogle gange har vi et problem i at kommunikere ud til andre mennesker. [Arkitekt #2, s. 14., l. 19-21]

102 04 //DESIGNPROCESSEN

HVAD ER PROJEKTPLANLÆGNING, OG HVORFOR PLANLÆGGER VI?

Projektplanlægning er til for at sikre, at et projekt rammer et planlagt mål. Dette gøres ved at forsøge at mindske eller eliminere de usikkerheder, der måtte være.

Det vanskelige ved at planlægge processer i arkitekturen er, at de oftest eksisterer i en turbulent og ufuldkommen verden, med mangelfuld viden og vage og tvetydige betingelser og mål [Christensen & Kreiner 1991]. Her er projektets resultat sjældent kendt fra start og er først helt tydeligt, efter processen er overstået. Hvert projekt er unikt i sin sammensætning af udgangspunkt, kontekst, bygherre, tidshorisont, kompetencer og økonomi. Dette gør det vanskeligt at forudsige et projekts udvikling, og hvilke beslutninger der kommer til at spille en afgørende rolle for resultatet. Dertil kommer, at projektmålet ofte ænders undervejs, og at tidsplaner bliver skubbet. Vi kan derfor ikke planlægge alt fra start, og et projekt vil altid være forbundet med en vis usikkerhed.

DE TIDLIGE BESLUTNINGERS BETYDNING

Gennem designprocessen træffes der hele tiden beslutninger. Beslutningerne har betydning for projektets udvikling og medfører tilvalg såvel som fravalg. Disse beslutninger lægger fundamentet for, hvilke elementer der arbejdes videre med i de efterfølgende faser, og dermed bestemmende for det færdige byggeri. Der er dog stor forskel på beslutningernes betydning i forhold til, hvornår i processen de træffes. Figur 4.3 illustrerer processen fra de helt indledende forløb og gennem designprocessens mange faser fra koncept, projektering og byggeri. Helt til højre i diagrammet ses bygningens mangeårige levetid, tilskåret så den passer til diagrammets bredde [Liebchen 2002]. Den blå kurve illustrerer den sum penge, der er anvendt gennem byggeprojektets tilblivelsesproces og levetid. Her ses andelen, som er brugt på de tidlige faser, ubetydeligt lille, og der ses et tydligt knæk i kurven i den sene projekteringsfase, hvor byggeriet går i gang. Hele 80 % af omkostningerne, der er forbundet med byggeriet, går dog hverken til materialer eller til arbejdstimer for arkitekter, ingeniører eller håndværkere - men til driften af bygningen, hvilket vil sige blandt andet køling, opvarmning og kunstig belysning.

Den grønne kurve beskriver beslutningernes betydning, og viser hvorledes beslutningernes betydning er markant størst i projektets tidlige fase.

103

100 %

80 %

AFLEVERING

FACADE-STUDIER

20 %

VOLUMEN-STUDIER SKITSERING TEAMET SAMMENSÆTTES (INT. / EKS.) KONTRAKT, BUDGET & TIDSPLAN PREKVALIFIKATION

40 %

PRÆSENTATIONSMATERIALE

60 %

Anvendt økonomi

Beslutningernes betydning Projektforløb

Konceptuelt Design Skematisk Design Design Udvikling

Projektering Levetid

Udbud Opførelse

Fig. 4.3. Beslutningernes betydning og den anvendte økonomi

Bestemt af målspredningen, præsentationsniveau og arbejdsdelingen Usikkerhed eller information som skal fremskaffes og behandles Den nødvendige informationsmængde til opgavens udførelse Den informationsmængde, som organisationen er i besiddelse af

Fig. 4.4. Den operationelle usikkerhed gennem et projektforløb

Fig. 4.5. Galbraith´s definition på den operationelle usikkerhed

104 04 //DESIGNPROCESSEN

Hele 80 % af et projekts afgørende beslutninger foretages allerede i de første 20 % af designprocessen [Theßeling 2008]. I de tidlige faser begynder beslutningerne at afhænge af hinanden. Herefter ”låses” projektet gradvist, og det bliver vanskeligere at ændre tidligere beslutninger. Kun ved at gøre dele af projektet om, er det muligt sent i forløbet at ændre tidligere beslutninger. Dette kræver dog både økonomisk mulighed og vilje og sker derfor sjældent, og kun ved særdeles fatale fejl.

Illustrationen viser et potentiale i at forbedre de tidligere beslutninger for herved at påvirke de driftmæssige omkostninger positivt. De tidlige beslutninger har størst betydning for driftskurven samtidigt med, at det også er det billigste tidspunkt at påvirke den på.

USIKKERHED OG PROJEKTPLANLÆGNINGS-DILEMMAET

Et projekts begyndelse indeholder mange ubesvarede spørgsmål og har derfor en naturlig stor mængde usikkerhed indbygget. Denne usikkerhed ses oftest høj i begyndelsen, hvorefter den aftager i takt med, at projektets opgave bliver løst (se fig. 4.4.) [Christensen & Kreiner 1991 s. 40] [Winch 2002 s. 8]. Det, som der er planlægningens rolle, er at nedbringe denne usikkerhed og skabe trygge rammer for en proces, hvor der kan træffes beslutninger. Selv om der i arkitektfaget er mange gentagelser fra projekt til projekt, er ingen projekter helt ens, hvilket gør planlægningen til en dynamisk størrelse, hvor det ikke er muligt at planlægge alt fra begyndelsen, men hvor man bliver nødt til også at planlægge løbende. Det er vigtigt at pointere, at usikkerhedsbegrebet ikke kan defineres som stort eller lille, men består af forskellige typer af usikkerhed. Disse usikkerheder er forskellige fra projekt til projekt, hvilket gør det vanskeligt at arbejde med og derfor ikke muligt entydigt at definere [Christensen & Kreiner 1991]. Galbraith definerer usikkerhed på følgende vis (se fig. 4.5.): Uncertainty is defined as the difference between the amount of information required to perform the task and the amount of information already possessed by the organization.

[Galbraith 1973 s. 5]

105

Det skal hertil nævnes, at den information, som virksomheden besidder, hovedsageligt består af tidligere erfaringer på det pågældende område [Galbraith 1977 s. 16]. Dette betyder endnu en dimension af usikkerhed for virksomheden, idet nogle af disse erfaringer er placeret som tavs viden hos de enkelte medarbejdere.

Det er derfor ikke sikkert, at virksomheden får tilført og kan anvende den fornødne information1. En anden vigtig pointe fra Galbraith [1973 s. 5] er, at usikkerheden ikke er direkte forbundet til opgaven selv, men nærmere i forhold til, hvordan organisationen vælger at løse opgaven, hvilket defineres som den operationelle usikkerhed. Galbraith bidrager med to startegier, hvorpå denne usikkerhed kan mindskes. Ved 1) at sænke den nødvendige information for at løse opgaven, det vil sige, at sænke kravene til opgaven, eller 2) ved at hæve den eksisterende informationsmængde for at løse opgaven.

Ved hjælp af Galbraiths anden strategi kan implementeringen af parametriske redskaber kunne hæve informationsmængden og herigennem sænke den operationelle usikkerhed. Idet de arkitektoniske projekter og arbejdsprocesser er unikke i deres sammensætning, er de parametriske værktøjers iboende fleksible karakter essentielt for denne implementering. Som diskuteret af Christensen og Kreiner [1991], opererer projekter med en yderligere usikkerhed, hvilket de beskriver som den kontekstuelle usikkerhed. Her menes der faktorer, som ligger uden for organisationens handlemuligheder. Dette kan være i form af politiske beslutninger som krav og anbefalinger, hvilket projekter skal forholde sig til, men har ringe mulighed for at kunne påvirke. Dette kræver en fleksibilitet i forhold til at kunne indarbejde den rigtige viden i designprocessen, hvilket parametriske redskaber vil kunne muligøre.

106 04 //DESIGNPROCESSEN

PROJEKTPLANLÆGNINGS-DILEMMAET OG DEN NYE KURVE

Et projekt handler om løbende læring, hvor resultatet langsomt bliver formet ved hjælp af beslutninger, og hvor målene og problemerne bliver tilpasset undervejs.

En af udfordringerne ved at træffe tidlige designbeslutninger er, at de oftest træffes på det svagest tænkelige vidensgrundlag. Ifølge Mikkelsen og Riis [1989] ligger der et fundamentalt dilemma gemt i projektplanlægningen, hvilket de kalder for planlægningsdilemmaet (se fig. 4.6.). Gennem et projektet opbygges der løbende viden, og der kommer mere tilgængelig information, som beslutningerne kan træffes på baggrund af. Problemet er, at på det tidspunkt, hvor der er optimale betingelser for at kunne træffe ”de bedste” beslutninger, er de vigtige beslutninger allerede truffet, og der er kun trivielle beslutninger tilbage. Som Christensen og Kreiner [1991] understreger, er det kun den allerede kendte viden, der kan implementeres tidligere i processen, og denne viden skal ikke forveksles med den vidensopbygning, der sker løbende gennem projektet. Ved at påvirke den information som processen ligger til grund for, vil projektet kunne ændre vidensopbygningen og læringskurven positivt gennem projektets levetid. ErhvervsPhd-projektets tese kan visualiseres ved hjælp af den stiplede magenta-kurve (se fig. 4.6.). Ved at implementere parametriske skitser i den tidlige fase, er der mulighed for at hæve informationsniveauet inden for dagslys i de tidlige projektfaser.

107

100 % Tilgængelig information og viden

80 %

AFLEVERING

FACADE-STUDIER

20 %

VOLUMEN-STUDIER SKITSERING TEAMET SAMMENSÆTTES (INT. / EKS.) KONTRAKT, BUDGET & TIDSPLAN PREKVALIFIKATION

40 %

PRÆSENTATIONSMATERIALE

60 %

Beslutningernes betydning Projektforløb

Konceptuelt Design Skematisk Design Design Udvikling

Projektering Levetid

Udbud Opførelse

Fig. 4.6. Projektplanlægnings-dilemmaet og den nye kurve

108 04 //DESIGNPROCESSEN

RAMMEN FOR BESLUTNINGSPROCESSER I PRAKSIS

Hvornår stopper løsningsprocessen, og hvornår er den rigtige løsning nået? I følge systemteoretikeren Lars Skyttner, findes der en række restriktioner i praktiske problemløsnings-processer, der har indflydelse på, hvornår et tilfredsstillende resultat er nået [Skyttner 2005] 1) Begrænset tid: I praksis foregår en problemløsning inden for en begrænset tidshorisont. Denne ramme er fastsat af den økonomiske ramme, som er sat at bygherren. Dette kommer efterfølgende til udtryk i tegnestuens tidsplan, hvor projektets faser bliver fastlagt, og der bliver aftalt milepæle for projektets udvikling.

2) Begrænset information: Det er umuligt at samle alle de nødvendige data vedrørende et problem på grund af begrænsede ressourcer. Det er desuden begrænset, hvor meget information bygherre kan levere i de tidlige faser, da han/hun ikke kender til projektets resultat og derfor ikke ved, hvad der er relevant.

3) Begrænset kapacitet for at behandle information: Ifølge George A. Miller [1956] og Herbert A. Simon [1996] kan de fleste mennesker kun håndtere omkring syv oplysninger ad gangen2. Det er derfor umuligt for den menneskelige hjerne at løse den fulde problemstilling, der derfor må simplificeres. Computerteknologien kan hjælpe os, men har ligesom den menneskelige hjerne begrænsninger for, hvor meget information der kan behandles.

109

BESLUTNINGSPROCESSER I PRAKSIS

Hvordan arbejder arkitekter med designproblematikker i praksis? Hvordan vælger og evaluerer de? Og endelig, hvordan bliver den ”rigtige” beslutning truffet?

Den Hollandske matematiker og videnskabsmand Christiaan Huygens var den første til at publicere, hvordan værdien af forskellige beslutninger kunne udregnes, hvilket beskrives som expected value theory. For at udregne den enkelte beslutnings værdi, multipliceres chancen for udfald med udfaldets værdi [Huygens 1657]. Denne teori er brugbar i isolerede lukkede og kontrollerede systemer såsom spil, hvor det er let at udregne chancerne for udfald. Dette er meget vanskeligere i den virkelige verden, hvor begrebet usikkerhed eksisterer.

Beslutningsteori har tidligere beroet på den klassiske naturvidenskabelige form for undersøgelser ved hjælp af laboratorielignende forsøg eller eksperimenter [Sayer 1984/1992]. Her har forskere opstillet kontrollerede omgivelser, der gennem strukturerede undersøgelser forsøgte at finde ud af, hvordan mennesker bar sig ad, når de traf beslutninger. Denne opstillede virkelighed har været brugbar til at kunne måle, hvad der skete under beslutningsprocessen, men metoden har også haft en indflydelse på resultaterne. De enkelte løsningsmuligheder og mulige resultater har på forhånd været kendt af forskerne, og opsætningen har ikke givet et præcist og nuanceret billede af, hvordan beslutningsprocesserne foregår i praksis. Det er først i nyere tid, at forskningen har set mangler ved den tidligere metode, og der er skabt interesse for, hvordan beslutningsprocesser i virkeligheden foregår. De Groots tidlige studier [1965] af, hvorledes skakmestre kunne fortage gode træk uden at sammenligne alle de mulige løsninger, vakte opsigt hos beslutningsteoretikerne.

110 04 //DESIGNPROCESSEN

I 1989 blev bevægelsen for naturalistisk beslutningstagning (naturalistic decisionmaking) grundlagt med pioneren psykologen Gary A. Klein i spidsen. Klein havde gennem eksperimenter med brandmænd observeret, hvordan de var i stand til at træffe beslutninger på meget kort tid, uden at de først skulle sammenligne en række forskellige løsninger. Efterfølgende undersøgte Klein (mfl.) andre erhverv som piloter, sygeplejesker, militærledere, atomkraftsværksledere og skakmestre.

Det interessante var, at de fandt sammenlignelige handlingsmønstre blandt disse mennesker. De traf alle rigtige beslutninger på meget kort tid, men testpersonerne var ikke bevidste om, hvordan de gjorde det – de handlede bare. Det testpersonerne havde til fælles var, at alle var meget erfarne inden for deres felt, såkaldte eksperter. De arbejdede alle med situationer af kognitiv kompleks karakter og håndterede svære beslutninger på daglig basis. Disse situationer havde sammenlignelige fællestræk, idet de var præget af tidspres, usikkerhed, vage mål, meget på spil, begrænsninger i forhold til team og organisation, skiftende vilkår og erfaring.

Altså faktorer, som er sammenlignelige med de vilkår, arkitekter og designere arbejder under.

Den tidligere forskning inden for beslutningsteori så den personlige erfaring som en indviklet faktor, der ville kunne forvrænge resultaterne og gøre dem vanskelige at viderebearbejde [Klein 1998 s. 4-5]. Derfor udvalgte man bevidst testpersoner, der ikke vidste noget om det felt, der skulle undersøges, så alle var på samme niveau. Vigtigheden af netop den tidligere erfaring var, hvad den naturalistiske beslutningsteori fandt altafgørende for kunne træffe gode beslutninger på meget kort tid.

Gary A. Klein, Roberta Calderwood, og Anne Clinton-Cirocco beskriver i deres Recognition-Primed Decision Model (RPD modellen) [Klein et al. 1986/1993] (se fig. 4.7.) forskellige mønstre for, hvordan beslutninger træffes i forhold til deres karakter og sværhedsgrad.

111

Fig. 4.7. Beslutningsmodel (Recognition-primed decision model) af Gary Klein

112 04 //DESIGNPROCESSEN

En model bygget på ren intuition vil være alt for risikofyldt, mens en ren analytisk model vil være for langsom, og beslutningstageren vil løbe tør for tid. RPDmodellen består af en kombination af intuition og analytisk evaluering, hvor intuition står for hovedparten af beslutningerne. Intuition bruges til at kunne genkende tidligere lignende oplevede situationer ved hjælp af såkaldt mønstergenkendelse.

Herigennem bestemmes, hvilke beslutninger der skal træffes. De analytiske evner anvendes til at verificere og herved understøtte de intuitive signaler som sikrer, at de passer til den aktuelle situation.

RPD-modellen kan illustreres ved hjælp af en række pile, der danner to cirkler (se fig. 4.7.). Den ydre cirkel symboliserer direkte mønstergenkendelse, hvilket resulterer i intuitive handlinger. Desto flere mønstre (patterns) og handlinger (action scripts) personen har til rådighed, desto mere erfaring og lettere er det for personen at træffe beslutninger. Disse intuitive handlinger sættes af Simon og Chase i forbindelse med langtidshukommelsen i form af tavs viden Intuition includes tacit knowledge that we can’t describe. It includes our ability to recognize patterns stored in memory. [Chase & Simon 1992 s. 71] Hvilket har ligheder med Kleins opfattelse af intuition Intuition depends on the use of experience to recognize key patterns that indicate the dynamics of the situation – (og fortsætter) - intuition grows out of experience [Klein 1998 s. 33-35] Erfaring er herved det, der skaber intuitionen. Dette er ifølge Klein afgørende for mere end 90 procent af de kritiske beslutninger, vi træffer [Klein 2004 s. 2829]. Netop erfaring og herved bedre intuition er det, der skiller grænsen mellem novicer og eksperter. Hvor novicer har tilbøjelighed til at bruge en analytisk tilgang til beslutninger ved at opstille forskellige muligheder mod hinanden,

113

hvilket er meget langsomt, har eksperter mulighed for at handle hurtigt uden at skulle sammenligne forskellige muligheder. Mens folk får mere erfaring inden for et specifikt område, styrkes deres evner også til at se de omtalte mønstre.

Dette giver disse personer bedre chance for at vælge rigtigt ved deres første antagelser, men giver dem også flere muligheder at vælge imellem. Med andre ord, er det deres hurtige og effektive manøvrering gennem RPD-modellen, der gør dem til eksperter. Intuition er et kraftfuldt værktøj, men det kan også lede en på vildspor. Jeg vil i kapitel 6 – Implementering af redskaber vise et eksempel fra designprocessen, hvor parametriske redskaber blev anvendt til at korrigere for en fejlagtig intuition, og i et andet tilfælde vise, hvordan redskaberne anvendes til at understøtte beslutningstagerens intuition. I begge tilfælde gav dette mulighed for at drive designprocessen videre.

RPD-modellens inderste cirkel (se fig. 4.7.) består af mental simulation. Mental simulering gør beslutningstageren i stand til at forestille sig udfaldet af handlingerne (what if - scenarier) gennem mentale modeller. Klein beskriver det således The ability to imagine people and objects consciously and to transform those people and objects through several transitions, finally picturing them in different way than at the start.

This process is not just a static snapshot. Rather it is building a sequence of snapshots to play out and to observe what occurs. [Klein 1998 s. 45] Der ses ligheder med RPD-modellen og brugen af mental simulering med Herbert A. Simons syn på, hvordan en person gøres i stand til at træffe beslutninger Every problem-solving effort must begin with creating a representation for the problem – a problem space in which the search for the solution can take place. Of course, for most of the problems we encounter in our daily personal or professional lives, we simply retrieve from memory a representation that we have already stored and used on previous occasions.

Sometimes, we have to adapt the representation a bit to the new situation, but that is usually a rather simple matter. [Simon 1996 s. 108]

114 04 //DESIGNPROCESSEN

RPD-modellens vekselvirkning mellem det intuitive og analytiske har ligheder med det, som Schön kalder for reflection-in-action (imens) og reflection-on-action (efter) knowing-in-action (viden-i-handling (tavs viden)) [Schön 1983].

Ifølge naturalistisk beslutningstagning er den bedste beslutning den første, der ikke bliver ”smidt væk” i RPD-modellen. Det vil sige, at det ikke nødvendigvis er den mest optimale beslutning, der træffes. Der er her direkte ligheder til, hvad Herbert A. Simon kalder for Satisficing [Simon 1956], der bygger på en strategi til at finde et acceptabelt resultat, der matcher situationen og konteksten, men ikke nødvendigvis den absolut bedste løsning. I følge Simon ligger der et problem i den optimale løsning, idet den 1) kræver store beregningsomkostninger, samt 2) eksisterer i en verden, hvor ikke alt er målbart.

SKITSENS BETYDNING

I den tidlige designfase er der mange ubesvarede spørgsmål, løsningsmodeller og kombinationer, der skal undersøges. Skitsen bruges her til at danne det kommunikationsmedie, hvor syntesen finder sted. I dag er digitale værktøjer anvendt fra den første dag i designprocessen og bruges gennem hele forløbet fra den tidlige skitsering til de endelige projekteringstegninger. Her bruges skitsen til at skabe forståelse, synteser og videreudvikling af projektet, hvor præcisionen gradvis øges.

Skitseringen er oftest ikke en selvstændig præstation, men er en social aktivitet, der involverer en række teammedlemmer. Dette betyder, at skitsen ikke kun fungerer som et enkeltmands-værktøj, men bruges også til at kommunikere på tværs af teamet og samarbejdsparter.

Arkitektens arbejde består i dag i at levere viden omkring et byggeri i form af bygningstegninger. Her bruges skitsen til at tilnærme sig dette ved samtidig at holde løsningsforslag åbne i form af upræcished og mulighed for fortolkning. Donald Schön [1983] beskriver en række fagfolk, der arbejder med problemløsning i praksis. Han beskriver dem som reflective practitioners, idet de anvender en proces, der beror på læring og gradvis løsning af problemfeltet.

115

Fig. 4.8. 3XN

116 04 //DESIGNPROCESSEN

Gennem repræsentationer interagerer designeren med problemstillingen, hvilket beskrives som en form for samtale. Dette gør designeren i stand til at forstå problemet og herigennem gradvis forhandle sig frem til et tilfredsstillende resultat.

Skitsens særlige betydning for processen beskrives af Cross som … sketches enables designers to handle different levels of abstraction simultaneously [Cross 2005 s. 37] Cross forsætter med at tilføje, at koncept-skitser er til for at blive kritiseret og ikke beundret, og at skitserne er en del af opdagelsen og undersøgelsen, hvilket er det der ifølge Cross definerer design. Donald Schön beskriver, hvordan designeren har en konversation med tegningen [Schön 1983]. Forskning peger på, at designere ligesom kunstnere, bliver inspirerede og får idéer fra deres tegninger, og herigennem skaber de noget, som de ikke kunne forestille sig på forhånd. Schön and Wiggins beskriver dette som uforudsete opdagelser [1992] og understreger deres betydning for en tilfredsstillende designproces. Dette har ligheder med Suwa og Tversky´s [1997] opfattelse af skitsen, som beskrives som et perceptuelt interface mellem form og funktion.Goldschmidt har beskrevet denne proces som dialectics of sketching [Goldschmidt 1991]. Hun peger på, hvordan skitser giver mulighed for en dialog mellem seeing that og seeing as. For Goldschmidt er seeing that en måde at sammenfatte processen på gennem analogi og nyfortolkning. Hun beskriver skitsen som et kraftfuldt og fleksibelt værktøj, der gennem samtale giver mulighed for forhandling mellem, hvad der ønskes, og hvad der kan realiseres. Denne kreative vekslen mellem forskellige alternativer, som skitsen giver mulighed for, er hvad Goel kalder for lateral og vertical transformations [Goel 1995 s. 193-195].

Skitsen er et særdeles vigtigt element for designeren, som beskrevet af Lawson A designer who cannot sketch is likely not to be able to ´converse´ freely with the situation.

[Lawson 2006 s. 293] I forbindelse med spørgeskemaundersøgelsen med de seks internationale tegnestuer, blev der spurgt, hvilke analoge redskaber de enkelte tegnestuer brugte i

117

konceptfasen, i forbindelse med dagslys og sollysdesign (se appendiks s. 53). Alle svarede, at de anvendte intuition og tommelfingerregler, og alle på nær Mario Cucinella architects svarede, at de også anvendte skitsen som redskab.

DE MÅLBARE OG DE IKKE-MÅLBARE PARAMETRE

Ved at anvende ingeniørmæssig viden og invitere nye faggrupper ind i den arkitektoniske arbejdsproces opstår der kommunikationsmæssige udfordringer. Hvad der er muligt at definere eller kommunikere i ingeniørverdenen ved hjælp af computere, er ikke altid muligt på samme vis i en kreativ proces. Her er ikke alt målbart, og den bedste løsning findes ikke gennem en lineær struktureret proces. Byggebranchen ser i dag en stigning i reglementer og anbefalinger, men også i samarbejde med nye faggrupper. I forbindelse med spørgeskemaundersøgelsen blev der spurgt, hvor ofte arkitekter og (interne + eksterne) specialister typisk kommunikerede gennem designprocessen (se appendiks s. 52). Resultatet viste stor spredning i hyppigheden. Hvor Foster + Partners i den tidlige konceptfase og Mario Cucinella Architects i de sene schematic og design development faser typisk kommunikerer dagligt med specialister, er det kun ugenligt for Behnisch Architekten og Loisos + Ubbelohde, hver anden uge for SOM og månedlig for 3XN. Ud over de specialiserede samarbejdsparter findes der ifølge Arkitekt #3 kommunikationsmæssige udfordringer i forhold til samarbejdet med, hvad der beskrives som talmennesker. Disse består af forskellige rådgivere inden for eksempelvis jura og økonomi.

Der er flere talmennesker involveret, end der har været tidligere. De her talfolk, de er sådan nogle, der mener, at de sikrer prisen ud fra regneark… Og det vil sige, at vi skal kommunikere med talmennesker, hvor vi førhen kommunikere med personer som kan forstå og læse tegninger. Bygherrer er også ofte talmenneske. I toppen af virksomheder sidder det oftest enten økonomiuddannede eller jurister. [Arkitekt #3, s. 12, l. 24 -27, s. 39, l.

28-30, s. 43, l. 24-25]

118 04 //DESIGNPROCESSEN

En lignende observation kommer fra Arkitekt #2, der beskriver udfordringen omkring samarbejde med tekniske mennesker fra ingeniørfaget.

Det at rigtig mange, som vi arbejder sammen med i branchen, er tekniske mennesker, og de forstår procenter og tal [Arkitekt #2, s. 15, l. 1-2] Der ses i dag en international tendens til etableringen af en ny branche, hvor disse talmennesker i stigende grad fungerer som rådgivere for bygherrer. Ved at danne bindeled mellem arkitekt og bygherre er deres mål at sikre et effektivt byggeri med lavere risiko, og som holder tidsplanen og den økonomiske ramme. De har i følge sig selv en forståelse for arkitektens arbejdsproces, men har desuden også kompetencer inden for tal-fag. Udfordringen ligger i at anvende de målbare parametre, som viderekommunikeres til arkitekten via byggeprogrammet. Talværdier i et byggeprogram er velkendt i forhold til kvadratmeter og den økonomiske ramme. Det vanskelige består i, at tallene kan have en mere kompleks karakter, som eksempelvis: 80 procent af en bygnings areal skal være dækket af en dagslysfaktor på 2 procent. Det kan være vanskeligt at angribe ovenstående udsagn uden en forståelse for, hvad det i virkeligheden betyder. Hvad er en dagslysfaktor på 2 procent? Hvilken relation har dette til mit design? Hvor starter mine undersøgelser, og hvordan får jeg dette udsagn til at passe ind i min ellers velfungerende designproces? Implementeringen af parametriske redskaber giver arkitekten mulighed for at håndtere de målbare og ikke målbare parametre. Ved at kode direkte i Rhino (via Grasshopper) opsættes et interface, hvor eksplicit viden kan undersøges i relation til eller parallelt med øvrige designparametre. Opsætningen giver arkitekten en mulighed for at arbejde i et vant løsningsrum (Rhino), hvor eksplicit og tavs viden mødes. De parametriske redskaber fungerer her som et medie for den ingeniørmæssige viden og gør den anvendelig for arkitekten i designprocessen og til den videre formidling. (se fig. 4.9.)

119

FØR TIDLIG DESIGNFASE

TIDLIG DESIGNFASE

VIDERE FORMIDLING

Input

Syntese

Output

Målbart

Målbart + ikke målbart

Målbart

Eksplicit viden

Eksplicit + tavs viden

Eksplicit viden

Bygherre + arkitekt + ingeniør

Arkitekt + ingeniør

Ingeniør + bygherre

Fig. 4.9. Implementering, anvendelse og videre formidling af den målbare viden HOLISME

Hvor ingeniører oftest beskæftiger sig med del-problemer, arbejder arkitekter per definition med at gribe en større helhed. Det er netop denne proces, der ligger i løsningen af helhed, der gør arkitektens arbejde komplekst, idet den beror på en holistisk verdensopfattelse. Begrebet holisme stammer fra det græske ord ὅλος (holos), hvilket betyder hel3. Wikipedia4 beskriver følgende uddybende definition på engelsk Holism meaning all, whole, entire, total - is the idea that natural systems (physical, biological, chemical, social, economic, mental, linguistic, etc.) and their properties should be viewed as wholes, not as collections of parts. This often includes the view that systems somehow function as wholes and that their functioning cannot be fully understood solely in terms of their component parts.

Ophavsmanden, den sydafrikanske statsmand og filosof, JC Smuts, beskriver begrebet på følgende vis

120 04 //DESIGNPROCESSEN

[Holism] regards natural objects as wholes.... It looks upon nature as consisting of discrete, concrete bodies and things ... [which] are not entirely resolvable into parts; and ... which are more than the sums of their parts, and the mechanical putting together of their parts will not produce them or account for their characters and behavior. [Smuts 1929] I ovenstående citat referer ”more” (than the sums of parts) ikke til en målbar enhed, men derimod til en subjektiv merværdi, som tilskrives helheden, når enkeltdelene er sammensat på den specifikke måde. Denne ikke målbare merværdi gør det særdeles vanskeligt at vurdere kvalitet, men er ifølge Smuts en nødvendighed for at udtrykke den sammensatte helhed [Weiss 1969]. Smuts giver et eksempel i sin tekst ”Holism and Evolution” på, hvordan skønhed (beauty) ikke er en kvantitativ størrelse, men bygger på en holistisk tilgang og derfor opstår i helhedsopfattelse Holism is also creative of all values. Take the case of organic Beauty. It is undeniable that Beauty rests on a holistic basis. Beauty is essentially a product of Holism and is inexplicable apart from it. Beauty is of the whole; Beauty is a relation of parts in a whole, a blending of elements of form and colour, of foreground and background of expression and suggestion, of structure and function, of structure and field, which is perceived and appreciated as harmonious and satisfying, according to laws which it is for Aesthetics to determine. [Smuts 1927 s. 230] DESIGNPROCESSEN HOS 3XN

Figur 4.10 illustrerer de enkelte faser, et projekt gennemløber i den tidlige designproces på tegnestuen 3XN. Diagrammet er tegnet ud fra egne observationer, møder og samtaler med arkitekter og ledere på tegnestuen. De enkelte faser løber fra den første planlægningsperiode Før-koncept til Koncept og videre til skitse og dispositionsforslag inden projekteringsfasen går i gang. Hver blog illustrerer en uge i projektforløbet. Det er dog vigtigt at understrege, at udstrækningen varierer mellem projekterne. Der er forskel på bestillingsopgaver (kommisionsarbejde) og konkurrence-/ skitseprojekter. I praksis er blokkene heller ikke så skarpt defineret.

