morphing and climate: dialectics or affectivity by Christina Louka

1. Εισαγωγή

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός 2.1 Ιστορική Αναδρομή 2.2 Η κυριαρχία του παραμετρικού σχεδιασμού στη σύγχρονη αρχιτεκτονική 2.3 Ο παραμετρισμός ως μορφογενετική διαδικασία 2.4 Το λογισμικό ως μοχλός ανάπτυξης της παραμετρικής διαδικασίας σχεδιασμού 2.4.1 Από το SketchPad στο Grasshopper 2.4.2 Σύγχρονη διαδικασία μοντελοποίησης μέσω του παραμετρικού εργαλείου Grasshopper

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική 3.1Παράμετροι Βιοκλιματικού σχεδιασμού 3.2 Αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού 3.3 H εξέλιξη της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής στο χρόνο 3.4 Το κτιριακό κέλυφος ως περιβαλλοντικό φίλτρο 3.5 Μεθοδολογία ανάλυσης- προσομοίωσης της απόδοσης του κτιριακού κελύφους 3.5.1 Εργαλεία ανάλυσης- προσομοίωσης 3.5.1.1 Ecotect Analysis 3.5.1.2 EnergyPlus 3.5.1.3 GreenBuildingStudio

4. Παραμετρική μορφογένεση- Βιοκλιματική αρχιτεκτονική: σχέση αλληλεπίδρασης ; 4.1 Η πορεία προς το μέλλον 4.2 Σχεδιασμός υψηλής απόδοσης κτιριακού κελύφους με τη χρήση παραμετρικού σχεδιασμού 4.2.1 Ροή εργασίας 4.2.1.1 Ενεργειακή ανάλυση μέσω των λογισμικών DaysimEnergyPlus-Radiance 4.2.1.2 Ενεργειακή ανάλυση μέσω του λογισμικού Ecotect 4.2.1.3 Συμπεράσματα ροής εργασίας

5. Ευφυή κτιριακά κελύφη - Μηχανικά - κινητικά συστήματα 5.1 Τρόποι κίνησης και συνδεσιμότητας 5.2 Τυπολογίες 5.3 Σύστημα ελέγχου 5.4 Συστήματα και εφαρμοσμένα παραδείγματα 5.4. 1 Tessellate Adaptive Facade 5.4.2 Adaptive Fritting 5.4.3 Heliotrace Case study Facade System 5.4.4 New Mashrabiya

6. Form follows energy?

1. Εισαγωγή

Το σημερινό μοντέλο ανάπτυξης βασίζεται στην υπερκατανάλωση αγαθών και αλόγιστης εκμετάλλευσης των φυσικών πόρων. Τα κτίρια, καταναλώνουν το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας, με αντίστοιχο ποσοστό εκπομπής ρύπων. Ως εκ τούτου, η θέσπιση στρατηγικής αειφόρου ανάπτυξης προβάλλει απαραίτητη. Τα τελευταία χρόνια, έχει γίνει στροφή προς την περιβαλλοντική αρχιτεκτονική. Ο αντίκτυπος των περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως οι κλιματικές αλλαγές διαδραματίζουν όλο και πιο καθοριστικό ρόλο στο σχεδιασμό των νέων αρχιτεκτονικών δομών. Η κατανόηση της αλληλεξάρτησης μεταξύ του δομημένου περιβάλλοντος και των επιπτώσεών του στο φυσικό περιβάλλον παρουσιάζει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον.

Παράλληλα, η τεχνολογική πρόοδος, άλλαξε την πορεία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού. Η ραγδαία ανάπτυξη του τομέα της πληροφορικής άνοιξε νέες δυνατότητες για τη διερεύνηση νέων μορφών, αρθρώνοντας αρχιτεκτονική μορφολογία επικεντρωμένη στις αναδυόμενες και προσαρμοστικές ιδιότητες της μορφής. Η έμφαση μετατοπίζεται από το form-making στο form- finding , η σταθερή μορφή αντικαθίσταται από τη μεταβλητή και η μοναδικότητα από την πολλαπλότητα. Ο αρχιτέκτονας πλέον δεν διαμορφώνει την εξωτερική μορφή, αλλά αρθρώνει μια εσωτερική παραγωγική λογική η οποία στη συνέχεια παράγει με αυτοματοποιημένο τρόπο συνειρμική γεωμετρία.

morphing and climate: dialectics or affectivity

1. Εισαγωγή

Το περίβλημα του κτιρίου, καθώς αποτελεί ίσως το πιο κρίσιμο στοιχείο της μορφής, αποτελεί το κέντρο μελέτης τόσο από βιοκλιματικής άποψης, όσο και από την κατεύθυνση της μορφολογικής αναζήτησης. Το κέλυφος, καθορίζει την άνεση των χρηστών, επομένως συνιστά ένα φίλτρο μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Βασικός ρόλος του, προβάλλει η παροχή των αντικειμενικών και υποκειμενικών συνθηκών αυτης της άνεσης των ενοίκων του.

Η διεπιστημονική προσέγγιση στο σχεδιασμό, η οποία έγινε εφικτή χάρη στην τεχνολογική πρόοδο, άνοιξε μια νέα πορεία για την αρχιτεκτονική με ενεργειακή απόδοση. Η ερευνητική αυτή εργασία πραγματεύεται τη σχέση μεταξύ των παραμέτρων του σχεδιασμού και της κλιματικής απόκρισης της μορφής. Η αμοιβαία επίδραση των δύο, προβάλλει ως απαραίτητη προϋπόθεση για τη δημιουργία υγιούς, τόσο περιβαλλοντικά όσο και αισθητικά, δομημένου περιβάλλοντος.

morphing and climate: dialectics or affectivity

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

2.1 Ιστορική Αναδρομή Ο όρος παραμετρικός σχεδιασμός προέρχεται από τα μαθηματικά, αλλά η συζήτηση επικεντρώνεται σχετικά με το πότε οι σχεδιαστές αρχικά ξεκίνησαν να τον χρησιμοποιούν. Ο David Gerber στη διδακτορική του διατριβή, Παραμετρική Πρακτική, πιστώνει τον Maurice Ruiter για την πρώτη χρήση του όρου σε ένα άρθρο από το 1988 με τίτλο Parametric Design.2 [David Gember, 2007]. Το 1988 ήταν επίσης η χρονιά που κυκλοφόρησε τον πρώτο εμπορικά επιτυχημένο λογισμικό παραμετρικής μοντελοποίησης, το Pro / ENGINEER [Weisberg 2008]. Ωστόσο ο Robert Stiles το 2006 υποστηρίζει ότι η πραγματική έλευση του παραμετρικού σχεδιασμού συνέβη μερικές δεκαετίες νωρίτερα, στα γραπτά του αρχιτέκτονα Luigi Moretti τη δεκαετία του 1940 [Bucci και Mulazzani, 2000] . O Moretti το 1971 έγραψε εκτενώς για τον "παραμετρικό σχεδιασμό", που ο ίδιος ορίζει ως τη μελέτη των συστημάτων αρχιτεκτονικής με στόχο "τον καθορισμό των σχέσεων μεταξύ των διαστάσεων που εξαρτώνται από διάφορες παραμέτρους." Ο Moretti χρησιμοποίησε το σχεδιασμό ενός γηπέδου ως παράδειγμα, εξηγώντας πώς η μορφή του σταδίου μπορεί να προέλθει από δεκαεννέα παραμέτρους σχετικά με το σχεδιασμό, όπως γωνίες θέασης και το οικονομικό κόστος του σκυροδέματος [Moretti, 1971]. Οι εκδόσεις του παραμετρικού γηπέδου σχεδιάστηκαν από τον Moretti και παρουσιάστηκαν ως μέρος της έκθεσης του, Παραμετρική Αρχιτεκτονική στη

Δωδέκατη

morphing and climate: dialectics or affectivity

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

Τριενάλε στο Μιλάνο το 1960 [Bucci και Mulazzani, 2000]. Στα πέντε χρόνια μετά την έκθεση, μεταξύ 1960 και 1965, ο Moretti σχεδίασε το Watergate Complex, το οποίο πιστεύεται ότι είναι η πρώτη μεγάλη κατασκευαστική δουλειά που έκανε σημαντική χρήση των υπολογιστών [Livingston, 2002].

Η Παραμετρική γεωμετρία έχει μια μακρά ιστορία στα μαθηματικά και τα πρώτα παραδείγματα των παραμετρικών εξισώσεων που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τρισδιάστατα μοντέλα υπήρξαν σχεδόν εκατό χρόνια πριν από τα γραπτά του Moretti. Ένα παράδειγμα είναι ένα έγγραφο του James Dana το 1837 , όπου παραμετρικές εξισώσεις διέπουν την κατάρτιση των Σχεδίων των Κρυστάλλων. Στο έγγραφο ο Dana εξηγεί τα γενικά βήματα για τη λήψη μιας σειράς κρυστάλλων και των διατάξεων για τις παραλλαγές τους χρησιμοποιώντας τη γλώσσα , κωδικοποιημένη με παραμέτρους, μεταβλητές και δείκτες. Οι εξισώσεις του Dana για τους κρυστάλλους μοιάζουν με εκείνες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από τους αρχιτέκτονες 178 χρόνια αργότερα να αναπτύξουν τα παραμετρικά μοντέλα των κτιρίων. Η Παραμετρική διάσταση δεν δίνεται με καμία ιδιαίτερη σημασία στα γραπτά του Dana . Ο Dana δεν περιγράφει τα σχέδιά του ως παραμετρικά. Μάλλον, χρησιμοποιεί τον παραμετρισμό στην αρχική μαθηματική έννοια του όρου [David Gember, 2007].

morphing and climate: dialectics or affectivity

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

Από τα παραμετρικά κρύσταλλα του Dana 178 χρόνια πριν, οι αρχιτέκτονες έχουν αρχίσει σταδιακά τη χρήση παραμετρικών μοντέλων και του όρου parametric. Πρόωρα παραδείγματα περιλαμβάνουν τον Antoni Gaudi που χρησιμοποίησε ένα μοντέλο να κρέμεται ανάποδα σαν αλυσίδα με κρεμασμένα βαρίδια, ως στατικούς παραμέτρους για να αντλήσει τη μορφή της Sagrada Famiglia το 1889 [Μ. Burry, 2011] και τον Frei Otto ομοίως με τη χρήση σωματικών παραμετρικών μοντέλων ως τεχνική εύρεσης μορφής ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1950 (Otto και Ras, 1996). Ελαφρώς μετά o Moretti πραγματοποίησε την έκθεση του Παραμετρική Αρχιτεκτονική το 1960 [Bucci και Mulazzani, 2000], ο Ιβάν Sutherland δημιούργησε το πρώτο παραμετρικό λογισμικό το 1963, το Sketchpad. Ωστόσο, το 1988 όταν η Parametric Technology Corporation κυκλοφόρησε το Pro / ENGINEER, το πρώτο παραμετρικό λογισμικό μοντελοποίησης έγινε εμπορικά βιώσιμο [Weisberg , 2008], και πήρε τουλάχιστον μία ακόμα δεκαετία για το λογισμικό παραμετρικής μοντελοποίησης, να είναι ειδικά σχεδιασμένα για τους αρχιτέκτονες. Σήμερα οι αρχιτέκτονες δημιουργούν παραμετρικά μοντέλα σε μια σειρά από περιβάλλοντα λογισμικού.