121

Der arbejdes i konceptfasen med simple volumenmodeller, i forskellig skala og fokus

PROJEKTERING

AFLEVERING

AFSLUTNING

FACADE-STUDIER

VOLUMEN-STUDIER

SKITSERING

TEAMET SAMMENSÆTTES (INT. & EKST.)

KONTRAKT, BUDGET & TIDSPLAN

PREKVALIFIKATION

FORMØDE Udstrækning og struktur på forløb, varierer fra projekt til projekt

Detaljen undersøges og der laves facade-studier

FEED-BACK

SPECIALISTER

Det endelige Præsentations-materiale udvikles Eventuelt samarbejde med interne / eksterne specialister

Fig. 4.10. Designprocessen hos 3XN

122 04 //DESIGNPROCESSEN

De er flydende og overlapper igennem projektets udvikling. Den konceptuelle designfase strækker sig typisk over seks til otte uger, hvilket tegner de overordnede linjer for et projekt, hvorefter der typisk ikke ændres i det overordnede design.

Det vil sige, at der træffes mange vigtige beslutninger over relativ kort tid. I ugeblokkene er der noteret forskellige aktiviteter. Det skal igen siges her, at hver situation er forskellig, og der træffes individuelle beslutninger, der passer bedst til det enkelte projekt. Det tegnede diagram er nærmere en lagring af en række situationsbilleder, da det ikke er muligt at lave et generelt billede af processen, som passer på alle projekter.

Der træffes konstant beslutninger gennem designprocessen. Allerede inden den første skitsestreg eller model bliver bygget, bliver der truffet strategiske valg, der har indflydelse på udfaldet af det endelige projekt. Dette sker i Før-koncept-fasen, hvor byggeprogrammet sammensættes eller modtages. Det er også her, hvor det interne team sammensættes blandt andet i forhold til kompetencer, og her der skrives kontrakt med eventuelle eksterne samarbejdsparter. Denne team-sammensætning har indflydelse på, hvilket vidensgrundlag projektet starter fra. Men også for, hvilke redskaber og ressourcer der er tilgængelige, og hvilken vidensopbygning der sker gennem projektet. I den første del af skitseringen udleveres byggeprogrammet til teammedlemmerne, og der afholdes en briefing. Byggeprogrammet indeholder krav og ønsker fra bygherrens side – det vil sige kvadratmeterstørrelser, rumprogram, kontekst, kulturelle-, miljø- og lovmæssige ønsker og hensyn.

I den helt tidlige konceptfase (i de første dage) forsøger teamet at få skabt en forståelse for, hvad projektet ´drejer sig om´. Hvad der er af udfordringer, dilemmaer og muligheder i den udleverede brief. Dette gribes an ved (netop) ikke at håndtere alle parametre på samme tid, men tage fat i enkelte elementer, vel vidende at det ikke er helheden eller virkelighedens kompleksitet, der arbejdes med. Disse mindre studier sker i vekselvirkning mellem individuelt arbejde og gruppediskussioner i form af ophængning af visuelt materiale. Dette bidrager til konstruktive diskussioner, der har til formål at dele den opbyggede viden og erfaring med opgaven. Der arbejdes resultatrettet, netop for at kunne forstå mere om problemet. Mens beslutninger bliver truffet, hæves kompleksitetsniveauet og langsomt præciseres projektet.

123

Fig. 4.11. 3XN

124 04 //DESIGNPROCESSEN

SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING Hovedparten af de afgørende designbeslutninger tages i de helt tidlige faser, hvor videns-grundlaget er på det laveste. Her er projektet forbundet med stor usikkerhed, idet man ikke ved meget om dets udvikling og endelige resultat. Det kan i et byggeprojekt være vanskeligt at planlægge, hvornår eventuelle eksterne parter skal involveres. Da resultatet ikke kendes, er det ikke muligt at vide på forhånd, hvilken viden der er vigtig for projektet, og hvornår den skal anvendes. Dertil kommer, at eksterne parter oftest har en anden metodetilgang og mål end arkitekter. Dette giver udfordringer specielt i de helt tidlige forløb, hvor de to faggrupper er længst fra hinanden i deres forståelse af designudfordringerne, og giver vanskeligheder i et tæt samarbejde. Dette er et dilemma, da det er her, den eksterne viden er vigtigst i forhold til at have en indflydelse for udviklingen af designet. Dertil kommer udfordringerne i forhold til, at eksternt samarbejde er dyrt. Det kan være vanskeligt at involvere specialister i et projekt, hvis arkitekten ikke er sikker på præcis hvilken rolle, de skal have i processen.

En stor udfordring ligger i at implementere viden, der er målbar, i en til dels ikke-målbar proces. Den arkitektoniske proces er en vekselvirkning mellem det intuitive og analytiske, hvor arkitekten træffer både bevidste og ubevidste valg ved at anvende eksplicit og tavs viden. Dette gøres gennem en proces, hvor der produceres, diskuteres, reflekteres og skabes synteser i en utrolig hastighed. At implementere supplerende redskaber og viden kan være vanskeligt, da de skal indeholde en stor fleksibilitet for ikke at være en hindring for dem, der skal anvende dem. Redskaberne skal ligeledes være omstillingsparate for at kunne tilpasse sig en ny drejning et projekt måtte tage. Det vanskelige består i, at disse drejninger ikke kan forudsiges, men skabes gennem processen. I dag er der en lang række simuleringsværktøjer, der henvender sig til den skitserende arkitekt.

Det grundlæggende problem er dog, at de er udviklet til en idealiseret verden, og ikke i forhold til hvordan designprocessen i virkeligheden fungerer. Værktøjerne er udviklet af personer, der ikke selv arbejder med kreative problemstillinger, og ligger under for, at simuleringsredskaber tidligere kun var anvendt af ingeniører.

Med andre ord er værktøjerne ´designet´ til at fungere inden for en designproces, der ligger langt fra arkitektens egentlige praksis. At forsøge at implementere

125

redskaber, der er skabt på baggrund af en anderledes metodetilgang, vil kun blive afvist og kastet til siden.

For at ny viden skal kunne påvirke et design, er det essentielt, at det implementeres tidligt i processen og bliver en medspiller i processen. Det er nødvendigt for at den nye viden kan blive en del af designets koncept, og ikke som traditionelt set bliver koblet på projektet som en add-on i form af dyre tekniske løsninger sent i processen. Dette kan kun gøres ved at acceptere den måde mennesker tænker på og tage højde for den arkitektoniske arbejdsproces i udviklingen af redskaber og anvendelse af ny viden.

Skitsen er et betydningsfuldt redskab for arkitekten, ikke kun som et repræsentationsmiddel, men også til at løse opgaver. Skitsen giver arkitekten mulighed for at håndtere mange parametre på samme tid i en utrolig hastighed. Ved hjælp af mental simulering er arkitekten i stand til at forestille sig ´what if´-scenarier af sine beslutninger og indsætte løsningerne mellem fortid og fremtid.

Ved at anvende skitsens iboende egenskaber, er det projektets ønske at udvikle redskaber, der passer til den arkitektoniske arbejdsproces og understøtte den måde, mennesker træffer beslutninger på, og respektere den arbejdsproces, som eksisterer i arkitektfaget. Hovedparten af de kritiske beslutninger, der træffes, sker via intuition. Fundamentet for en god intuition ligger i erfaringsopbygning, hvilket de parametriske redskaber kan styrke. Ved at implementere redskaber der passer til arkitektens vante proces, gives der mulighed for at undersøge og herved lære om indbyrdes relationer mellem form og lys.

Der ligger et potentiale i de parametriske redskaber i at have forskellige funktioner gennem designprocessen. Ved 1) i projektets tidlige start at kunne implementere tal-værdier, som 2) kan anvendes i den kreative proces, for igen 3) at kunne visualisere resultatet i form af tal-værdier. Redskaberne ses her som en mulighed for at skabe bedre samarbejde mellem faggrupper. Det er ikke projektets intention at argumentere for, at arkitekten skal overtage en række af ingeniørens arbejdsopgaver,

126 04 //DESIGNPROCESSEN

eller for den sags skyld at ingeniøren skal til at lave arkitektarbejde. Derimod giver redskaberne (netop) mulighed for, at ingeniørens viden bliver sat i spil i processen – men på processens vilkår. Her er det vigtigt at have en specialist, der kan kontrollere, hvilke data der anvendes, og hvad redskabets output betyder.

Redskaberne giver mulighed for, at specialist-viden (evt. fra indledende workshops) kan efterlades på tegnestuen uden specialistens konstante tilstedeværelse.

Dette giver arkitekten mulighed for at implementere denne viden i processen og holde løsningsfeltet åbent, mens der løbende sparres mellem teamets parter. Meget af den viden en tegnestue besidder, ligger i de enkelte medarbejdere i form af tavs viden. Dette er viden, det er vanskeligt at tilgå, men som er særdeles værdifuld for virksomheden. De parametriske redskaber giver mulighed for at gøre en del af denne viden eksplicit i processen. Det giver mulighed for at ´sammenligne´ projekter med hinanden for at undersøge, hvor godt de ´performer´, og visualisere ellers vanskeligt forståelige data. Redskaberne giver desuden mulighed for at styrke og korrigere den individuelles intuition, hvilket jeg vil vise eksempler på i kapitel 6, som omhandler designprocessen for et højhusbyggeri i Mumbai.

127

05//UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

130 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

INTRODUKTION

De fysiske betegnelser for lys og dets indvirkning på bygninger er veldokumenteret, men der er stadig ringe forståelse for, hvordan disse principper anvendes i den arkitektoniske designproces. I dag er computeren og tilhørende programmer blevet et integreret redskab i tegnestuernes praksis. Et generelt problem med software i almindelighed, og med CAD-software i særdeleshed, er den måde, hvorpå samtalen foregår på computerens præmisser og ikke designerens. De fleste softwares kræver, at brugeren udfører specifikke opgaver, hvilket let kan distrahere fra det, der i virkeligheden er på færde, nemlig design. Denne undren udtrykker professor Nigel Cross på følgende vis Why isn´t using a CAD system a more enjoyable, and perhaps, also more intellectual demanding experience than it turned out to be? [Cross 2001b s. 3] Udviklingen af nye digitale parametriske redskaber betyder, at arkitekten nu kan fungere som redskabsmager. Her fungerer computerprogrammering på lige fod med andre designredskaber. I stedet for at tegne med en pen eller blyant, designes der i stedet med kode. Dette har betydet en frigørelse fra det begrænsede panel af standardiserede funktioner i den etablerede CAD-platform. Inden for computerprogrammering er det lettere at skrive en række mindre programmer i stedet for ét stort. Ligesom en skitserende arkitekt gennem idéudvikling har brug for at gentegne, skal programmer oftest skrives om. Udviklingen af de parametriske redskaber har derfor bestået af en række mindre programmer, der løbende er tilpasset de enkelte projekter og problemstillinger i designprocessen. Eksperimenterne er foretaget i konkurrenceafdelingen på tegnestuen 3XN. De indledende studier består af udviklingen af parametriske redskaber til simulering af forskellige aspekter inden for dagslys. Herefter er nogle af disse redskaber testet på allerede afsluttede konkurrenceprojekter samt i dele af processen på aktuelle projekter. Dette har haft til formål at teste og videreudvikle redskaberne i forhold til nogle af de krav, som designprocessen stiller.

131

Dagslyssimulering bruges til at forudse solens effekt på et designforslag gennem et øjebliksbillede. Her er den arkitektoniske tegning og dagssimuleringen adskilt, hvilket betyder et forsinket feedback. Forskningsprojektet undersøger udviklingen af parametriske CAD-skitser, der indeholder tommelfingerregler og lokalt vejrdata. Herved opsættes der en direkte relation mellem den tegnede geometri og dagslyssimuleringen. Dette betyder et direkte feedback ved ændringer i simulerings tidpunktet, den geografiske placering og den tegnede geometri.

132 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

PERFORMANCE-BASERET ARKITEKTUR

Digitaliseringen af arkitekturens og ingeniørvidenskabens redskaber har været afgørende for håndteringen af den stigende kompleksitet i byggebranchen. Her har udviklingen af en performativ metode tilladt arkitekter og ingeniører at skabe delte modeller, der forbinder den arkitektoniske formgivning med beregninger, som tidligere per tradition kun har tilhørt ingeniørfaget, og som har været udført sent i designprocessen. Performancebegrebet spænder bredt og omhandler temaer som statik, indeklima, energiforbrug og økonomi. Her bruger performance-baseret design bygningsperformance som et guidende designparameter.

Målet med performancemetoderne er gennem brugen af digitale værktøjer at udvikle arkitektur, der imødekommer forudbestemte performancekriterier, hvilket beskrives som form finding [Otto 1995]. Den performative metode er baseret på parametriske redskaber og koblingen til ingeniørmæssige analyser og simuleringsprogrammer. Disse programmer simulerer forskellige eksterne påvirkninger og giver arkitekten eller ingeniøren mulighed for aktivt, eller performativt, at beregne og arbejde med disse forhold i den digitale model, i forhold til øvrige arkitektoniske parametre.

Der findes forskellig tilgang og metoder til performance-basseret arkitektur. Hvilken rolle, de forskellige værktøjer har i processen og i forhold til brugeren, er forskellig (eller mange). Generative designsystemer [McCormack 2004] anvender algoritmer til at generere performative former. Her er brugerens rolle at kontrollerer den grundlæggende kode og stå for den endelige udvælgelsesproces. Disse systemer er velkendte i den akademiske forskning, men har sine begrænsninger i forhold til den arkitektoniske designpraksis [Oxman 2008], da de er vanskelige at kontrollere og anvende i relation til øvrige arkitektoniske parametre. En anden tilgang til performance-basseret arkitektur er, hvor simuleringsværktøjer bruges aktivt i designudviklingen til at teste forskellige designforslag. Herved skabes der et afgrænset løsningsrum, hvor ikke alle løsninger er mulige. Denne metode giver brugeren en større frihed for at afvige fra simuleringernes optimale resultater og tilpasse bygningsdesignet til andre arkitektoniske behov og kvaliteter. Hvilke metoder, der giver de bedste resultater, er stadig et centralt spørgsmål i performancebaseret design og afhænger af det pågældende team og praksis.

Projekter som Great London Authority Headquarters (2002)(se fig. 5.1.), Swiss RE bygningen (2004)(se fig. 5.2-3.), begge designet af Foster + Partners, og Arup Associates og ZED-projektet designet af Future Systems i 1995 [Sudjic 2006](se fig. 5.4.), er alle velkendte performance-basserede bygninger. Det, der er det fundamentale i disse projekter, er brugen af og koblingen mellem parametriske og analyse- / simuleringsværktøjer.

133

Fig. 5.1. Great London Authority Headquarters, snit, Foster + Partners

Fig. 5.3. Swiss RE, interiør billede, Foster + Partners

Fig. 5.2. Swiss RE, snit, Foster + Partners

Traditionel tegning

Parametrisk tegning X 2

2,5

5

X

10

Fig. 5.4. ZED-projektet, Future Systems

Fig. 5.5. Den parametriske opbygning

Xx2

134 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Mens nogle parametriske modeller er udviklet på en måde, så de sikrer nem eksport af data mellem analyse/simulering og tegningsprogrammet, har det ikke altid været muligt med en dynamisk og hurtigt feedback mellem de enkelte programmer [Peters & Whitehead 2006]. Den teknologiske udvikling og øget fokus på arkitektoniske designredskaber har i dag bidraget til plug-ins til Grasshopper, der forbedrer denne kobling. Plug-ins som GECO (som skaber kobling til Ecotect) og funktioner til DIVA for Rhino har gjort det muligt for arkitekter at opsætte simuleringer direkte i Rhino. Dette bidrager til radikalt nye muligheder inden for integreringen af simulering i den arkitektoniske designproces [Grabner & Frick 2013].

Det er dog stadig ikke muligt at lave datatunge dagslysanalyser (eksempelvis på årlig timebasis) og have et dynamisk og direkte feedback mellem programmerne.

Netop etablering af dette direkte feedback har været essentielt i udviklingen af specifikt definerede parametriske redskaber. Forskningsprojektet har gjort det dynamiske og direkte feedback muligt gennem brugen af simple udregningsmetoder og tommelfingerregler i udviklingen af egne simuleringsredskaber. Denne metode har betydet, at redskaberne er skræddersyet til specifikke situationer, hvilket har givet øget transparens, brugerinterface, hastighed og fleksibilitet i forhold til designprocessen.

PARAMETRISKE VÆRKTØJER

Parametriske værktøjer adskiller sig fra konventionelle tegningsværktøjer ved at bestå af variable værdier og relateret geometrier. Dette er radikalt anderledes end en traditionel statisk tegning.

Figur 5.5. beskriver samme geometriske repræsentationer af ét rektangel og én cirkel, produceret på forskellig vis. Til venstre beskrives en traditionel tegning, der tager udgangspunkt i et koordinatsystem, hvor rektanglet er beskrevet ud fra fire punkter, hvor det øverste højre hjørne samtidigt fungerer som cirklens centrum. Proportionerne på rektanglets højde, bredde og cirklens radius er givet ud fra talværdier.

135

Til højre illustreres samme tegning beskrevet ud fra en parametrisk definition. Her er der skabt en relation mellem de geometriske elementer, det vil sige rektanglets højde, bredde og cirklens centrum og radius. Definitionen tager udgangspunkt i højden X og en variabel talværdi, som i dette tilfælde er to. Til forskel fra den traditionelle tegning vil en ændring af ét af parametrene have konsekvens for hele den geometriske beskrivelse. Hvis for eksempel højden på rektanglet ændres til det dobbelte, vil bredde og cirklens radius følge med, mens det samme proportionelle forhold vil bevares.

Parametriske definitioner kan være brugbare i sammenhænge, hvor der er taget stilling til enkelte sammenhænge, men hvor de indbyrdes relationer stadig er til forhandling. For eksempel relationen mellem et hustag og en ydervæg. I dette eksempel omkring hvordan de to elementer mødes, men kender ikke højden på ydervægen. Ved at opsætte en parametrisk definition mellem de to elementer vil ændringer af højden på ydervæggen have effekt på hustaget, som automatisk vil følge med. Dette giver mulighed for, uden gentegning, at ændre geometrien løbende, indtil det ønskede resultat er nået.

Denne relation behøver ikke kun være mellem geometrier i tegningsprogrammet, men kan også indeholde udefrakommende data som vejrdatafiler eller tommelfingerregler. Herved er det muligt at opsætte en parametrisk simulering der opdaterer, hver gang enten geometrien eller de udefrakommende data opdateres eller ændres. Ved at kode i det parametriske program kan beregningsformen og outputtet skræddersys, så det passer til arkitektens behov. Dette giver mulighed for at tilpasse redskaberne til den arkitektoniske designproces.

PARAMETRIENS TIDLIGE HISTORIE CATIA

Dassault Systems er verdens førende udvikler af CAD / CAM / CAE (computerassisted design, manufacturing, engineering) software og var i 1977 de første til at introducere 3d-parametri i industrien. CATIA (Computer-Aided Three Dimensional Interactive Application) kunne eliminere mange af de fejl, der opstår, når man

136 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

forsøger at oversætte en to-dimensionel tegning til en fysisk model. Dette gav en bedre interaktion mellem tegnere og ingeniører og reducerede - og i sidste ende fjernede - de omkostninger, der var forbundet med at bygge modeller og prototyper [Haas 1997]. CATIA blev oprindelig udviklet som et ingeniørredskab i forbindelse med udviklingen af det franske Mirage kampfly, hvorefter det senere er anvendt i rumfarts-, bil-, skibs- og nu i byggebranchen.

DIGITAL PROJECT

Digital Project er udviklet af Gehry Technologies, og er en overbygning på CATIA V5. Digital Project er specielt udviklet til arkitekter og ingeniørers krav til modellering, og det giver mulighed for at arbejde med informationstunge projekter. Det er gennem Digital Project muligt at arbejde med tilføjelsesprogrammer, enten inden for CATIA eller andre simulerings-applikationer. Programmet er hovedsageligt henvendt til større virksomheder, hvilket også afspejles i den høje licenspris.

GENERATIVECOMPONENTS

GenerativeComponents (GC) er et parametrisk CAD-software, udviklet af Bentley Systems. Programmet blev udviklet i 2003 og anvendt i akademisk, og senere i 2005 i praksissammenhæng. Programmet er rettet specielt mod arkitekt- og ingeniørbranchen og udmærker sig ved en stor frihed til at lave egne redskaber.

GenerativeComponents var tidligere et tillægsprogram til Bentleys Microstation, men kører i dag som et selvstændigt program. Hvor det førhen var bekosteligt at anskaffe, er programmet, formodentligt på grund af konkurrence fra andre programmer som Grasshopper, gjort frit tilgængeligt.

Udviklingen af parametriske funktioner har i dag fundet vej til projekteringsværktøjer som Autocad, ArciCAD og Revit.

DEN NYE GENERATION AF PARAMETRISKE VÆRKTØJER

Der er de seneste fem til seks år sket en modning af de parametriske værktøjer.

Fra at være dyre, komplicerede og selvstændige programmer har bl.a. softwarefirmaet McNeel været med til at ændre dette billede. Dette sker i udviklingen af

137

deres plug-in, Explicit History i efteråret 2007, der efterfølgende i juni måned 2008 skifter navn til Grasshopper.

Denne udvikling har gjort det muligt for designere, arkitekter og ingeniører at arbejde med parametriske værktøjer. En række programmer er blevet gratis at downloade og er tilgængelige for folk uden de store programmør-kompetencer.

Programmet Grasshopper er blevet en del af tegningsprogrammet Rhino og tilbyder parametriske funktioner ved hjælp af et visuelt kodnings-interface. Dette er et skift fra tidligere, hvor det krævede særdeles tekniske kompetencer. Denne udvikling har givet arkitekter mulighed for selv at skabe ny designredskaber, der passer til den arkitektoniske arbejdsproces.

Grasshopper fungere inden for et selvstændigt vindue i Rhino, hvor alt, hvad der foregår i Grasshopper, er direkte forbundet med den tredimensionelle geometri i Rhino. Grasshopper går herved ´bag om´ 3D-programmets funktioner og kan kontrollere den tegnede geometri. Det betyder, at brugeren har frie hænder til at skræddersy egne funktioner. Ved at forbinde prædefinerede blokke med kode, eller selv skrive mindre dele, er det muligt at lave egne redskaber. Det er her også muligt at forbinde disse redskaber med udefrakommende information, enten fra andre programmer eller fra tekstfiler.

Programmet Grasshopper er i dag gratis og fungerer som en betaudgave, som er frit tilgængelig. Softwaren er ikke open source, men udviklingen sker i tæt samarbejde med brugerne. Der er i dag et aktivt verdensomspændende online-forum, bestående af tusindvis af brugere1, der dagligt holder sig opdateret med udviklingen. Her findes der nye opdateringer, og der skrives om programfejl og udveksles erfaringer. Det er også her, der udveksles kode, hvilket gøres i stor stil i mellem programmører, ingeniører, arkitekter og designere.

138 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

UDVIKLING AF REDSKABER Afsnittet består af en række eksperimenter, der er udført i tæt kontakt til konkurrenceafdelingen på tegnestuen 3XN. Målet med disse eksperimenter har været at undersøge muligheden for at udvikle parametriske redskaber, der kan simulere arkitekt-relevante parametre inden for dagslys. Samtidig har det været essentielt at have tæt kontakt til konkurrenceafdelingens tidligere projektmateriale og team for at sikre, at de udviklede redskaber passer til den arkitektoniske designproces på 3XN. Der er i alt udført 12 eksperimenter, hvoraf de første 8 er udført i relation til tidligere eksisterende projektmateriale, og de efterfølgende 4 er udført ved at tage del i designprocessen på igangværende konkurrenceprojekter. De enkelte eksperimenter varierer i mål og omfang og kan indeholde en række mindre deleksperimenter. I det efterfølgende kapitel 6 gennemgås implementeringen af en række af de udviklede redskaber gennem hele konceptfasen på et højhusbyggeri i Mumbai.

1 // SOLENS POSITION

Ved hjælp af simple formler er det muligt at forudsige solens position. Ved at kende den geografiske placering (længde og breddegrad) samt måned og år, kan solens stråleretning forudsiges på timebasis [Reda & Andreas 2008] (se fig. 5.6.).

Formel Sin γ = sin Γ x sin Λ + cos Γ x cos Λ x cos t Cos α = (cos Λ x sin Γ – cos Γ x sin Λ x cos t ) / cos γ Hvor Λ = den geografiske breddegrad t = time vinkel (15 ° for hver time, med uret fra nordlig retning) Γ = 23,45 x sin (0,986 x (284 + n)) Hvor n = antal dage på året startende fra 1. januar

139

V γ S

α= azimuth Ø

Fig. 5.6. Solens position udregnes

Fig. 5.7. Implemententering og visualisering i Rhino / Grasshopper

N

140 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

KODNING I GRASSHOPPER

Ted Ngai script2 er anvendt i dette eksperiment, hvilket er en omskrivning af ovenstående formel. Dette giver mulighed for at udregne solvektoren i den periode, hvor solen er på himmelen (se fig. 5.7.). Som tidligere nævnt er bølgelængen på lys så kort, at skalering er uden væsentlig betydning for outputtet i en skalamodel, og derfor også en computermodel.

Ved at anvende ovenstående kode i Grasshopper repræsenteres solens direkte stråleretninger på timebasis. Dette er en repræsentation af solens bane og giver overblik over solens retning, højde og hvor mange timer solen er på himlen. Grasshopper giver ved hjælp af en række justerbare knapper mulighed for hurtigt og intuitivt at ændre geografisk placering og tidspunkt for undersøgelsen. Ved at ændre inputtet opdateres outputtet i Rhinoceros direkte. Outputtet består af en række vektorlinjer, som efterfølgende kan bruges i Rhino, enten som geometri eller som vektordata til den videre programmering.

2 // SKYGGEEFFEKT FRA DET DIREKTE SOLLYS

En del af formålet med eksperimenterne har været at få indblik i designprocessen på tegnestuen. Det vil sige, hvilke værktøjer og metoder der anvendes, og hvilket detaljeringsniveau, der arbejdes indenfor. I den tidlige designproces arbejdes der med simple volumener, eller flademodeller, hvor der ikke er taget højde for dæktykkelser, vinduesåbninger eller facadebearbejdning. Figur 5.8. viser en række flader, der hver især symboliserer etagedæk. Koden fra eksperiment 1 er anvendt og videreudviklet. Hver flade er opdelt i en række felter, hvor hvert centrum fungerer som analysepunkt. Denne opdeling kan siges at være opløsningen på analysen, som har direkte effekt på beregningshastigheden og bestemmer, om outputtet er direkte eller kræver ventetid.

Der bruges i dette eksperiment omvendt raytracing, hvor målingen ikke sker fra solen mod analysepunktet, men i stedet tager udgangspunkt i hvert enkelt punkt med retning mod solen. Det vil sige, at hvert punkt har analyseretninger, der er lig med det antal timer, solen er på himlen. Hvis solen er oppe 10 timer og opdelingen af hver flade er på 100 punkter, er der (10 x 100 x 3 flader) 3000 udregninger at foretage. Hver måling ser herved mod solen i de enkelte timer, og ser om der er nogen hindring. Outputtet i dette eksperiment gives for hvert punkt på en skala fra 0-10, hvilket er det antal timer solen er oppe den pågældende dag. Hver flade er farvet i en gradient fra hvid til sort, hvor hvid er 10 (ingen hindringer), og sort er 0, hvilket betyder at intet direkte lys når punktet på fladen (se fig. 5.8-9.).

Ovenstående eksperiment beskriver relationen mellem den grundlæggende etagegeometri og den direkte solstråling. Det forklarer dog ikke noget om, hvor meget lys eller energi der tilføres de enkelte etagedæk. De simulerede solstråler er ikke differentieret i forhold til forskellige energimængder. Med andre ord vægtes der

141

Fig. 5.8. Lys- og skyggeforhold simuleres vha. Grasshopper

Fig. 5.9. Det visuelle output i Rhino

142 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

ikke mellem en solstråle kl. 12 middag og en solstråle kl. 8 morgen. Der er heller ikke taget højde for, hvilken indfaldsvinkel de enkelte solstråler har på etagedækket, hvilket vil have en stor betydning for energibidraget. Det udviklede redskab giver mulighed for intuitivt at undersøge forskellige simple koncepter. Outputtet reagerer på påvirkninger omkring solens position og ændringer i geometrien. For at hastigheden er direkte, er det dog vigtigt at holde beregningerne nede, enten i forhold til simple geometrier eller få simuleringsdage.

ANVENDELSE I TIDLIGERE KONKURRENCEPROJEKT

For at udvikle de parametriske redskaber til den arkitektoniske designpraksis har det været vigtigt at anvende tidligere projektmateriale. Projektet ESB består af en kompakt og dyb kontorbygning for det Irske Elictricity Supply Board (se fig. 5.10).

Bygningen er placeret i tæt/lav kontekst, som respekteres i dette bygningsdesign.

Bygningens lille facadeareal betyder, at materialeforbruget er reduceret, og risikoen for overophedning er minimeret. Dette betyder dog også, at der kan opstå problemer med områder uden naturligt dagslys. Konceptet består af en række skår, der giver mulighed for dagslys selv dybt inde i bygningen. I stuen og på første sal er der placeret butikker, hvor alle kontorer er placeret fra anden sal og opefter.

Den parametriske skitse er i dette eksperiment videreudviklet, så den tager den omkringliggende kontekst med i beregningerne. På grund af projektets størrelse, var det en udfordring at foretage analyser for samtlige etagedæk på alle årets timer.

Analyserne er i dette tilfælde foretaget for en enkelt dag på året for at sikre et hurtigt feedback. Det er forsøgt at medregne åben- og lukkethed i facaden, men dette gjorde simuleringen meget tung. Det vil kræve flere eksperimenter med forskelligartede projekter for at undersøge, om det kan opnå en hastighed, der er brugbar.

Outputtet består dels af en gradient mellem sort og hvid, dels en procentværdi for, hvor mange solstråler, der når uhindret til etagedækket. Igen er der ikke taget højde for, hvor meget energi der er i de enkelte solstråler, og hvilken vinkel de har på fladen, de rammer. Outputtet indeholder ikke information om det termiske indeklima, blænding eller andre gener.