Ενώ κάποιος θα μπορούσε να ισχυριστεί ότι οι αρχιτέκτονες έχουν περάσει δεκαετίες σταδιακής υιοθέτησης της παραμετρικής μοντελοποίησης, ορισμένοι υποστήριξαν ότι οι αρχιτέκτονες πάντα παρήγαγαν παραμετρικά μοντέλα από όλο το σχεδιασμό, εξ ορισμού, ως απόρροια των παραμέτρων [Gerber, 2007].1

morphing and climate: dialectics or affectivity

2.2 Η κυριαρχία του παραμετρικού σχεδιασμού στη σύγχρονη αρχιτεκτονική Η εξέλιξη της τεχνολογίας της πληροφορικής και του λογισμικού, οδήγησε την αρχιτεκτονική στην κατεύθυνση της παραμετρικής- αλγοριθμικής σκέψης και σχεδιασμού. Ο P.Schumacher στο Parametrisist Manifesto,σημειώνει ότι ο παραμετρισμός προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την αρχιτεκτονική πάνω στη βάση των προηγμένων υπολογιστικών εργαλείων σχεδιασμού και τεχνικών. Ως στυλ που χαρακτηρίζεται από τους στόχους, τις φιλοδοξίες, τις μεθοδολογικές αρχές και τα κριτήρια αξιολόγησης των σχέσεων μεταξύ των στοιχειών της μορφής, μπορεί να αποτελέσει την επόμενη κυρίαρχη τάση στην αρχιτεκτονική μετά το μοντέρνο [P.Schumacher, 2008]. Σύμφωνα με τον Τερζίδη, η παραμετρική- αλγοριθμική σχεδιαστική στρατηγική μπορεί να δημιουργήσει και να χειριστεί οντότητες σχεδιασμού όπως μορφή, γεωμετρικές δομές και λειτουργίες. Η συμβολή του λογισμικού τρισδιάστατης μοντελοποίησης επιτρέπει την επέκταση των δυνατοτήτων της αρχιτεκτονικής, τόσο μορφολογικά όσο και ως προς τη λειτουργικότητα. Επομένως η παραμετρική- αλγοριθμική στρατηγική μπορεί να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού [Τερζίδης, 2003].

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

Ο R. Woodbury συμπληρώνει πως η παραμετρική προσέγγιση στοχεύει στην αλλαγή. Αντί να υλοποιείται σχεδιαστική λύση όπως με τα συμβατικά εργαλεία σχεδιασμού, ο αρχιτέκτονας για πρώτη φορά δημιουργεί σχέσεις, με τις οποίες τα μέρη της γεωμετρίας συνδέονται, και υλοποιείται η σχεδιαστική λύση χρησιμοποιώντας αυτές τις σχέσεις με την επιλογή των αποτελεσμάτων που παράγονται. Ομοίως ο Branco Kolarevic σημειώνει ότι ο παραμετρισμός μπορεί να προσφέρει ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων , αντικαθιστώντας τιε παλαιότερες σταθερές θέσεις και διαδικασίες με μεταβλητές. Υποστηρίζει ότι για πρώτη φορά στην ιστορία οι αρχιτέκτονες δε σχεδιάζουν μια ειδική φόρμα κτιρίου, αλλά ένα σύνολο αρχών που κωδικοποιούνται ως μία ακολουθία παραμετρικών εξισώσεων με τις οποίες συγκεκριμένες σχεδιαστικές περιπτώσεις μπορούν να παραχθούν και να διαφοροποιηθούν στο χρόνο. Αντί της κλασικής εξάρτησης από την ιδανική, ερμητική και άκαμπτη γεωμετρία, τα νέα γεωμετρικά πρότυπα είναι έμψυχα, δυναμικά και διαδραστικά (splines, nurbs, subdivs). Αυτά δρουν ως δομικά στοιχεία που συντίθενται και συντονίζονται μεταξύ τους κάτω από σενάρια για να παράξουν γεωμετρία [B.Kolarevic, 2003], [P.Schumacher, 2008].

Η παραμετροποίηση στηρίζει τις αρχές της στην έννοια του αλγορίθμου και συμπληρώνεται από την πληροφορική για την υλοποίηση σχεδιασμού. Αλγόριθμός ορίζεται ένα πεπερασμένο

morphing and climate: dialectics or affectivity

σύνολο κανόνων που αποσκοπούν στην κάλυψη ενός σαφώς καθορισμένου σκοπού σε ένα πεπερασμένο αριθμό βημάτων. Παίρνει μια τιμή ή σύνολο τιμών ως είσοδο και μετά από αυστηρά καθορισμένα βήματα επεξεργασίας παράγει μια τιμή ή σύνολο τιμών ώς έξοδο. Ομοίως στο σχεδιασμό η είσοδος ορίζεται ως οι μεταβλητές σχεδιασμού που θέτει ο αρχιτέκτονας και αντίστοιχα ως έξοδος η μορφολογική διάταξη με πεπερασμένες ιδιότητες [Τερζίδης, 2006]. Ο παραμετρικός Σχεδιασμός μετατρέπει το σχεδιασμό σε ένα σύνολο αρχών που κωδικοποιείται ως μια ακολουθία των παραμετρικών εξισώσεων. Οι εξισώσεις χρησιμοποιούνται για να εκφράσουν ορισμένες ποσότητες ως σαφείς λειτουργίες ενός αριθμού μεταβλητών/ παραμέτρων, οι οποίες μπορεί να είναι ανεξάρτητες ή εξαρτημένες [Κolarevic ,2003]. Ο παραμετρικός σχεδιασμός προϋποθέτει τη χρήση των παραμέτρων που καθορίζουν την μορφή, αλλά μεγαλύτερη σημασία έχουν οι βασικές σχέσεις μεταξύ των στοιχείων της μορφής. Το σύνολο των εξισώσεων καθορίζει τις σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων, οι οποίες διατηρούνται, ενώ τα στοιχεία μπορούν ανεξάρτητα να τροποποιηθούν. Όταν τεθούν οι αλληλεξαρτήσεις μεταξύ των αντικειμένων, η συμπεριφορά τους κάτω από μετασχηματισμούς

ορίζεται αποτελεσματικά και δημιουργείται συνειρμική

γεωμετρία της οποίας οι σχέσεις μπορούν να επανεξεταστούν και να αναθεωρηθούν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού [ibid].

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

Επομένως

έγινε

εφικτή

δημιουργία

μιας

αναρίθμητης

σειράς

από

παρόμοιες

μορφές(παραλλαγές) καθώς και μεταβλητές γεωμετρίες. Όταν οι μεταβλητές πάρουν συγκεκριμένες τιμές, δημιουργούνται ιδιαίτερες περιπτώσεις σε ένα δυνητικά άπειρο φάσμα δυνατοτήτων. Επειδή στην παραμετρική σχεδίαση, δηλώνονται οι παράμετροι ενός συγκεκριμένου σχεδιασμού και όχι το σχήμα, με την ανάθεση διαφορετικών τιμών στις παραμέτρους, μπορούν να παραχθούν διαφορετικά αντικείμενα και διαμορφώσεις για κάθε περίπτωση. Η μορφή της συνειρμικής γεωμετρίας εξακολουθεί να είναι η ίδια και οι σχέσεις δεσμευτικές, αλλά η διαμόρφωση της διαφοροποιείται [ibid].

Η παραμετρική σχεδίαση είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στη σύγχρονη αρχιτεκτονική καθώς άνοιξε

τεράστιες

δυνατότητες

χειρισμού

αδύνατων

μέχρι

πρόσφατα

σχεδιαστικών

προβλημάτων, ιδιαίτερα ως προς το ζήτημα της μορφής και του μεγέθους. Η εφαρμογή με συνέπεια, από την εννοιολογική φάση του σχεδιασμού, μέχρι την υλοποίηση της της μορφής, αλλάζει την παραδοσιακή ιεραρχία στο σχεδιασμό καθώς και το ρόλο

του αρχιτέκτονα. Η λογική όπου η διαδικασία σχεδιασμού από top-down μετατρέπεται σε bottom-up και ο αρχιτέκτονα από σχεδιαστής σε controller οδηγεί την αρχιτεκτονική στην αναζήτηση της ιδανικής μορφής (form- finding), μέσα από ένα βρόχο ανάδρασης

morphing and climate: dialectics or affectivity

μεταξύ των σχεδιαστικών επιλογών του αρχιτέκτονα και σχεδιαστικών απαιτήσεων του έργου. Η απαγκίστρωση από τις παλιές παραδόσεις της επιλογής της απόλυτης γεωμετρίας και προσαρμογής σε αυτή, είναι πλέον δεδομένη.

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

2.3 Ο παραμετρισμός ως μορφογενετική διαδικασία Η σύγχρονη αρχιτεκτονική είναι σε μια συνεχή αναζήτηση διαφορετικών μορφών καθώς και χωρικών σχέσεων, ως αποτέλεσμα των δυνατοτήτων της σύγχρονης διαδικασίας σχεδιασμού. Σε μια ριζική απαγκίστρωση από τους κανόνες του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, οι μορφές δεν σχεδιάζονται ως προς τη συμβατική κατανόηση αυτών των αρχών, αλλά υπολογίζονται μέσω της παραμετρικής στην περίπτωση μας , παραγωγικής μεθόδου.

Η έμφαση μετατοπίζεται από το form-making στο form- finding , η σταθερή μορφή αντικαθίσταται από τη μεταβλητή και η μοναδικότητα από την πολλαπλότητα. Όπως έχει προαναφερθεί, ο αρχιτέκτονας πλέον δεν διαμορφώνει την εξωτερική μορφή, αλλά αρθρώνει μια εσωτερική παραγωγική λογική η οποία στη συνέχεια παράγει με αυτοματοποιημένο τρόπο μια σειρά από δυνατές λύσεις από της οποίες ο αρχιτέκτονας επιλέγει την ιδανικότερη. Ο αρχιτέκτονας από σχεδιαστής γίνεται controller, συνθέτοντας ένα καλωδίωμα σχέσεων μεταξύ στοιχείων, που στη συνέχεια θα παράξουν γεωμετρία.

Η συνειρμική γεωμετρία που διαμορφώνεται

μπορεί να συμπεριφερθεί άψογα σε ένα καθορισμένο εύρος μετασχηματισμών εντός του καρτεσιανού χώρου. Ο Βurry επισημαίνει ότι η ικανότητα της παραμετρικής σχεδίασης να καθορίζει και να αναδιαμορφώνει γεωμετρικές σχέσεις παρουσιάζει ιδιαίτερη αξία στη σύγχρονη αρχιτεκτονική (Burry,1999).

morphing and climate: dialectics or affectivity

Ο παραμετρικός σχεδιασμός ανοίγει νέες δυνατότητες για την μορφολογική εξερεύνηση, αρθρώνοντας

μια

αρχιτεκτονική

μορφολογία

επικεντρωμένη

στις

αναδυόμενες

και

προσαρμοστικές ιδιότητες της μορφής. Μοντέλα δυναμικά αντικαθιστούν τις σταθερές νόρμες των συμβατικών διαδικασιών. Μέσω της παραμετρικής περιγραφής των μορφών παρέχεται ένας ευέλικτος τρόπος αναπαράστασης των σύνθετων καμπυλών και επιφανειών μέσα από τις παραμετρικές εξισώσεις, με την ίδια ευκολία όπως αναπαριστούνται οι Ευκλείδειες γεωμετρίες. Ο παραμετρικός σχεδιασμός χειρίζεται καμπύλες NURBS, οι οποίες έχουν την ικανότητα να κατασκευάσουν ένα ευρύ φάσμα γεωμετρικών μορφών από ευθείες γραμμές και κανονικά στερεά, σε πολύπλοκες ανάγλυφες επιφάνειες [Kolarevic, 2003].

Ο Μarcos Novak, διεξήγαγε έρευνες σχετικά με τις αλγοριθμικές εξερευνήσεις της γεωμετρίας χρησιμοποιώντας το λογισμικό Mathematica. Κατασκευάζει μαθηματικά μοντέλα και παραγωγικές διαδικασίες που περιορίζονται από πολλές μεταβλητές αρχικά άσχετες σε πραγματικές αναφορές...Κάθε μεταβλητή είναι υποδοχή στην οποία μια εξωτερική επιρροή μπορεί να χαρτογραφηθεί, είτε στατικά είτε δυναμικά. Με την έρευνα συμπεραίνει ότι δεν πηγάζουν απαραίτητα σταθερές μορφές από την παραμετρική διαδικασία σχεδιασμού. Ο Burry συμπληρώνει ότι μπορεί κανείς να επινοήσει ένα paramorph - ασταθής χωρική και τοπολογική περιγραφή της μορφής με σταθερά χαρακτηριστικά [Novac,1998].

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

2.4 Το λογισμικό ως μοχλός ανάπτυξης της παραμετρικής διαδικασίας σχεδιασμού

2.4.1 Από το Sketchpad στο Grasshopper Οι σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις μετά τον Β' Π.Π επαναπροσδιόρισαν την αρχιτεκτονική πρακτική.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960

εντός της στρατιωτικής βιομηχανίας, της

αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής βιομηχανίας και σε στενή συνεργασία με τα πανεπιστήμια και τα διάφορα ερευνητικά ιδρύματα σε όλη την υδρόγειο είχαν ως αποτέλεσμα τα πρώτα συστήματα CAD / CAM. Παράλληλα μια ομάδα ερευνητών με πρωτεργάτη το φοιτητή Ivan Sutheland εφεύραν το Sketchpad, το οποίο επέτρεψε στους σχεδιαστές να σχεδιάζουν στην οθόνη του χρησιμοποιώντας ένα στυλό που παράγει φως και στη συνέχεια να αντιγράφουν το πρωτότυπο σχέδιο σε πολλά αντίγραφα [Woodbury,2011].

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970, τα προγράμματα λογισμικού CAD πολλαπλασιάστηκαν, και η επιτυχία τους καταλύεται από την ταυτόχρονη ανάπτυξη του υλικού του υπολογιστή. Το 1972 η IBM κυκλοφόρησε VM / CMS λειτουργικά συστήματα λειτουργικά συστήματα κεντρικών υπολογιστών, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για το μαζικό time - sharing, επιτρέποντας σε

morphing and climate: dialectics or affectivity

ένα μεγάλο αριθμό χρηστών να αλληλεπιδρούν ταυτόχρονα με ένα μόνο υπολογιστή. Η άνοδος της πληροφορικής μετατόπισε το ενδιαφέρον στην παραγωγή τρισδιάστατων μοντέλων.

εφεύρεση των καμπυλών NURBS από τον Ken Versprille κατά τη διδακτορική του διατριβή, άνοιξε νέους ορίζοντες για τη σύγχρονη μοντελοποίηση. Το πρώτο 3D πρόγραμμα στερεών μοντέλων που κυκλοφόρησε το 1972, MAGI SythaVision, χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή της κίνησης στο Tron, την πρώτη ταινία μεγάλου μήκους για να χαρακτηρίσει υπολογιστή εικόνες. Το μεγάλο κόστος στη λειτουργία και στη συντήρηση του hardware καθώς και η δυσκολία στην εκμάθηση και χρήση του λογισμικού δεν επέτρεψε στα εργαλεία να γίνουν ευρέως εφαρμόσιμα [architizer,2014]..

Καθώς ο τομέας του λογισμικού βρισκόταν υπό συνεχή εξέλιξη , κατά τα μέσα της δεκαετίας του 1980 οι κατασκευαστές ανέπτυξαν τελικά τα προγράμματα που θα μπορούσαν να αναπαραστήσουν δομές στον τρισδιάστατο χώρο. Το πρώτο πλήρως λειτουργικό λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης ήταν αναμφισβήτητα η πρώτη έκδοση του CATIA από τους Dassault Systems το 1982, που χρησιμοποιήθηκε από το γραφείο του Frank Gehry, οι οποίοι το ανάπτυξαν και δοκίμασαν για τη σχεδίαση του Μέγαρου Μουσικής της Disney το 1989. Τα φυσικά μοντέλα (μακέτες) ψηφιοποιούνται με ένα ψηφιοποιητή. Ο ψηφιοποιητής "σκανάρει" το φυσικό μοντέλο και αναγνωρίζει τις συντεταγμένες συγκεκριμένων σημείων του τα οποία εισάγονται στο λογισμικό

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

μοντελοποίησης όπου αναπαριστάται και βελτιστοποιείται η μορφή του μοντέλου. [Iwamoto, 2010]

Παράλληλα, με την εμφάνιση του προσωπικού υπολογιστή,

τα προγράμματα

δισδιάστατης σχεδίαση CAD, βρίσκουν μεγάλη αποδοχή από τους σχεδιαστές. Η νεοσύστατη τότε εταιρία λογισμικού Autodesk, παράγει το AutoCad1982, ένα πρωτοποριακό και εύχρηστο πρόγραμμα το οποίο εδραιοποιεί τη χρήση των προγραμμάτων CAD στην αρχιτεκτονική.

Η έκρηξη στον τομέα των υπολογιστών από ψηφιακά σχεδιαστικά Η εταιρία

τη

δεκαετία του 1990 προκάλεσε μια σειρά

προγράμματα να εμφανιστούν στην αρχιτεκτονική σκηνή.

Autodesk δημιούργησε ένα ισχυρό νέο λογισμικό αρχιτεκτονικής σχεδίασης και

τρισδιάστατης μοντελοποίησης. Μετά την πρώτη έκδοση του AutoCAD 1982, η εταιρεία άνοιξε τους ορίζοντες της στο βασίλειο της τρισδιάστατης μοντελοποίησης και έγινε ένας ισχυρός ανταγωνιστής στον τομέα της ψηφιακής αναπαράστασης, εύρεσης μορφής , καθώς και την ανάπτυξη του συστήματος. Το ProEngineer πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης, αν και πρωτοεμφανίστηκε το 1987 από την εταιρία Parametric Technology Corporation , έγινε ευρέως αποδεκτό τη δεκαετία το 90 όταν ο προσωπικός υπολογιστής ήταν σε θέση να το υποστηρίξει. Αυτό το νέο εργαλείο μπορούσε να χειριστεί ευκλείδειες γεωμετρίες καθώς και επιφάνειες NURBS με την ίδια ευκολία. Επιπλέον, επιτρέπει στο χρήστη να καθορίζει συγκεκριμένες παραμέτρους για τη διεκπεραίωση του έργου. Το ProEngineer

χρησίμευσε ως βάση για την ανάπτυξη

morphing and climate: dialectics or affectivity

των σημερινών λογισμικών τρισδιάστατης μοντελοποίησης και παραμετρικών λογισμικών σχεδιασμού. Από τότε η αρχιτεκτονική κοινότητα έχει δει έναν καταρράκτη λογισμικών CAD να κάνει το ντεμπούτο του. Κυριάρχησαν έναντι των υπολοίπων τα ArchiCAD Graphisoft και Autodesk 3D Studio της Autodesk , και Revit της Revit Technology Corporation [architizer,2014].

Ο 21ος αιώνας χαρακτηρίζεται από τη ραγδαία ανάπτυξη του τομέα της πληροφορικής και των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η αρχιτεκτονική δεν θα μπορούσε να μείνει ανεπηρέαστη από τις τεχνολογικές εξελίξεις. Η χειραγώγηση και δημιουργία επιφανειών και μορφών μη Ευκλείδειας γεωμετρίας ήταν πλέον αυτονόητη. Στις αρχές του αιώνα τα λογισμικά MAYA και 3D Studio Max χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία για να δαμάσουν μη Ευκλείδειες γεωμετρίες. Το MAYA πρωτοχρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή κινούμενων γραφικών για ταινίες μεγάλου μήκους ενώ το 3D Studio Max προοριζόταν για λογισμικό παραγωγής παιχνιδιών. Η ευελιξία των δύο προγραμμάτων στην παραγωγή και μετασχηματισμό ενός μεγάλου εύρους γεωμετριών, τα καθιέρωσε μέχρι και σήμερα στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό.

Το 2004 δημιουργήθηκε για την εταιρία McNeel το Rhinoceros, ένα λογισμικό βασισμένο στις καμπύλες NURBS το οποίο κυριάρχησε έναντι των άλλων προγραμμάτων λόγω της μεγάλης

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

ευελιξίας και επεκτασιμότητας του. Η έννοια της παραμετρικής σχεδίασης μπορούσε πλέον να περάσει από τη θεωρία στην πράξη αρχικά με το RhinoSkript και έπειτα το 2007 με την εμφάνιση του γραφικού αλγορίθμου Grasshopper,μέσα στο περιβάλλον του Rhinoceros. Η παραμετρική σχεδίαση αποτέλεσε κλειδί για την απελευθέρωση στην αναζήτηση της μορφής στην αρχιτεκτονική καθώς και δομικών και χωρικών σχέσεων.

morphing and climate: dialectics or affectivity

2.4.2 Σύγχρονη διαδικασία μοντελοποίησης μέσω του παραμετρικού εργαλείου Grasshopper Όπως έχει προαναφερθεί, η εξέλιξη στον τομέα του λογισμικού, έχει ωθήσει τη σχεδιαστική διαδικασία στην εφαρμογή της παραμετροποίησης. Ενώ παλαιότερα τα υπολογιστικά εργαλεία σχεδιασμού ήταν άκαμπτα και μονοδιάστατα, στοχεύοντας σε μια και μοναδική σχεδιαστική λύση,

με την επικράτηση του τομέα της πληροφορικής στην αρχιτεκτονική, εμφανίζονται

προγράμματα βασισμένα στη διακίνηση πληροφορίας και στο scripting. Για την υλοποίηση μορφής κάτω από ένα σενάριο χρήσης, υπάρχει πάντα ένα τρισδιάστατο μοντέλο που δείχνει τη γεωμετρική(αναλογική) εκπροσώπηση και ένας επεξεργαστής που επιτρέπει την κωδικοποίηση του αλγορίθμου. Το πρόγραμμα μοντελοποίησης Rhinoceros του Mc.Neel στο οποίο εγκαθίσταται ως plug-in το πρόγραμμα επεξεργασίας γραφικoύ αλγόριθμου Grasshopper, έχει κερδίσει τις εντυπώσεις λόγω της μεγάλης του αποτελεσματικότητας σε συνδυασμό με την ευκολία χρήσης από αρχιτέκτονες και μηχανικούς.

Το Rhinoceros λογισμικό είναι βασισμένο σε καμπύλες NURBS, οι οποίες επιτρέπουν τη δημιουργία πολύπλοκων μορφών με μεγάλη ακρίβεια. Οι καμπύλες NURBS αποτελούν μαθηματικές

αναπαραστάσεις

ελευθέρων

B-Splines

οι

οποίες

ενεργοποιούν

τη

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

δυνατότητα σύνθεσης ελεύθερων - οργανικών μορφών. Η μοντελοποίηση στο περιβάλλον Rhino ξεκινά και κυρίως τελειώνει με καμπύλες [McNeel, 2010].