17

17

17

17

17

17

0

17

17

0

17

33

17

33

50

17

33

33

0

17

17

0

17

17

0

17

17

0

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

0

17

33

17

33

50

17

33

33

17

33

33

17

17

17

17

17

17

17

17

0

17

0

0

0 0 0 0 0 0

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

17

0

17

33

17

0

0

33

33

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0 0

17 17 17 33 17 33 17 17 17 17 17 17 17 17 33 33

0 0 17 17 33 50 33 33 33

0 0 17 33 33 0 17

33

33

17

17

17

0

17

17

0

33

33

0

33

17

0

0

17

0

0

0

0

0 0 17 33 17 17 33

33

33

33

33

33

17

17

17

17

0

0

17

17

0

33

17

0

33

50

50

17

67

33

33

17

17

17

17

17

0

0

17

17

17

33

33

50

17

33

33

33

33

33

17

17

17

0

17

17

17

33

17

17

17

17

17

17

17

17

17

0

17

17

17

0

17

17

17

17

50

50

33

17

50

50

33

17

17

17

17

33

17

17

17

33

17

17

17

33

17

17

17

17

17

33

0

17

17

17

0

17

17

33

0

17

17

17

33

17

17

17

17

17

17

17

17

0 17

33 50 33

0 0 0

0 0

0 0 0 0

0 0 17 17

0 0 17 17

17 17 33 33

33 33

33 33

33 33

33 33

33 17

33 17

33 33

33 17 17

17 17 17

17 17 17 17

33 33 33 33

50 50

67 33 50 50

33 33

33 33

33 33

33 33

33 33

33 33

33 33 33

67

0

17 17 17 33 33 33 33 33

17 17 33 33 33 33 33

33 33 17 33 33 33 33 33

33 33 33 33 33 33 33 17

33 33 17 67 50 33 33 33

33 33 50 50 33 33 33 17

33 33 17 67 50

50 50

67 33

33 33

17 17

17 17

17 17

33 33

33 33

33 33

33 33

50

17

50

50 67 50 33 33

33

17 33

33 33

17 33

33 33

17 17

17 17

17 17

33 33

33 33

33

33

33

67

50

33 33

17 17

17 17

17

33 33

33 33

17

33

33

50 50 50

33 33

33 33

50 33

33 33

33 33

33 33

33 33

33 33

17 33

17 33

17 17

17 17

33 33

17 17

33 33

17 17

0

33 33

33 33

33 33

33 33

17

17 33

33

17 17

33

50

83

33

33

17

50

67 33 33 17

33

17

33

17

33 50

33

17

33

17

50

50

33

17 17

17

33 33

33 33

33

50

67 50 50

33 33

50 33

67 50

50 83

50 67

67 83

33

50 50 83

33

83

33

67

67

33

50 33 33

17

50 50

67

50 50

67

67 67 83 83 67

83

67

83

33 50 33 33 50

33 33

17 17

33 33

33 33

33 33

33

17

33

33

17 50

33 33

17 17

17 17

33 33

17 17

33 33

50

33

17

17 17

33 33

33 33

33 33

17

33

33

33

50

33 67

33 67

50 67

50 50

67 83

17

17

33

33

33

67

50

33

17 17

33 33

33 33

33

17

50 67 83

17

17

17 17

50

17 33

17

17 17 33

33 33

33

33

17 17 17 33

33 67 67

33 17

33

33

33

50

33 33 33 33 33

17

33 17

33 17

83

17

83

17 0 17 17 33 33 17 17 17

83

33

83

33

50

17 17 17 33 33 17 17 17

Fig. 5.13. Simuleringsoutput eksporteret til Illustrator 67

17

67

33

50

50

33

50

83

50 83

67

83 83

83

67

50 50 33 33 50

17 33

17 17

33 33

17 17

33 33

33 33

33 33

0

33

17

17

50

17 33

33 33

17 17

17 17

33 33

17 17

17 33

33

33

17

67

33 83

33 83

33 100

50 100

67 100

83 83

0

Fig. 5.11. Simulering af lys- og skyggeforhold set ovenfra

Fig. 5.12. Simulering af lys/skyggeforhold

Fig. 5.10. ESB bygningen, 3XN 143

144 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

De enkelte planer fra ESB-bygningen er sammen med de forskellige output eksporteret til Illustrator (se fig. 5.13. og appendiks s. 60). Her er både farvekode og procentsats vist. Det ses tydeligt, hvorledes stuen og første sal har store områder med et lavt lysniveau. Specielt den korteste dag på året (21. december) er der store områder, som slet ikke får noget direkte lys. Det nordlige område ligger direkte op til en nabobygning, hvilket tydeligt ses i de mørke områder. De øvrige etager har mere spredte skyggeområder. Disse områder ligger alle tæt på bygningens atrier og vil derfor få en vis grad af diffust himmellys, som ikke er medregnet i denne simulering. Det er med analysen uvist, hvor stort det totale bidrag til dagslyset er.

For at danne et billede af effekten af sollyset gennem året, er der lavet to analyser for ekstremperioderne. En for den længste dag på året, ved sommersolhverv de 21. juni, og en for den korteste dag, ved vintersolhverv den 21. december. Et gennemsnit af de to analyser er efterfølgende udregnet. Introduktionen af de procentvise talværdier i dette eksperiment giver en bedre mulighed for at vurdere de enkelte designløsninger over for hinanden. Hvor outputtet kun bestod af graduerede farver, var det tæt på umuligt at sammenligne og skelne forskellige designløsninger fra hinanden.

LYS / SKYGGE-SIMULERING AF UDERUM

Simple volumenmodeller anvendes i den tidligste designproces for kreativt at kunne håndtere den store kompleksitet en bygning indeholder. I denne fase træffes der afgørende beslutninger omkring den grundlæggende form, placering og orientering, hvilket har stor betydning for komforten i og omkring bygningen.

I dette eksperiment er der udviklet et skygge-redskab til at information om solens lokale placering, og hvilke konsekvenser dette har for bygningens skygge på de omkringliggende udendørsarealer (se fig. 5.14.). Talværdierne beskriver, hvor mange timer det enkelte område ligger i bygningens selvskygge. Med justerbare knapper i Grasshopper er det muligt at ændre den geografiske placering, samt i hvilken periode simuleringen skal foretages.

145

Fig. 5.14. Simulering af skyggeeffekten for volumenmodellen til Projekt Veidekke i Stockholm, 3XN

146 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Redskabet er interessant i forhold til, at tegnestuen ofte arbejder på nye breddegrader, hvor solens position er forskellig fra det, vi kender i Danmark. Dette betyder, at bygningens skygge på den omkringliggende kontekst er forskellig, og gennem de parametriske redskaber vil det hurtigt kunne undersøges. Bygningers selvskygge behøver ikke at være noget negativt, som helst skal undgås. I tropiske og subtropiske områder kan en bygnings selvskygge være et designparameter i udviklingen af komfortable udendørsarealer.

3 // VEJRDATAFILER

De tidligere eksperimenter har vist, hvorledes simple formler kan udregne solens placering i forhold til et specifikt sted på jorden og på et givent tidspunkt. Det er dog mere komplekst at forudsige, hvilken intensitet solen har, og hvor meget energi der er i solens stråler. Dette er vigtigt at medregne for at få en mere nuanceret beskrivelse af solens indflydelse på en bygning. Solens intensitet er lokalt bestemt, hvor blandt andet skydækket er bestemmende for fordelingen af det diffuse og direkte bidrag. Det er umuligt at forudsige de præcise forhold for et område, da dette altid vil ændre sig fra år til år. Ved at anvende data fra vejrdatabaser er det muligt at lave et skøn, baseret på dataindsamlinger fra de seneste 15-20 år.

Vejrdatabasen fra Energyplus3 giver mulighed for gratis at downloade vejrdata fra 2100 lokaliteter i verden. Det er muligt at hente data fra specifikke måneder og år. Målingerne er timebaseret, hvilket vil sige, at der er 24 målinger per. døgn.

Datafilerne er meget fyldestgørende og består af 26 forskellige målinger inden for blandt andet temperatur, luftfugtighed, vindhastighed og direkte samt diffust energibidrag fra solen (se fig. 5.15.).

Det er ud fra filerne muligt at lave årlige timeberegninger af energibidraget fra det direkte sollys og det diffuse himmellys. Dette kan dog hurtigt blive tungt i en model, der fungerer med direkte feedback, da der vil være brug for (24x365x2) 17.520 beregninger for hvert analysepunkt i modellen. I de efterfølgende eksperimenter er der arbejdet med årets ekstremperioder, der som udgangspunkt ligger 21. marts, 21. juni, 21. september og 21. december. Ved kun at kigge på ekstremperioderne

147

Måned Dato Time

Diffus-stråling (Wh/m2) Direkte-stråling (Wh/m2)

LOCATIONCOPENHDNK IWEC Data 61800 55,63 12,67 1 5 DESIGN C 1 Climate Design Data 2009 Hea ng 2 -9,2 -6,7 -12 1,3 -7,6 -10 1,6 -4,9 14,7 4,1 13,3 3,4 TYPICAL/E 6 Summer Extreme 03-aug 09-aug Summer - Typical 06-jul 12-jul Winter - WeExtreme 10-feb ##### Winter - WTypical 15-dec 21-dec Au GROUND 3 0,5 3,98 1,38 0,68 1,29 4,79 8,71 12,4 15,1 15,85 14,59 11,57 7,76 HOLIDAY No 0 0 0 COMMENIWEC- WMO#061800 - Europe -- Original Source Data (c) 2001 American Society of Hea ng, Refrigera ng and Air-Condi oning Engineers (ASHRAE), Inc., Atlanta, GA, USA. www.ashrae.org All rights reserved as noted in the License Agreement and Addi onal Condi o COMMEN -- Ground temps produced with a standard soil diffusivity o 1/ 1 31-dec DATA PER 1 1 Data Sunday Data Source and Uncertainty Flags Dry Bulb TDew Point TeRela veAtmospheric St Field ExtrateField Ex Field Extr Field G Field Dire Field Di Field GlobaField Direc Fie 1984 1 1 1 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 7 4,6 85 99500 0 1415 322 0 0 0 0 0 1984 1 1 2 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7,1 4,5 84 99400 0 1415 323 0 0 0 0 0 1984 1 1 3 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7,2 4,5 83 99300 0 1415 323 0 0 0 0 0 1984 1 1 4 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 7,4 4,5 82 99200 0 1415 324 0 0 0 0 0 1984 1 1 5 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7,6 4,5 81 99200 0 1415 325 0 0 0 0 0 1984 1 1 6 60 C9C9C9C9*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7,8 4,6 80 99100 0 1415 326 0 0 0 0 0 1984 1 1 7 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 7,9 4,6 80 99100 0 1415 326 0 0 0 0 0 1984 1 1 8 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 8,1 4,8 79 99100 0 1415 328 0 0 0 0 0 1984 1 1 9 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 8,4 5 79 99100 4 1415 329 0 0 0 100 0 1984 1 1 10 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 8,6 5,1 79 99100 99 1415 330 10 0 10 1200 0 1984 1 1 11 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 8,3 3,9 74 99300 204 1415 312 55 38 50 6100 2600 1984 1 1 12 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 8,1 2,7 69 99400 263 1415 301 107 163 77 11300 10700 1984 1 1 13 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 7,8 1,3 63 99500 273 1415 294 130 334 65 13600 23300 1984 1 1 14 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7 1 65 99500 234 1415 288 105 211 70 11000 13000 1984 1 1 15 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 6,3 0,7 67 99600 147 1415 285 53 148 38 5600 6500 1984 1 1 16 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,5 0,4 70 99700 29 1415 278 10 0 10 1100 0 1984 1 1 17 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,3 0,7 72 99700 0 1415 278 0 0 0 0 0 1984 1 1 18 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,1 0,9 74 99700 0 1415 277 0 0 0 0 0 1984 1 1 19 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 4,9 1,2 77 99600 0 1415 273 0 0 0 0 0 1984 1 1 20 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,8 1,5 79 99600 0 1415 277 0 0 0 0 0 1984 1 1 21 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,7 1,8 81 99500 0 1415 276 0 0 0 0 0 1984 1 1 22 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 4,6 2,1 84 99500 0 1415 276 0 0 0 0 0 1984 1 1 23 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,9 2,5 84 99400 0 1415 283 0 0 0 0 0 1984 1 1 24 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,1 2,8 85 99400 0 1415 286 0 0 0 0 0 1984 1 2 1 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,4 3,2 86 99300 0 1415 290 0 0 0 0 0 1984 1 2 2 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,5 2,8 83 99300 0 1415 294 0 0 0 0 0 1984 1 2 3 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,6 2,3 80 99300 0 1415 294 0 0 0 0 0 1984 1 2 4 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,7 1,9 77 99300 0 1415 294 0 0 0 0 0 1984 1 2 5 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,6 1,3 74 99300 0 1415 293 0 0 0 0 0 1984 1 2 6 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,6 0,8 71 99300 0 1415 292 0 0 0 0 0 1984 1 2 7 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,5 0,2 69 99300 0 1415 291 0 0 0 0 0 1984 1 2 8 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,7 -0,4 69 99500 0 1415 287 0 0 0 0 0 1984 1 2 9 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,9 -0,9 70 99600 4 1415 280 1 0 1 100 0 1984 1 2 10 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 3,1 -1,3 72 99700 100 1415 274 30 37 27 3300 1600 1984 1 2 11 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,8 -1,2 69 99800 205 1415 275 84 49 77 9200 3600 1984 1 2 12 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,4 -1 67 99900 265 1415 275 126 307 68 13100 21200 1984 1 2 13 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,1 -0,6 66 100100 275 1415 276 136 389 60 14400 27500 1984 1 2 14 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,9 -0,4 68 100100 236 1415 275 109 285 61 11300 18500 1984 1 2 15 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,7 -0,2 71 100100 150 1415 271 55 160 38 5800 7900 1984 1 2 16 60 A7C8E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 4,5 0,1 73 100200 31 1415 265 10 0 10 1100 0 1984 1 2 17 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,4 0,4 75 100200 0 1415 265 0 0 0 0 0 1984 1 2 18 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,2 0,6 77 100100 0 1415 270 0 0 0 0 0 1984 1 2 19 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 4,1 0,9 80 100100 0 1415 270 0 0 0 0 0 1984 1 2 20 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,1 1,1 81 100000 0 1415 273 0 0 0 0 0 1984 1 2 21 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,2 1,3 82 99800 0 1415 277 0 0 0 0 0 1984 1 2 22 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 4,2 1,5 83 99600 0 1415 279 0 0 0 0 0 1984 1 2 23 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,9 1,5 84 99400 0 1415 282 0 0 0 0 0 1984 1 2 24 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,7 1,5 86 99100 0 1415 289 0 0 0 0 0 1984 1 3 1 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 3,4 1,5 87 98800 0 1415 303 0 0 0 0 0 1984 1 3 2 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,6 2,9 89 98500 0 1415 310 0 0 0 0 0 1984 1 3 3 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,9 4,2 89 98300 0 1415 308 0 0 0 0 0 1984 1 3 4 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 7,1 5,4 89 98000 0 1415 315 0 0 0 0 0 1984 1 3 5 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7 5,4 89 98000 0 1415 303 0 0 0 0 0 1984 1 3 6 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 7 5,3 89 97900 0 1415 297 0 0 0 0 0 1984 1 3 7 60 A7A7E8E8*0?9?9?9?9?9?9?9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 6,9 5,2 89 97800 0 1415 294 0 0 0 0 0 1984 1 3 8 60 B8C8E8B8*0?9?9?9?9?9?9?9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 6,3 4,4 87 97800 0 1415 291 0 0 0 0 0 1984 1 3 9 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 5,7 3,5 85 97800 4 1415 287 1 0 1 100 0 1984 1 3 10 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 5,1 2,5 83 97800 101 1415 284 17 0 17 2000 0 1984 1 3 11 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 4,3 1,7 83 97800 206 1415 278 72 199 43 7700 11900 1984 1 3 12 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,5 0,9 83 97800 266 1415 271 125 273 73 12900 18800 1984 1 3 13 60 A7A7E8E8*0G9G9G9I9I9I9I9A7A7A7A7A7A7*0E8*0*0 2,7 0 82 97900 277 1415 263 140 359 69 14600 25300 1984 1 3 14 60 B8C8E8B8*0H9H9H9I9I9I9I9*0B8B8B8B8*0*0E8*0*0 3,2 -0,2 79 97900 238 1415 271 109 296 58 11300 19300

Fig. 5.15. Eksempel på vejrdatafil fra EnergyPlus

148 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

skal der maksimalt foretages (24x4x2) 192 beregninger per analysepunkt, hvilket er væsentligt mindre end for hele året.

Der vil altid ligge en upræcished i at anvende vejrdatafiler. En simulering er altid en forudsigelse om fremtidige scenarier. Fordi vejrdata består af gamle målinger, er der ingen sikkerhed for, at det fremtidige vejr vil være præcis sådan. For det andet vil de anvendte vejrdata altid være fra målinger med en anden geografisk placering, end hvor den virtuelle simulering finder sted. Vejrdata kan dog være med til at give et vejrmønster på det pågældende sted og være med til at give en forståelse for de lokale forhold.

DET VISUELLE OUTPUT

I forbindelse med en konkurrencesituation er det brugbart hurtigt at få et overblik over klimaet det pågældende sted. Ved hjælp af Grasshopper kan den teksttunge vejrdatafil visualiseres direkte i Rhino. En standardfunktion i Grasshopper gør det muligt at linke til tekstfiler. Figur 5.16 viser et eksperiment, hvor der er linket til en Excel-fil, indeholdende information om energibidraget fra sollyset og himmellyset. Der er i Grasshopper genereret et matrix af punkter, som hver repræsenterer en målingstime i løbet af et år. X-retningen indeholder 24 punkter, ét for hver time på døgnet, hvor y-retningen består af 365 punkter, og herved repræsenterer dagene i året. De enkelte figurer (for København og Mumbai) viser to visualiseringer, ét for bidraget af det direkte sollys, og ét for det diffuse himmellys. Det vil sige, der totalt er (24*365*2) 17.520 punkter. Punkternes højde (z-retning) er sat i relation til, hvor stort energibidraget er for det direkte og diffuse lys.

Det gennemgåede eksempel blev udviklet under opstartsperioden på skitseprojektet Worli Tower, Mumbai, som bliver gennemgået i slutningen af dette kapitel. For at skabe forståelse for det lokale klima blev det direkte og diffuse bidrag sammenlignet med vejrdata fra Kastrup, København. Som først antaget var det største bidrag fra solen ikke i sommerperioden, hvor solen stod højest på himlen. Denne forklaring skulle senere findes i dataene omhandlende skydække og regnfald. Der er i juni, juli, og august monsun i Mumbai, hvor tunge skyer sender store regnmængder

149

900 Wh/m2

100 Wh/m2

København, direkte sollys (Wh/m2)

400 Wh/m2

100 Wh/m2

København, diffust himmellys (Wh/m2) 900 Wh/m2

100 Wh/m2

Mumbai, direkte sollys (Wh/m2) 500 Wh/m2

100 Wh/m2

Mumbai, diffust himmellys (Wh/m2) 24 - - - - - - - - - - -time - - - - - - - - - - 0

Januar - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -måned -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - december

Fig. 5.16. Vejrdata-visualisering, Rhino / Grasshopper

150 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

ind over byen. Skyerne bryder de direkte solstråler og gør det diffuse bidrag større.

Dette har indflydelse på den samlede energimængde, da energimængden for diffus stråling er langt mindre end for den direkte. Visualiseringen var i dette projekt med til hurtigt at skabe forståelse for det lokale klima, og sammen med informationen om solens placering at give et billede af de lokale ekstremperioder.

4 // DAGSLYSFAKTOREN

Dagslysfaktoren bruges til at beskrive forholdet mellem interiør belysningsniveau (lux) og eksteriør belysningsniveau på et horisontalt plan. Illuminansen inden for i en bygning skifter konstant på grund af himlens forskellige skydække. Det er derfor vanskeligt at forudsige det eksakte belysningsniveau i en bygning. I stedet tages der udgangspunkt i en diffus himmel, da luminansdistributionen i dette tilfælde er konstant og ikke ændres over tid. Dagslysfaktoren angives i procent og beskrives ved nedenstående formel.

DF=(Ei/Ee) x 100 En dagslysfaktor på eksempelvis 2.0 procent betyder, at 2 procent af det tilgængelige lys udenfor rammer det målte punkt i bygningen. Fordi dagslysfaktoren er et forhold mellem lux-værdien inde og ude, er det en relativ værdi for belysningsniveauet, og ikke en absolut værdi.

Den mest pålidelige metode til at bestemme dagslysfaktoren består af tre parametre (se fig. 5.17.)

Himmellyset (SC) Eksterne refleksioner (kontekst) (ERC) Interne refleksioner (loft, væg og gulv) (IRC) Dagslysfaktoren består af summen af de tre parametre.

DF=SC+ERC+IRC

151

Fig. 5.17. Dagslysfaktorens tre parametre

θ

DF > 2% θ

DF > 2% θ

DF > 2%

Fig. 5.18. Himmelgrænseplanet udregnes

Fig. 5.19. Tommelfingerregel for bestemmelse af 2 % dagslysfaktor testes i Grasshopper

Fig. 5.20. En simpel flademodel anvendes som input i Rhino

Fig. 5.21. De variable input-parametre, Grasshopper brugerflade

152 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Hvis forskellen mellem den højeste og laveste dagslysfaktor i et rum overstiger omkring 20, kan det resultere i store kontraster, med risiko for blænding [Rundquist 1984].

ESTIMERING AF DAGSLYSFAKTOR VHA. 2D-TOMMELFINGERREGEL

I dette eksempel er der anvendt en tommelfingerregel til beregning af dagslysfaktoren. Tommelfingerreglen benytter himmelgrænseplanet til at forudsige en opretholdelse af dagslysfaktoren på 2.0 procent for sidebelyste rum. Himmelgrænseplanet er en betegnelse for, hvor meget af den omkringliggende himmel der er tilgængelig fra det enkelte analysepunkt (se fig. 5.18.). Den anvendte formel er udviklet af Christoph Reinhart og er en videreudvikling af Lynes formel [Reinhart & LoVerso 2010], der har vist sig at være særdeles præcis, med afvigelser på under 10 %. Den nye formel er valideret i forhold til 2304 cases ved brug af analyseprogrammet Radiance. Ud af de 2304 målinger afveg tommelfingerreglen 304 gange dvs.

13 % i forhold til at forudsige en DF på >2%. I målingerne var der en tendens til, at formlen var mere konservativ end programmet Radiance. Der var kun 18 tilfælde (under 1 %), hvor formlen forudsagde en DF på >2%, hvor Radiance ikke gjorde det. Dette tyder på, at tommelfingerreglen er et særdeles præcist redskab til forudsigelse af dagslysfaktoren. Det skal i forhold til evalueringen siges, at Radiance har en afvigelse på mellem 10% (MBE) og 25% (RMSE) [Reinhart & Walkenhorst 2001] Tommelfingerreglens variable inputparametre består af (p) analyseplanets højde, (h) gulv til loft-højde, (w) rummets bredde, (R) den gennemsnitlige refleksionsværdi og (Θ) vinklen på himmelgrænseplanet. I forbindelse med et konkurrenceprojekt vil hovedparten af de ovenstående parametre allerede være kendt fra rumprogrammet. Den variable parameter vil bestå af vinklen på himmelgrænseplanet og være forbundet til beslutninger omkring placering og orientering i forhold til omkringliggende kontekst.

Eksempel på udregning af dagslysfaktor for henholdsvis kontorer og butikker samt opretholdelse af minimum glasareal findes i appendiks s. 56 – 57. Eksemplerne i appendiks viser, hvorledes simple formler meget let kan anvendes til at forudsige dagslysfaktoren

153

og glasarealet for en bygning ved hovedsageligt at udregne himmelgrænseplanet. Det er dog en tidskrævende og omfattende proces, der godt kan tage fokus væk fra den kreative designudvikling. Formlen tager desuden udgangspunkt i todimensionelle snit, hvilket er forskelligt for arkitektens rumlige repræsentationsformer.

Tommelfingerreglen er for sidebelyste rum, der hovedsageligt modtager diffust himmellys. Simuleringerne viser ikke noget om risiko for overophedning ved direkte sollys eller gener som for eksempel blænding. Det er derfor vigtigt at se denne analyse som supplement til andre analyser. Specielt på en solrig geografisk placering vil en isoleret brug af denne formel resultere i en overdimensionering af vinduespartier og medføre overophedning.

KODNING I GRASSHOPPER

I den tidlige designproces arbejdes der med simple flademodeller, uden detaljering af etagedæk og facadeudformning. Parametre som lofthøjde og rumbredder er dog oftest kendt fra rumprogrammet og tidligere byggeprojekter. Figur 5.19,20 viser, hvorledes tommelfingerreglen for bestemmelse af dagslysfaktoren er implementeret i Grasshopper og giver mulighed for lave simuleringer direkte i Rhino.

Gennem kodning i Grasshopper er der opsat en horisontal snitflade gennem volumenmodellen. Placeringen af snitfladen er variabel og kan justeres ved hjælp af en justerbar knap i Grasshopper. Snittet producerer et linjestykke, som er opdelt i en række punkter. Punkterne symboliserer de enkelte områder, hvor der analyseres, og kan siges at være analysens opløsning. For hvert punkt måles det lokale himmelgrænseplan, og ovenstående formel anvendes til at beregne dagslysfaktor og minimum glasareal. I Grasshopper er det muligt at ændre loftshøjde, analysehøjde (eksempelvis ved gulv eller ved bordhøjde), rummets bredde og ekstern solafskærmning (se fig. 5.21.).

Ved at kode i Grasshopper er det muligt at skræddersy, hvilke output, der skal vises, og i hvilken form. Outputtet består af en række talværdier for hvert analysepunkt, bestående af rumdybde der overstiger en dagslysfaktor på 2,0 % og

154 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

minimum glasareal for at kunne overholde dagslysfaktoren. I Grasshopper er talværdier anvendt til at give et visuelt output af resultatet i form af et farvet felt, hvor dagslysfaktoren er opnået. Derudover forholdet mellem det samlede gulvareal og det areal der oversiger en dagslysfaktor på 2,0 %. Dette giver altså et overblik over de lokale lysforhold, samt et overblik over etagen og bygningen som helhed.

Til forskel fra andre simuleringsprogrammer, er der i dette eksperiment ikke skelnet mellem simulering og tegning. Dagslyssimuleringen kører hele tiden i baggrunden og opdaterer i forhold til ændringer i 3d-modellen. Det vil sige, at simuleringen giver direkte feedback i forhold til bygningens form eller orientering, snitfladens højde eller ændringer i inputparametrene (se animation 1).

ANVENDELSE I TIDLIGERE KONKURRENCEPROJEKT

I dette eksempel er redskabet afprøvet på projekt Rainbow, hvilket er et tidligere konkurrenceprojekt på tegnestuen. Projektet består af et 200.000m2 blandet program med beboelse, butikker, fritidsaktiviteter og kontorareal. Bygningen er placeret på en mindre grund i Dublin, Irland (se fig. 5.22, 23).

Hovedgrebet består af en 120 meter høj bygningsstruktur, der lukker sig om sig selv og herved giver et minimalt aftryk på grunden, samt af to store offentlige uderum. Bygningen er placeret, så den ikke skygger for den lave omkringliggende kontekst, og der er lavet en række skår for at mindske egen selvskygge og forbedre udsynet. Byggegrunden ligger i en lav kontekst, hvor der er langt til de omkringliggende bygninger. Den store udfordring i dette projekt er det dybe atrium, hvilket kan have konsekvens for dagslyskvaliteten i den nederste del af bygningen. Redskabet er ændret fra at simulere påvirkningen fra den omkringliggende kontekst (i det tidligere eksempel) til at se på sin egen form som kontekst.

Den røde markering angiver grænsen for en dagslysfaktor på 2 % og derover. Øverst på figur 5.24 visualiseres denne grænse som talværdi angivet i meter fra facaden. Neders på figur 5.24 illustreres, hvilken procent af vinduesarealet, der er nødvendig for at opretholde dagslysfaktoren på over to procent.

155

Fig. 5.22. Projekt Rainbow, Dublin, Irland, 3XN

Fig. 5.24. Estimering af rumdybder der overstiger en dagslysfaktor over 2 %, samt minimums-glasareal

Fig. 5.23. Projekt Rainbow, Dublin, Irland, snit, 3XN

156 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Analyserne er foretaget med to forskellige input-parametre i forhold til rumprogrammet (se fig. 5.25.).

PARAMETRE FOR BUTIKSAREALER I GRUNDPLAN:

PARAMETRE FOR ØVRIGE ETAGER:

Lofthøjde: 3,5 meter

Lofthøjde: 2,8 meter

Målingshøjde: 0 meter

Målingshøjde: 0,85 meter

Rumbredde: 10 meter

Rumbredde: 3 meter

Fig. 5.25. Anvendte input-parametre I appendiks s. 62-63 ses ni snitplaner ligeligt delt fra 0 til 120 meter fra grunden. På simuleringerne fra 0 – 45 meter ses tydeligt effekten af den høje bygningsstruktur, og hvor de modstående skår i bygningen er placeret. Ligeledes ses, hvorledes den østvendte facade (i forhold til atriet) er tydelig påvirket og har en væsentlig mindre dagslysfaktor end den vestlige. Dette output ville i en konkurrencesituation kunne hjælpe til med at designe bygningsformen i forhold til de enkelte rumprogrammers forskellige behov for belysning, og strategisk placere og proportionere rummene for bedst udnyttelse af dagslyset.

5 // COSINUS-FUNKTION

En solstråle, der rammer en flade, har forskellig intensitet og kan beskrives ud fra dens indfaldsvinkel. Om sommeren ved middagstid, når solen står højest på himlen, er effekten størst på en horisontal flade, da det belyste areal er forholdsvist lille. Solens effekt er tilsvarende mindst ved en lav solvinkel, hvor arealet er større (se fig. 5.26, 27.). Denne sammenhæng kan beskrives ved hjælp af en cosinus-funktion af indfaldsvinklen. Hvor solen står direkte over det målte areal (ved solhverv over zenit), beskrives vinklen som 0º, hvor en tangerende solvinkel (eksempelvis ved solnedgang) angives som 90º.

157

Følgende formel kan bruges til denne udregning Cos (Solhøjde i grader) = Effekt (værdi mellem 1 - 0) EKSEMPEL

Vinkelret på fladen 45° i forhold til fladens normal 75° i forhold til fladens normal

Cos (0°) = 1 Cos (45°) = 0,71 Cos (75°) = 0,26

Cosinus-funktionen giver en korrektionsfaktor mellem 0-1, som kan multipliceres med den mængde energi (watt/m2), som strålerne indeholder. Den 21. juni dansk sommer, hvor solen når 57º kl. 12, indeholder den direkte stråling 425 watt/m24.

Det reelle bidrag fra det direkte lys (på en horisontal flade) vil i dette tilfælde være Cos 33 (90-57) * 425 = 356 watt/m2.

Ved at medregne en flades orientering i forhold til solen gives et mere præcist billede af energitilførslen. På tegnestuen er der et stort fokus på tredimensionelle facader, og cosinus-funktionen er derfor brugbar for at informere om udformning og orientering af facadeelementer. Cosinus-funktionen giver dog kun et billede af, hvor meget energi der bliver tilført den ydre facade, og ikke hvor meget der reelt bliver tilført de bagvedliggende rum.