To plug-in στο Rhino γραφικός αλγόριθμος Grasshopper, αποτελεί ένα πρωτοποριακό εργαλείο παραμετρικής μοντελοποίησης που επιτρέπει ένα ισχυρό και αποτελεσματικό νέο τρόπο σχεδίασης. Μέσα στο περιβάλλον Grasshopper, ο αρχιτέκτονας ορίζει παραμέτρους και στοιχεία και δημιουργεί σχέσεις μεταξύ τους, ώστε να δημιουργηθεί παραμετρική γεωμετρία. Το Grasshopper μοιάζει με διάγραμμα 2D καλωδίωσης όπου εμφανίζει κάθε δράση μοντελοποίησης ως ένα αντικείμενο που συνδέεται με άλλα αντικείμενα που περιέχουν παραμέτρους. Οι χρήστες μπορούν να αλλάξουν τη μορφή του 3D μοντέλου και να με την αλλαγή των παραμέτρων ή των σχέσεων μεταξύ των αντικειμένων στο διάγραμμα. Η βασική δομή της γεωμετρίας δεν αλλάζει, αλλάζει όμως η έκφρασή της, δημιουργώντας παρόμοιες μορφές- παραλλαγές. Οι γεωμετρίες, αναπαριστώνται αναλογικά στο

περιβάλλον του Rhino μέσω των καμπυλών NURBS,με τη

δημιουργία ενός βρόχου ανάδρασης μεταξύ αστικοποιημένου μοντέλου και γενετικού κώδικα [Grasshopper algorithmic modelling].

morphing and climate: dialectics or affectivity

Βιβλιογραφία Burry Mark ,1999 . Paramorph. in Stephen Perrella (ed.), AD Profile 141: Hypersurface Architecture II. Burry, Mark. 2011. Scripting Cultures. Chichester: Wiley. Gerber, David. 2007. “Parametric Practices: Models for Design Exploration in Architecture.” PhD dissertation, Harvard University. Kolarevic Branko, 2003. Architecture in the digital age- Design and Manufacture Livingston, Mike. 2002. “Watergate: The name that branded more than a building.” Washington Business Journal, 17 June. Moretti, Luigi. 1971. “Ricerca Matematica in Architettura e Urbanisticâ.” Moebius IV no. 1, 30-53. Republished in: Federico Bucci and Marco Mulazzani. 2000. Luigi Moretti: Works and Writings. New York: Princeton Architectural Press. Citations refer to the 2000 publication. Novak Marcos 1998. Transarchitectures and Hypersurfaces. in Stephen Perrella (ed.), AD Profile 133: Hypersurface Architecture. Schumacher, Patrik. 2009a. “Parametricism: A New Global Style for Architecture and Urban Design.” Architectural Design 79 (4): 14–23. Schumacher, Patrik. 2010. “The Parametricist Epoch: Let the Style Wars Begin.” Architects’ Journal 231 (16): 41-45. Terzidis Kostas, 2006. Algorithmic Architecture

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

Διαδικτιακή Βιβλιογραφία Architizer,2014. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://architizer.com/blog/a-history-of-technology-in-the-architecture-office/ Grasshopper, 2010. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.grasshopper3d.com/ McNeel, R. 2010. Grasshopper - Generative Modeling with Rhino, McNeel North America, Seattle, USA. Διαθέσιμο στη σελίδα :http://www.grasshopper3d.com/ McNeel, R. 2010. Rhinoceros - NURBS Modeling for Windows (version 4.0), McNeel North America, Seattle, WA, USA. Διαθέσιμο στη σελίδα : www.rhino3d.com/

Schumacher, Patrik. 2008. “Parametricism as Style: Parametricist Manifesto.” Paper presented at The Darkside Club, 11th Architecture Biennale, Venice, 11 September. Digital copy of text, accessed 17 November 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.patrikschumacher.com/Texts/Parametricism as Style.htm Schumacher, Patrik. 2009b. “Parametricism.” Keynote presentation at Intensive Fields, University of Southern California, Los Angeles. Digital video of presentation, accessed 17 November 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.patrikschumacher.com/Videos/vid_01_intensive.html. Weisberg, David. 2008. “The Engineering Design Revolution: The People, Companies and Computer Systems that Changed Forever the Practice of Engineering.” Accessed 23 July 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.cadhistory.net.

morphing and climate: dialectics or affectivity

Πηγές Εικόνων Εικόνα 2.1, 2.2 Jameson Roberts, 1804 . "System of mineralogy, comprehending oryctognosie, geognosie, mineralogical chemistry, mineralogical geography, and œconomical mineralogy. vol. 1-3" https://www.flickr.com/photos/quasimondo/galleries/72157638853879775/ Εικόνα 2.3,2.4 InescTese BlogSpot http://inestese.blogspot.gr/2014/06/parametric-design.html Εικόνα 2.5, 2.6 Tito BlogSpot http://titoslessonblog.blogspot.gr/2011/09/gaudis-sand-bags.html Εικόνα 2.7, 2.8 MADLAB.CC http://www.madlab.cc/after-50-years-of-computer-aided-design/

2. Παραμετρικός Σχεδιασμός

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Το σημερινό μοντέλο ανάπτυξης βασίζεται, κυρίως, στην υπερκατανάλωση αγαθών και στην αλόγιστη εκμετάλλευση των φυσικών πόρων. Τα κτίρια καθώς είναι υπεύθυνα για το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας, έχουν ουσιαστική συμμετοχή στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα-ρύπανση του περιβάλλοντος καθώς και στην υπεράντληση φυσικών πόρων ως καυσίμων. Σύμφωνα με τον Τομπάζη, στη σύγχρονη αρχιτεκτονική πρωταρχικό μέλημα του αρχιτέκτονα είναι η αναζήτηση καινοτόμας αρχιτεκτονικής μορφής. Συχνά αυτό σημαίνει μόνο εντυπωσιασμός, γι αυτό και παρατηρούνται συχνά εξεζητημένες μορφές και υπερβολική χρήση γυαλιού που οδηγεί σε υπερβολική χρήση Ηλεκτρομηχανολογικών Εγκαταστάσεων με άμεση συνέπεία την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας και εκπομπής ρύπων [Τομπάζης,2010].

Ως εναλλακτική λύση προτείνεται η βιώσιμη ή αειφόρος ανάπτυξη, η οποία στοχεύει στη συνετή διαχείριση του φυσικού χώρου, στην αξιοποίηση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του δομημένου χώρου, στη χρήση ήπιων τεχνικών και υλικών, μη επιβλαβών για την υγεία των ανθρώπων. Η βιοκλιματική αντίληψη για τον σχεδιασμό οικιστικών συνόλων και κτιρίων εντάσσεται στη στρατηγική αυτή: μιας ήπιας, δηλαδή συμβιωτικής διαχείρισης του φυσικού και δομημένου χώρου και του περιβάλλοντός του, με επιλογές που συντείνουν στη διατήρηση των οικοσυστημάτων. Επιχειρεί να επαναπροσδιορίσει

morphing and climate: dialectics or affectivity

την αρχιτεκτονική με αρχές και κατευθύνσεις που βασίζονται στην αρμονική συνύπαρξη φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος, χρησιμοποιεί τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κυρίως την αδάπανη ηλιακή ενέργεια για τη θέρμανση και τον φυσικό φωτισμό των κτιρίων, τους δροσερούς ανέμους για την φυσική τους ψύξη, αποκαθιστώντας έτσι, σε μεγάλο βαθμό, την διαταραγμένη ισορροπία ανάμεσα στον δομημένο και τον φυσικό χώρο [Τ.Ο.Τ.Ε.Ε, 2010].

όρος

"βιοκλιματικός

σχεδιασμός"

"βιοκλιματική

αρχιτεκτονική"

συχνά

προκαλεί

απορία στους αρχιτέκτονες. Από ορισμένους διατυπώνεται ως ενεργειακός σχεδιασμός ή ως παθητικός ηλιακός σχεδιασμός. Όμως, τα τελευταία χρόνια, ο όρος βιοκλιματικός σχεδιασμός έχει καθιερωθεί διεθνώς και θεωρείται επιστημονικά δόκιμος, επειδή η ονομασία αυτή ανταποκρίνεται πληρέστερα στην αντίληψη εναρμόνισης των κτηρίων με το κλίμα και το περιβάλλον, διασφαλίζοντας παράλληλα βιολογικά

άνετη

διαβίωση

του

ανθρώπου μέσα στα κτίρια, αλλά και στον υπαίθριο χώρο. Ουσιαστικά η βιοκλιματική αντίληψη διατυπώνει μια εμπλουτισμένη άποψη για τον σχεδιασμό του δομημένου χώρου, η οποία εμπεριέχει την περιβαλλοντική διάσταση και την αντίστοιχη ευαισθησία. Πρόκειται για μια αρχιτεκτονική φιλική προς το περιβάλλον και τους χρήστες, για μια εναλλακτική θεώρηση της δόμησης του χώρου -αναπόφευκτης δραστηριότητας του ανθρώπου- η οποία οφείλει να επιφέρει τη μικρότερη δυνατή επιβάρυνση στο φυσικό χώρο,

με

το

μικρότερο

δυνατό

ενεργειακό

και

περιβαλλοντικό

αποτύπωμα

[ibid]

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

3.1 Περιβαλλοντικές παράμετροι Από τις παραμέτρους του περιβάλλοντος που επηρεάζουν καθοριστικά το βιοκλιματικό σχεδιασμό των κτηρίων διακρίνονται:

α. Το κλίμα του τόπου Το σύνολο των μετεωρολογικών δεδομένων συνθέτει το κλίμα κάθε τόπου ή περιοχής. Τα στοιχεία του κλίματος επηρεάζουν την ανταλλαγή θερμότητας ανάμεσα στο κτίριο και το εξωτερικό περιβάλλον, συνεπώς καθορίζουν τις συνθήκες άνεσης για τους ενοίκους. Επίσης καθορίζουν την ποσότητα και ποιότητα του παρεχόμενου φυσικού φωτός και κατά συνέπεια την αίσθηση οπτικής άνεσης. 1. Οι βασικές παράμετροι του κλίματος, οι οποίες κρίνονται απαραίτητες για το βιοκλιματικό σχεδιασμό των κτιρίων, είναι: - Η θερμοκρασία του αέρα (μέση, μέγιστη, ελάχιστη) και οι διακυμάνσεις της χειμώνα και καλοκαίρι. - Η ηλιακή ακτινοβολία, ηλιοφάνεια και ένταση σε μηναία βάση - Οι άνεμοι : χειμερινοί- ψυχροί , θερινοί- δροσεροί, κατεύθυνση και ένταση - Η σχετική υγρασία (μέση, μέγιστη, ελάχιστη) και οι διακυμάνσεις της χειμώνα και καλοκαίρι.

morphing and climate: dialectics or affectivity

Οι κλιματικές συνθήκες επηρεάζουν το σχεδιασμό του κτηρίου στις αρχικές φάσεις όπου παίρνονται οι βασικές αποφάσεις ως προς τη γεωμετρία καθώς και τη χωροθέτησή του στο οικόπεδο , ώστε να αξιοποιούνται οι θετικές παράμετροι –ήλιος το χειμώνα, δροσεροί άνεμοι το καλοκαίρι– με παράλληλη αποφυγή των ψυχρών ανέμων και της υγρασίας(Δ. Αραβαντινός,2009)

β. Το φυσικό περιβάλλον, δηλαδή το ανάγλυφο του εδάφους, η βλάστηση, το τοπίο – θέα, η γειτνίαση με νερό. -Η διαμόρφωση του εδάφους δίνει την κλίμακα επίδρασης των κλιματικών παραγόντων στη μορφολογία , όσο και στη χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο . Η ροή του ανέμου

επηρεάζεται σημαντικά από το ανάγλυφο της περιοχής. Το επίπεδο έδαφος

αφήνει εκτεθειμένο το κτίριο στην επίδραση του ανέμου , ενώ το κεκλιμένο πιθανό να προφυλάσσει το κτίριο από τον άνεμο ( υπήνεμη πλευρά), πιθανόν όμως να το εκθέτει σε αυτόν (προσήνεμη η πλευρά), ανάλογα με την κατεύθυνση και την ένταση του ανέμου. - Η βλάστηση αποτελεί βασικό στοιχείο επηρεασμού του μικροκλίματος μιας περιοχής . Ο βαθμός επίδρασης εξαρτάται από το είδος των φυτών (ψηλά δέντρα- χαμηλή βλάστηση), τα χαρακτηριστικά τους (αειθαλή ή φυλλοβόλα) την πυκνότητα τους κτλ. Ανάλογα με την πυκνότητα και τα χαρακτηριστικά των φυτών επιτρέπουν μεγαλύτερη ηλιακή ενέργεια το

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

το χειμώνα , ενώ τα

αειθαλή προσφέρουν σκίαση ολόχρονα . Η χαμηλή βλάστηση,

απορροφά ηλιακή ενέργεια με αποτέλεσμα την πτώση της θερμοκρασίας στο άμεσο περιβάλλον του κτιρίου. - Ο προσανατολισμός τοποθέτηση του

θέα του οικοπέδου είναι

κτιρίου και

των

τη διάταξη των εσωτερικών χώρων. θεωρείται ο νότιος,

καθοριστικός παράγων ως προς την

ανοιγμάτων στο

κέλυφός του, καθώς και ως προς

Για την εύκρατη ζώνη καλύτερος προσανατολισμός

καθώς παρέχει τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία το χειμώνα και την

ελάχιστη το καλοκαίρι. - Η γειτνίαση

με νερό ( θάλασσα, ποτάμι, λίμνη ) αποτελεί στοιχείο βοηθητικό για τη

δημιουργία άνετου μικροκλίματος το καλοκαίρι στο άμεσο περιβάλλον του κτηρίου, αρκεί να διασφαλίζεται η προστασία του από την υγρασία, κυρίως το χειμώνα [ibid].

morphing and climate: dialectics or affectivity

3.2 Αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού 1. Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας Αυτό επιτυγχάνεται με τον προσανατολισμό των χώρων και ιδιαίτερα των ανοιγμάτων (ο νότιος προσανατολισμός είναι ο καταλληλότερος) και την διαρρύθμιση των εσωτερικών χώρων ανάλογα με τις θερμικές τους ανάγκες και με τα παθητικά ηλιακά συστήματα που συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία και αποτελούν «φυσικά» συστήματα θέρμανσης. Ο ορθός σχεδιασμός της τοποθεσίας και του κτιρίου επιτρέπει την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας κατά την ψυχρή περίοδο και προστατεύει το κτίριο από την υπερθέρμανση από τον ήλιο κατά τη θερμή περίοδο [Green Way Structure, 2009].