I figur 5.29 er korrektionsfaktoren anvendt til at simulere solindstrålingen mellem bygninger i et forslag til en masterplan i Norra, Stockholm. Redskabet giver mulighed for at designe og placere bygningerne ud fra at maksimere de solbeskinnede opholdsarealer mellem bygningerne.

6 // TRANSMISSIONS- OG REFLEKSIONSEGENSKABER FOR EN TYPISK ENERGIRUDE

Når lyset rammer en rude, er det ikke den samlede mængde lys eller energi, der når det bagvedliggende rum. En stor del af lyset reflekteres væk fra ruden, og en del af energien absorberes i glasset. Fordelingen af hvor meget lys eller energi der transmitteres, reflekteres eller absorberes, kan beskrives ud fra lysets indfaldsvinkel.

158 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

I DTU-publiceringen ”Harmonisering af grundlaget for beregning af energitilskud fra vinduer” [Nielsen & Svendsen 2003] beskrives en formel til beregning af energitransmittansen (se appendiks s. 58). Formlen anvendes i forbindelse med energimærkning af ruder og i beregningsværktøjer. Gennem studier fra DTU viser formel sig at være særdeles tæt på anvisningerne fra SBI. Transmittansen er størst for stråling med indfaldsvinkel mellem 0° og 40°. Ved større indfaldsvinkel bliver transmittansen mindre og reflektansen større. Absorptionen er derimod næsten konstant og uafhængig af indfaldsvinklen. Til den del af energien, der transmitteres direkte gennem ruden (det primære bidrag, ST), skal tillægges den del af den absorberede varme, der efter absorptionen frigives til rummet bag ruden og udgør det sekundære strålingsbidrag. Hvorved fås den totale energi-transmittans (TST eller g-værdien).

Formelen er i dette eksperiment implementeret i Grasshopper, hvor solens indfaldsvinkel udregnes på en flade. Outputtet for korrektionsfaktoren vises herefter som et gult tekstfelt (se fig. 5.28.), og opdateres automatisk i forhold til fladens orientering. En flade (som symboliserer et vindue) kan flyttes rundt i 3d-modellen samtidigt med, at arkitekten kan undersøge, hvor stor en del af den energi, der er til stede fra solen, i realiteten kommer ind i rummet. Outputtet består i dette tilfælde af en korrektionsfaktor mellem 0-1 og er ikke det absolutte energibidrag.

Dette findes ved at multiplicere korrektionsfaktoren med den energi, der er til stede i solens stråler på det pågældende tidspunkt.

ANVENDELSE I TIDLIGERE KONKURRENCEPROJEKT

I dette eksempel er formelen for korrektionsfaktoren (for energi-transmittansen) anvendt på facadegeometrien fra et tidligere konkurrenceprojekt på tegnestuen.

Projektet består af en kontorbygning i Libanons hovedstad, Beirut (se fig. 5.30.).

På grund af den geografiske placering er bygningen udsat for stor påvirkning fra solen. Den direkte sol vil i dette tilfælde gerne undgås, da det skaber risiko for overophedning.

159

1m

1m

Fig. 5.26. Indfaldsvinkel og intensitet

Fig. 5.27. Udregning i Grasshopper

Fig. 5.28. Sammenligning mellem formel fra SBI og DTU, Grasshopper brugerflade

Fig. 5.29. Solindstr책lings-simulering, masterplan i Norra, Stockholm, 3XN

160 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Solens højde veksler fra at nå 33° den 21. december til 80° den 21. juni, hvilket er meget højt i forhold til danske forhold, hvor solen står lavere på himlen og ligger mellem 11° og 58°. Konceptet består af en trianguleret facade, der udnytter den højtstående sol til at skabe selvskygge. Konceptet er udarbejdet ud fra en idé om at skabe en åben facade med mulighed for maksimalt udsyn fra kontormiljøerne.

Facadeelementerne er skiftevis vinklet ind og ud for at skygge for de underliggende etager og vinduesåbninger. Dette har været et koncept som konkurrenceteamet har arbejdet med uden brug af analyse- og simuleringsredskaber. Processen har med andre ord været styret af en intuition om, at en vinkling af facaden vil producere selvskygge og have en positiv indflydelse på indeklimaet - og spare energi til køling.

Analysen i Grasshopper koncentrerer sig om tre facadeelementer på den sydvendte facade (se fig. 5.31.). Der er her taget udgangspunkt i ekstremperioder, det vil sige den 21. december, hvor solen står lavest på himlen, og for den 21. juni, hvor solen står højest. Ved hjælp af kode til placering af solen er vektorretninger udregnet for de timer, hvor solen er på himlen (se. fig. 5.32.). Vinklen mellem solens vektorretninger og vindueselementernes normal er herefter udregnet, og korrektionsfaktoren er fundet ved hjælp af den tidligere beskrevne formel. Analysen tager i dette eksempel udgangspunkt i et målingspunkt, som er placeret i facadeelementets centrum. Ud fra vejrdata fra Beirut5 er strålingsbidraget fundet og efterfølgende multipliceret med korrektionsfaktoren. Resultatet for strålingsbidraget for de enkelte dage visualiseres i Grasshopper ved hjælp af de såkaldte gule tekstbokse.

I Grasshopper udregnes den totale energi-transmittans i watt/m2 på den pågældende dag. Ved at sammenligne output fra element to og tre kan effekten af designet undersøges. På den korteste dag af året modtager element to 3916 watt/m2 i modsætning til 3286 watt/m2 for elementet nedenunder, hvilket er en reduktion på 16 %. På den længste dag af året modtager element to 2349 watt/m2, hvorimod det nedenstående element ligger i selvskygge hele dagen og modtager ikke energi fra den direkte stråling.

161

Fig. 5.30. Projekt Solidere, Beirut, Libanon, 3XN

Fig. 5.31. Solindstrålings-simulering af tre facadeelementer på den sydlige facade

5.32. Situationsplan der viser bygningen med kontekst, samt simulerede solvektorer og klokkeslæt

162 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Der kan eksperimenteres med elementernes indbyrdes relationer i forhold til selvskygge, kontekst og geografisk placering. Som de tidligere eksperimenter opdateres outputtet direkte i Grasshopper i forhold til geometrien i Grasshopper. Der er herved mulighed for at afprøve forskellige facadegeometrier og at se energi-transmittansen fra den direkte stråling.

ANVENDELSE PÅ HELE BYGNINGENS FACADEGEOMETRI

For at undersøge effekten af den triangulerede facade er analyserne i dette eksempel sammenstillet med analyser for en tilsvarende lodret facade. De to analyser er lavet henholdsvis for Danmark og Libanon for at undersøge relationen mellem facadegeometrien og den geografiske placering. Outputtet er efterfølgende eksporteret til Excel og viser den udfoldede facade med energibidraget fra den direkte stråling (se fig. 5.33 og appendiks s. 61).

Hvis der tages udgangspunkt i, at hele facaden er dækket af glas, transmitteres der den længste dag på året (samlet set for alle facader) 26 % mere energi for den triangulerede facade. I vinterperioden er der stort set ingen ændringer i transmittansen på de to designs.

Det ses tydeligt i grafikken (i form af de farvede striber), hvorledes de nedadvendte elementer modtager mindre energi end de opadvendte. Dette giver et overblik over, hvordan bidraget er fordelt og kan bruges til at træffe beslutninger omkring placering af vinduesåbninger. Hvis der tages udgangspunkt i, at facaden består af 50 % vinduespartier, kan de nedadrettede elementer med fordel vælges som åbne partier. I det tilfælde vil facaden (samlet set) den 21. juni modtage 30 % mindre energi gennem facaden, og for den 21. december modtage 7 % mindre.

Der ses et potentiale i at bruge denne form for analyser til at udvikle samt kvalificere et designforslag. Det endelige facadeforslag i Beirut er valgt ud fra intentionen om et energibesparende design samt æstetiske og rumlige overvejelser. Det er dog sikkert, at denne facade vil være væsentligt dyrere end en traditionel lodret facade. Det er i

163

Nord 21. juni Ret facade

Vest

Syd

Ă˜st

313 313 313 313 313 313 313 313 313 313

313 313 313 313 313 313 313 313 313 313

5 88 588 588 588 588 588 588 588 588 588

588 588 588 588 588 588 588 588 588 588

721 721 721 721 721 721 721 721 721 721

721 721 721 721 721 721 721 721 721 721

2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538

2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538 2538

1647 28 1647 28 1647 28 1644 28 1644 24

1833 76 1833 76 1833 74 1831 74 1831 70

845 375 845 375 841 371 841 371 841 354

862 385 862 385 858 381 858 381 858 381

2581 0 2581 0 2581 0 2581 0 2581 0

2354 0 2354 0 2354 0 2354 0 2354 0

2003 2980 2003 2980 2003 2980 2003 2980 2003 2980

2031 3001 2031 3001 2031 3001 2031 3001 2031 3001

21. december Ret facade

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087

1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087 1087

3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865

3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865 3865

1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622

1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622 1622

Trianguleret facade

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1330 886 1330 886 1330 88 6 1330 88 6 1330 886

1264 829 1264 829 1264 829 1264 829 1264 829

3904 3642 3904 3642 3904 3642 3904 3642 3904 3642

3916 3370 3916 3370 3916 3370 3916 3370 3916 3370

1371 1931 1371 1931 1371 1931 1371 1931 1371 1931

1271 1827 1271 1827 1271 1827 1271 1827 1271 1827

Trianguleret facade

Fig. 5.33. Excelfil af den direkte solindstrĂĽling (watt/m2) den 21. juni og 21. december i Beirut. Facadedesignet sammenlignes med en mere traditionel ret facade

164 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

et sådan tilfælde vigtigt, at disse aspekter tidligt kan visualiseres og kommunikeres videre blandt arkitekter, ingeniører og bygherre. Analyserne har potentiale for internt at kunne træffe afgørelser blandt arkitekter, men også som kommunikationsmiddel til ingeniører, som yderligere vil kunne præcisere facadedesignet.

Analyserne indeholder en række upræcisheder, som der skal tages forbehold for.

For det første er analyserne kun for den direkte stråling, og diffust himmellys og refleksioner er ikke medregnet. For det andet er analyserne foretaget for ekstremperioder og er baseret på vejrdatafiler. Og for det tredje er det ikke sikkert, der anvendes de eksakte energiruder, som formlen bygger på. Formlen for udregning af energi-transmittansen blev efterfølgende ikke anvendt i den senere implementering. Beregningerne gjorde det vanskeligt at sammenligne og validere outputtet i forhold til øvrige simuleringsprogrammer.

7 // BRS DAGSLYS-VINKELMÅLER

Inden for grafiske dagslysberegningsmetoder er dagslys-vinkelmåleren den mest kendte. Forskningsafdelingen The Building Research Establishment BRE (tidligere kendt som the Building Research Station BRS) har udviklet en række vinkelmålere, som giver mulighed for at forudsige dagslysfaktoren i et tegnet rum (se fig.

5.34.). Der findes i alt ti forskellige vinkelmålere, der giver mulighed for at afprøve forskellige himmeltyper og facadevinklinger. Til forskel fra beregningsmetoden i eksperiment 4 bygger denne metode på en række empiriske dataindsamlinger til udviklingen af de forskellige vinkelmålere.

Vinkelmåleren anvender standardhimlen CIE, som tager højde for solens højde på himlen og antager, at himlen ikke har en ensartet lysstyrke (luminans). Den bygger på den formodning, at lysstyrken fra zenit til horisonten aftager på en sådan måde, at zenit er tre gange kraftigere end det horisontale lys.

BRS dagslysvinkelmålere består af en rund skive delt i to. De ene del bruges i plan og er den primære vinkelmåler. Den anden del bruges i snit og bestemmer korrektionsfaktoren, som ganges med resultatet fra den første del. Måleren er opdelt

165

Fig. 5.34. BRS dagslys-vinkelm책lere

166 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

i en række ikke lineære streger, der hver symboliserer en talværdi. Ved at placere vinkelmåleren på tegningen giver det mulighed for at vise, hvor meget at himlen der er synlig, og herudfra beskrive dagslysfaktoren.

Ved at følge den samme procedure som for himmel-komponentet er det muligt at medregne eksterne refleksioner. Vinkelgraden, som dækker den eksterne forhindring, multipliceres med refleksionsværdien for det aktuelle materiale (værdi mellem 0-1). Hvis denne ikke kendes, bruges værdien 0,2 for CIE-himler. Ved brug af den ensartede (´uniform´) himmel tages halvdelen af refleksionsværdien, eller værdien 0,1. De interne refleksioner (IRC) kan bestemmes med stor nøjagtighed ved brug af BRS-formlen (se appendiks s. 59). Til forskel for beregningsmetoden i eksperiment 4 er det muligt at forudsige dagslysfaktoren, ikke kun i forhold til om den er over eller under 2 %, men i forhold til den eksakte procentsats.

ANVENDT I TIDLIGERE KONKURRENCEPROJEKT

De beskrevne BRS-vinkelmålere er efterfølgende anvendt i udviklingen af et parametrisk skitseredskab (se fig. 5.35 og animation 2). Der er anvendt 3d-geometri fra et tidligt konceptforslag til UADM Uppsala Universitets bygning (se fig. 5.36.). Et analyseplan er opdelt i et variabelt antal punkter, i dette tilfælde 13 x 20, det vil sige 260 punkter. For hvert punkt foretages der to analyser. En i plan, der måler, hvor meget af det horisontale plan, der er åbent, og en tilsvarende analyse for snittet.

Herved findes dagslysfaktoren for de enkelte punkter, hvilket visualiseres i form af et gradueret farveinterval, som giver et overblik over illuminansfordelingen i rummet, samt en talværdi. Outputtet anvendes desuden til at informere om, hvor stort et areal der er dækket af en dagslysfaktor over 2,0 procent. Denne procentsats er variabel og kan ændres direkte i Grasshopper.

8 // TOMMELFINGERREGEL TIL BEREGNING AF HIMMELLYSET

Det diffuse sollys er vanskeligt at simulere, da det består af direkte lys, efter det er brudt af atmosfæren og det aktuelle skydække. Det er derfor spredt og ikke bestemt af en hovedretning. Vejrdatafilerne indeholder information om energibidrag fra det diffuse lys for et horisontalt plan. I den efterfølgende test af redskaberne er

167

Fig. 5.36. Tidligt konceptforslag til UADM Uppsala Universitets-bygning, 3XN

Fig. 5.35. Parametriske simuleringer af dagslysfaktoren, der anvender BRS dagslys-vinkelm책lere

168 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

der taget udgangspunkt i en jævnt belyst himmel til at beregne det diffuse bidrag.

Det vil sige, at en lodret facade (uden udhæng) vil modtage halvdelen af det horisontale bidrag, idet den er orienteret mod en halv himmel. Her måles himmelgrænseplanet for at udregne det diffuse bidrag. Det antages, at et frit udsyn på 90° modtager lyset fra en halv himmel. Hvor der er udhæng bruges følgende formel (100 / 90) x i x 0,5 x det horisontale diffuse bidrag (watt/m2) Hvor i = himmelgrænseplanet Gennem målinger af en hel overskyet himmel, har CIE vist en 3 gange højere luminans mod zenit end ved horisonten. Dette er uafhængigt af solhøjde og orientering og bestemmes kun ud fra højdevinklen. CIE har på denne baggrund opstillet en standard for beregning af himmelluminansen [CIE 1994]. Denne beregningsmetode er anvendt i kapitel 6 – Implementering af redskaber til at beregne det diffuse himmellys.

L(ϴ)= Lz ((1+2sinϴ)/3) Hvor L(ϴ) = er himmelluminansen ved højdevinklen ϴ, cd/m2 ϴ er højdevinklen over zenit

169

TEST AF REDSKABER

Efter udviklingen af de parametriske redskaber blev en række redskaber testet i forhold til fire igangværende konkurrenceprojekter. Figur 5.37 viser de enkelte projekter og hvornår de parametriske redskaber blev anvendt i processen. Det efterfølgende materiale beskriver projekternes designmål, og designprocessen hvor de parametriske redskaber blev anvendt. Erfaringer herfra er efterfølgende anvendt i næste kapitel, hvor redskaberne implementeres gennem hele konceptfasen på et højhusprojekt i Mumbai, Indien.

PROJEKT BAYER

PROJEKT SINO

PROJEKT PRABHADEVI TOWER

PROJEKTERING

AFLEVERING

AFSLUTNING

FACADE-STUDIER

VOLUMEN-STUDIER

SKITSERING

TEAMET SAMMENSÆTTES (INT. & EKS

KONTRAKT, BUDGET & TIDSPLAN

PREKVALIFIKATION

Fig. 5.37. Test af redskaber i designprocessens forskellige faser

PROJEKT WORLI TOWER

170 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

1 //HOVEDSÆDE FOR BAYER, BERLIN, TYSKLAND

Konkurrenceprojektet består af et 25.000m2 stort kontorbyggeri til det tyske medicinalfirma Bayer (se fig. 5.38.). Grunden er placeret i lav bebygget kontekst centralt i Berlin, Tyskland.

DESIGNMÅL

Bygherre var interesseret i, at bygningen skulle repræsentere nogle af de grundværdier, som firmaet står for. Det var vigtigt, at formsproget ikke blev prangende, men bygningen måtte gerne have et elegant udtryk. Desuden var det vigtigt at bidrage til høj kvalitet, samt indarbejde bæredygtige løsninger. Vi valgte i designteamet en lavteknologisk løsning, hvor bygningskrop og facade skulle modvirke direkte solstråling samtidig med, at bygningen skulle føles åben.

DESIGNPROCESSEN

Mange volumenstudier fandt sted i den tidlige proces. Redskabet for udregning af dagslysfaktoren (ved hjælp af tommelfingerregler) blev undervejs anvendt. I tidligere studier var bygningskroppen meget bred, hvilket gav en risiko for dårligt belyste kontorer i den nederste del af bygningen. Det endelige forslag havde en maksimal bredde på 16,8 meter. Redskabet fra udviklingseksempel 4 (s. 150) blev brugt til at visualisere programorganiseringen i forhold til dagslysfaktoren.

Redskabet for direkte og diffus indstråling blev anvendt i forbindelse med skitseringen af facaden. På dette tidspunkt var redskabet ikke udviklet til at give en procentsats på effekten af designet, og det var derfor vanskeligt at undersøge designet i detaljer. Der blev i denne fase udarbejdet et koncept i form af tredimensionelle facadepaneler pegende i solens retning (se fig. 5.39, 40.).

Konkurrencen blev lavet i samarbejde med ingeniørfirmaet Werner Sobeck i Stuttgart. Da Grasshopper simuleringerne var på skitseniveau (se. fig. 5.41.), og ikke tog forbehold for materialer, refleksioner og alle timer i løbet af året, blev facadegeometrien verificeret i Ecotect (se fig. 5.42, 43.). Ecotect blev brugt som kommunikationsmiddel til ingeniørerne ved Werner Sobeck. Målet var at beskrive, hvilken forskel

171

Fig. 5.38. Projekt Bayer, Berlin, Tyskland, 3XN

Fig. 5.39. Facadekoncept, plan

Fig. 5.40. Facadekoncept, opstalt og snit

172 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

eller egenskaber den tredimensionelle facade havde i forhold til en traditionel lodret facade. Forskellen blev beskrevet i en procentsats på forskellen i solindstråling (watt/ m2) og udregnet for både det direkte og diffuse bidrag i løbet af et år. Dette var en måde let at kunne sammenligne de forskellige facadestudier. Der blev ikke lavet analyser for samtlige 1596 facadeelementer på bygningen. Det blev vurderet, at en sådan analyse ville være for tidskrævende inden for tidsrammen, og for risikabelt i forhold til at designet hurtigt ville kunne ændres, og at analyserne ikke ville kun følge med.

Der blev i stedet lavet analyser af enkelte facadeelementer i forhold til placering og orientering på bygningen. Målet var, at analyserne ville kunne bruges til at viderekommunikere konceptet til de rådgivende ingeniører, som stod for godkendelsen af det færdige facadeforslag. Der blev i alt lavet 28 analyser i Ecotect (se appendiks s. 64-73), 14 for den lodrette facade og 14 for den triangulerede, placeret samme sted på bygningen. Da der i volumenmodellen var arbejdet med en selvskyggeeffekt, blev det vurderet, at det ikke var nok kun at analysere på ét enkelt element for hver facade-orientering. Facaden blev derfor opdelt i en række forskellige zoner (se appendiks s. 74).

Der blev foretaget tre analyser på den nord-nordøstlige facade, fire på den sydsydøstlige, tre på den syd-sydvestlige, og fire på den nord-nordvestlige. Analyserne af de triangulerede facade-elementer blev efterfølgende sammenlignet med resultaterne af de rette elementer, og en procentvis effekt blev udregnet for hvert element.

Den største reduktion i solindstrålingen fandtes på den nord-nordøstlige facade, hvor det triangulerede facadeelement sænkede indstrålingen fra 311 kWh/m2 til 201 kWh/m2, hvilket giver en reduktion på 35 %. Den mindste effekt viste sig at være på et af elementerne med en syd-sydøstlig orientering. Det triangulerede element sænkede energibidraget fra 361 kWh/m2 til 315 kWh/m2, hvilket var en reduktion på 13 %. Dette lille bidrag kan forklares med bygningsgeometrien, som også bidrager til en del af selvskyggen.

173

Fig. 5.41. Tidlig solindstr책lings-simulering i Rhino / Grasshopper

1

1a

410 kWh / m2

1b

1c

343 kWh / m2

292 kWh / m2

373 kWh / m2

Fig. 5.42. Validerende solindstr책lings-analyser i Ecotect, ret facade 1350 0531

1350 0531

2700

1350 0531

2700

1

1350 0531

2700

1a

2700

1b

1c

296 kWh / m2

201 kWh / m2

242 kWh / m2

263 kWh / m2

28 % Effekt

31% Effekt

30% Effekt

29% Effekt

Fig. 5.43. Validerende solindstr책lings-analyser i Ecotect, tilbagetrukket facade

174 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

For at estimere effekten for den samlede bygning, blev der lavet en zoneinddeling (se appendiks s. 74). Det høje antal analyser mod bygningens introverte hjørner var for at beskrive en mulig selvskyggeeffekt fra selve bygningsvolumenet. Herefter blev analysedata multipliceret med det antal elementer, der fandtes for hver zone.

Dette gav en samlet reduktion i solindstrålingen på bygningen på 27 % i forhold til samme bygningsvolumen med den lodrette facade uden fremspring. Der blev ligeledes lavet en udregning for at se, hvor stor effekten var af bygningsvolumenet alene. Dette viste, at volumen i sig selv bidrager med en reduktion på 4 % (se appendiks s. 75-79).

Grasshopper analyserne var brugbare i de tidlige studier for at påpege en reduktion i solindstrålingen i relation til vinklingen og orienteringen af facadeelementerne (se animation 2-3, som efterfølgende blev lavet). Dette gav designteamet mulighed for at undersøge og senere forfølge facadekonceptet. Det var dog nødvendigt først at verificere de parametriske simuleringer i Ecotect, inden det kunne viderekommunikeres til ingeniørerne. Ecotect-analyserne var tidskrævende og gjorde det vanskeligt at lave store designændringer til sidst.

Ingeniørerne hos Werner Sobeck viste i den tidlige designfase en stor skepsis over for designteamets brug af simuleringsværktøjer. Kommunikationen var i perioder svag, og de var langsomme til at svare på vores mail. Det var klart, at vi havde introduceret en ny arbejdsgang og fordeling, som de ikke var vant til.

Der viste sig dog en generel positiv holdning til facadekonceptet i det endelige forslag. Ingeniørerne mente, vi kunne holde os inden for det budgetterede, og at facaden havde kvaliteter både af energi- og indeklimamæssig karakter. Det var dog ikke muligt for dem at beskrive de eksakte besparelser i forhold til kunstig belysning og køling.

2 //SINO, DANISH CENTER FOR EDUCATION AND RESEARCH, BEIJING, KINA

Konkurrenceprojektet bestod af et uddannelsescenter i Beijing på 5.000m2, hovedsageligt bestående af forskningskontorer og klasselokaler (se fig. 5.44.). Centeret har til formål at huse 300 overbygningsstuderende, 75 ph.d.-studerende og 100 forskere ligeligt delt mellem de to lande.

175

Fig. 5.44. Projekt SINO, Beijing, Kina, 3XN N

NE

SE

S

Fig. 5.45. Hovedretninger anvendt til solindstrĂĽlings-simuleringerne

Fig. 5.46. Vertikale og horisontale lamelsystemer undersøges

Fig. 5.47. Verificerende lux- og dagslysfaktor-analyser lavet i Daylight Visualizer II

176 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

DESIGNMÅL

I konkurrenceprogrammet efterspurgtes et særskilt varetegn med en unik dansk arkitekturidentitet. Der blev lagt vægt på, at bygningen skulle have et let udtryk og være åben udadtil, med et maksimalt udsyn og et komfortabelt indeklima. Der var fra bygherre et specielt ønske om en god dagslysudnyttelse, og at overophedning og unødvendig køling skulle undgås. For at sikre kvaliteten af dagslysdesignet i bygningen var det et krav at lave lux- og dagslysfaktorberegninger, ved hjælp af Velux programmet, Daylight Visualizer II. DESIGNPROCESSEN

De parametriske redskaber blev anvendt efter, at det grundlæggende bygningsvolumen var fastlagt. Det vil sige, at der var taget beslutninger omkring rumorganisering og placering på grunden. Rollen for de parametriske redskaber blev i stedet at undersøge mulige facadekoncepter. På grund af den højtstående sol i Beijing blev det valgt at arbejde med et simpelt koncept i form af en dobbeltfacade med et lamelsystem. Gennem brugen af matteret glas var idéen at kunne afskærme for det direkte lys og forhindre overophedning og direkte blænding. Ved at vinkle lamellerne var målet samtidig at sikre et godt udsyn. Det matterede glas ville samtidigt give et halvtransparent udtryk til bygningen og signalere lethed.

Grasshopper blev brugt til at undersøge lamelkonceptet i forhold til vinkling, proportionering og tæthed (se appendiks s. 80-85). Der blev taget udgangspunkt i fire hovedretninger i forhold til facaden (se fig. 5.45.), hvor der blev opstillet et matrix af forskellige løsninger. Her blev der lavet analyser af horisontalt og vertikalt stillede lameller, samt en kombination af de to løsninger (se fig. 5.46.). Der blev desuden lavet undersøgelser med forskellig proportionering og tæthed af lamellerne.

Grasshopper-simuleringerne var i dette tilfælde for det direkte sollys. I stedet for kun at analysere for en enkelt dag på året, samler denne simulering data fra ekstremperioderne 21. marts, 21. juni og 21. december.

177

For at give et direkte feedback omkring effekten af de enkelte designløsninger, foretages der to simuleringer på samme tid. En analyse for facadepanelet uden lameller, og en simulering med det enkelte lamelsystem. Forskellen på de to analyser visualiseres direkte i Rhino som en procentsats og giver en målbar værdi for effekten af designet.

Efterfølgende dagslysstudier blev lavet i Daylight Visualizer II som dokumentation for kvaliteten af dagslysdesignet (se fig. 5.47.).

Resultaterne om den optimale orientering af lamellerne blev anvendt på seks ud af syv facader. Ifølge undersøgelserne skulle den sydøstlige facade optimalt have en horisontalt vinklet lamel. Grundet hovedsagelig æstetiske hensyn, blev der valgt en vertikal lamel til en af de mindre facader. Efter senere bearbejdning blev der lavet en speciel løsning, hvor lamellen blev roteret for at undgå for meget direkte solindstråling. Dette beskriver, hvordan de arkitektoniske beslutninger ikke altid beror kun på rationelle valg, og at gode simuleringsresultater sjældent er nok til at træffe de bedste beslutninger.

Analyserne i Daylight Visualizer II viste sig at være brugbare i forhold til at visualisere og kommunikere dagslysforholdene i designet, men fandtes langsomme at anvende i den tidlige designproces. Dette skyldtes behovet for detaljerede modeller, hvor der var taget stilling til forholdet mellem åben- og lukkethed i facaden.

Da de pågældende analyser fandt sted, var dette ikke fast besluttet, og et 50 / 50 procentforhold blev anvendt som analysegrundlag.

178 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

3 // PRABHADEVI TOWER, MUMBAI, INDIEN

Projektet består af 45.000m2 boligprogram placeret i den nordlige del af byen med udsigt ud over det Arabiske Hav (se fig. 5.48, 49.). Sitet består af en mindre grund, og der er derfor tale om et højhusbyggeri med en forholdsvis lille grundplan. Projektet er en del af en større kontrakt med en indisk investor og udførtes i samarbejde med Thornton Tomasetti rådgivende ingeniører.

DESIGNMÅL

Det indiske klima er kendetegnet ved høj luftfugtighed, ekstreme temperaturer og en højtstående sol. I den indiske bygningskultur tages der højde for solens placering ved hjælp af tykke mure og minimale vinduespartier. Der er dog traditionelt set et meget stort energiforbrug til tekniske installationer, hovedsageligt til køling.

Det har for bygherren været vigtigt, at der allerede i skitseringsfasen blev arbejdet med bæredygtighedsprincipper, og at dette blev brugt aktivt i formgivningsprocessen.

Tegnestuen blev valgt til opgaven på grund af tidligere opgaver, som bygherren fandt interessant. Der var et ønske om at opnå nogle af de kvaliteter, der bliver lagt vægt på i den danske bygningstradition. Det handlede blandt andet om at skabe åbne lyse rum med maksimalt udsyn og et minimalt forbrug af tekniske installationer som ventilation og køling.

DESIGNPROCESSEN

De indledende studier bestod af afprøvning af simple volumenmodeller med det aktuelle bygningsareal. Mange overvejelser om adgangsforhold, udendørs opholdsarealer, komposition og proportionering af lejlighedsplanerne blev drøftet i denne fase.

Designteamet bestod udover af mig af fire personer fra konkurrenceafdelingen.

Der blev i denne periode dagligt skitseret en række forskellige mulige løsninger for den grundlæggende form, og arbejdet gik meget stærkt. Jeg var den eneste, der

179

Fig. 5.48. Projekt Prabhadevi Tower, Mumbai, Indien, 3XN

Fig. 5.50. Solindstr책lings-simuleringer og typologistudier

Fig. 5.51. Solindstr책lings-simuleringer og balkonudformning

Fig. 5.49. Sitet

180 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

havde de parametriske redskaber til rådighed, og arbejdet bestod oftest i at efterprøve de enkelte designløsninger. De første analyser gik på at undersøge volumets solindstråling i forhold til facadearealet (se fig. 5.50.). Disse kvantificerbare undersøgelser blev så senere hen drøftet i forhold til mere kvalitative overvejelser som komposition, rumlige sammenhænge og udsynsmuligheder.