Θερμική προστασία κτιρίων

Με τη χρήση κατάλληλων τεχνικών που εφαρμόζονται στο εξωτερικό κέλυφος των κτιρίων, ιδιαίτερα με την κατάλληλη θερμομόνωση και αεροστεγάνωση του κτιρίου και των ανοιγμάτων του, αλλά και με τον σχεδιασμό και την τοποθέτηση των κατασκευών στο χώρο μπορούμε να προστατέψουμε τα κτίρια από τις θερμοκρασιακές και θερμικές μεταβολές τόσο τον χειμώνα όσο και το καλοκαίρι [ibid].

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Προστασία μέσω σκίασης

"Η αποφυγή της εισόδου ηλιακής ακτινοβολίας στο κτίριο, καθώς και η μείωση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στο κτιριακό κέλυφος(όταν δεν είναι επιθυμητή), μπορεί να αντιμετωπίζεται με μια δημιουργική προσέγγιση καθώς αποτελεί μια από τις πιο ενδιαφέρουσες πτυχές του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, τη σκίαση" [Τομπάζης, 2010].

Η σχέση του κτιρίου με τον ήλιο είναι δυναμική και σύνθετη καθώς η θέση του ήλιου και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μεταβαλλόμενη. Το καλοκαίρι οι εξωτερικές θερμοκρασίες είναι υψηλές και η ηλιακή ακτινοβολία έντονη, με αποτέλεσμα το κτίριο να απορροφά θερμότητα, πολύ περισσότερη μάλιστα όταν είναι εκτεθειμένο στον ήλιο, με άμεσες επιπτώσεις στο εσωτερικό του (κίνδυνος υπερθέρμανσης). Κατά συνέπεια, τα συστήματα σκίασης πρέπει να παρέχουν αποτελεσματική προστασία από τον ήλιο το καλοκαίρι, χωρίς όμως να παρεμποδίζουν τον ηλιασμό του κτιρίου το χειμώνα ή να περιορίζουν τον φυσικό του φωτισμό [ibid].

morphing and climate: dialectics or affectivity

Συστήματα και τεχνικές παθητικού αερισμού- δροσισμού

Ο φυσικός αερισμός των εσωτερικών χώρων έχει άμεση επίδραση στην υγεία των ενοίκων, στη θερμική άνεση και στην αίσθηση ευεξίας. Διευκολύνει την ανταλλαγή θερμότητας του ανθρώπινου σώματος με το περιβάλλον και παράλληλα συμβάλλει στη φυσική ψύξη των δομικών στοιχείων της κατασκευής. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τις συνθήκες φυσικού αερισμού στο εσωτερικό των κτηρίων είναι : 1. Η κατεύθυνση των δροσερών ανέμων στην περιοχή, 2. Οι κατασκευαστικές ρυθμίσεις στο κέλυφος του κτηρίου, 3. Η θέση και το μέγεθος των ανοιγμάτων [Green Way Structure, 2009].

Βελτίωση – ρύθμιση των περιβαλλοντικών συνθηκών

Με στόχο την άνεση των ανθρώπων που μένουν σ’ ένα χώρο θα πρέπει να ρυθμίζονται οι περιβαλλοντικές συνθήκες (τουλάχιστον αυτές που γίνονται άμεσα αισθητές, θερμοκρασία – υγρασία). Στο διάγραμμα φαίνεται μια περιοχή μέσα στην οποία ο άνθρωπος μπορεί να νιώσει άνετα και ευχάριστα [ibid].

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Φυσικός φωτισμός

Το φώς αποτελεί ένα σημαντικό θέμα μελέτης για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Ενισχύει την αρχιτεκτονική διαχρονικά τόσο ποιοτικά -σχεδιαστικά όσο και περιβαλλοντικά. Το φυσικό φώς εισέρχεται στα κτίρια μέσω των ανοιγμάτων και της διαφάνειας που προσφέρει το γυαλί. Χωρίς το γυαλί δε θα μπορούσαμε να μιλάμε για φυσικό φωτισμό στα κτίρια. Έχουν γίνει μεγάλα άλματα ως προς τα τεχνικά του χαρακτηριστικά καθώς και στην εφαρμογή του ωστόσο η λανθασμένη χρήση του μπορεί να οδηγήσει σε δυσμενείς συνέπειες για το εσωτερικό περιβάλλον του κτιρίου.

Η βελτίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός κτιρίου δεν μπορεί να επιτευχθεί χωρίς την παράλληλη μελέτη του φωτισμού του. Η αξιοποίηση του διαθέσιμου φυσικού φωτός επηρεάζει την κατανάλωση ενέργειας ενός κτιρίου, όταν το φυσικό φως αντικαθιστά τον τεχνητό φωτισμό, μειώνοντας τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας και έμμεσα, όταν με την αύξηση του μεγέθους των ανοιγμάτων αυξάνεται και η θερμική ροή από και προς το κτίριο (μεγαλύτερες θερμικές απώλειες το χειμώνα και περισσότερα θερμικά κέρδη το καλοκαίρι) [Τομπάζης, 2010].

Τα κριτήρια για το σχεδιασμό του φυσικού φωτισμού πρέπει να ανταποκρίνονται τόσο σε ποσοτικές όσο και σε ποιοτικές απαιτήσεις. Ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός καθορίζει την ποσότητα του φυσικού φωτός που εισέρχεται στο κτήριο και την κατανομή του. Η απαιτούμενη ποσότητα φωτισμού εξαρτάται από τη λειτουργία του χώρου και τις

morphing and climate: dialectics or affectivity

συγκεκριμένες εργασίες που πραγματοποιούνται μέσα σ’ αυτόν. Οι ποσοτικές απαιτήσεις δίνονται από Διεθνή ή Ευρωπαϊκά Πρότυπα.

Πέραν της απαιτούμενης ποσότητας, πρέπει να εξασφαλίζεται επίσης η κατάλληλη κατανομή του φωτισμού στο χώρο, ούτως ώστε να αποφεύγεται η θάμβωση. Θάμβωση είναι η αίσθηση που προκαλείται όταν η λαμπρότητα στο οπτικό πεδίο είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τη λαμπρότητα στην οποία είναι προσαρμοσμένα τα μάτια και προκαλεί ενόχληση, δυσφορία ή μείωση της απόδοσης ή και της ορατότητας. Θάμβωση μπορεί να προκύψει από την άμεση θέαση του ήλιου ή τμήματος του ουρανού μεγάλης φωτεινότητας, δια μέσου των ανοιγμάτων ή από την πρόσπτωση άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας στο επίπεδο εργασίας [Τ.Ο.Τ.Ε.Ε,2010].

Επομένως, ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα φυσικού φωτισμού: - παρέχει στο κτίριο την αναγκαία ποσότητα φωτισμού για την εκτέλεση τωνσυγκεκριμένων εργασιών - συνεισφέρει στη σωστή κατανομή του φωτισμού στο χώρο ώστε να δημιουργούνται συνθήκες οπτικής άνεσης - συμβάλλει στην θέρμανση των χώρων με την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας και συγχρόνως αποτρέπει την υπερθέρμανσή τους [ibid] .

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

3.3 H εξέλιξη της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής στο χρόνο Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική, έχει βαθιά τις ρίζες της στην ιστορία. Οι κλιματικές συνθήκες, τα τοπικά υλικά, η κουλτούρα, πολλές φορές η θρησκεία και η κατασκευαστική εμπειρία διαμόρφωναν την αρχιτεκτονική κάθε τόπου. Σε γενικές γραμμές, στα θερμά κλίματα οι όψεις διαμορφώνονταν με μικρά ανοίγματα και επίπεδες στέγες. Όσο το κλίμα γινόταν πιο ψυχρό τα ανοίγματα μεγάλωναν για να υποδέχονται μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία, ενώ οι στέγες από επίπεδες γίνονταν κεκλιμένες.

Στη σύγχρονη αρχιτεκτονική με την επικράτηση του κινήματος του μοντέρνου τον εικοστό αιώνα, η τοπική και επακόλουθα η περιβαλλοντική αρχιτεκτονική περιθωριοποιήθηκε. Το Μοντέρνο Κίνημα, πρόσταζε την παγκόσμια αρχιτεκτονική. Τα κτίρια μορφολογικά αποτελούσαν καθαρούς συμπαγής όγκους από οπλισμένο σκυρόδεμα με τεράστια υαλοστάσια σε όλες τις όψεις. Το ανάγλυφο του εδάφους, οι προσανατολισμοί, η ηλιακή ακτινοβολία και η κατεύθυνση του ανέμου, άφηνε ασυγκίνητους τους μοντερνιστές, τους οποίους βασικός στόχος ήταν η ικανοποίηση των παγκόσμιων αισθητικών και λειτουργικών κριτηρίων που όριζε το κίνημα. Όμως, όπως κάθε κανόνας έχει και τις εξαιρέσεις του, οι Frank Lloyd Wright και Buckminster Fuller, φαίνεται να ακολουθούν τους δικούς τους κανόνες στην αρχιτεκτονική. Ο Wright,

morphing and climate: dialectics or affectivity

προσπάθησε σε όλα τα έργα του

να δημιουργήσει μια πιο ρευστή σχέση μεταξύ

εσωτερικών και εξωτερικών χώρων, τον άνθρωπο και τη φύση ενώ ο Fuller, οραματίστηκε τη χρήση των τεράστιων πόρων της αμερικανικής

στρατιωτικής

βιομηχανίας για να

δημιουργήσει ένα πιο οικολογικά ισορροπημένο κόσμο [NewYorkTimes Magazine,2007]. Η σταδιακή πτώση του Μοντέρνου Κινήματος ήδη από τη δεκαετία του 1960, επανέφερε στο προσκήνιο την έννοια της περιβαλλοντικής δόμησης. Αρχιτέκτονες και θεωρητικοί , συγγράφουν έργα στα οποία εκφράζουν την αντίθεση τους στην "παγκόσμια αρχιτεκτονική", και υποστηρίζουν ότι τα κτίρια θα πρέπει να σχεδιάζονται λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές

κλιματολογικές συνθήκες , εκφράζοντας έντονες περιβαλλοντικές ανησυχίες.

Η δεκαετία του 1970, χαρακτηρίστηκε από την ανάπτυξη του ηλιακού κτιρίου, με παθητικά(σκίαση, φυσικός δροσισμός κ. α) όσο και ενεργητικά συστήματα(φωτοβολταικοί συλλέκτες), με στόχο τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια. Η Διάσκεψη των Ηνωμένων Εθνών για το Ανθρώπινο Περιβάλλον στη Στοκχόλμη το 1972, γέννησε την πρώτη αληθινή έννοια της βιώσιμης ανάπτυξης, η οποία ονομάστηκε «οικολογική ανάπτυξη»,

ενώ ένα χρόνο αργότερα σημειώθηκε το εμπάργκο πετρελαίου του ΟΠΕΚ. Η

στροφή των αρχιτεκτόνων προς τη βιώσιμη- οικολογική αρχιτεκτονική ήταν πλέον δεδομένη.

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

δεκαετία

αρχιτεκτονικό

του

1980

χαρακτηρίστηκε

σχεδιασμό:

από

μεταμοντερνισμός,

πολυάριθμες υψηλή

στιλιστικές

τεχνολογία,

νέο

αλλαγές

στον

-ορθολογισμός,

ντεκονστρουκτιβισμός. Η οικολογία δεν περιλαμβανόταν πουθενά. Το 1987, όμως ιδρύθηκε η παγκόσμια επιτροπή για το περιβάλλον, καθορίζονταν τον ορισμό της αειφορίας. Αειφορία ορίζεται, η ανάπτυξη που ικανοποιεί τις ανάγκες της παρούσας γενιάς χωρίς να διακυβεύεται η ικανότητα των μελλοντικών γενεών να καλύψουν τις δικές τους ανάγκες [dwell,2013]. Ο ορισμός της αειφορίας γίνεται όλο και πιο ολιστικός με την πάροδο των χρόνων. Οι αρχιτέκτονες, αποδέχονται και εμπνέονται από την οικολογική δόμηση. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1990 όλες οι νέες κατασκευές στην Ευρώπη έπρεπε να πληρούν τις βασικές απαιτήσεις της κατανάλωσης ενέργειας, και πολλοί αρχιτέκτονες αειφορία ένα κεντρικό θέμα στην εργασία τους.

άρχισαν να κάνουν την

Ο Norman Foster, σχεδιάζει το 1997 τη

Commerzbank στη Φρανκφούρτη , έναν υψηλής τεχνολογίας γυάλινο πύργο από χάλυβα ο οποίος χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη υπαίθριων κήπων . Παράλληλα τη δεκαετία του 1990 και συγκεκριμένα το 1998 το Green Building Council των ΗΠΑ, εμπνεύστηκαν ένα μέσο για την αξιολόγηση της αειφορίας στα κτίρια, το LEED [NewYorkTimes Magazine,2007].

morphing and climate: dialectics or affectivity

Ο εικοστός πρώτος αιώνας, κατά τον οποίο γίνεται μια επανάσταση της τεχνολογίας του λογισμικού ενεργειακής προσομοίωσης, χαρακτηρίζεται από προηγμένης τεχνολογίας κτίρια που ανταποκρίνονται στο περιβάλλον. Το 2006, το Αμερικανικό Ινστιτούτο Αρχιτεκτόνων σοφά ενέκρινε το πρόγραμμα "Αρχιτεκτονική 2030" , μια πρωτοβουλία με στόχο την ουδετερότητα του άνθρακα στην αρχιτεκτονική μέχρι το 2030. Το πρόγραμμα ενθαρρύνει το σύνολο του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και κατασκευών για να συμμετάσχει με στόχο την αλλαγή της πορείας του μέλλοντος του πλανήτη [archidaily, 2013]. Η αρχιτεκτονική του εικοστού πρώτου αιώνα, έχει να επιδείξει σπουδαία παραδείγματα βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, κυρίως σε κτίρια μεγάλης δυναμικότητας.

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

3.4 Το κτιριακό κέλυφος ως περιβαλλοντικό φίλτρο Το κτιριακό κέλυφος καθώς αποτελεί το δέρμα του κτιρίου χρήζει ιδιαίτερης έρευνας ως προς τις ιδιότητες του και τη σχέση με το εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον του κτιρίου που διαμορφώνει. Η επανεξέταση του ρόλου του κελύφους και η προσαρμογή του στις ανάγκες της σύγχρονης εποχής κρίνεται αναγκαία. Το κέλυφος δεν πρέπει να θεωρείται ως μια απλή εξωτερική επιφάνεια ή μέσο οριοθέτησης του χώρου του κτιρίου. Στην πραγματικότητα είναι βασικό συστατικό για τη λειτουργία της δομής.

Συνιστά όριο- φράγμα στη διέλευση στοιχείων με την επαφή του με το εξωτερικό περιβάλλον . Κύρια λειτουργία του αποτελεί η προστασία του εσωτερικού του από τις εξωτερικές συνθήκες, όταν δεν βρίσκονται στα πλαίσια της θερμικής άνεσης. Δρα ως φίλτρο του εξωτερικού περιβάλλοντος, δέχεται επιλεκτικά και απορρίπτει στοιχεία του περιβάλλοντος με βάση τις ανάγκες του. Δηλαδή, καθορίζει τον εσωτερικό χώρο διαβίωσης, λειτουργεία ως ρυθμιστής της εξωτερικής θερμοκρασίας, διαθέτει μηχανισμούς που να φιλτράρουν τον αέρα και την ηλιακή ακτινοβολία, και είναι σε θέση να προσαρμόζεται στις αλλαγές του περιβάλλοντος ώστε να προστατέψει τους ενοίκους του [In Detail -Building Skins, 2010 ].

morphing and climate: dialectics or affectivity

Ως η πιο κρίσιμη ζώνη του κτιρίου, το κέλυφος θα πρέπει να είναι κατάλληλα σχεδιασμένο ώστε να επιτελεί τα πολλαπλά και πολύπλοκα καθήκοντα του. Η διαθεσιμότητα σε έξυπνα υλικά καθώς και τεχνολογία σχεδιασμού, πρόβλεψης περιβαλλοντικών επιπτώσεων και δόμησης επιτρέπει την επιλογή της βέλτιστης λύσης για κάθε περίπτωση. Παράλληλα οφείλει να διαμορφώνει ένα μορφολογικά καλαίσθητο και λειτουργικό εσωτερικό χώρο.

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

3.5 Μεθοδολογία ανάλυσης- προσομοίωσης της απόδοσης του κτιριακού κελύφους Τα τελευταία χρόνια οι μεταβλητές που επηρεάζουν τη χρήση ενέργειας από το κτίριο σε συνάρτηση με τη διατήρηση των συνθηκών άνεσης(θερμική, οπτική...) έχουν αυξηθεί και η κατανόηση της συμπεριφοράς του κτιρίου έχει γίνει δύσκολο έργο. Η κατανόηση της σημασίας του κτιριακού κελύφους ως ενεργειακό ρυθμιστή , οδήγησε τους αρχιτέκτονες και μελετητές στην αναζήτηση ισχυρών εργαλείων υπολογισμού των επιδόσεων του, όσον αφορά τους κλιματικούς παράγοντες.

Η μέθοδος της προσομοίωσης της απόδοσης, η οποία εξελίχθηκε ραγδαία ως επακόλουθο των τεχνολογικών εξελίξεων του λογισμικού των ηλεκτρονικών υπολογιστών, μπορεί να δώσει άλλη διάσταση στην έρευνα για τον υπολογισμό της απόδοσης του κτιριακού κελύφους και επακόλουθα του κτιρίου. Η προσομοίωση της απόδοσης αποτελεί το βασικό εργαλείο για την ποσοτικοποίηση των κριτηρίων απόδοσης. Το μοντέλο προσομοίωσης παρατηρεί τη συμπεριφορά του κτιρίου κάτω από ένα συγκεκριμένο σενάριο χρήσης (Augenbroe, 2004). Ένα κομμάτι της πραγματικότητας μεταφράζεται σε ένα μοντέλο το οποίο στη συνέχεια μελετάται, σε μια ποικιλία παραμέτρων. Η μελέτη δεν περιορίζεται μόνο στο υπολογιστικό εργαλείο, αλλά

morphing and climate: dialectics or affectivity

καλύπτει μια διαδικασία που ξεκινά πολύ νωρίτερα και τελειώνει αργότερα. Τα βασικά της βήματα είναι : 1. καθορισμός κριτήριων απόδοσης, 2: καθορισμός τρόπων μέτρησης προκειμένου να ποσοτικοποιηθούν οι απαιτήσεις και τα κριτήρια, 3: λήψη ορθολογικών σχεδιαστικών αποφάσεων [Becker, 2008].

Για την ποσοτικοποίηση των απαιτήσεων, υπάρχει ένα ευρύ φάσμα εργαλείων προσομοίωσης που διατίθενται, και μπορούν να βοηθήσουν στην πρόβλεψη διαφόρων πτυχών συμπεριφοράς του κτιριακού κελύφους. Οι Perkins and Wills , διεξήγαγαν έρευνα σχετικά με την εφαρμογή των εργαλείων ανάλυσης θέτοντας ως απαίτηση τα αποτελέσματα να αποτελούν μετρήσιμες προβλέψεις που να έχουν σημαντική επίδραση στο σχεδιασμό και όχι αόριστοι δείκτες απόδοσης [A.Aksamija, Z. Mallasi, 2010].

Κατά κανόνα τα εργαλεία ανάλυσης- προσομοίωσης επιτρέπουν στους σχεδιαστές να προβλέψουν τη θερμική συμπεριφορά των κτιρίων σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον του και τις ανάγκες για θερμικά φορτία(φορτία θέρμανσης- ψύξης) καθώς και να προβλέψου την επίδραση του φυσικού φωτισμού και τις ανάγκες για τεχνητό φωτισμό. Η επιβεβαίωση έρχεται με την έρευνα των Reinhart και Fitz, οι οποίοι μετά από μελέτες για τη θερμική συμπεριφορά καθώς και για την αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού στα κτίρια κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

αξιοποίηση των εργαλείων προσομοίωσης κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του σχεδιασμού, παρήγαγε ένα σαφώς βελτιστοποιημένο δομημένο περιβάλλον, τονίζοντας την αναγκαιότητα ευρείας εφαρμογής τους στο σχεδιασμό [ibid].

morphing and climate: dialectics or affectivity

3.5.1 Εργαλεία ανάλυσης της ενεργειακής απόδοσης Ecotect Analysis Το Autodesk Ecotect Analysis αποτελεί ένα ολοκληρωμένο εργαλείο περιβαλλοντικού σχεδιασμού το οποίο συνδέει με διεπαφή 3D μοντελοποίηση με εκτεταμένη ηλιακή ανάλυση , θερμική ανάλυση ,ανάλυση φωτισμού, ακουστική ανάλυση και λειτουργίες ανάλυσης κόστους. Αναλυτικά: Ενεργειακή Ανάλυση Το Ecotect Analysis μπορεί και υπολογίζει τη συνολική ενέργεια που καταναλώνει μια κατασκευή για να λειτουργήσει, καθώς επίσης και τις εκπομπές άνθρακα προς το περιβάλλον σε ετήσια, μηνιαία, ημερήσια αλλά και ωριαία βάση. Εξοικονόμηση ενέργειας Μέσω οπτικής απεικόνισης το ecotect βοηθά τους μελετητές να αναλύσουν τον γενικό φωτισμό των κτιρίων: - πως επηρεάζονται οι επιφάνειες από το φως του ήλιου, - τι σκιές θα δημιουργηθούν από τον περιβάλλοντα χώρο, - πως επηρεάζονται τα γωνιακά σημεία των κτιρίων, - ποιές πλευρές δέχονται παραπάνω φωτισμό και ποιές όχι (ώστε να υπολογιστούν τα ανοίγματα)

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Ανάλυση ηλιακής ακτινοβολίας Η ανάλυση ηλιακή ακτινοβολίας απεικονίζει την ηλιακή ενέργεια που δέχονται τα παράθυρα και οι επιφάνειες ( οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετικές τιμές κατά περίπτωση) κατά τη διάρκεια διαφορετικών χρονικών περιόδων, εποχών, συντεταγμένων, ημερών και ωρών. Σκίαση και Αντανακλαστικότητα Η προσομοίωση διαδρομή

σκιών και αντανακλάσεων παρουσιάζει τη θέση του ήλιου και τη

του, ανάλογα με την κατασκευή του κτιρίου, οποιαδήποτε ημέρα, ώρα και

σε οποιεσδήποτε συντεταγμένες. Επίσης παρουσιάζει με μεγάλη ακρίβεια την φωτεινότητα των χώρων εσωτερικά του κτηρίου, πως δηλαδή το φως του ήλιου μπαίνει μέσα από τα παράθυρα και κινείται στο χώρο [ibid].