Efter det overordnede bygningsvolumen var besluttet, blev de parametriske redskaber anvendt til at undersøge facadedesignet. Analyserne tog afsæt i den østlige facade for at undersøge designmuligheder i balkonernes placering og udformning (se fig. 5.51. og appendiks s. 98-99). Der var en intention om, at designet kunne have en positiv effekt i form af selvskygge på underliggende etager. Det viste sig dog, at solen på den østlige og vestlige facade ikke stod højt nok på himlen. Der var med andre ord ikke den store performative gevinst i selve udformningen og placeringen af balkonerne, men kun i forhold til antallet af m2. Dette ville sandsynligvis have været anderledes, hvis bygningen havde været orienteret i en nord / sydvendt retning, men det var for sent at afprøve i processen.

Det parametriske redskab (for direkte og diffus stråling) blev i dette projekt testet i forhold til nøjagtighed. Som evalueringsværktøj blev der anvendt DIVA for Rhino (se appendiks s. 100-101).

Redskabet tog i dette tilfælde udgangspunkt i data fra ekstremperioderne den 21. marts, 21. juni, og 21. december, og outputtet bestod af det samlede energibidrag (watt/m2). I DIVA for Rhino blev det samlede energibidrag udregnet på timebasis gennem et helt år. Der blev efterfølgende udregnet en procentmæssig effekt for de enkelte designløsninger. De to udregningsmetoder blev herefter sammenlignet.

Resultaterne viste en større nøjagtighed i redskaber ved volumen-simuleringerne end ved balkon-simuleringerne. Ved volumen-simuleringerne ses en afvigelse på maksimum 5 procent (se appendiks s. 90), hvor der ved balkon-simuleringerne ses en afvigelse på 8 procent (se appendiks s. 101).

De parametriske redskaber blev i dette tilfælde implementeret, først i forhold til

181

at kortlægge effekten af dagslyset på bygningsvolumenet, og dernæst facadeudformningen. Processen fulgte i dette tilfælde en lineær proces, der havde negativ effekt for det endelige resultat. Undersøgelserne af balkondesignet viste sig at kunne have haft bedre effekt, hvis bygningen havde haft en anden orientering. Det var dog på det tidspunkt ikke muligt at ændre i forhold til tidsplanen. Dette ville muligvis have været undgået, hvis begge simuleringer ville have fundet sted på samme tid. Tidligere simuleringer af balkondesignets kunne eventuelt have været styrende for bygningens form og orientering på grunden.

Afvigelserne mellem simuleringerne i Grasshopper og DIVA for Rhino kan skyldes forskellige faktorer. Grasshopper anvender kun vejrdata fra tre dage på året og er derfor følsom over for målinger netop disse dage. Derudover er der i Grasshopper ikke taget højde for materialer og refleksioner, som også vil have en effekt på resultatet. Dette kan muligvis forklare den større afvigelse ved balkon-simuleringerne, da netop materialer og refleksion vil have større indflydelse her i forhold til volumen-simuleringerne.

4 // WORLI TOWER, MUMBAI, INDIEN

Projektet består af et 75.000m2 byggeprogram, hovedsagelig bestående af bolig (se fig. 5.22, 23.). Sitet er placeret i Mumbai, Indien, syd for Prabhadevi-grunden.

Projektet udføres i samarbejde med Thornton Tomasetti rådgivende ingeniører.

DESIGNMÅL

Projektet har samme bygherre som det foregående beskrevne projekt og deler samme designmål.

DESIGNPROCES

Som foregående eksperiment var beslutninger om bygningsvolumen truffet i den periode, hvor redskaberne blev anvendt. Konceptet består i dette projekt af fem boligtårne, hvor det ene indeholder elevatorer, teknik, trapper mm. Herved opnår bygningen en maksimal overflade, hvor store dele ligger i selvskygge i løbet af dagen.

182 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

Redskaberne for direkte og diffust sollys blev her anvendt til at undersøge relationen mellem bygningskroppen og balkondesignet. De fem tårne snor sig fra grundplanet og opefter og giver forskellig udsigtsmuligheder for lejlighederne. De parametriske redskaber blev anvendt til at undersøge bygningens vrid i forhold til selvskygge og senere placering af facadeåbninger (se fig. 5.54.).

Undervejs i processen var der et videokonferencemøde med bygherre og de rådgivende ingeniører. Simuleringsoutputtet blev anvendt til at kommunikere konceptet og til at stille kritiske spørgsmål til det øvrige team (se appendiks s. 102-113).

Der var et ønske fra bygherre om en række dobbelthøje rum uden balkonafskærmning. Simuleringerne viste, at dette ville resultere i en stor solindstråling, som ville have en negativ konsekvens for indeklimaet og driften af bygningen. Det visuelle simuleringsoutput gjorde det muligt at kommunikere dette videre til ingeniørerne, som efterfølgende kunne undersøge vores bekymringer.

I dette projekt blev redskaberne et anvendt kommunikationsmiddel mellem de involverede teammedlemmer. Redskaberne blev anvendt til hurtigt at få en fornemmelse for de lokale lysforhold og deres relation til bygningsdesignet. De blev desuden anvendt til at skabe en dialog til ingeniørerne for at videreudvikle designet.

183

Fig. 5.52. Projekt Worli Tower, Mumbai, Indien, 3XN

Fig. 5.53. Projekt Worli Tower, kig fra syd

Fig. 5.54. Solindstrålings-simuleringer af det sydlige tårn. Den procentvise reduktion af solindstrålingen i relation til orientering og udhæng, gives som output

184 05 //UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING

Der har gennem de seneste 30 år været et ønske om at effektivisere byggeriets processer ved hjælp af parametriske værktøjer. Hvor udviklingen hovedsagelig har fokuseret på problemstillinger i forbindelse med projekteringsprocessen, er der inden for de seneste fem til seks år sket et ændringsskift. Hvor parametriske værktøjer har været anvendt til rationelle løsningsopgaver og anvendt i den sene del af processen, ses der med den nye generation af værktøjer et potentiale for anvendelse langt tidligere. Fra at bestå af prædefinerede funktioner, dyre licenser, selvstændige applikationer og komplekse interfaces, er der nu mulighed for en bredere anvendelse.

Arkitekten har i dag mulighed for at fungere som egen redskabsmager og er hermed ikke afhængig af standardiserede værktøjer. Dette flytter udviklingen af designredskaber fra ingeniør og programmørfaget direkte til den kreative branche, hvor redskaberne skal anvendes.

Dette giver mulighed for at skræddersy redskaberne, så de passer til de unikke forhold, hvilket er nødvendigt for den enkelte tegnestuepraksis. Ud fra den enkelte tegnestues arbejdsproces kan redskabernes rolle defineres, og der kan vælges problemstillinger, der ønskes undersøgt i relation til tegnings- og detaljeringsgrundlag (volumen eller detaljeniveau). Det giver mulighed for at tilpasse redskaberne til det enkelte team og kontrollere sammensætningen af målbare og ikke-målbare parametre. Netop denne vekslen mellem det visuelle og numeriske output giver mulighed for ikke kun at kommunikere internt i teamet, men også eksternt til mere talfokuserede samarbejdspartnere.

Gennem dette kapitel er der vist eksempler på, hvordan redskaber kan udvikles specifikt til tegnestuen 3XN. Der er vist eksempler på, hvordan simple tommelfingerregler og geografisk vejrdata er anvendt til direkte og dynamisk at simulere forskellige aspekter af dagslyset. Disse redskaber er undervejs testet i forhold til allerede afsluttede projekter for at undersøge, hvordan redskaberne passer til det tegningsgrundlag, der anvendes på tegnestuen. Herigennem er der skabt en forståelse for, hvilke aspekter af dagslyset der er relevante at anvende i konceptudviklingen på 3XN, og hvor datatunge simuleringer kan være for at opretholde et dynamisk og direkte feedback.

185

I projekt Bayer introduceres der en ny arbejdsfordeling mellem arkitekterne og ingeniørerne. Der opstår en skepsis i forhold til arkitekternes brug af simuleringsredskaber. Processen viser desuden et dilemma i arbejdsprocessen, hvor der arbejdes fra volumenniveau til facadedetalje. Hvor den største selvskyggeeffekt opstod i selve facadedesignet, havde bygningens grundvolumen en langt mindre effekt (i sig selv). Facadepanelet er dog afhængigt af orienteringen fra bygningsvolumen. Designteamet havde på dette tidspunkt ikke mulighed for at gå tilbage og ændre det overordnede bygningsvolumen i forhold til simuleringsoutputtet. I projekt Bayer var det ikke aktuelt, men i Prabhadevi Tower kunne det have været ønskværdigt at påbegynde detaljestudier inden det grundlæggende bygningsvolumen lå fast for herved at kunne designe altanerne, så de skabte selvskygge på de nedenstående etager.

Designprocessen i projekt SINO viser vanskeligheden ved at optimere en arkitektonisk designløsning. Selvom simuleringerne viste optimale placeringer og orienteringer for lamelsystemet i forhold til at minimere solindstrålingen, blev denne viden kun anvendt i syv ud af otte tilfælde. Dette beskriver igen, hvorledes dagslyset må indtænkes i alle øvrige arkitektoniske kvaliteter og ikke kan tænkes som et selvstændigt parameter. Testen af de parametriske redskaber viste desuden nogle af de udfordringer, der opstår ved brugen af parametriske redskaber i den tidlige designproces. Hvor skitsekoncepter hurtigt skifter form kan det være tidskrævende og vanskeligt hver gang at udvikle projektspecifikke redskaber. I stedet ser forskningsprojektet et potentiale i udviklingen og anvendelsen af en række generelle redskaber, der passer til den enkelte praksis, og som kan danne basis for mere specifikke projektredskaber.

Erfaringer fra dette kapitel er anvendt i næste kapitel, hvor nogle af de udviklede redskaber er tilpasset og senere implementeret gennem hele konceptfasen på et projekt i Mumbai, Indien.

06//IMPLEMENTERING AF REDSKABER

188 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

INTRODUKTION

Hvor ErhvervsPhd-projektet i den tidligere udvikling og test har været involveret i tegnestuens projekter (mere eller mindre) sent i processen og kun i enkelte dele af processen, er der i dette projekt forsøgt en anderledes integration. For at skabe en forståelse for hele processen har forskningsprojektet haft tilgang til projektet allerede før de første skitser blev tegnet, det vil sige i den forberedende før-koncept-fase. Jeg har under hele processen været tilknyttet ikke kun med forskningsprojektets særlige tekniske kompetencer, men som arkitekt og designer på lige fod med resten af teamet på tegnestuen. Kapitlet er skrevet med fokus på de enkelte designbeslutninger, hvilke beslutninger der er truffet, hvornår de er truffet, og redskabernes indflydelse herpå.

Der har gennem processen været forskel på, hvordan de parametriske redskaber har været anvendt, og hvilke beslutninger de har været med til at præge. Efter at have gennemgået de enkelte faser vil jeg gøre rede for, hvilke forskellige roller de parametriske redskaber har haft gennem processen, og hvilken betydning de har haft på designbeslutningerne.

Designfaserne er løbende blevet kortlagt gennem processen i form af egne observationer, logbøger og semi-strukturerede interview [Kvale 1996]. Logbogsformatet er kendt på tegnestuen og anvendes til at kommunikere på tværs af designteamet.

Ikke alle sidder med samme undersøgelse, og logbogen er en måde at informere resten af teamet om, hvilken udvikling der er på projektets mange områder. Udover tegnestuens logbog er ErhvervsPhD-projektets egen logbog taget i brug. Gennem processen og efterfølgende er der foretaget semi-strukturerede interview med teammedlemmer og ledere på tegnestuen. Disse metoder har været brugbare for at forstå de enkelte designbeslutninger, hvornår de indtraf, redskabernes betydning, og hvilke valg der har haft afgørende betydning for det endelige resultat.

189

Min involvering i processen har betydet, at jeg ikke kun har fået indsigt i en beslutningsproces, men også selv har været en del af den. Dette kan være et problem i forhold til den præcise registrering af designprocessen, men har været absolut nødvendigt for at videreudvikle og implementere de parametriske redskaber. Redskaberne er udviklet og implementeret på processens vilkår og i forhold til, hvilke problemstillinger der synes nødvendige at gøre noget ved. Kun herigennem har det været muligt at integrere redskaber, der har haft afgørende betydning for beslutningsprocessen og det endelige bygningsdesign.

190 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

ORNATE SPACES, MIXED USED DEVELOPMENT Ornate Spaces består af et 32.000 kvadratmeter stort bolig-projekt med tilhørende blandet program, placeret i den nordøstlige del af Mumbai, Indien. Mumbai-projektet er af flere grunde interessant i denne afhandling.

Det introducerer det danske designteam for et komplekst byggeprogram i et uvant klima. Projektet indeholder et stort byggeprogram med mange forskellige aktiviteter, hvor nogle er sammenvævede, andre er adskilte med forskellige krav og behov. Dette komplekse byggeprogram skal udformes på en forholdsvis lille grund i millionbyen Mumbai.

Designteamet består udover 3XN af lokale investorer, lokale arkitekter og lokale ingeniører, hvilket giver en yderligere udfordring i forhold til kommunikationen gennem designprocessen.

Det Indiske klima er en anden udfordring. Hvor designteamet hos 3XN hovedsageligt har erfaring med klimaet på de nordlige himmelstrøg, er opgaven i Mumbai anderledes situeret. Hvor der i Skandinavien oftest forsøges at opnå så meget sol som muligt, er det i Indien det stik modsatte. Solens bane er væsentlig anderledes, og den står betydeligt højere på himlen, end vi er vant til. På trods af opgavens kompleksitet og den manglende erfaring fra designteamet, skal opgaven løses på samme korte tid som andre projekter, hvilket er en yderligere udfordring for projektet. Til forskel fra de tidligere projekter, hvor forskningsprojektet kun var involveret i en mindre del, var jeg involveret fra én måned før projektets begyndelse og gennem hele konceptfasen indtil projektet blev afleveret primo september 2012.

191

VIEW FRA PROJEKTET?

Fig. 6.1. Visualisering af det fĂŚrdige koncept, kig fra nord mod arkaden

192 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

BYGGEGRUNDEN

Sitet består af en byggegrund på 8000 m2 placeret på hjørnet af to store veje i Mumbai (se fig. 6.2, 3.). Det blandede program skal fordeles i ét stort volumen, bestående af en stor base, og højere oppe resultere i to tårne med en maksimal højde på 121 meter. Området er i dag hovedsagelig bebygget med mindre 8 etagers bygninger med en undtagelse af nabobygningen på den sydøstlige del af grunden, hvor en bygning på 22 etager er ved at blive færdiggjort (se situationsplan). I dag er området under udvikling, og der påregnes at ske en markant vækst inden for den næste årrække.

Allerede gennem de første uger i processen sættes der spørgsmål ved, hvilken afgrænsning det er muligt at bygge indenfor. Denne usikkerhed betyder, at der gennem processen udvikles forslag til begge situationer, hvilket resulterer i meget forskellige konceptløsninger.

DESIGNMÅL

Bygherre har strategisk valgt en hjørnegrund i det nordøstlige Mumbai, og har den vision at bygge et vartegn for området, med fokus på nytænkning, kvalitet og æstetik. Det var ikke bygherres interesse at bygge i traditionel indisk arkitektonisk stil, men derimod at se nye arkitektoniske svar på indiske funktionelle og kulturelle krav og behov. Her var et ønske om at implementere den skandinaviske tradition for åbenhed og transparens samtidigt med, at arkitekturen skulle passe til den indiske livsstil. I byggeprogrammet fremhæves følgende punkter for projektet • Ikonisk design • Tilbyde innovative designløsninger, der passer til den indiske levemåde • At bygningen skulle gøre en forskel i kvarteret ved at revitalisere og blive en ny standard for området • At bygningen skulle fremstå i et tidsløst design • Naturlig ventilation i alle rum • Dagslysfaktor på 2 % eller derover i alle rum • Privathed mellem forskellige rumprogrammer og lejligheder

193

MARI GOLD G+6

MARI GOLD G+6

MARI GOLD G+6

R

MARI GOLD G+6

BHAU TORASKAR MARG

N

MARI GOLD G+6

N

MARI GOLD G+6

BHAU TORASKAR MARG

8003 m² Plot Area (with disputed area) OSHIWARA POLICE STN.

6902 m² Basement 6092 m² 0-30m

ANTH WAL KAMALAP

4762 m² above +30m

134.9m

PLOT NO. H-25 TO H-31 31.3m

AVALKAR

40.4m

MARG 25.7m

3m 4.5M

1.5M

2.6m 104.5m

TEMPLE

MARI GOLD G+6

MARI GOLD G+6

MARI GOLD G+6

R

MARI GOLD G+6

BHAU TORASKAR MARG

BHAU TORASKAR MARG

8003 m² Plot Area (with disputed area) OSHIWARA POLICE STN.

5656 m² Basement 4736 m² m² 0-30m

134.9m

26.1m

AVALKAR

ANTH WAL KAMALAP

3331 m² above +30m

31.3m 80.6m

20.8m

MARG 25.7m 27.2m

Disputed Zone

TEMPLE

Fig. 6.2. Situationsplan der viser de to forskellige byggeafgrænsninger GRUND:

8000 M2

BEBYGGELSESPROCENT (FSI: 4):

400 %

MAKSIMALE BEBYGGELSE (FSI):

32.012 M2

MAKSIMALE TILLADTE BEBYGGELSE:

71.818 M2

MAKSIMALE HØJDE:

121 METER

Fig. 6.3. Byggegrundens begrænsninger

3M 4.5M

1.5M

194 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

I programmet var et ønske om at alle rum skulle have mulighed for en dagslysfaktor på to procent eller derover, samt kunne naturligt ventileres. Dette betød, at alle rum skulle have adgang til facade, hvilket giver et forholdsvist stort facadeareal.

Dertil ønskes der så lidt brug af tekniske løsninger som muligt. Det vil sige at passive løsninger er påskønnet til forskel fra teknik, som har den risiko at kunne gå i stykker, og på længere sigt er dyr i drift og vedligeholdelse. Det forholdsvise store facadeareal viste udfordringer specielt i forhold til at bibeholde privathed mellem de enkelte lejligheder. I Indien er der et stort kulturelt behov for at kunne opretholde privat adskillelse specielt imellem mænd og kvinder. I det ene tårn var der yderligere en udfordring i forhold til krav om separate indgange og områder mellem lejlighedens beboere og deres tjenestepige(r).

Byggeriet henvender sig til tre forskellige målgrupper. I basen ønskes en eksklusiv shopping-arkade. Det ene tårn består af forudbetalte middelklasse lejligheder, hvor det andet tårn ønskes som eksklusive luksuslejligheder. Det gøres meget klart, at disse tre programmer skal kunne fungere separat, men på samme måde også skal kunne fremstå med en samlet identitet.

TIDSPLANEN

Konceptfasen bestod af ni ugers skitsering plus en uge til præsentationsmateriale.

Perioden lå fra den 11. juni til den 7. september 2012. Processen var afbrudt af 3 ugers (dansk) sommerferie, hvor projektet stod stille. Projektet er i afhandlingen opdelt i fire faser med hver tre til fire ugers varighed. De enkelte faser er kort beskrevet i figur 6.4 og er uddybet senere i kapitlet.

FØR-KONCEPT-FASEN (UGE -3 – 0):

Dette er en periode på 4 uger, som ligger forud for den skitserende proces. Her er arkitekten ikke normalt repræsenteret, men der træffes allerede store beslutninger, der har indflydelse for det endelige design. Der skrives kontrakt, laves businessplan, forventnings-afstemning mellem parter, sammensættes eksterne samarbejdsparter og det interne team sammensættes. Dette har indflydelse på, hvilke kompetencer og muligheder projektet har gennem beslutningsprocessen. Der laves (eller

195

Diagram, der viser opdelingen af Koncept-fasen (opdater)

UGE -3 - 0

UGE 1 - 3

UGE 4 - 6

UGE 7 - 9

Før-Koncept-fase

Koncept-fase-A

Koncept-fase-B

Koncept-fase-C

Forberedelser/ Workshop i Mumbai

Skitsering

Skitsering / Workshop i København

Skitsering / Præsentationsmateriale

Fig. 6.4. Konceptfasens udstrækning modtages) bygningsprogram, som gøres færdig eller afstemmes. Forskningsprojektet havde i denne periode mulighed for at indsamle information om projektet og udvikle en række parametriske redskaber til brug i de efterfølgende faser.

KONCEPT-FASE-A (UGE 1 – 3):

I denne periode påbegyndes den undersøgende skitserende proces. Der udvikles en lang række koncepter, der svarer på byggeprogrammet. Ikke alle undersøgelser indeholder den fulde kompleksitet som byggeprogrammet indeholder. Nogle er delundersøgelser, hvor andre koncepter indeholder flere arkitektoniske sammenhænge.

KONCEPT-FASE-B (UGE 4 – 6):

I denne periode bliver koncepterne yderligere præciseret. Koncepter bliver fusioneret, og de koncepter, der ikke virker, bliver langsomt sorteret fra. I slutningen af denne periode afholdes der en workshop for hele teamet i København, hvor der træffes beslutninger om, hvilke koncepter der i næste fase ønskes videreudviklet.

KONCEPT-FASE-C (UGE 7 – 9):

Hvor den grundlæggende bygningsgeometri indtil nu har været under stor udvikling, er volumenet mere fastlåst. Der arbejdes dybere ind i detaljen af bygningen, det vil sige at planer og facadeløsninger undersøges og udvikles. I slutningen af denne periode påbegyndes det endelige præsentationsmateriale for bygningskonceptet, som i begyndelsen af september præsenteres for bygherre i Mumbai.

196 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

DESIGNTEAMET

Opgaven var fordelt således, at designteamet fra 3XN i København skulle stå for bygningskonceptet, som efterfølgende skulle projekteres i Mumbai af lokale arkitekter. Herefter skulle 3XN stå for et ugentligt designtjek for at sikre, at designet levede op til de standarder, tegnestuen står for. Designteamet bestod udover tegnestuen 3XN af internationale samarbejdsparter alle bosiddende i Mumbai.

Disse samarbejdsparter bestod af bygherre, investorer, LEED eksperter, ingeniører, lokale arkitekter og rådgivende arkitekter. I forhold til tidligere projekter var bygherre i dette projekt særdeles involveret. Kommunikation mellem alle samarbejdsparter skete via Skype og var planlagt hver eller hver anden uge gennem hele processen. Undervejs var der planlagt månedlige workshops i Mumbai og København, hvor hele temaet kunne samles.

Teamet bestod af BYGHERRE MFL.

Bygherre -- Ornate Spaces er firmaet, der er bygherre på dette projekt. Firmaet har i dag fire allerede realiserede byggeprojekter i Mumbai og udsigt til en række fremtidige.

Rådgivere -- Raajeev Kasat & Associates var tilknyttet som rådgivende arkitekter.

De har gennem processen sørget for, at bygningsdesignet har levet op til bygherres krav og drømme. De har på denne måde fungeret som mellemled mellem designteamet på 3XN og Ornate Spaces.

Investor -- Birla Sun Life er et forsikringsselskab i Mumbai, som er projektets investor. Birla Sun Life har desuden købt alle lejligheder i det ene boligtårn som tilbud til nogle af sine mange medarbejdere.

197

ARKITEKTER

3XN -- Teamet fra 3XN bestod foruden mig af to fasttilknyttede arkitekter samt en skiftende praktikant. De to arkitekter har tidligere haft erfaring med højhusbyggerier i Mumbai, idet de begge har været involveret i hver deres tidligere skitseringsprojekt (se kapitel 4 - s. 178-183). Foruden de involverede arkitekter var en række PR- og kommunikationsmedarbejdere involveret til at varetage forarbejdet, samt at sørge for den løbende kommunikation mellem parterne. Projektet blev ledet af Kim Herforth Nielsen, grundlægger, partner og kreativ direktør i 3XN. SSA Architects -- SSA var de lokale arkitekter, som var tilknyttet projektet i Mumbai. Deres rolle var under konceptfasen at rådgive designteamet fra 3XN og efterfølgende overtage den endelige projektering af projektet.

SPECIALISTER

Buro Happold -- De tilknyttede ingeniører var Buro Happold, som har stor erfaring inden for højhusbyggeri. Buro Happolds afdeling i Mumbai havde ansvaret for bygningens statik med særligt fokus på at sikre realiserbarheden af de udviklede koncepter.

GODREJ & BOYCE -- Green Building Consultancy Services var tilknyttet designprocessen som lokale LEED konsulenter. Der var fra bygherres side et ønske om, at bygningen skulle certificeres med LEED Guld, efter den var blevet opført.

198 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

FØR-KONCEPT-FASEN

Normalt er de skitserende arkitekter ikke en del af den planlæggende fase, der i dette kapitel beskrives som før-koncept-fasen. Forskningsprojektet fik i dette tilfælde mulighed for at gøre en undtagelse i forhold til den traditionelle proces og fik mulighed for at tilgå projektmaterialet før resten af designteamet. Gennem byggeprogrammet kunne forskningsprojektet allerede en måned før officiel projektbegyndelse indsamle data og udvikle redskaber til senere brug i processen.

REDSKABER UDVIKLES

I denne periode blev en række forskellige parametriske redskaber sat op til at fungere ud fra vejrdata for Mumbai. De første redskaber bestod i at visualisere den data, der var indsamlet. Det første redskab (se fig. 6.5.) bestod af en solrose, der indeholdt solvektor-retningerne for solhverv og forårsjævndøgn, samt vejrdata for de enkelte dage1. Vejrdata er givet en farvekode, efter hvor meget energi den enkelte solstråle indeholder, hvilket giver en gradueret farvekode mellem blå, gul og rød på solrosen (se farvede vektorlinjer på fig. 6.5.).

Derudover er vejrdata-visualiseringerne fra de tidligere eksperimenter fra Mumbai medtaget (beskrevet på side 148). Visualiseringen af vejrdatafilerne viser forskellen i solindstråling gennem året med henholdsvis det diffuse og det direkte bidrag.

Disse redskaber blev anvendt til, dels at informere designteamet gennem en generel introduktion om de klimatiske forhold i forbindelse med den første workshop, dels i forbindelse med den første uges skitsering.

Solen i Mumbai står efter danske forhold meget højt på himlen. Den mindste solhøjde i Mumbai, den 21. december (hvor solen er 48°), svarer til solhøjden i Danmark i maj eller juli måned. Begge parametriske redskaber giver mulighed for meget hurtigt at sammenligne vejrdata fra Mumbai med vejrdata fra København.

Herved skabes der en forståelse for solens position ved at sammenligne med en visualisering der er velkendt og direkte placeret i arkitektens tegningsprogram.

Erfaringen fra de tidligere parametriske eksperimenter viste, at det var uhyre vanskeligt at nå at udvikle alle redskaber fra bunden direkte i designprocessen på

199

Fig. 6.5. Parametrisk solrose for København og Mumbai. Redskabet visualiserer solpositioner for 21. marts/september, 21. juni og 21. december. Samtidigt visualiseres energibidraget fra det diffuse himmellys, og det direkte sollys

Fig. 6.7. SolindstrĂĽlings-simulering. Output i forhold til tidligere designforslag

Fig. 6.6. Dagslysfaktor-simulering der anvender BRS dagslysvinkelmĂĽlere

200 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

grund af den hastighed, hvormed skitserne ændrede sig. Erfaringerne viste også, at det ikke var muligt præcist at fastsætte, hvilke redskaber der ville have afgørende betydning for konceptet, og hvilken opbygning redskaberne præcis ville få. Derfor blev der i dette forløb udviklet en lang række mindre redskaber, som i stedet for at kunne svare på en lang række ting blev afgrænsede og mere specifikke. Dette var med intentionen om, at disse redskaber undervejs ville kunne tilpasses og sammensættes i forhold til den retning, konceptet ville tage. De allerede tidligere udviklede parametriske redskaber blev i før-koncept-fasen videreudviklet med mere visuelt output og tilpasset vejrdata for Mumbai. Under denne fase blev der sammensat redskaber inden for datavisualisering (2 stk.), solindstråling (2 stk. med fokus i forskellig skala), dagslysfaktor (2 stk. med fokus i forskellig skala), lys- og skyggesimuleringsredskab til planlægning af udendørsrum. (se fig. 6.5 + appendiks s. 116-117).

Desuden blev der udviklet et mere spekulativt og eksperimenterende redskab (se fig. 6.7, og animation 5). Normalt genberegner Grasshopper sin kode, hver gang der sker en ændring i Rhino. Det betyder, at det kan være vanskeligt at huske tidligere simuleringer fra tidligere designforslag. Ved hjælp af Firefly2 til Grasshopper er det muligt gennem funktionen Data Log at optage (eller gemme) alle output fra tidligere beregninger. Det udviklede redskab kunne herved informere om, i hvilken grad det nuværende design performede i forhold til at sænke solindstrålingen, sammenlignet med tidligere designforslag. For at gøre outputtet simpelt og gennemskueligt blev talværdier suppleret med følgende ikoner: en grøn pil til at symbolisere det bedste designvalg indtil videre, et rødt kryds til at vise det værste designvalg og et orange kryds til at vise et designvalg, der ligger et sted midt i mellem. Derudover var talværdier anført til at vise den præcise indstråling tillige med kvadratmeter gulvareal og facadeareal.

KICK-OFF-MØDE I MUMBAI

Byggeprogrammet blev i denne fase udleveret til gennemlæsning for designteamet. På denne baggrund blev der afholdt et internt møde på tegnestuen, hvor programmet blev gennemgået og diskuteret. Dette var først og fremmest for at

201

sikre, at alle tegnestuens teammedlemmer havde samme forståelse for byggeopgavens sammensætning, mål og udfordringer.

Forud for konceptfasen blev der planlagt en tur til Mumbai for at møde bygherre og resten af det sammensatte team (se fig. 6.8.). Formålet med turen var at påbegynde projektet med en diskussion blandt alle involverede parter. Her var der mulighed for at stille kritiske spørgsmål til programmet, lære alle parter bedre at kende, undersøge hvilke kompetencer der var til rådighed på holdet og skabe generel tillid mellem alle parter. Her skete også en forventningsafstemning, og den endelige kontrakt blev officielt underskrevet.

Bygningsprogrammet lægger op til en række uddybende spørgsmål om lokale standarder og kulturelle forskelle. Vores opgave var i denne periode at finde ud af, hvad opgaven ´går ud på´. Hvad der er muligt at udføre i Mumbai, og hvad der ikke kan lade sig gøre. Med andre ord at finde ud af, hvad der er opgavens udfordringer, og hvilke muligheder vi har for at løse dem.

INTRO PRÆSENTATIONERNE SSA

Workshoppen indledtes med en præsentation fra de lokale arkitekter (SSA Architects). Her blev beskrevet, hvad 3XN skulle tage i betragtning, når vi skulle bygge i Indien, det vil sige lovkrav og kulturelle behov. Præsentationen indeholdt en omfattende mængde teknisk information i form af snit og planillustrationer for indiske standarder. Det hele var på et meget præcist detaljeringsniveau, og vi noterede uden at vide, hvilken rolle det ville have for det overordnede koncept. SSA beskrev desuden, hvilke udfordringer de så ved opgaven. De lokale arkitekter var meget bevidste om ikke at vise os, hvordan en god indisk plan så ud i deres øjne. De fortalte os, at de ikke ville påvirke resultatet for meget og gerne ville have os til at tænke nye muligheder for den indiske levestil. Der blev afslutningsvis præsenteret en række referenceprojekter med særdeles forskellig stil og karakter, der viste hvilke arkitektonisk formsprog de godt kunne lide.