Το Ecotect είναι ένα από τα λίγα εργαλεία στα οποία η ανάλυση των επιδόσεων είναι απλή, ακριβής και το σημαντικότερο, οπτικά αξιόπιστο. Έχει σαν βάση την οπτική και διαδραστική απεικόνιση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης. Παρέχει επιπλέον αγώγιμη ανατροφοδότηση στο σχεδιαστή με τη μορφή των εκθέσεων που βασίζονται σε κείμενο καθώς και οθόνες οπτικής απεικόνισης, οι οποίες είναι περισσότερο από απλά διαγράμματα και γραφικές παραστάσεις. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται άμεσα στο πλαίσιο της οθόνης στο

morphing and climate: dialectics or affectivity

τρισδιάστατο μοντέλο. Αυτό το είδος της οπτικής ανάδρασης επιτρέπει στους σχεδιαστές να αλληλεπιδρούν σχεδιαστικά με τα δεδομένα της ανάλυσης σε πραγματικό χρόνο [ibid].

Το Ecotect οδηγείται από την ιδέα ότι οι αρχές περιβαλλοντικού σχεδιασμού μπορούν να αντιμετωπιστούν πιο αποτελεσματικά κατά τη διάρκεια των εννοιολογικών σταδίων του σχεδιασμού. Το λογισμικό ανταποκρίνεται σε αυτό, παρέχοντας ουσιαστική οπτική και αναλυτική ανατροφοδότηση από ακόμη και το πιο απλό σκιτσοειδές μοντέλο, και σταδιακά καθοδήγει τη διαδικασία σχεδιασμού όσο πιο αναλυτικές πληροφορίες είναι διαθέσιμες [U.S.A Department of Energy].

EnergyPlus To EnergyPlus

εργαλείο προσομοίωσης αναπτύχθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας των

ΗΠΑ και αποτελεί μία εφαρμογή που σχεδιάστηκε για να δημιουργήσει προσομοιώσεις των κτιρίων και όλες τις ροές ενέργειας στο εσωτερικό τους, έτσι ώστε είναι εφικτοί οι περιβαλλοντικοί στόχοι που θέτει ο αρχιτέκτονας

Το

EnergyPlus

επικεντρώνεται

στην

[usa department of energy, 2013].

προσομοίωση

κινητήρα

και

όχι

στα

εργαλεία

διασύνδεσης και βοηθητικά εξαρτήματα. Η εφαρμογή «μιλάει» τη γλώσσα .txt, πράγμα που

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

σημαίνει ότι λαμβάνει δεδομένα από αρχεία κειμένου και παράγει αποτελέσματα και εκθέσεις ως αρχεία κειμένου. Αν και βασίζεται σε ένα φιλικό προς το χρήστη περιβάλλον εργασίας, ένα πραγματικά εύχρηστο. Κύρια λειτουργία του, όπως προαναφέρθηκε είναι η θερμική προσομοίωση που επιτρέπει την ανάλυση ενέργειας και θερμικού φορτίου. Παρέχει ισοζύγιο θερμότητας βασιζόμενο σε πραγματικές θερμοδυναμικές εξισώσεις, επομένως μπορεί να παρέχει ακριβή στοιχεία για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης καθώς και αντίστροφα τη μείωση των αναγκών με την εφαρμογή κατάλληλων στρατηγικών(ibid).

GreenBuilding Studio Το Green Building Studio αποτελεί μια ευέλικτη cloud-based υπηρεσία που επιτρέπει στους αρχιτέκτονες να εκτελέσουν ολόκληρη την κλιματική του κτιρίου, την προσομοίωση και έπειτα τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής του απόδοσης, και να εργαστούν προς την ουδετερότητα του άνθρακα νωρίς στην εννοιολογική φάση της διαδικασίας σχεδιασμού [Autodesk Green Building Studio].

Το Green Building Studio (GBS) είναι προσβάσιμο μέσα από 3D-CAD ή ΒΙΜ λογισμικά της ομάδας σχεδιασμού του(Autodesk- κυρίως Revit). Xχρησιμοποιεί το ευρύ φάσμα πληροφοριών σχεδιασμού του 3D μοντέλου για να δημιουργήσει ένα γεωμετρικά σωστό θερμικό μοντέλο του

morphing and climate: dialectics or affectivity

κτιρίου, με την κατάλληλη οριοθέτηση και προσανατολισμό. Αυτό το μοντέλο έχει αναπτυχθεί με τη χρήση των περιφερειακών κτιριακών προδιαγραφών, καθώς και κωδικούς για ευφυείς παραδοχές για τον κατάλληλο τύπο χώρου. Το κτίριο στη συνέχεια διασχίζει το DOE 2.2 ωριαίο μοντέλο προσομοίωσης με τη χρήση τυπικών χρονιαίων στοιχείων καιρού για τη θέση του κτιρίου. Η ετήσια κατανάλωση ενέργειας, το κόστος, καθώς και ένα ευρύ φάσμα στοιχείων σχετικά με τα θερμικά και ψυκτικά φορτία συνοψίζονται και παρουσιάζονται στο πλαίσιο του 3D-CAD ή ΒΙΜ περιβάλλον μοντελοποίησης [energydesignresources,2008].

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

morphing and climate: dialectics or affectivity

Βιβλιογραφία Aksamija, A. Mallasi.Z, 2010. “Building Performance Predictions: How Simulations Can prove Design Decisions.” Perkins+Will Research Journal2 (2) Augenbroe. G. 2004. Advanced Building SimuLation Becker. R, 2008. Fundamentals of Performance Based Building Design, Building Simulations Porteous Colin and MacGregor Kerr, 2005. Solar Architecture in Cool Climates

3. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Διαδικτυακή Βιβλιογραφία Archidaily

Διαθέσιμο στη σελίδα :

http://www.archdaily.com/351167/why-architects-must-lead-on-sustainable-design Autodesk Ecotect Analysis Visualize sustainable design Διαθέσιμο στη σελίδα : http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/ Autodesk Green Building Studio Διαθέσιμο στη σελίδα :http://www.autodesk.com/products/green-building-studio/overview EnergyDesignResources Διαθέσιμο στη σελίδα :http://energydesignresources.com/resources/software-tools/greenbuilding-studio.aspx GreenWayStructure Διαθέσιμο στη σελίδα : https://greenwaystructure.wordpress.com/2009/02/26/%CE%B2%CE%B9%CE%BF%CE%BA%CE %BB%CE%B9%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE-%CE%B1%CF%81%CF%87%C E%B9%CF%84%CE%B5%CE%BA%CF%84%CE%BF%CE%BD%CE%B9%CE%BA%CE%AE/ U.S.A Department of Energy Διαθέσιμο στη σελίδα : http://apps1.eere.energy.gov/buildings/tools_directory/software.cfm/ ID=391/pagename=alpha_list usa department of energy. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/

4. Βιοκλιματική ΑρχιτεκτονικήΠαραμετρική μορφογένεση: σχέση αλληλεπίδρασης ;

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

Η εφαρμογή βιοκλιματικών κριτηρίων στην αρχιτεκτονική αποτελεί μια σημαντική πτυχή που επηρεάζει τις αποφάσεις σχεδιασμού σε διάφορα επίπεδα. Προβάλλει απαραίτητη κατεύθυνση σε οποιαδήποτε διαδικασία σχεδιασμού που στοχεύει στη παραγωγή βιώσιμων αρχιτεκτονικών λύσεων [Hensel et. al, 2010]. Ο Ολλανδός μελετητής De Wilde, μετά από έρευνες, φτάνει στο συμπέρασμα ότι το 57% της εξοικονόμησης ενέργειας πρέπει να καθοριστεί κατά τη φάση σχεδιασμού, εστιάζοντας στο ρόλο που μπορεί να διαδραματίσει το κτιριακό κέλυφος ως ενεργειακός ρυθμιστής [De Wilde 2004]. Η μέθοδος της προσομοίωσης της απόδοσης, προβάλλει ως η καταλληλότερη μέθοδος για υπολογισμό της απόδοσης του κτιριακού κελύφους. Κρίνεται όμως μονοδιάστατη ως προς το ζήτημα της μορφολογίας, καθώς μπορεί να ανταπεξέλθει μόνο σε σταθερές γεωμετρίες.

Παράλληλα πολλές μεθοδολογίες, εστιάζουν στην ποικιλομορφία του κτιριακού κελύφους, αγνοώντας τον κλιματικό παράγοντα, Θεωρώντας τον ακόμα και εμπόδιο στην έκφραση των αρχών τους. Η έλλειψη διεπαφής μεταξύ των εργαλείων προσομοίωσης και των μορφογενετικών διαδικασιών αποτέλεσε μέχρι πρόσφατα σημαντικό εμπόδιο στην αρμονική αφομοίωση των περιβαλλοντικών προτύπων από τη σύγχρονη αρχιτεκτονική. Συνεπώς, ο ορισμός των των περιβαλλοντικών απαιτήσεων ως ένα νόμο στο σχεδιασμό, μπορεί να ενοποιήσει τη

morphing and climate: dialectics or affectivity

σύγχρονη ψηφιακή τάση στην αρχιτεκτονική και την ανάγκη για υψηλής απόδοσης κτίρια [Reinhart et. al , 2010].

Στο παρελθόν, ιδιαίτερα μετά την ενεργειακή κρίση του 1973 έχουν γίνει προσπάθειες γεφύρωσης του χάσματος μεταξύ μορφολογικών διαδικασιών και βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής. Οι πρωτοπόρες για την εποχή ιδέες αρχιτεκτόνων και πολιτικών μηχανικών, είτε έμειναν στο χαρτί, είτε απέτυχαν στην εφαρμογή, λόγω του γεγονότος ότι η τεχνολογία της εποχής δεν είχε φτάσει στο απαιτούμενο στάδιο εξέλιξης ώστε να είναι σε θέση να τις στηρίξει.

Την τελευταία δεκαετία η έρευνα σε θέματα επιδόσεων του κτιρίου, με ταυτόχρονη άνοδο του παραμετρικού σχεδιασμού ανοίγει νέες δυνατότητες στο σχεδιασμό γενικότερα. Η χρήση του παραμετρικού εργαλείου(γενετικός αλγόριθμος) με στόχο τη βελτιστοποίηση των συστημάτων του κτιριακού κελύφους ξεκινά από την έρευνα του αρχιτέκτονα και θεωρητικού Karl Chu, ο οποίος εισάγει τα ερευνητικά αποτελέσματα του γενετικού αλγορίθμου στο σχεδιασμό. Αντιλαμβάνεται το κτίριο ως ένα είδος ζωής και ορίζει τις διαδικασίες ανάπτυξης, εξέλιξης και μετάλλαξης του όμοιες με ενός ζωντανού οργανισμού. Ομοίως, η κωδικοποίηση που φέρει το DNA των έμβιων ειδών , μεταφράζεται ως ο κώδικας που φέρει ο γενετικός αλγόριθμος

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

κατά τη διαδικασία σχεδιασμού (K. Chu , 2006). γενετικού αλγορίθμου ,

Επομένως κατά την εφαρμογή του

θα πρέπει να γίνει ορθή κωδικοποίηση των συναρτήσεων

της μορφής και των κλιματικών παραγόντων ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη λύση.