202 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

3XN

Efter præsentationen fra de lokale arkitekter havde vi mulighed for at præsentere os.

Målet var at beskrive for resten af teamet, hvem vi var som tegnestue. Hvilken form for arkitektur vi lavede, hvilke spørgsmål vi fandt interessante, og hvordan vi arbejdede.

Specielt vores kreative proces var vigtig at få beskrevet for bygherre. Det var vigtigt at forklare, at de angivne faser ikke er statiske, men i praksis overlapper hinanden med flydende overgange. Vi gennemgik en række projekter, der viste forskellige studier, for at illustrere den undersøgende tilgang, vi som tegnestue besidder, og hvilken kvalitet vi står for. Endelig blev tidsplanen for projektet præsenteret. Bygherre og rådgiver mente, at tidsplanen var for lang, men de havde ikke held til at skubbe projektets milepæle. Bygherre satte spørgsmålstegn ved, at projektet ikke kunne tegnes i projekteringsværktøjet Revit fra begyndelsen. Dette ledte til en afsluttende snak omkring vigtigheden ved en undersøgende designproces med fleksible skitseringsredskaber.

PARAMETRI I PRAKSIS

I forlængelse af tegnestuens præsentation fik jeg mulighed for at informere resten af teamet om forskningsprojektet, og om hvilken rolle jeg ville indtage i projektet.

Ikke som en ekstern tekniker eller specialist, men som en integreret del af det danske designteam. Jeg lagde vægt på at forklare, hvilke muligheder de nye digitale teknologier giver arkitekten, og hvordan vi har mulighed for at skræddersy vore egne designredskaber. Ligesom bygningsdesignet udvikles parametriske redskaber gennem en kreativ proces og bliver en del af konceptets tilblivelse. Selvom vi står over for nye udfordringer med denne opgave, behøver dette ikke at hindre os. Vi kan bruge redskaberne til at håndtere kompleksiteter og bibeholde den kreative frihed, som er nødvendig for et godt bygningsdesign. Endelig blev de indsamlede vejrdata præsenteret for alle parter, og for at skabe forståelse for de geografiske forskelle blev dataene sammenlignet med vejrdata for København.

203

Fig. 6.8. Teamet fra 3XN til introduktions-workshop i Mumbai, Indien

Fig. 6.9. Besøg på sitet. Billedet til højre viser den tomme byggegrund hvor projeket skal placeres

204 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

BURO HAPPOLD

På workshoppens anden dag fik det internationale ingeniørfirma Buro Happold mulighed for at beskrive deres rolle i projektet. De var valgt til projektet, fordi de har kontor i Mumbai og har en særlig ekspertise inden for højhusbyggeri og normalt arbejder med projekter over 300 meters højde. Buro Happold lagde vægt på ikke at ville ´ødelægge´ den kreative proces for designteamet. De nævnte udtrykkeligt, at de ikke ville være en del af designudviklingen de første tre uger, hvorefter de kunne involveres, når der var noget håndgribeligt at tage stilling til. De mente ikke, at 3XN ville komme nogle vegne, hvis Buro Happold involverede sig i processen for tidligt.

Efter præsentationen havde vi mulighed for at sidde sammen med Buro Happold og stille uddybende spørgsmål. Dette var meget givende, da det var muligt at kommunikere direkte i form af diagrammatiske tegninger og få svar direkte tilbage. Der var dog også en tendens til, at diskussionen blev meget detaljeret og derfor vanskelig, idet vi jo ikke kendte udfaldet af det endelige design. Vi ønskede på dette tidspunkt at holde så mange løsninger som muligt åbne, og ikke tage beslutninger som kunne bremse projektets udvikling. Det var tydeligt at se forskelle i arbejdsmetoder, men Buro Happold var meget bevidste heromkring. Buro Happold viste sig at være meget kompetente til opgaven, men viste også en traditionel tankegang inden for adskillelse af arkitekt og ingeniørfagets arbejdsprocesser. Denne beslutning om at holde sig til deres vante metoder betød, at de ikke skulle forholde sig til alle beslutninger i den evigt skiftende designproces.

SITEBESØG

På vores besøg i Mumbai blev det muligt at tage forbi sitet, som var tiltænkt byggeriet. Vi fik mulighed for at få et overblik over grunden, byens skyline og området fra nabobygningens tag (se fig. 6.9.). Sitet ligger i første parket i et område, som i nærmeste fremtid vil gennemgå en stor udvikling. Mod vest er der fra 30 meters højde udsyn til kysten og et vådområde, hvor der mod nordøst findes et naturreservat. Udsigten mod vest er af kommunen sikret de næste 40 år, hvor der er lovning på, at der ikke vil blive bygget så højt, at det skærmer for den fremtidige bygnings udsyn mod vandet.

205

Hjørnegrunden var på dette tidspunkt ryddet og klar til at blive bygget på. Normalt er en fri grund et problem i Mumbai, idet folk i slumkvartererne (som halvdelen af Mumbai befolkning lever i) normalt vil indtage området og begynde at bygge. Dette kan være en bekostelig affære, idet der i Mumbai er en regel om at skulle genhuse eventuelle personer, der bor på den grund, der bygges på. Bygherre havde i dette tilfælde sikret sig med syv meter højt hegn, og vagter der patruljerede området i døgndrift - altså vægtige økonomiske grunde til at projektet kom hurtigt i gang.

Vi modtager i før-koncept-fasen megen information omkring, hvilke krav og behov der stilles til konceptet. Denne information begynder at forme, hvilke restriktioner og muligheder der er for designet. Designteamet begynder allerede her at drøfte projektets muligheder, og allerede inden designprocessen officielt er gået i gang, forsøger teamet at træffe kritiske beslutninger.

206 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

KONCEPT-FASE-A (1. – 3. uge) (11. – 29. juni 2012)

Efter teamet fra 3XN var vendt hjem fra Mumbai, startede konceptfasen officielt.

Gennem de første tre uger udvikledes der 15-17 forskellige koncepter inden for fem forskellige familier. Processen gik meget stærkt i denne fase, og der udvikledes dagligt nye idéer og koncepter i gruppen. De første dage gik med at sikre, at det fælles tegningsgrundlag var det samme, hvorefter der blev skitseret digitalt i Rhino og Grasshopper. Der blev i denne periode vekslet mellem individuelt arbejde og gruppe-diskussioner, enten ved computeren eller ved opslagstavlen.

Det var ikke hele bygningens kompleksitet, der grebet an på samme tid, men derimod brudstykker. Eksempelvis blev parkeringsproblematikken længe holdt åben, selvom det var omfattende for programmet og ville fylde de nederste ni etager. Dette blev gjort for ikke at lade designet styre eller blive fastlåst af at prøve at gribe hele kompleksiteten an på en gang. I stedet blev brudstykker af programmet undersøgt i flere forskellige retninger. Isolerede undersøgelser bliver testet, og efterfølgende set i forhold til helheden. Dette havde til formål at finde enkelte sammenhænge, som senere ville kunne viderebearbejdes og måske sammensættes med andre studier og skalaer. I denne fase forsøgtes løsningsrummet at holdes åbent gennem svar, der ikke indeholdt hele spørgsmålet.

Specielt bygningens placering, orientering og forholdet mellem de enkelte beboelsesenheder blev studeret. Undersøgelserne blev gjort i et konstant skalaspring, hvor detaljer undersøgtes, hvorefter idéer blev testet i deres helhed og i relation til resten af bygningens programmer. Målet var at undersøge forskellige greb for koncepter, der havde synergieffekter på flere områder.

DE PARAMETRISKE REDSKABER

De parametriske redskaber var udviklet til at indgå i skitseringen ved direkte at anvende de geometrier, som der blev arbejdet med i Rhino. Dette betyder, at simuleringer ikke gør krav på, at arkitekten tegner specifik geometri eller eksporterer filer til brug i anden software. Simuleringerne er designet, så de direkte opdaterer outputtet, når en designændring er foretaget i Rhino. Dette giver arkitekten radikalt anderledes muligheder for at bruge simuleringen i designprocessen. Traditionelt

207

Fig. 6.10. 3XN

208 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

anvendes simulering til at foretage et øjebliksbillede af et aktuelt designforslag.

Gennem de parametriske redskaber er der skabt en direkte relation mellem simuleringsoutputtet og den tegnede geometri i Rhino. Dette giver arkitekten mulighed for at skabe en forståelse for sammenhængene mellem form og dagslys.

Redskabet for estimering af dagslysfaktoren (se s. 152), blev anvendt i de helt tidlige studier for at undersøge, hvilke restriktioner og potentialer der var på sitet (se fig. 6.11 og appendiks s. 120-121). Derudover blev det brugt til at undersøge bygningsdybder i forhold til at opretholde en god dagsfaktor. Et stort facadeareal viste sig at være nødvendigt for at kunne opretholde en god dagslysfaktor, hvilket også passede sammen med, at der skulle være mulighed for naturlig ventilering i alle rum. Redskaberne viste sig at være anvendelige til hurtigt at kommunikere og diskutere med vores samarbejdsparter. Ved skype-møder var det hurtigt på forhånd at tage et par screenshots og diskutere ud fra dem. Dette gjorde problemstillingen visuel, uden det var nødvendigt at bruge unødig tid på at lave en simulering specifikt til formålet. Redskabet blev anvendt til at diskutere placeringen af de to tårne.

Hvor placeringen mod det sydlige hjørne er hæmmet af en høj nabobygning, hvilket har indflydelse på dagslys og udsyn, er der frit udsyn fra grundens nordlige del. Det viste sig dog ikke i bygherres interesse at ændre placeringen af de to tårne, da det efter deres mening ville give det dyre tårn en mindre prominent placering.

I den indledende konceptfase blev redskabet til at simulere skygge anvendt for at se, hvilken indflydelse de to tårne på mellem 100 – 120 meter ville have på den omkringliggende kontekst (se fig. 6.12 og appendiks s. 118-119). Skygge kan have både generende og kvalitative egenskaber i forhold til kontekst og kan herved bruges som designparameter i forhold til design af uderum. I Mumbai forsøger man så vidt muligt at opholde sig væk fra den kraftige sol. Det viste sig dog, at solen generelt stod meget høj på himlen, og bygningens skyggeeffekt havde minimal indflydelse på sine omgivelser. Kun enkelte timer ad gangen skyggede bygningen på det samme sted.

209

Fig. 6.11. Dagslysfaktor-simuleringer af grundvolumenet. Output i procentmĂŚssigt areal med en dagslysfaktor over to procent, samt minimums-glasareal og etageareal.

Fig. 6.12. Lys- og skygge-simulering i forhold til grundvolumenet

210 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

Der blev undersøgt forskellige potentialer for at skærme for den intense sol ved hjælp af forskydning af de enkelte etager i forhold til hinanden (se fig. 6.13.). Der blev herigennem skabt mulighed for påvirkninger, der havde indflydelse på interiøret samt eksteriøret. Det vil sige mulighed for at påvirke bygningens energibalance og komfortzone. Der blev i denne periode lavet forskellige eksperimenter, der blandt andet undersøgte horisontale og vertikale forskydninger. Dette gav forskellige former og udtryk, der blev diskuteret i forhold til anvendelsesmulighederne i de øvrige koncepter (se fig. 6.14). I denne fase blev det ligeledes undersøgt, hvorledes der kunne opretholdes en høj privathedszone mellem de enkelte rumprogrammer og forskellige lejligheder. De parametriske redskabers rolle i den tidlige designproces blev i et efterfølgende semi-struktureret-interview beskrevet af Arkitekt #2.

Det gælder for alle redskaberne, at de underbygger en intuitiv tavs viden, som man nok har en eller anden fornemmelse for… men så overrasker de også nogle gange. Men i starten, det som redskaberne kan, er at hjælpe os til at tage mere kvalificerede valg, men også til at hjælpe os til at argumentere bedre. [Appendiks s. 14, l. 12-15] Der udvikles i denne periode en lang række forskellige rumlige løsninger i forskellige skala, der indeholder forskellige kompleksiteter i rumprogrammet. Redskabernes anvendes intensivt i begyndelsen, hvorigennem der skabes en forståelse, der tages med videre i de efterfølgende undersøgelser. De enkelte delundersøgelser begynder at skabe en forståelse for projektets udfordringer. Herigennem bliver spørgsmål besvaret om, hvad der fungerer, og hvad der fungerer mindre godt i sin sammensætning. I den afsluttende fase begynder fokus at handle om at få volumener til at passe til rumprogrammet, og få bekræftet om designet kan indeholde de krav, som er stillet i programmet. Det er derfor på dette tidspunkt i processen acceptabelt, at ikke alt er løst på detailniveau.

211

Fig. 6.13. Solindstrålings-simulering hvor der undersøges et forskudt facadekoncept. Outputtet viser den procentmæssige energi (fra vejrdatafilen) der rammer facaden, samt reduktion i solindstråling, hvor der sammenlignes med en ret facade.

Solindstrålingens fordeling kan aflæses på facaden vha. den graduerede farvekode

Fig. 6.14. Designundersøgelser

212 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

KONCEPT-FASE-B (4. - 6. uge) (2. juli – 10. august – afbrudt af sommerferie)

Tre til fire uger henne i processen begynder teamet på 3XN at blive mere præcise i designet. Der stilles interne krav om at kunne beskrive, hvilke dele af kompleksiteten designet indeholder, og hvad der er taget højde for i de enkelte koncepter. Der blev stillet hårdere krav til, om volumenet passer i forhold til programmets kvadratmeter, og om der var nok facade i forhold til de funktioner, der var planlagt.

Dette for at blive i stand til at kunne vurdere de enkelte designkoncepter i forhold til hinanden og træffe beslutninger om, hvilke idéer der skal arbejdes videre med, og hvad der ikke fungerer.

I denne periode blev en række koncepter løbende sorteret fra, og forskellige idéer og koncepter blev sammenflettet eller fusioneret. Det vil sige, at idéer bliver overført fra det ene koncept til det andet. Den tidligere fase, kan beskrives som en fælles idé- eller erfaringsbank, der er specifik i forhold til opgaven med en unik kombination af krav, mål, kontekst og kompetencer. Idéerne ses ikke som personlige eller nødvendigvis som kun fungerende i forhold til et enkelt koncept. Det er nødvendigt i denne periode at smide koncepter væk til fordel for bedre løsninger, som processen giver, også selv om disse kan have været særdeles tidskrævende i processen. Der blev arbejdet intensivt mod et løsningsrettet resultat, hvor store dele af programmet forsøges imødekommet i konceptets volumenskala. I stedet for at udvide søgningen, som vi så i den tidligere fase, skete der nu en indsnævring af feltet. Hertil anvendtes den information, der på det tidspunkt var tilgængelig. Der blev udviklet navne for de enkelte koncepter, som beskriver dem bedst muligt. Ud af de 15-17 forskellige koncepter og fem forskellige familier, blev det besluttet at videreudvikle tre koncepter, som på dette tidspunkt viste potentialer for de to byggegrunde (se fig. 6.15-17.).

FINGERS

Konceptet består af slanke vertikale tårne, der i forskydningen hæver facadearealet og sænker solindstrålingen på bygningen. Det, som fungerer mindre godt i konceptet, er, at det byggede volumen ikke er specielt godt udnyttet. Kernen, der indeholder trappeskakt, elevatorer med videre, udgør mere end 25 % af det samlede areal, hvilket er for højt. For det andet er der stor differencering i planløsningerne.

213

Fig. 6.15. Fingers konceptet

Fig. 6.16. Swoop konceptet

Fig. 6.18. Workshop hos 3XN, København

Fig. 6.17. Clover konceptet

214 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

Dette vil medføre et betydeligt tegningsarbejde i de individuelle planløsninger og gøre den efterfølgende proces yderligere bekostelig. Det vil ligeledes komplicere byggeprocessen og sætte store krav til det endelige detailarbejde.

SWOOP

Som en rovfugl der styrtdykker understeges formen, der forener de to tårne. Kernen er i dette koncept meget kompakt i forhold til det beboelige areal, og det giver den bedste udnyttelsesprocent af de udvalgte koncepter. Der er dog en række områder ved designet, som er mindre gode. For at give alle rum i hver af lejlighederne mulighed for dagslys og naturlig ventilation, bliver grundvolumenet på de to tårne meget langt. Dette har flere ulemper. For det første resulterer det i uundgåelige lange forsyningsgange, der er vanskelige at belyse og ventilere. For det andet ligger det store tårn meget tæt på nabobygningen (mod syd/øst) og skærmer både for deres og egne synsfelter. Og endelig kommer de to tårne uundgåeligt tæt på hinanden, hvilket ville kunne give privathedsproblemer mellem tårnene.

CLOVER

Konceptet har fået sit navn, idet planen tegner omridset af en fem- og seksbladet kløverblomst. Konceptet indeholder et stort facadeareal, som bidrager til en god dagslyskvalitet og mulighed for naturlig ventilation. Lejlighedsplanerne er foldet, så det giver en række indhug mod kernen. Disse indhug anvendes til private terrasser og til at trække naturligt lys ind til de fælles elevatorer og trapperum. Formen bidrager til en kompakt bygning, der giver ly for sol og vind og samtidig respekterer de private rum. Clover kan læses som to individuelle figurer af henholdsvis fem til seks individuelle tårne, der roterer om en skjult kerne, hvor rotationen giver en dramatisk og ikonisk effekt.

På dette tidspunkt i processen er koncepterne hovedsageligt på volumenniveau.

Der er dog skitseret på hovedplaner for de enkelte lejlighedstyper i de to tårne.

Samtidig er der skitseret på fælles strategier for basen med indgange, butiksarealer og parkering. Dette er ikke i ret høj detaljering, så der er mulighed for at kunne overføre og tilpasse til alle tre koncepter. Det er vigtigt, at de enkelte koncepter

215

rammer det angivne kvadratmeter-antal, og plan-udregninger er derfor lavet på alle tre volumener.

Selv om renderingerne antyder, at koncepterne er på et lavt detaljeringsniveau, er dette dog langtfra tilfældet. Der er på nuværende tidspunkt truffet afgørende beslutninger omkring designet. Koncepterne er nu mere eller mindre tilpasset bygningsprogrammet, og formen begynder at blive mere statisk og vanskelig at lave radikale ændringer på. Designet bygger på (del-)undersøgelser, synteser og beslutninger fra de tidligere faser. Det er derfor vigtigt, at der i de tidligere faser skabes et godt fundament af viden, der kan danne grundlag for koncepterne på dette stadie.

I slutningen af Koncept-fase-B inviteres bygherre, ingeniører og rådgiver til en workshop på tegnestuen i København (se fig. 6.18.). Her blev hele den omfattende proces præsenteret i form af fysiske modeller, tegninger og renderinger. For at gøre forståelsen lettere, blev koncepterne opdelt og præsenteret i forhold til typologiske familier, som havde følgende navne: De to tårne, Det horisontale tårn, Rammetypologien, Den grønne væg og Finger-typologien. I præsentationen blev de tre tidligere omtalte koncepter fremhævet med mere uddybende materiale. Under den to dages workshop blev forskellige aspekter for de enkelte koncepter diskuteret. Koncepterne blev sat over for hinanden og drøftet i forhold til økonomi (effektivitet og rentabilitet), komfort, æstetiske, rumlige og kulturelle kvaliteter.

Efter workshoppen var der stadig ikke klarhed omkring byggegrundens afgrænsning. Det blev besluttet at arbejde videre med Swoop og Clover koncepterne, der gav mulighed for kunne løse begge situationer. Hvor Swoop-konceptet havde mulighed for at ligge på den mindre grund, kunne Clover-konceptet kun være på den store.

216 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

KONCEPT-FASE-C (7. - 9. uge) (13. – 31. august)

I denne fase skete der en ydereligerer præcisering af koncepterne Swoop og Clover. Designet har indtil nu hovedsagelig været på volumenniveau og under stor transformation. Mange elementer fra byggeprogrammet er løst, og hovedplanerne er ved at falde på plads mod en større fastlåsning. Indtil nu har de større ændringer på volumenniveau betydet, at det har været vanskeligt at arbejde med bygningens detalje. Mange mindre skitser er lavet gennem delundersøgelser, og der er diskuteret forestillinger omkring, hvordan en facade kunne udformes. Det er dog først i denne periode af processen, at facaden får den fulde opmærksomhed.

DET PERFORMATIVE ELEMENT.

Hovedkonceptet til Swoop ligger tæt op ad de detaljerede krav i byggeprogrammet.

Tårnenes proportionering passer med bagvedliggende lejlighedsplaner og sikrer facadetilgang til alle rum. Mellem de enkelte programmer transformerer formen sig nærmest plastisk eller som glidende overgange, som skaber en sammenhørighed mellem de to tårne og basen. Tårnene er svagt roteret, så de ikke blokerer for den bagvedliggende bygning, og på den måde skabes det bedst mulige udsyn. I denne periode blev det undersøgt, hvorledes et facadeelement kunne udvikles til at følge samme koncept som hovedvolumenet. Altså at forholde sig til de enkelte programmer, men samtidigt skabe en sammenhæng mellem funktionerne og få bygningen til at fremstå som en helhed. Et facadeelement skulle gradvis kunne transformeres og dække de forskellige programmers krav og behov, eksempelvis at kunne fungere balkonelement for tårn 2 og solafskærmende relief for tårn 1, og længere nede i bygningen kunne det åbne op for ventilation til parkeringen. Der blev arbejdet med at facadeelementer, der både kunne performe i forhold til solen og samtidig opfylde de store krav til privatheds-zoner mellem de forskellige programmer og lejligheder.

For at undersøge solindstrålingen på bygningen, blev det tidligere redskab for solindstråling anvendt Der blev anvendt vejrdata for ekstremperioderne 21. marts, 21. juni, 21. september og 21. december. Solindstrålingssimuleringerne var for både det diffuse himmellys (se s. 168), og for det direkte sollys. Formålet var at undersøge, hvordan simple geometrier ville performe i forhold til at sænke solindstrålingen. Målet var, at denne viden skulle kunne hjælpe os til at videreudvikle

217

Fig. 6.19. Swoop konceptet, set fra syd

Fig. 6.20. Solindstrülings-simuleringer hvor der afprøves kombinationer af horisontale og vertikale facadekoncepter i forhold til forskellige orienteringer

218 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

et facadekoncept, hvor ovenstående krav til de enkelte programmer ville være repræsenteret.

Arkitekt #1 forklarer efterfølgende i et interview, hvilken rolle de parametriske redskabernes havde haft på beslutningerne gennem designprocessen.

Where I can have an idea knowing in principle it works and then having your tools give me direct feedback. And that is a point of argument for me in the discussion of pushing one idea versus the other. Especially with people that maybe are more concerned with looks only, or formalities, the formal aspect of things. [Arkitekt #1, Appendiks s. 7, l. 6-10] Redskaberne kan ifølge Arkitekt #1 bruges til at undersøge idéer og samtidig bruge feedbacken i den interne dialog. Efterfølgende spørger jeg Arkitekt #1, hvad der er vigtigt i forhold til redskabernes feedback, og hvordan redskaberne adskiller sig fra traditionelle simuleringsværktøjer.

Facades always have two parts, looks and performance. And they are not excluded those two. You want them to be the same thing. I come from a line of thinking that you accentuate the necessary… The feedback should be an active part of the design process. [s.9, l. 4-6, 17] Arkitekt #1 beskriver, hvordan performance og bygningens øvrige kvaliteter ikke skal adskilles, men tænkes og indarbejdes i samspil med hinanden. Arkitekt #1 beskriver, hvordan dette kan anvendes til accentuering af de nødvendige elementer i bygningen. Redskabernes direkte kobling mellem simuleringen og den geometriske opbygning gør arkitekt #1 i stand til at undersøge netop disse sammenhænge.

Udviklingen af det performative element tog udgangspunkt i en serie af parametriske undersøgelser på tårn 2, hvor facaden havde forskellig orientering. For hvert område testede vi tre typer af solafskærmning; horisontalt, vertikalt, og hvor de to afskærmninger var kombineret (se fig. 6.20, og appendiks s. 122-129). De parametriske simuleringer var sat således op, at den på samme tid lavede to simuleringer og gav outputtet fra deres procentvise forskel i indstråling (watt/m2). Denne

219

Fig. 6.21. Designundersøgelser

220 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

output var suppleret med en grøn bar, der visuelt kommunikerede, hvor meget skyggeeffekt det enkelte element havde. På den måde kunne vi hurtigt undersøge de enkelte typer af facadegeometri. Simuleringerne viste, at en horisontal afskærmning var meget effektiv i alle de testede zoner. Men det var kombinationselementet, der gav den bedste skyggeeffekt, men også de mest interessante resultater. I alle zoner viste der sig en stor skyggeeffekt i øverste højre hjørne (se fig.

6.20, og appendiks s. 124-127). Dette gav designteamet idéer til at accentuere den skyggende geometri i dette område og forsøge at koble formsproget til bygningens øvrige programmatiske og kulturelle behov.

Efter de parametriske simuleringer blev en række forskellige facadestudier udviklet (se fig. 6.21.). Nogle som udsnit, mens andre studier blev undersøgt i forhold til helheden og afprøvet på begge de to tårne. I et efterfølgende interview, beskrev Arkitekt #1, hvilken rolle de parametriske redskaber havde for at undersøge facadeelementets solskærmende performance. …more of an overhang is what helps because the sun is so high. [s. 6, l. 16-17]. So I think then intuitively working on some ideas that get to implement that, your tools could help determent precisely what we are gaining if the glass is recessed or the glass is flush, with half meter extension or two meter deep terraces. So those kinds of things I found extremely beneficial in the design process. [s. 7, l. 3-6] Arkitekt #1 beskriver, hvordan han anvender sin intuition til at undersøge løsningsrummet ud fra den gennerelle viden omkring den højtstående sol. Her bruges det parametriske redskab til at understøtte hans intuition og skabe en mere detaljeret forståelse for relationen mellem designet og solindstrålingen.

SWOOP-FACADEELEMENTET

Det endelige facadeforslag for Swoop-konceptet består af et forholdsvis simpelt facadeelement (se fig. 6.19, og appendiks s. 128). På tårn 2 former elementet de balkoner, der i programmet var krav om. På tårn 1 (hvor der ikke er krav om balkoner) er samme grundgeometri anvendt, men med en mindre dybde. På parkeringsetagerne (mellem 3. og 9. etage) anvendes elementets solskærmende effekt og holdes helt eller

221

delvist åbent for at sikre naturlig ventilation. Elementets skala ænders gradvist mod grundplanet, hvor det fungerer som indgangspartier for butiksfacaden.

Til at forklare konceptet for bygherre og samarbejdsparter blev et af de vestvendte facadeelementer fremhævet i en serie af diagrammer. De parametriske simuleringer blev valideret ved hjælp af DIVA for Rhino (Radiance software) (se appendiks s. 128), for at undersøge med højere præcision, hvilken effekt designet havde for solindstrålingen. Til forskel fra de tidligere Grasshopper-studier, der kun så på ekstremperioder i løbet af året, blev simuleringer foretaget på timebasis for hele året. Simuleringen viste en reduktion på 31 procent i solindstrålingen i forhold til et traditionelt fladt facadeelement uden balkon. Denne reduktion vil have en effekt på, hvor meget energi der tilføres de bagvedliggende rum og den udendørs komfort på de enkelte balkoner.

CLOVER - SIMULERINGERNE SÆTTES OP I GRASSHOPPER

Sammen med koden for indstråling blev der udviklet en Grasshopper-definition, der kombinerede simulering med den geometriske opbygning af begge tårne. Inputtet i Rhino bestod af en konturlinje for grundplanen og et centerpunkt for rotationen. I Grasshopper var det muligt ved hjælp af tekstfelter at indtaste gulv-tilgulv højde og antallet af etager. Koden kopierede konturlinjen i vertikal retning og lavede en flademodel af tårnet ved hjælp af Rhino´s loft-funktion [Cheng 2007].

Herefter blev modellen automatisk konverteret til mesh-geometri [Cheng 2007], hvilket gav mulighed for at placere ønskede antal målepunkter ud fra u og v koordinater [Mullen 2009], som beskrevet i Grasshopper. Indenfor få sekunder blev simuleringsoutputtet opdateret, hvilket angav solindstrålingen for geometrien for de enkelte dage.

I de efterfølgende studier undersøgtes, hvilken performativ effekt det havde at rotere etagerne i forhold til hinanden. Ved at justere en knap i Grasshopper, gav det mulighed for at ændre rotationsgraden af de enkelte etager. Koden blev lavet, så rotationen fulgte et variabelt gradtal (0,6°) per stigende meter, og man kunne rotere med og mod uret. På denne måde lavede vi forskellige eksperimenter på de to

222 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

tårne og bibeholdt samme rotation, selv om lofthøjden varierede. Dette ledte til en undersøgelse, hvor der blev eksperimenteret med forskellige variationer på rotationsgrader og startplacering af grundplanen, samtidigt med at simuleringsoutputtet blev opdateret (se fig. 6.22.). Outputtet viste en lille ændring (se appendiks s. 130 og animation 6) i forhold til de to rotationsretninger. Vi prøvede at indstille præcisionen ved hjælp af graden af målepunkter (herved også længere udregningstid), men samme mønster viste sig. Der var en mindre indstråling ved at rotere tårnet med uret (nedefra og opefter).

Arkitekt #2 fortæller efterfølgende om, hvilke tanker der lå bag de parametriske undersøgelser. … solen står ret højt i Mumbai, så måske kunne lejlighederne være med til at skygge for den næste lejlighed og skabe noget naturlig selvskygge. Jeg havde en helt klar overbevisning om, at vi var nødt til at rotere mod uret. Så mødte vi solen før, for solen rejser med uret, og hvis vi roterer mod uret, så rammer vi solen før den rammer stuen. [s. 16, l. 10-14] Og der kan man sige, der kom redskabet som en overraskelse… og det er huset jo endt med. [s. 16, l. 24-25] Arkitekt #2´s intuition fortæller, at udformningen af de enkelte lejligheder vil kunne give selvskygge. Arkitekt #2 bruger sin mentale simulering til at forestille sig, hvilken indflydelse de to rotationsretninger vil have for solindstrålingen. Det viser sig dog, at arkitektens opfattelse er forkert, hvilket redskabet havde mulighed for at korrigere. Arkitekt #1 beskriver i et interview vigtigheden af redskabernes feedback og sammenhængen mellem design og performance. …the feedback should be an active part of the design process. You know, you need an overhang, you need to block from the south so let´s draw something get feedback and then you know you need to push it out, push and pull something, and figure out the balance between what looks good and what performs well. [s. 9, l. 17-20]… I think the feedback was an important confirmation tool on something that we already knew intuitively, does that make sense? [s. 9, l. 24-26]

223

Fig. 6.22. Solindstrålings-simulering hvor rotations-grad og -retning undersøges på tårn II

Fig. 6.24. Udhæng og facadeværn undersøges i forhold til solindstråling

Fig. 6.23. Clover facadeudvikling

Fig. 6.25. Interiør-visualisering fra tårn II

224 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

Arkitekt #1 bruger sin intuition til at drive de arkitektoniske undersøgelser. Her beskrives redskabets feedback som en vigtig del for at kunne afveje de forskellige parametre, som designet indeholder. Arkitekt #1 beskriver, hvorledes redskabet bruges til at støtte hans intuition.

Efter de simple studier i Grasshopper, blev validerende simuleringer sat op i DIVA for Rhino (se appendiks s. 132-139). Her blev den samme grundlæggende fladegeometri anvendt, hvilket vil sige, at der endnu ikke var noget udhæng mellem de enkelte lejlighedsplaner. Simuleringerne viste en betydelig forskel i indstrålingen mellem det lodrette tårn og undersøgelser, hvor modellen var roteret opefter.

Begge rotationsretninger gav en mindre indstråling i forhold til det lodrette, men rotationsretningen med uret var den mindste.

Samtidigt med undersøgelserne i volumenniveau er der i denne periode fokus på facadedesignet (se fig. 6.23.). Samme simuleringsredskab som anvendt til volumenstudierne blev her afprøvet. Input-geometrien bestod af etagerne 17-19 i tårn 2, med gulv, værn og facader. På grund af den parametriske opbygning, var det muligt at ændre udhæng, værn og facadens dybde, samtidigt med at simuleringsoutputtet opdateredes. Studierne på facadeniveau begyndte langsomt at informere og påvirke plantegningerne. Det var tydeligt, at det blev mere og mere vanskeligt at lave designændringer. Diskussioner om, hvor de enkelte programmer skulle placeres i lejlighederne, og hvordan facaden bedst muligt imødekom disse funktioner, blev taget op. Også diskussionen om, hvor der er brug for åbne udsyn, og hvor der er brug for mere afskærmede rum. Vi begyndte at udvikle et værn, der gennem en glidende overgang skabte disse forskelligartede rum og lavede overgangen mellem ude og inde. Transformationen fra det helt åbne til de nærmest fuldt beskyttede terrasser skete hermed i et simpelt greb. På planerne blev de vigtigste og største rum (opholdsrum og master bedroom) placeret, hvor udhænget var størst og skabte størst selvskygge. Her åbnes facaden op og giver mulighed for panoramaudsyn over Mumbai. Processen viste, hvordan outputtet fra simuleringerne må tænkes ind i processens øvrige undersøgelser. Det er ikke nok kun at tænke designet i forhold til gode dagslysforhold og reduktion i solindstråling, hvis ikke disse

225

ideer møder projektets øvrige krav og behov.

Facadedesignet blev efterfølgende valideret i DIVA for Rhino og anvendt i det endelige præsentationsmateriale (se fig. 6.27, 28, og appendiks s.140.). Her undersøgte vi, hvilken effekt udhænget og værnet havde for indstrålingen. Udhænget på 75 centimeter viste en reduktion i indstrålingen på 39 procent i forhold til ikke at have et udhæng. I simuleringen hvor et af vore værn-design var taget med, blev indstrålingen yderligere reduceret med 10 procent. Det, der var interessant, var ikke den absolutte værdi, men derimod forståelsen for, hvilke geometrier der havde en stor effekt, og hvilke der havde mindre effekt. Det blev klart, at hvis vi skulle reducere indstrålingen mærkbart, ville det være ved hjælp af den horisontale geometri fra de roterende lejlighedsplaner. De efterfølgende simuleringer i DIVA for Rhino viste en yderligere reduktion af solindstrålingen ved en større rotation af tårnene (se appendiks s. 135). Dette ville dog have resulteret i en markant større konstruktiv udfordring og ville have været dyrere at bygge (materialer, rørføring mm.). Man kan derfor ikke sige, at bygningens form er optimeret i forhold til at sænke solindstrålingen, idet bygningen forholder sig til mange funktionelle, rumlige, æstetiske, kulturelle og økonomiske aspekter på samme tid. Ligesom mange andre krav, må krav om solindstråling i sidste ende håndteres under en helhedsbetragtning. Efter den endelige præsentation i Mumbai blev vi kontaktet af de tilknyttede LEED eksperter, som gav os lovning på en glasprocent på 40, hvilket ville kunne give os den transparens i bygningen, som vi søgte.

226 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

REDSKABERNES ROLLE GENNEM PROCESSEN Gennem designprocessen skifter de parametriske redskaberne karakter og formål.

I figur 6.26 har jeg forsøgt at illustrere relationen mellem redskabernes anvendelse og løsningsrummets størrelse i forhold til processens udstrækning. Diagrammet er inddelt i faser, som tidligere er gennemgået. De blå og grønne farver viser, hvornår og i hvilken udstrækning der er anvendt parametriske skitseredskaber, og hvor og hvornår simuleringsværktøjet DIVA for Rhino er anvendt.

FØR-KONCEPT-FASEN

I denne fase indsamles viden og data omkring dagslys, som designteamet ikke har den fornødne erfaring med og som synes vigtigt at indarbejde i projektet. Redskaberne udvikles, så de indeholder denne information og besidder den fleksibilitet, der er nødvendig for projektet. På nuværende tidspunkt vides ikke, hvad der kommer til at have afgørende betydning for konceptet. Redskaberne skal derfor give mulighed for at holde løsningsrummet åbent og udvide det gennem næste fase.

Beslutninger om, hvilken viden der skal indsamles, og hvilke redskaber der skal udvikles, har afgørende betydning for det endelige resultat. Så snart designprocessen påbegyndes, er disse elementer vanskelige at ændre.

KONCEPT-FASE-A

Redskaberne anvendes til at udforske muligheder inden for opgavens rammer.

Ikke hele kompleksiteten gribes an på samme tid, men angribes fra forskellige vinkler i en vekslen mellem divergens og konvergens. Der arbejdes i forskellig skala, abstraktionsniveauer og sammenhænge, og herigennem udvides løsningsrummet i en række delsynteser og løsninger.

Gennem formstudier opbygges en erfaring med dagslysets relation til projektets delelementer. Dette forbedrer arkitektens mentale model og gør ham/hende i stand til at skabe en forståelse for dagslysets indvirkning på designet. Dele af denne erfarings- eller vidensbank er unik, fordi den forholder sig til det specifikke projekt, som er helt specielt i sin sammensætning af program, kontekst og team mm.. Andre erfaringer er gennerelle og bidrager til en erfaringsopbygning, som kan tilpasses fremtidige projektfaser.

227

KONCEPT-FASE-B

I denne fase sker en større præcisering af de udviklede koncepter. Hvor fokus i den tidligere fase var at åbne og sprede løsningerne, er fokus nu at lukke og samle løsninger. Erfaringer og delstudier fra den tidligere fase anvendes til at skabe helhedssynteser, der forsøger at gribe bygningsprogrammets kompleksitet.

De parametriske simuleringsredskaber er ikke så intenst repræsenterede i de første uger. Helheden samles gennem de tidligere studier, undersøgelser og erfaringer og tager herigennem ´form´. De parametriske redskaber anvendes i stedet til at håndtere den geometriske kompleksitet, og til at teste forskellige løsningskompositioner.

KONCEPT-FASE-C

Der arbejdes i denne fase på to koncepter, hvor de overordnede volumener er ved at falde på plads. Indtil nu har det været vanskeligt at arbejde med detaljen af bygningen på grund af de konstante ændringer. I denne fase fastfryses de overordnede designkoncepter mere og mere, og detaljen kommer mere i fokus. Her anvendes de parametriske skitseredskaber til igen at åbne løsningsrummet. De parametriske simuleringsredskaber anvendes til at undersøge specifikke situationer vedrørende solindstråling, hvilket påvirker de endelige designkoncepter og informerer planløsningerne. Resultaterne valideres ved hjælp af programmet DIVA for Rhino3, hvorigennem løsningsrummet igen indsnævres og langsomt lukkes.

PARAMETRISKE REDSKABER

FØR-KONCEPT

præsentation

workshop

Løsningsrum

workshop

RADIANCE SIMULERING

A

B

C

Tid

Fig. 6.26. Redskabernes anvendelse og løsningsrummets størrelse i forhold til processens udstrækning

228 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

EFTER-KONCEPT-FASEN (PRÆSENTATIONEN)

Gennem brugen af de parametriske simuleringsredskaber oparbejdes der en synergi mellem bygningens form, funktion og performance. Performance-begrebet bliver en del af bygningens koncept og anvendes som argument for designkoncepternes udvikling i den endelige præsentation i Mumbai. I Swoop-konceptet bruges performance-begrebet til at forklare facadedesignet, og i Clover-konceptet til at forklare det overordnede bygningsvolumen og de senere facadestudier.

Performance-begrebet stod dog aldrig alene, men blev koblet til de to koncepters yderligere arkitektoniske kvaliteter.

De parametriske redskaber giver mulighed for at tillægge en ny dimension til koncepterne. Hvor performance-begrebet på 3XN alene har været indarbejdet eller kommunikeret intuitivt, har redskaberne bidraget med nye muligheder: Gennem processen at kunne anvende geografisk vejrdata, styrke og korrigere intuitive opfattelser og kommunikere designet videre i et sprog, der for bygherre, ingeniører og investorer er forståeligt.

Efter præsentationen kom der afklaring på, hvilken byggeafgrænsning bygherre havde fået lov at anvende. Det var blevet muligt at anvende den større afgrænsning, og efter diskussioner mellem alle parter blev det besluttet at vælge Cloverkonceptet til det endelige byggeri. Den efterfølgende proces har nu yderligere præciseret lejlighedsplaner, facadegeometrier og detaljer, og forslaget er sendt til videreprojektering i Indien under ugentligt designtjek af 3XN.

229

3 deg. CCW

Extrusion

2 deg. CW

3 deg. CW

418 KWH/M2

469 KWH/M2

416 KWH/M2

350 KWH/M2

MASSING

MASSING

MASSING

MASSING

11.4 % REDUCTION

Fig. 6.27. Validerende simuleringer i DIVA for Rhino. Simuleringerne er udført på volumemodellen fra tårn II, og undersøger rotationsgraden mellem de enkelte etager i relation til solindstrålingen.

462 KWH/M2

280 KWH/M2

234 KWH/M2

MASSING

MASSING, FLOORS 39 % REDUCTION

MASSING, FLOORS, FACADE 49 % REDUCTION

Fig. 6.28. Validerende simuleringer i DIVA for Rhino. Simuleringerne er udført for etagerne 17-19 på tårn II, og det visuelle output er set fra vest

230 06 //IMPLEMENTERING AF REDSKABER

SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVERING Kapitlet gennemgår designprocessen for projektet Ornate Spaces i Mumbai. Gennem projektet er der udviklet og implementeret forskellige parametriske designredskaber, som simulerer dagslys og giver arkitekten direkte feedback. Målet har været gennem brugen af de parametriske skitseredskaber at kvalificere de tidlige designbeslutninger i forhold til dagslys. Der er gennem kapitlet lagt vægt på redskabernes betydning i forhold til designbeslutningerne, hvilke der træffes, hvornår de træffes og redskabernes relation hertil.

Projekt Ornate Spaces viser, hvilke store udfordringer arkitekten stilles overfor gennem processen. Teamet består af mange forskellige faggrupper med forskellige erfaringer, metoder og mål. Byggeprogrammet er komplekst, og sitet ligger i en kontekst, hvor solens påvirkning er markant. På trods af de mange udfordringer er beslutningsprocessen kort, og enhver beslutning har betydning for projektets resultat.

Kapitlet viser, hvordan den arkitektoniske proces ikke er lineær. Specielt i den helt tidlige koncept-fase-A, hvor der arbejdes på mange forskellige helhedskoncepter og deleksperimenter. Her ´lånes´ der fra andre idéer, koncepter fusioneres, og der skabes større og mindre synteser. Der arbejdes ud fra en holistisk forståelse, hvor det ikke er muligt at optimere løsninger. Processen går stærkt, og der træffes konstant beslutninger, der afprøves i formmæssige løsninger. Arkitekten bruger sin tidligere erfaring og intuition til at drive disse undersøgelser. Der opbygges i denne periode viden, som er unik for opgaven, og som har afgørende betydning for de fremtidige beslutninger i den efterfølgende proces.

Mumbai-kapitlet viser, at hvis man skal påvirke designbeslutninger, er det nødvendigt at tage selve designprocessen i betragtning i udviklingen af designredskaber. Det vil sige den måde arkitekter designer på, hvilke metoder de anvender, og hvilke medier de bruger til denne kommunikation. Hvis der ikke er taget hensyn til dette, vil redskaber blive kasseret og ikke have en afgørende indflydelse. Det vanskelige er, at denne proces er forskellig fra praksis til praksis og fra projekt til projekt. Men der ligger i de parametriske redskaber netop dette potentiale i at

231

skræddersy redskaberne til de specifikke behov og ikke til de generelle, som de traditionelle redskaber er opbygget efter.

Allerede i den før-konceptuelle-fase træffes der vigtige beslutninger, som er styret af sammensætningen af designteamets kompetencer, og hvilke informationer og prioriteringen der skal indgå i byggeprogrammet - men også prioriteringen af, hvilken specialviden der ønskes implementeret via de parametriske redskaber. Allerede i skitseringsfasens begyndelse er det særdeles vanskeligt at udvikle yderligere redskaber og indsamle viden på grund af processens hastighed.

Gennem processen blev redskaberne anvendt ud fra forskellige mål. I den helt tidlige koncept-fase-A blev de brugt til at afprøve intuitive undersøgelser, og gennem feedback styrket eller korrigeret herfor. Redskaber blev også anvendt til at formidle den genererede viden, både i den interne sparring, gennem designudviklingen og for at danne grundlag for den senere argumentation. Redskaberne blev anvendt som hurtige ´upræcise´ skitseredskaber, hvor resultaterne efterfølgende blev valideret ved hjælp af mere præcise simuleringssoftware.

Redskabernes integrering, hastighed og feedback hjalp teamet med at skabe synergi mellem dagslyset og projektets funktionelle, kulturelle, rumlige, æstetiske og økonomiske krav og behov. Herved blev performance-begrebet en aktiv del af designudviklingen og en del af byggekonceptets fortælling og kvalitet.

07//KONKLUSION

234 07 //KONKLUSION

INTRODUKTION

Byggeriet udfordres i dag på at imødekomme en mere bæredygtig tilblivelse og brug. Arkitekturen er blevet mere og mere kompleks i sine processer, og anvendelsen af ny viden og samarbejde med nye specialiserede faggrupper er blevet uundgåeligt i arbejdet med de aktuelle problemstillinger. Det udfordrer den kreative proces med målbare krav og anbefalinger, samt en anderledes og uvant arbejdsmetode og viden, som ikke tidligere har været en del af den tidlige designproces.

Arkitekten træffer de første uger afgørende beslutninger omkring en bygnings rumlige, æstetiske og performative dagslys-egenskaber. Et projekts løsningsrum låses langsomt i takt med, at der træffes beslutninger, og det bliver gradvist vanskeligere og dyrere at lave ændringer. Der findes allerede en lang række simuleringsprogrammer, der henvender sig til den skitserende arkitekt. Disse redskaber har dog sjældent indflydelse på de tidlige designbeslutninger og bruges hovedsageligt til at verificere og argumentere for allerede kendt viden. De afgørende beslutninger træffes af arkitekten og afhænger af dennes intuition og erfaring.

ErhvervsPhD-ens tese er - gennem udvikling af de parametrisk-definerede skitseredskaber - at kunne estimere performative dagslyskvaliteter i den tidlige designfase. Herigennem har det været målet at undersøge, om de parametriske skitseredskaber kan have en positiv indvirkning på den arkitektoniske designproces.

235

236 07 //KONKLUSION

RESUME

Hvad er lys? – Svaret afhænger af, hvem der spørges. Hvor ingeniøren, hjerneforskeren og fysikeren vil lede svaret i retning af fotoner, bølgelængder og watt/m2, vil designeren og arkitekten typisk beskrive og tage stilling til forholdet mellem lys og skygge, farverne på lyset og kompositionerne.

Dagslyset har mange komplekst sammenvævede og ofte modstridende indvirkninger på arkitekturen og vores krop, eksempelvis i forhold det termiske indeklima, det visuelle miljø, det biologiske system og det økonomiske driftsbudget i en bygning. Det er ikke muligt at beskrive godt dagslysdesign entydigt, da det afhænger af den pågældende situation, og hvem beskueren og brugeren er. Hvor bygningskulturen tidligere var tæt forbundet til det lokale miljø, og hvor man byggede efter de naturlige ressourcer og materialer, der var til rådighed, har det moderne samfund løsrevet sig fra sin kontekst ved hjælp af billige energikilder.

Vi er konstant badet i lys, og der er uanede mængder til rådighed. Der ligger et stort potentiale i (igen) at bruge denne naturlige ressource og skabe grobund for en mere bæredygtig bygningskultur, end det er tilfældet i dag.

Lysets multifacetterede fremtrædelsesformer, indvirkning og relationer gør det vanskeligt at arbejde med i en arkitektonisk kontekst, hvor eksempelvis projektbeskrivelse, designteam, mål og brugergrupper konstant ændrer vilkår og sammensætning. De aktuelle simuleringsværktøjer er udviklet til en lineært struktureret arbejdsproces og er derfor ikke fleksible i forhold til arkitektens mere iterativt undersøgende arbejdsmetoder. Værktøjerne er ikke særlig godt integreret i arkitektens øvrige redskaber, og deres editerings-muligheder giver ikke den fornødne designfrihed. Værktøjernes output mangler den fornødne transparens og kommunikeres i et sprog, der er vanskeligt at anvende i designudviklingen. De aktuelle simuleringsværktøjer anvendes derfor først sent i processen med det formål at verificere allerede kendt viden.

237

For at udvikle, teste og senere implementere de parametriske skitseredskaber i ErhvervsPhD-projektets forløb har det været essentielt at undersøge såvel teori som praksis omkring designprocessen. Hvornår træffer vi de vigtigste beslutninger? Hvordan planlægger vi? Hvordan håndterer vi projekter, opbygger viden og forholder os til den konstante usikkerhed? Den arkitektoniske beslutningsproces er ikke lineær og målbar. Den bedste løsning findes ikke gennem optimering, men gennem en undersøgende tilgang, hvor løsning og problem ikke kan adskilles. Her er skitsen et betydningsfuldt redskab, der gør det muligt for arkitekten at navigere, kommunikere, undersøge og udvikle sammenhænge gennem forskellige abstraktionsniveauer. Skitsen indeholder specifik viden, der gør arkitekten i stand til at arbejde med udvalgte fokusområder. Skitsens egenskaber er anvendt i udvikling, test og senere implementering af de parametriske redskaber, og der er skabt parametriske redskaber til at visualisere vejrdata, undersøge lys/skygge-forhold, dagslysfaktorer og solindstråling parallelt med den arkitektoniske designproces’ tidlige skitseringsfase.

238 07 //KONKLUSION

DISKUSSION

Diskussionen anvender den vigtigste dokumentation fra afhandlingen. Der diskuteres på tværs af teori- og praksiskapitler, og der anvendes materiale fra de kvalitative interview og spørgeskemaundersøgelsen. Diskussionens mål er herigennem at undersøge ErhvervsPhD-projektets definerede forskningsspørgsmål Kan parametriske skitser simulere dagslys til gavn for designprocessens tidlige faser?

Kan integreringen af parametriske skitser lede til bedre designbeslutninger?

Kan parametriske skitser forbedre kommunikationen mellem designprocessens forskellige parter?

3XN er aktør på den internationale arkitekturscene og løser opgaver i Europa, Asien og Nordamerika. I dag konfronteres tegnestuen med stadigt stigende krav til mere adaptive og miljøbevidste løsninger, hvilket forudsætter implementering og anvendelse af ny viden i designprocessen. Arkitektens redskaber og tilhørende repræsentationsformer er her vigtige elementer. De til enhver tid givne redskaber har betydning for, hvordan vi tænker, hvad vi har mulighed for at tænke og beslutte, og hvilken arkitektur vi har mulighed for at bygge.

I den arkitektoniske designproces er optimering og en ren rationel tilgang ikke mulig som udgangspunkt for at træffe beslutninger. Ifølge Rittel & Webber består de arkitektoniske problemstillinger af såkaldte wicked problems, der kræver en ikke lineær proces for at blive løst. Designprocessen består af en undersøgende tilgang, hvor ideer fusioneres og mødes i en konstant forandringsproces på vejen mod at finde den bedste løsning. Denne proces kræver fleksible redskaber, der ikke opererer med én løsning, men giver mulighed for en skitserende tilgang, hvor der afprøves mange ideer i en vekslen mellem fokus, abstraktionsniveau og skala. Arkitekt #1 og #2 beskriver, hvordan de hovedsageligt handler i forhold til deres intuition, hvilket ifølge Klein (s. 112) står for mere en 90 % af de kritiske beslutninger. I praksis er dagslys ikke det vigtigste parameter, men må tænkes i relation til øvrige arkitektoniske kvaliteter samt økonomiske forhold. Designprocessen består af målbare og ikke målbare parametre, og det er vigtigt at redskaberne sætter arkitekten i centrum for at vægte og træffe de bedste beslutninger.

239

I test og implementering af de parametriske redskaber har forskningsprojektet vist nye muligheder for at anvende dagslys som designparameter. Idet designprocessen består af store mængder tavs viden og allerede etablerede redskaber og metoder, har dette været en udfordrende proces.

Testning og implementering gav indsigt i, hvilke parametre der er vigtige for et designredskab. Samtidig havde jeg erfaret betydningen af ikke at begrænse eller hindre de kreative udfoldelsesmuligheder, som arkitekterne havde været vant til. Integreringen i Rhino gav mulighed for at bibeholde de kendte modelleringsfunktioner.

Forskningsprojektet fandt det betydningsfuldt at udvikle data-lette modeller, hvilket gav mulighed for direkte feedback og dynamiske editeringsmuligheder. De internationale spørgeskemaer viste, at der var forskel på, hvilke parametre de enkelte tegnestuer fandt vigtige, hvilket tyder på meget forskellige arbejdsmetoder og processer.

Arkitekt #1 fremhævede (s. 218) betydningen af, at redskabernes feedback er en aktiv del af designprocessen, hvilket gør ham i stand til at undersøge arkitektoniske og performative kvaliteter parallelt. Ligesom for den analoge skitse (beskrevet af Schön, Goldschmidt & Lawson s. 116) muliggør de parametriske redskaber en samtale, men samtidig anbringes arkitekten i dialog mellem det intuitive og analytiske. Gennem denne lærende og reflekterende proces (Schön s. 114) bliver arkitekten i stand til gradvis at forhandle sig frem til et tilfredsstillende resultat, som ikke er baseret alene på intuitive handlinger, hvilket i følge Klein er risikofyldt (s. 112).

Det redskab, der blev brugt mest, var solindstrålingssimuleringen, der blev anvendt både på volumen- og facadeniveau (s. 169-183, 206-225). Redskabernes output gav ikke kun de totale indstrålingsværdier (i kWh/m2), men supplerede med en procentmæssig sammenligning med en anden (mere traditionel) løsning. Herved fandtes løsningen ikke gennem optimering af et enkelt parameter som reduktion af indstråling, men gennem en afvejning med øvrige arkitektoniske og økonomiske forhold.

Som Arkitekt #2 og #3 nævnte, står arkitektfaget i dag over for kommunikative udfordringer mellem nye faggrupper og anvendelse af teknisk viden. Gennem test og

240 07 //KONKLUSION

implementering blev redskaberne anvendt til at integrere lokale vejrdata og kommunikerede numerisk viden mellem processens forskellige aktører. Arkitekt #1 og #2 beskrev, hvordan redskaberne bruges til at understøtte deres intuitive valg. Herved gøres tavs viden genkendelig mellem de involverede arkitekter.

Spørgeskemaundersøgelsen (se appendiks s. 48-53) antyder, hvorledes der er stor forskel på, hvor ofte arkitekter samarbejder med tilknyttede specialister gennem processen. Hvor 3XN i konceptfasen var i månedlig kontakt med specialister, var tegnestuer som SOM og Foster + Partners i dialog i henholdsvis hver anden uge og på daglig basis (med deres interne specialister). Gennem test og implementering havde 3XN ikke megen sparring med eksterne specialister. I Worli Tower og Ornate Spaces blev redskabernes undersøgelsesoutput dog anvendt til at skabe dialog og sparring omkring vigtige designundersøgelser via skype-møder og workshop med bygherre og deres rådgivere, og i Ornate Spaces blev det tillige anvendt til tidligt at kommunikere bygningskonceptet til den tilknyttede LEED certificeringsekspert.

I projekt Bayer viste ingeniørerne fra Werner Sobeck sig kritiske i forhold til de skitserende simuleringsredskaber, som på dette tidspunkt var på et tidligt udviklingsstadie. Designteamet på 3XN introducerede en ny kommunikationsform og arbejdsfordeling, som i første omgang blev opfattet negativt. Det kan være vanskeligt at introducere nye samarbejdsformer, og det introducerer samtidig et spørgsmål omkring ansvars- og honorarfordeling. Dialogen med Werner Sobeck endte dog positivt, og designet blev godkendt, efter vi havde valideret simuleringerne i Ecotect. Der er i dag potentiale for videre forskning omkring parametriske arbejdsprocesser, der i højere grad skaber dialog på tværs af faggrupper gennem den tidlige designproces.

I projekt Bayer viser forskningsprojektet et dilemma, som ligger i den anvendte arbejdsmetode, hvor der arbejdes gradvist fra volumenstudier og videre til facadens detaljering. Simuleringsoutputtet viste, at den største reduktion i solindstråling var afhængig af facadens design i relation til dens orientering (appendiks s. 75-79). Det kan i en designproces være vanskeligt parallelt at udvikle facadedesign og bygningens volumen, og der er potentiale for mere forskning i brugbare metoder.

Som figur 4.3 i kapitel 4 viser, falder beslutningernes betydning hurtigt og i takt med, at projektets løsning fastlåses. Ifølge Rittel og Webber (s. 100) er det vigtigt at holde løsningsrummet åbent længe, men i praksis er der altid en stram tidsplan, der betyder, at der konstant skal træffes beslutninger. Forskningsprojektet ser to strategier

241

for at kunne forbedre designbeslutningerne ved hjælp af parametriske designredskaber. 1) At forlænge den tidshorisont hvor beslutningerne har betydning. Dette kunne teoretisk opnås ved at anvende parametrisk-fleksible skitsemodeller, der tillader senere designændringer. Med de nuværende parametriske værktøjer er det dog vanskeligt at opnå den fornødne fleksibilitet. De parametriske værktøjers opbygning betyder, at det er nemt at foretage tidlige designændringer, men i takt med at flere beslutninger bliver truffet, bliver modellens interne relationer vanskeligere at ændre. Forskningsprojektet har anvendt strategi 2), som består af en mere informeret designproces. Ved at tilføre strategisk udvalgt viden tidligt i processen og gøre den omsættelig og anvendelig opnås en stejlere videnskurve på udvalgte fokusområder.

Til forskel for strategi 1) erstatter strategi 2) ikke de allerede etablerede redskaber og metoder, men kan i stedet anvendes som et supplement.

Gennem test og implementering var der stor forskel på redskabernes indflydelse på designbeslutningerne. I projekterne SINO, Prabhadevi Tower og Worli Tower blev redskaberne anvendt i udvalgte dele af processen (s.169-183). Redskabernes rolle var hovedsageligt at verificere og forbedre performancekriterier for allerede kendte løsninger og koncepter. I projekt Bayer og Ornate Spaces blev redskaberne integreret fra begyndelsen og var en del af den undersøgende designudvikling. Her blev redskaberne anvendt i sammenhæng med øvrige arkitektoniske redskaber og metoder til at undersøge sammenhænge og træffe beslutninger. Erfaringerne viste, at det var vanskeligt at udvikle nye parametriske redskaber for hvert projekt og på samme tid følge med i designudviklingen for projektet. I projekt Ornate Spaces blev der derfor i før-konceptfasen udviklet en række generelle redskaber – en parametrisk ´redskabskasse´. Dette gav designteamet mulighed for hurtigt at afprøve forskellige redskaber, når det var aktuelt, uden at bruge tid på at udvikle redskaberne fra bunden. Redskaberne kunne herefter tilpasses og videreudvikles til de projektspecifikke krav.

I projekt Ornate Spaces viser implementeringen af de parametriske redskaber, hvordan dagslys-performance kan være en del af det arkitektoniske koncept. Outputtet fra de parametriske skitser blev før den endelige aflevering verificeret i programmet DIVA for Rhino. Materialet blev anvendt i det senere præsentationsmateriale til at understøtte projektets koncept. Solindstrålingsanalyserne af bygningsvolumenet og facaden stod dog aldrig alene, men blev anvendt i relation til bygningens øvrige arkitektoniske kvaliteter og blev brugt til at styrke de arkitektoniske argumenter over for bygherre og tilknyttede rådgivere.

242 07 //KONKLUSION

KONKLUSION Parametriske redskaber åbner nye muligheder for arkitektbranchen. Hvor udviklingen af simuleringsværktøjer tidligere var forbeholdt programmørverdenen, er det i dag muligt for kreative faggrupper at skræddersy software specifikt til deres unikke behov. Dette forskningsprojekt ville ikke have været muligt at udføre for seks år siden, og udviklingen er stadig i sit tidlige stadie. Der er endnu kun få eksempler på, hvilke muligheder de nye værktøjer rummer i forhold til at støtte arkitektens arbejdsprocesser.

Forskningsprojektet giver et indblik i, hvordan parametriske skitser kan anvendes i den arkitektoniske designproces. Forskningsprojektet ser ikke de parametriske skitser som erstatning for eksisterende redskaber, men som et supplement. Arkitektens øvrige redskaber: blyanten, den fysiske model og den digitale model har hver deres styrker og anvendelsesområder. Det samme gælder den parametriske skitse, og valg af redskab må vælges i forhold til, hvilket redskab der støtter opgaven bedst muligt på et givent tidspunkt i processen.

De praksisbaserede undersøgelser i projekt Bayer, SINO, Prabhadevi og Worli Tower viser, hvordan parametriske redskaber kan være vanskelige at integrere i eksisterende arbejdsprocesser. Det er vigtigt at tage tegnestuens arbejdsproces, teamet, metoderne og de anvendte redskaber i betragtning. Designprocessen er en social aktivitet med mange forskellige aktører, der har stor erfaring med velkendte (ofte ubevidste) arbejdsmetoder. For at udnytte de nye muligheder, som parametriske værktøjer giver, er det vigtigt at have en fælles forståelse for værktøjernes muligheder og begrænsninger. Det er ikke nødvendigt, at alle arkitekter skal være parametriske specialister, men anvendelsen og implementeringen kræver et miljø. Det er derfor både et ledelsesmæssigt, personligt og uddannelsesmæssigt anliggende at bestemme, hvilke kompetencer og viden der skal udvikle vores arkitektur.

De parametriske skitser kan være et kraftfuldt redskab til at udvikle og argumentere for afgørende arkitektoniske beslutninger. Det er derfor vigtigt at kende til, hvilke parametre der er medtaget i simuleringerne, og hvilke fejlmarginer der evt. er taget højde for. Forskningsprojektet vil gerne understrege vigtigheden af, at arkitekten er kritisk over for dette og/eller samarbejder tæt med specialister, der har den fornødne viden og erfaring.

243

De parametriske skitser, der blev anvendt i denne afhandling, var tilpasset arkitekter, der ikke havde stor erfaring med dagslys. Redskaberne ville ikke have samme anvendelighed for en ekspert på området. Redskaberne giver mulighed for at opbygge specifik viden hos novicer og herigennem forbedre deres intuition og mentale simulering. Redskaberne har vist, hvordan tavs viden gøres genkendelig og anvendelig i designprocessen. Der ligger et potentiale for, at redskaberne anvendes på fremtidige tegnestueprojekter og herved giver mulighed for at dele (tavs) viden mellem medarbejdere og projekter.

Forskningsprojektet har givet eksempler på, hvordan parametriske redskaber kan anvendes til at danne nye kommunikationsformer internt og eksternt i processen.

Her er ekstern viden anvendt i den kreative designproces samtidig med, at arkitektens kreative frihed er forsøgt bevaret. Herved er arkitekten sat i centrum for beslutningerne med mulighed for at sparre internt og med mere tekniske faggrupper.

De parametriske redskaber giver mulighed for at hæve den eksisterende informationsmængde, hvilket ifølge Galbraith (s. 105) resulterer i en reduceret operationel usikkerhed. Som diskuteret af Christensen og Kreiner (s. 105) er organisationer yderligere udfordret af en kontekstuel usikkerhed, som ligger uden for deres egen rækkevidde at påvirke. De parametriske værktøjers iboende fleksible egenskaber giver mulighed for at sænke den kontekstuelle usikkerhed og gøre 3XN i stand til at tilpasse sig nye udfordringer og krav, som omverdenen efterspørger. Dette kan medvirke til, at tegnestuen fastholder sin position og forbedrer sin konkurrenceevne. Gennem brugen af de parametriske værktøjer er der mulighed for at øge designsikkerhed internt og eksternt, hvilket resulterer i en intern designfrihed og en kommunikativ gevinst udadtil.

NOTER & ANIMATIONER

246 NOTER & ANIMATIONER

NOTER

00 INTRODUKTION

1

Mere information om Grasshopper kan findes på følgende webadresse: http://www.grasshopper3d.com, sidst tilgået 2. juni 2013.

2

Mere information om Generative Components kan findes på følgende webadresse: http://www.bentley.com/da-DK/Promo/Generative+Components, sidst tilgået 2. juni 2013.

01 FORSKNINGSSPØRGSMÅL OG METODE

1

Mere information om de nævnte softwarefirmaer kan findes på følgende webadresser: McNeel - http://www.mcneel.com, Graphisoft - http://www.graphisoft.com, Bentley - http://www.bentley.com, Autodesk - http://www.autodesk.com, sidst tilgået 2. juni 2013.

02 LYS

1

Satellitmålinger udført af Physikalisch-Meteorologischen Observatorium Davos – World Radiation Center: http://www.pmodwrc.ch/pmod.php?topic=tsi/composite/SolarConstant, sidst tilgået 12. april 2012.

03 SIMULERINGSMETODER

1

Mere information om de nævnte analyse- og simuleringsprogrammer kan findes på følgende webadresser: Be06-Be10 - http://www.sbi.dk/miljo-og-energi/energiberegning/anvisning213-bygningers-energibehov, Radiance - http://radsite.lbl.gov/radiance/, Ecotect - http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/, IES - http://www.iesve.com/, EnergyPlus - http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/, BSIM - http://www.sbi.dk/en/bsim, sidst tilgået 2. juni 2013.

247

2

Mere information om Projekt Vasari kan findes på følgende webadresse: http://autodeskvasari.com/, sidst tilgået 2. juni 2013.

3

Mere information om A+E:3D kan findes på følgende webadresse: http://www.apluse.dk/, sidst tilgået 2. juni 2013.

4

Mere information om Velux Energy and Indoor Climate Visualizer kan findes på følgende webadresse: http://www.velux.com/Daylight/Visualizers/Energy_Indoor_Climate_Visualizer, sidst tilgået 2. juni 2013.

5

Mere information om Velux Daylight Visualizer 2 kan findes på følgende webadresse: http://viz.velux.com/, sidst tilgået 2. juni 2013.

6

Mere information om IES VE kan findes på følgende webadresse: http://www.iesve.com/, sidst tilgået 2. juni 2013.

7

Mere information om DIVA for Rhino kan findes på følgende webadresse: http://diva4rhino.com/, sidst tilgået 2. juni 2013.

04 DESIGNPROCESSEN

1

Der er ifølge Polanyi (1966) to former for viden: tavs og eksplicit. Tavs viden, har personlige kvaliteter, hvilket gør den svær at formalisere og kommunikere. Eksplicit viden, kan overføres og kommunikeres i formelle og systematiske sprog.

2

Herbert A. Simon [1996, s. 61] har estimeret at korthedshukommelsen har mulighed for at håndtere omkring syv oplysninger af gangen. Simon har samtidigt observeret, at det tager mellem fem til ti sekunder at overføre hver oplysning mellem kort- og langtidshukommelsen.

248 NOTER & ANIMATIONER

3

Ifølge Den Store Danske Encyklopædi: http://www.denstoredanske.dk/Sprog,_religion_og_filosofi/Filosofi/Filosofiske_begreber_og_fagudtryk/holisme?highlight=holisme, sidst tilgået 6. februar 2013.

4

Ifølge Wikipedia: http://www. en.wikipedia.org/wiki/Holism, sidst tilgået 6. februar 2013.

05 UDVIKLING OG TEST AF REDSKABER

1

Den 1. maj 2013 var der 23.226 registrerede brugere på Grasshoppers internationale forum-webside.

2

Ted Ngai´s script kan findes på følgende webadresse: http://www.tedngai.net/#, sidst tilgået 17. juli 2012.

3

Mere information om vejrdata fra EnergyPlus kan findes på følgende webadresse: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/weatherdata_about.cf m?CFID=993296&CFTOKEN=e4a00af2acb952ec-0463A42D-D68A-DF1B0B68C6055C7D4C91, sidst tilgået 2. juni 2013.

4

Der er anvendt EnergyPlus-verjdata for København

5

Vejrdataen der er anvendt i dette eksempel er fra EnergyPlus

06 IMPLEMENTERING AF REDSKABER

1

For at korrigere for store udsving mellem de enkelte dage, er gennemsnittet for 5 dage udregnet og anvendt i den parametriske solrose.

2

Mere information om Firefly kan findes på følgende webadresse: http://fireflyexperiments.com/, sidst tilgået 24. april 2013.

3

De validerende DIVA simuleringer er på timebasis gennem hele året, og anvender lokal vejrdata fra EnergyPlus.

249

ANIMATIONER 1

ESTIMERING AF 2 PROCENT DAGSLYSFAKTOR

2

DAGSLYSFAKTORSIMULERING VHA. BRS_VINKELMÅLERE

3

SOLINDSTRÅLINGSSIMULERING AF BYGNINGSVOLUME

4

SOLINDSTRÅLINGSSIMULERING AF FACADEGEOMETRI

5

SOLINDSTRÅLINGSSIMULERING MED FEEDBACK OMKRING TIDLIGERE BESLUTNINGER

6

SOLINDSTRÅLINGSSIMULERING AF CLOVER KONCEPTET

LITTERATUR

252 LITTERATUR

LITTERATURHENVISNINGER Angioni, G., (2011) Fare, dire, sentire: l’identico e il diverso nelle culture, Il Maestrale, pp. 26-99 Apte, J., S., Arasteh, K., D., Huang, Y., J., (2003) Future Advanced Windows for Zero-Energy Homes, American Society of Heating, Refrigerating and AirConditioning Engineers.

Baker, N., Steemers, K., (2002), Daylight design of buildings, James & James Boyce R., P., (1997) Light, sight and photobiology, Lighting Futures 2: 1, pp. 3-6 Boyce, R., P., (2003) Human factors in lighting, CRC Press Boyce, R,. P., (2006) Reviews of Technical Reports on Daylight and Productivity.

Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute.

Boyce, R,. P., (2009) The impact of light in buildings on human health, SHB2009 - 2nd International Conference on Sustainable Healthy Buildings; Seoul, Korea.

Bruin-Hordijk, T., (2011), Visual comfort for seniors, presentation at the 4th VELUX Daylight Symposium, 4-5 May 2011, Rolex Learning Center, EPFL, Switzerland Butti, K., Perlin, J., (1980) A Golden Thread: 2500 Years of Solar Architecture. Palo Alto, CA: Cheshire Books Chase, W., G., Simon H., A., (1973) Perception in chess, Cognitive Psychology Cheng, K., C., R., (2007), Inside Rhinoceros 4, Thomson & Delmar Christensen, S., Kreiner, K., (1991) Projektledelse i løst koblede systemer, Ledelse og læring i en ufuldkommen verden, DJØF

253

Christoffersen, J., Johnsen, K., Petersen, E., (2002) Beregning af dagslys i bygninger, Toptryk Grafisk A/S CIE, (1994) Spatial Distribution of Daylight – Luminance Distributions of Various Skies CIR110, 1994 Commission Internationale de l’Eclairage CIE, No. 110 Cofaigh, O., E., Olley, A., J., Lewis, O., J., (1996) The climatic dwelling: an introduction to climate-responsive residential architecture, James & James Cross, N., G., Naughton, J., Walker, D., (1981) Design Method and Science Method, in Design Studies, vol. 2 no.4, pp. 195-201.

Cross, N. ed., (1984) Development in Design Methodology , Pitman Press Cross, N. (2001b). Can a machine design?, MIT Design Issues 17(4), pp. 44-50 Cross, N., (2004) Forty Years of Design Research. Design Studies 28, Volume 20, Nr. 1 Cross, N., (2005) Designerly Ways of Knowing, Springer Dahl, T. ed., (2009) Place and climate - Climate and architecture, 1. udg., Routledge, s. 13-22, Daniels, K., (1998) Low-Tech Light-Tech High-Tech Building in the Information Age, Birkhäuser De Groot, A., D,. (1965) Thought and choice in chess, 1st ed., The Hague: Mouton Publisher Dulken, V., S., (2006) Inventing the 19th Century: 100 Inventions that Shaped the Victorian Age from Aspirin to the Zeppelin, New York University Press

254 LITTERATUR

Edwards, L., Torcellini, P., (2002) A Literature Review of the Effects of Natural Light on Building Occupants, National Renewable Energy Laboratory Erhvervs- og Byggestyrelsen (2009) Strategi for reduktion af energiforbruget i bygninger, Schultz Grafisk A/S Foster, G., R., Kreitzman, L., (2004) Rhythms of life: the biological clocks that control the daily lives of every living thing. New Haven, Conn: Yale University Press Frayling, C., (1993) Research in Art and Design, Royal College of Art Papers 1(1) Galasiu, A., Reinhart, C., F., (2007) Current daylighting design practice: A survey, Building Research and Information; 36(2): pp. 159–174 Galbraith, J., (1973) Designing Complex Organizations, Addison-Wesley Galbraith, J., (1977) Planlægning af organisationer, Addison-Wesley Goel, V., (1995) Sketches of Thought, MIT Press Goldschmidt, G., (1991) The dialectics of sketching, Design Studies, 4, pp. 123-143.

Grabner, T., Frick, U., (2013) GECO: Architectural Design through Environmental Feedback, in Peters, B. ed., Kestelier, X. ed., Computation Works: The Building of Algorithmic Thought, Architectural Design March/April 2013, Printer Trento Srl, pp. 142-143 Haas, P., (1997) Dassault Systèmes Runs into a Hitch in a Bid to Rule ComputerAided Design, Wall Street Journal (Europe), June 3, pp. 32 Hill, J., (2005) Building the Drawing, In Design Through Making, Architectural Design, Vol. 75, No. 4, Sheil, R. ed. pp.13-21 Huygens, C., (1657) De ratiociniis in ludo aleæ, English translation first published in 1714, printed by S. Keimer for T. Woodward, Reprinted by Gale ECCO in 2010 Jankovic, L., (2012) Designing Zero Carbon Buildings Using Dynamic Simulation Methods, Routledge Johnsen, K., (2002) Glasfacader og storrumskontorer: indeklima og dagslys, SBI Dagslysgruppen, afdelingen for energi og indeklima

255

Klein, A., G., Calderwood, R., Clinton-Cirocco, A., (1986) Rapid Decision making on the Fire ground, U. S. Army: Research Institute for the Behavioral and Social Sciences Klein A., G., (1993) Recognition-primed Decision (RPD) model of rapid decision making, In Klein A., G., Orasanu, J., Calderwood, R., Zsambok, C., E. ed., Decision making in action:Models and methods, Ablex Publishing Company, pp. 138-147 Klein, A., G., (1998) Sources of Power: how people make decisions, Mit Press Klein, A., G., (2004) The Power of Intuition: How to Use Your Gut Feelings to Make Better Decisions at Work, Crown Business Kvale, S., (1996) InterViews: An Introduction to Qualitative Research Interviewing, SAGE Lawson, B., R., (1994a) Architects are losing out in the professional divide, The Architects´ Journal 199(16): pp. 13-14 Lawson, B., R., (1994b) Design in mind, Oxford Architectural Press.

Lawson, B., R., (2005/2006) How Designers Think: The Design Process Demystified, Architectural Press Liebchen, J., H., (2002) Bauwirtschaft und Baubetrieb, Band 17 Liddell, H., G., Scott, R., (1999) A Greek English Lexicon, Clarendon Press McCormack, J., Dorin, A., Innocent, T., (2004) Generative Design: a paradigm for design research, in Redmond, J. et al. ed., Proceedings of Futureground, Design Research Society Marsh, R., Larsen, G., V., Lauring, M., Christensen, M., (2006) Arkitektur og energi, Rosendahls Bogtrykkeri Marsh, R., Larsen, G., V., Hacker, J., (2008) Bygninger Energi Klima: Mod et nyt paradigme, Rosendahls Bogtrykkeri McNeil, I., (1990) An Encyclopedia of the History of Technology, Routledge Mccurdy, T., Graham, S., E., (2003) Using human activity data in exposure models: Analysis of discriminating factors, Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, vol. 13, pp. 294–317

256 LITTERATUR

Mikkelsen, H., Riis, O., J., (1989) Grundbog i projektledelse, 3 udgave, Toptryk Grafisk Miller, A., G., (1956) The magical number seven, plus or minus two: some limits on our capacity for processing information, Psychological Review 63 (2): pp. 81–97 Morison, E., E., (1966) Men, Machines and Modern Times, The M.I.T Press.

Mullen, T., (2009) Mastering Blender, 1st ed, Wiley Publishing Nielsen, T., R., and Svendsen, S., (2003) Harmonisering af grundlaget for beregning af energitilskud fra vinduer, SR-03-03, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark Nonaka, I., (1994) A Dynamic Theory of Organizational Knowledge Creation, Organization Science, Vol. 5, No. 1. (Feb.), pp. 14-37 Nonaka, I., Takeuchi, H., (1995) The knowledge creating company, Oxford University Press Olgyay, V., (1963) Design With Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism, Princeton University Press, s. 6 Oliver, P., (1997a), Encyclopedia Of Vernacular Architecture Of The World, vol. 1, Cambridge University Press Oliver, P., (1997b) Encyclopedia Of Vernacular Architecture Of The World, vol. 3, Cambridge University Press, s. 1930-1931 Oliver, P., (2003) Dwellings: The Vernacular House Worldwide, Phaidon Press Otto, F., (1995) Finding Form: Towards and Architecture of the Minimal”, Axel Menges Oxman, R., (2008) ”Performance based Design: Current Practices and Research, Issues IJAC International Journal of Architectural Computing, Vol. 6 (1), pp. 1-17 Perez-Gomez, A., Pelletier, L., (2000) Architectural Representation and the Perspective Hinge, The MIT Press Peters, B., Whitehead, H., (2006) Smithsonian Courtyard Enclosure. Techniques and Technologies in Morphogenetic Design, John Wiley & Sons.

257

Polanyi, M., (1966) The Tacit Dimension, Routledge Reda, I., Andreas,. A, (2008) Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications, National Renewable Energy Laboratory, Report No. DE-AC3699-GO10337 Reinhart, C., F., Fitz, A., (2006) Findings from a survey on the current use of daylight simulations in building design, Building Research and Information, vol.

36 (2), pp. 159-174 Reinhart, C., F., LoVerso, V., R., M., (2010) A rules of thumb-based design sequence for diffuse daylight, Lighting Research and Technology, vol. 42 (7) Reinhart C., F., Walkenhorst, O., (2001) Dynamic RADIANCE-based daylight simulations for a fullscale test office with outer venetian blinds, Energy & Buildings 2001; vol. 33 (7), pp. 683–697 Rittel, H., (1972) Son of Rittelthink: The State of the Art in Design Methods, The DMG 5th Anniversary Report, DMG Occasional Paper No. 1. 7.2, pp. 143–147 Rittel, H., Webber, M., (1973) Dilemmas in a General Theory of Planning, Policy Sciences, Vol. 4, Elsevier Scientific, pp. 155-169 Roozenburg, N., F., M., Cross, N., G., (1991) Models of the design process: integrating across the disciplines, Design Studies, Vol. 12 (4), pp. 215-220 Rudofsky, B., (1964) Architecture Without Architects: A Short Introduction to Non-pedigreed Architecture, Museum of modern art, pp. 3-5 Rundquist, R., (1984) Simplified Window Energy Calculation Procedure, Final Report, ASHRAE research project 332-RP Salares, V., Russell, P., (1996) Low-E Windows: Lighting Considerations, A Sustainable Energy Future: How do we get there from here?, National Renewable Energy Laboratory Samuels, R., (1990) Solar Efficient Architecture and QualityofLife: The Role of Daylight and Sunlight in Ecological and Psychological Well-Being, Energy and the Environment Into the 1990s. Vol. 4, Oxford: Pergamon Press, pp. 2653–2659 Sayer, R., A., (1984/1992) Method in Social Science: a realist approach, Hutchinson & Routledge

258 LITTERATUR

SBI (2000) Indeklimahåndbogen, anvisning 196, anden udgave, Quickly Tryk A/S Schittich, C., (2003) Solar Architecture (Strategies Visions Concepts), ArchitekturDokumentation GmbH & Co. Schön, D., (1983) The Reflective Practitioner: How professionals think in action, Temple Smith Schmidt, D., (2005) Designing low-”exergy” buildings, Iceland Building Research Institute -IBRI-, Royal institute of Technology Schön, D., A., (1983) The Reflective Practitioner. How professionals think in action, Temple Smith Schön, D., A., Wiggins, G., (1992) Kinds of seeing and their function in designing, Design Studies vol. 13 (2), pp. 135-156 Scrivener, S., A., R., (2009) The role of art and design process and object in research, In: Numkulrat, N., O’RILEY, T., ed., Reflections and Connections: On the relationship between creative production and academic research, University of Art and Design Helsinki Sidney, A., G., (1966) Design and the Design Method, in Gregory, S., A. ed., The Design Method, Butterworth Simon, H., A., (1956) Rational choice and the structure of the environment, Psychological Review, Vol. 63 (2) pp. 129-138 Simon, H., A., (1996) The Science of the Artificial, 3rd. edition, MIT Press Skyttner, L., (2005) General System Theory, World Scientific Printers Smuts, J., C., (1926) Holism and Evolution, Macmillan (reprinted in 1973 by Greenwood Press) Sudjic, D., (2006) Future Systems: A pioneering architectural and design practice, Phaidon Press Suwa, M., Tversky, B., (1997) What do architects and students perceive in their design sketches?: A protocol analysis, Design studies (18) pp. 385-403 Szokolay, S., V., (1980) Environmental science handbook for architects and builders, Wiley

259

Sørensen, M., Jørgensen, D., B., N., (2008) Den naturvidenskabelige revolution 1500-1750, Nørhaven Book Sørensen, P., Møller, F., W., (2009) Place and climate - Climate and architecture, Dahl, T. ed., 1. Udgave, Routledge, pp. 13-22 Tzempelikos, A., Athienitis, K., A., (2007) The impact of shading design and control on building cooling and lighting demand, Solar Energy 81 (3), pp. 369–382 Theßeling, F., Schlüter, A., Leibundgut, H., (2008) Energy and Exergy Performance as Parameters in Architectural Design Sketching -a Case Study, Architecture in Computro, 26th. eCAADe Conference Proceedings Turney, C., (2008) Ice, Mud & Blood: Lessons of Climates Past, Palgrave Macmillan VDI-Richtlinie (1973/Endglitge Ausgabe 1977) Konzipieren technischer produkte, 2222 Blatt (1), VDI-Verlag VDI-Richtlinie (1985): Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte, 2221 Blatt, VDI-Verlag Weiss, P., A., (1969) The living system: Determinism stratified, In Whitfield, P., R., (1975) Creativity in industry, Penguin.

William C., L., (1986) Sunlighting as Formgiver for Architecture, Van Nostrand Reinhold Winch, M., G., (2002) Managing Construction Projects: An Information Processing Approach, Blackwell Young, A., R., (2005) Developing an Integrated Model of Designing to Aid Understanding of the Complexity Paradigm in Design Practice, The Open University Zajonc, G., A., (1997), Lux/Lumen, Fundació Joan Miró

ILLUSTRATIONER

262 ILLUSTRATIONER

ILLUSTRATIONSKREDITERING ILLUSTRATIONER DER IKKE ER NÆVNT I NEDENSTÅENDE LISTE KREDITERES 3XN / TORE BANKE

Fig. 2.1. 02: Johnsen, K., Christoffersen, J., (2008) Dagslys i rum og bygninger, SBI-anvisning 219, Kolofon Fig. 2.2. 01: Christoffersen, J., Petersen, E., Johnsen, K., (1999) Beregningsværktøjer til analyse af dagslysforhold i bygninger, SBI-Rapport 277, Tekst og Tryk A/S Fig. 2.4. SODA (2013) Solar Energy Services for Professionals, http://www. soda-is.com/img/map_ed_13_world.pdf, sidst tilgået 13. maj 2013 Fig. 2.5. CIE (1996) CIE S003 Spatial distribution of daylight - CIE standard overcast sky and clear sky, Commission Internationale de l’Eclairage CIE Fig. 2.8. Oliver, P., (1997), Encyclopedia Of Vernacular Architecture Of The World, vol. 1, Cambridge: Cambridge University Press Fig. 2.9. Oliver, P., (2003), Dwellings: The Vernacular House Worldwide, Phaido Press Fig. 2.10. Oliver, P., (2003), Dwellings: The Vernacular House Worldwide, Phaido Press Fig. 2.11. Rudofsky, B., (1964) Architecture without architects, Double & Company Inc. Fig. 2.12. Duly, C., (1979) The houses of mankind, Thames and Hudson Fig. 2.14. Mayer, M., H., Wade, C., R., (1969) Chicago: Growth of a Metropolis, The University of Chicago Press.

263

Fig. 2.15. Johnson, S., (2008) Tall building: Imagining the skyscraper ,Bacony Press Fig. 2.16. Moudry, R., (2005) The American Skyscraper, Cambridge University Press Fig. 3.1. Alvar Aalto Fig. 3.2. Alvar Aalto Fig. 3.3. Arnaud Deneyer, (2005), Ciel artificiel Liste des simulateurs, Division Physique du Bâtiment et Climat IntÊrieur, Centre Scientifique et Technique de la Construction Fig. 3.4. Geebelen, B., (2003) Daylighting Computation Methods, From Dot Chart to Digital Simulation, K.U.Leuven Fig. 3.5. Geebelen, B., (2003) Daylighting Computation Methods, From Dot Chart to Digital Simulation, K.U.Leuven Fig. 3.6. Geebelen, B., (2003) Daylighting Computation Methods, From Dot Chart to Digital Simulation, K.U.Leuven Fig. 3.7. Autodesk Fig. 3.8. Autodesk Fig. 3.9. A+E:3D Fig. 3.10. A+E:3D

264 ILLUSTRATIONER

Fig. 3.11. Velux Fig. 3.12. Velux Fig. 3.13. Velux Fig. 3.14. Velux Fig. 3.15. Integrated Environmental Solutions Fig. 3.16. Integrated Environmental Solutions Fig. 3.17. DIVA for Rhino Fig. 3.17. DIVA for Rhino Fig. 4.1. VDI-Richtlinie 2222 Blatt 1 (1973/Endglitge Ausgabe 1977): Konzipieren technischer produkte, VDI-Verlag Fig. 4.2. Dubberly, H., (2004) How do you design: A compendium of models, Dubberly Design Office Fig. 4.4. Christensen, S., Kreiner, K., (2001) Projektledelse I løst koblede systemer: ledelse og læring I en ufuldkommen verden, Gentofte Tryk Fig. 4.7. Klein, G., (2003) The power of intuition, Doubleday a division of Random House Inc. Fig. 5.1. Foster, N., (2005) Catalogue Foster And Partners, Prestel Verlag Fig. 5.2. Foster, N., (2005) Catalogue Foster And Partners, Prestel Verlag

265

Fig. 5.3. Foster, N., (2005) Catalogue Foster And Partners, Prestel Verlag Fig. 5.4. Field, M., (1999) Future Systems ,Phaidon Press Fig. 5.17. Christoffersen, J., Petersen, E., Johnsen, K., (1999) BeregningsvÌrktøjer til analyse af dagslysforhold i bygninger, SBI-Rapport 277, Tekst og Tryk A/S

KREDITERING

268 KREDITERING

KREDITERING

DENNE AFHANDLING VIL IKKE HAVE VÆRET MULIG UDEN SAMARBEJDE, HJÆLP OG STØTTE FRA EN STOR GRUPPE MENNESKER.

EN STOR TAK TIL

Mine hovedvejledere, professor Mette Ramsgaard Thomsen og lektor Thomas Bo Jensen, for det store engagement i min forskning. Tak til CITA institut 2 og 4 på arkitektskolen for at danne ramme om et inspirerende forskningsmiljø Min virksomhedsvejleder, 3XN-partner og GXN-direktør Kasper Guldager Jørgensen, for at tage initiativet til ErhvervsPhD-projektet 3XN-partnerne Kim Herforth Nielsen, Jan Ammundsen og Bo Boje Larsen for at tro på projektet og give mig mulighed for at kunne deltage i tegnestuens tidlige designfaser. En særlig tak til Jan for inspirerende samtaler omkring den kreative designproces, implementeringen og anvendelsen af parametriske redskaber – det var til stor inspiration for min forskning Tegnestuen 3XN. Uden dennes opbakning ville dette forskningsprojekt ikke have været muligt. Afhandlingen indeholder en stor mængde materiale, som er kollektivt genereret, og som jeg ikke alene kan tage æren for. Tak til hele holdet i konkurrenceafdelingen, hvor jeg har haft fornøjelsen af at arbejde sammen med en lang række talentfulde og erfarne arkitekter Majbritt Lerche og Fred Holt, som jeg har arbejdet tæt sammen med i den tidlige designproces. Tak for jeres nysgerrighed over for de parametriske redskaber, og for alt det I har lært mig Didde Fuhr Pedersen og Jack Renteria for at give mig indblik i processen før den tidlige designfase

269

Lene Borre Christensen og Bodil Nordstrøm for hjælp og vejledning til layoutet af afhandlingen Samarbejdsparter og venner ved DTU og Dansk Teknologisk Institut Morten Norman Lund fra GXN for hjælp og vejledning med ”0-og-1-baseret” viden Henrik Sørensen ved Esbensen Rådgivende Ingeniører og Anne Iversen, nu ved Henning Larsen Arkitekter / Statens Byggeforskningsinstitut. Tak for sparring omkring dagslysets ingeniørmæssige områder, arbejdsprocesser og udregningsmetoder Professor Kristian Kreiner ved Copenhagen Business School for samtaler omkring beslutningsteori og dilemmaer i byggeriets tilblivelsesfaser Lektor Emanuele Naboni og lektor Katja Bülow for hver deres bidrag til diskussionen om dagslysets mange perspektiver. Særlig tak til Emanuele for hjælp til den internationale spørgeskemaundersøgelse og for at kunne gøre brug at det store netværk og få de rigtige folk i tale SOM, Foster and Partners, Loisos + Ubbelohde, Behnisch Architekten og Mario Cucinella Architects for at deltage Min far, Jørgen Banke, for korrekturlæsning Min kæreste, Cecilie Venndt, som har fulgt forskningsprojektet fra sidelinjen. Tak for stor tålmodighed og evig støtte.

RESUME ErhvervsPhD-projektet undersøger udviklingen og implementeringen af parametriske redskaber, der integrerer tværfaglig viden i den kreative arkitektoniske designproces.

Forskningsprojektet er et samarbejde med den danske tegnestue 3XN og Center for IT og Arkitektur (CITA) ved Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering - Arkitektskolen. Projektet undersøger, hvordan dagslys kan være et designparameter i den tidlige designfase. Forskningen er baseret på eksperimenter udført i konkurrencen-afdelingen på tegnestuen 3XN. Disse forsøg udføres i tæt samarbejde med dagslyskonsulenter ved Esbensen Ingeniører, DTU og Dansk Teknologisk Institut.

I dag træffes 80 % af afgørende designbeslutninger allerede i de første 20 % af designprocessen [Theßeling et al. 2008], og det virker naturligvis ind på arkitektens arbejde i den tidlige skitseringsproces. Samtidig stilles arkitektfaget over for stigende krav til bæredygtige løsninger, hvor dagslys og indendørs komfort er kommet i fokus som aldrig før. De tekniske processer, som beregningen af dagslys indebærer, udfordrer designprocessen og de kreative arbejdsmetoder. De digitale dagslys-analyse- og simuleringsværktøjer har i årevis været forbeholdt ingeniørfaget og er blevet anvendt meget sent i designprocessen. På dette tidspunkt er det meget dyrt og ofte for sent at ændre det overordnede bygningsdesign [Liebchen 2002]. De seneste års udvikling har gjort analyse- og simuleringsværktøjer tilgængelige for arkitektfaget. Værktøjerne anvendes dog ikke i de helt tidlige procesforløb, hvor beslutninger hovedsageligt træffes ved hjælp af tommelfingerregler og tidligere erfaringer.

I de seneste 6 år har programmer som Grasshopper1 og Generative Components2 gjort parametriske værktøjer tilgængelige for arkitekter og designere ved hjælp af visuelle brugergrænseflader. Dette giver mulighed for at udvikle skræddersyede designredskaber, hvor dagslyssimulering og det arkitektonisk design kan ske samtidig. Forskningsprojektet undersøger, om parametriske værktøjer kan anvendes til at simulere dagslys og herved forbedre kommunikationen mellem designteamets medlemmer og forbedre de tidlige designbeslutninger.

Green Materials and Advanced Geometry