Οι εκπρόσωποι των κοινοπραξιών ARUP και Buro Happold στο International Radiance Workshop το 2009 μίλησαν για την ανάγκη για αποτελεσματικά εργαλεία για τη προσομοίωση των κλιματικών συνθηκών και την πρόκληση επικοινωνίας τους με σαφήνεια με τον παραμετρικό σχεδιασμό ώστε να παράγονται πολύπλοκες αλλά και βέλτιστες και κλιματικά λύσεις σχεδιασμού [K.Lagios, C.Reinhart

τόσο μορφολογικά όσο

και J.Niemasz, 2010]. Τα σημερινά

ψηφιακά- παραμετρικά εργαλεία μπορούν να συνεργαστούν άψογα με τα εργαλεία προσομοίωσης ώστε να παρέχουν συστήματα κελύφους που μπορούν να διατηρήσουν την ενεργειακή απόδοση , με

απόκριση στις αλλαγές των

παραμέτρων του κλίματος.

morphing and climate: dialectics or affectivity

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

4.1 Η πορεία προς το μέλλον... Μέχρι τη δεκαετία του 1970 οι αρχιτέκτονες, δρούσαν κατά βάση ανεξάρτητα από το περιβάλλον. Το κυρίαρχο κίνημα του μοντέρνου όριζε την παγκόσμια αρχιτεκτονική, δηλαδή κτίρια όμοια σε όλο τον πλανήτη, που "αποστρέφονταν" το περιβάλλον γύρω τους. Η ενεργειακή κρίση του 1973 έφερε στο προσκήνιο το ζήτημα της περιβαλλοντικής δόμησης. Παράλληλα, με τη σταδιακή πτώση του μοντέρνου κινήματος ήδη από τη δεκαετία του 1960, οι αρχιτέκτονες εισέρχονται σε μια εποχή μορφολογικών αναζητήσεων. Οι δύο τάσεις, χαρακτηρίζουν την εποχή, ωστόσο ακλουθούν κατά βάση τη δική τους πορεία προς το επιθυμητό αποτέλεσμα. Οι βιοκλιματικοί, ασχολούνται με την εξεύρεση της βέλτιστης περιβαλλοντικά λύσης σχεδιασμού αγνοώντας παντελώς τον παράγοντα μορφή, ενώ όσοι ασχολούνται με τη μορφολογική αναζήτηση συνεπαίρνονται από τα αποτελέσματα που εξάγει η μη ευκλείδεια γεωμετρία, αγνοώντας τον κλιματικό παράγοντα.

Ο Mike Davis το 1981 θέτει πρώτος το ζήτημα των κλιματικά προσαρμόσιμων κτιρίων, με έμφαση στο περίβλημα. Έμμεσα υπονοεί τη σύμπραξη κλιματικής απόκρισης και μορφολογικής αναζήτησης. Ο μηχανικός Davis με τον συνεργάτη του αρχιτέκτονα Richard Rogers συνθέτουν το "polyvalent wall", έναν τοίχο που αποκρίνεται στις κλιματικές αλλαγές και είναι ιδανικός

morphing and climate: dialectics or affectivity

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

για όλες τις εποχές. Η ιδέα περιελάμβανε την ένταξη διαφόρων λειτουργιών σε ένα στρώμα, που διαμόρφωνε ένα λεπτό σύστημα κελύφους. Όπως επισημαίνει ο ίδιος ο Davis "αυτό που χρειάζεται η αρχιτεκτονική είναι μια περιβαλλοντική δίοδος, ένα προοδευτικό θερμικό σύστημα, ένας δυναμικός διαδραστικός πολυεπεξεργαστής που να λειτουργεί ως το περίβλημα του κτιρίου". Το σύστημα βασίζεται στις φυσικές ιδιότητες του γυαλιού, ενσωματώνοντας παράλληλα ένα μεγαλύτερο φάσμα προσαρμοστικών ικανοτήτων θερμικής και οπτικής απόδοσης. Το project κέρδισε τις εντυπώσεις ως προς την εφευρετικότητα του, αλλά τα τεχνολογικά μέσα της εποχής αδυνατούσαν να το θέσουν υπό εφαρμογή [C.Porteous and K.MacGregor,2005] .

Παράλληλα, ο Jean Nouvel διεξήγαγε έρευνες για κινητικές όψεις που ανταποκρίνονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες καθώς και εφαρμογές έξυπνων υλικών. Το 1980, οι Αραβικές Χώρες σύναψαν συμφωνία με τη Γαλλία για την κατασκευή του Παγκόσμιου Αραβικού Ινστιτούτου στο Παρίσι. Το διαγωνισμό που προκηρύχτηκε, τον κέρδισε ο Nouvel, χάρη στην πρωτοποριακή σύνθεση της πρόσοψης του κτιρίου που υπέβαλε, στην οποία έθεσε σε εφαρμογή τις έρευνες του για μεταβαλλόμενη αρχιτεκτονική. Η πρωτοπορία έγκειται στη σύλληψη μιας επιφάνειας που ανοιγοκλείνει σε συνάρτηση με την ηλιακή ακτινοβολία προκειμένου να αποκριθεί στις συνθήκες του περιβάλλοντος.

morphing and climate: dialectics or affectivity

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

Αναλυτικά, η επιμήκης νότια όψη του ορθογώνιου κτιρίου ορίζει ένα σύστημα από τρείς χιλιάδες υψηλής τεχνολογίας ατσάλινα φωτοευαίσθητα διαφράγματα που ρυθμίζουν τα επίπεδα του φωτός που εισέρχονται στο εσωτερικό καθώς και τη διαφάνεια. Κατά τη διάρκεια των διαφόρων φάσεων μετατόπισης των στοιχείων που συνθέτουν τα διαφράγματα, σχηματίζεται μετατόπιση του γεωμετρικού μοτίβου. Τα τετράγωνα, κύκλοι και οκταγωνικά σχήματα που παράγονται από μια ρευστή κίνηση, διαμορφώνονται παράλληλα με την κίνηση του ήλιου[archidaily,2011].

Οι συσκευές δημιουργούν μια απίστευτη αισθητική, η συμβολή τους όμως στη μείωση της ενέργειας είναι καθοριστική. Τα ηλιακά κέρδη μετριάζονται όταν το άνοιγμα μειώνεται , όσο και η παροχή φυσικού φωτισμού, δημιουργώντας ένα ιδανικό περιβάλλον στο εσωτερικό του κτιρίου. Η μοναδική χρήση της υψηλής τεχνολογίας των φωτοευαίσθητων μηχανικών συσκευών, έκανε το κτίριο σύμβολο διάσημο. Ο Nouvel κέρδισε δύο βραβεία, αμέσως μετά την ολοκλήρωση του έργου το 1987. Αν και η τεχνολογία της εποχής δεν επέτρεψε τη λειτουργία του συστήματος για μεγάλο χρονικό διάστημα, το κτίριο αποτελεί σημείο αναφοράς για την έρευνα σε θέματα κλιματικής απόκρισης με παράλληλη ευαισθησία στην αισθητική του αρχιτεκτονήματος [ibid].

morphing and climate: dialectics or affectivity

Εικόνα 4.5 : διάγραμα βρόχου ανάδρασης παραμετρικόυ σχεδιασμού κλιματικής ανάλυσης για την παραγωγή κλιματικά προσαρμοσιμου κτιριακού κελύφους

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

4.2 Σχεδιασμός υψηλής απόδοσης κτιριακού κελύφους με τη χρήση παραμετρικού σχεδιασμού 4.2.1 Ροή εργασίας- αποτελέσματα Μια νέα άκρως αποτελεσματική ροή εργασίας σχεδιασμού έχει αναπτυχθεί μέσα από το δημοφιλές λογισμικό μοντελοποίησης Rhinoceros, στο οποίο ενσωματώνεται το παραμετρικό λογισμικό Grasshopper. Το Grasshopper είναι σε θέση να λειτουργεί σε συνεργασία με τα εργαλεία προσομοίωσης Radiance,

Daysim και EnergyPlus μέσω του διαλειτουργικού

λογισμικού DIVA καθώς και με το Ecotect μέσω του plug-in στο Rhinoceros, Geco. Το παραμετρικό μοντέλο ενημερώνεται αυτόματα με τους δείκτες απόδοσης που υπολογίστηκαν από τα εργαλεία προσομοίωσης [K.Lagios, C.Reinhart και J.Niemasz, 2010]. Η μεθοδολογία βασίζεται σε διαδικασία βρόγχου ανάδρασης που επαναλαμβάνεται μεταξύ των αποτελεσμάτων του σχεδιασμού και της βιοκλιματικής ανάλυσης, μέχρι να ληφθεί η βέλτιστη λύση.

διαδικασία

μέσα

από

γένεσης το

μοντελοποίησης

της

Rhinoceros, βασιζόμενο

σχεδιαστικής το σε

οποίο NURBS.

λύσης

για

το

παρουσιάζει Ο

γραφικός

κτιριακό

κέλυφος,

δυνατότητες επεξεργαστής

ξεκινά

εννοιολογικής αλγορίθμου

Grasshopper, λειτουργεί μέσα από το περιβάλλον του Rhinoceros και επιτρέπει στο

morphing and climate: dialectics or affectivity

χρήστη να δημιουργήσει κώδικα σε αστικοποιημένη μορφή, που περιέχει λειτουργίες και

παραμέτρους/μεταβλητές

που

δημιουργούν

γεωμετρία

[McNeel,

2010].

προκύπτουσα γεωμετρία οπτικοποιείται αυτόματα από το Rhinoceros και οποιεσδήποτε αλλαγές συμβαίνουν στις μεταβλητές της αλυσίδας του κώδικα, επηρεάζουν ολόκληρο το

σύστημα,

τροποποιώντας

το

οπτικοποιημένο

μοντέλο

αναλόγως

[Otis,

2009].

Για τη δημιουργία της μεταβλητής γεωμετρίας, ο χρήστης κάνει χρήση του εργαλείου slider, ενός από τα πιο "έξυπνα" εργαλεία στο Grasshopper. Ως υποβλητικό εξάρτημα, δέχεται πληροφορίες σε μορφή αριθμητικών τιμών και συνδέεται με εξαρτήματα που μπορούν να τις επεξεργαστούν καθώς και με μορφογενετικά εξαρτήματα, μέσα στο περιβάλλον Grasshopper, ώστε να παραχθεί γεωμετρία. Μια λειτουργία animation είναι οικοδομημένη μέσα στο slider, που επιτρέπει στο χρήστη να προκαθορίσει μια σειρά από γεωμετρίες μεταξύ των δύο προσαρμοσμένων άκρων [K.Lagios, C.Reinhart

και J.Niemasz, 2010]. Ο κώδικας μπορεί να δημιουργήσει στιγμιαία

συγκεκριμένη γεωμετρία κάτω από την επίδραση μεταβαλλόμενων παραμέτρων. Επομένως, ένας αριθμός σχεδιαστικών λύσεων όσον αφορά τη γεωμετρία , δημιουργείται [McNeel, 2010].

Προκειμένου

να

βρεθεί

βέλτιστη

λύση,

ως

προς

την

απόκριση

του

κτιριακού

κελύφους στους κλιματικούς παράγοντες, η διαδικασία μπορεί να ακολουθήσει δύο

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

κατευθύνσεις. Η πρώτη στηρίζεται στο plug-in λογισμικό στο Rhino, DIVA το οποίο χρησιμοποιεί ως εργαλεία προσομοίωσης της απόδοσης τα λογισμικά Radiance , Daysim και EnergyPlus ενώ η δεύτερη χρησιμοποιεί το διαλειτουργικό εργαλείο GECO για να συνδέσει το Grasshopper με το λογισμικό ενεργειακής προσομοίωσης Ecotect. Σημαντικό κρίνεται να τονιστεί το γεγονός ότι και στις δύο περιπτώσεις η διαδικασία από τη γένεση της μορφής μέχρι και την ανάλυση και την επικύρωση ολοκληρώνεται μέσα στο περιβάλλον του Rhino, χωρίς εξαγωγή σε άλλες πλατφόρμες λογισμικού.

morphing and climate: dialectics or affectivity

4.2.1.1 Ενεργειακή ανάλυση μέσω των λογισμικών Daysim-EnergyPlusRadiance Η ένταξη στο Grasshopper των εργαλείων προσομοίωσης Radiance ή Daysim και EnergyPlus μέσω του plug-in DIVA, παρέχει μια νέα σφαίρα δυνατοτήτων δημιουργίας βελτιστοποιημένης απόδοσης του κτιριακού κελύφους. Το DIVA ενσωματώνεται στην γραμμή εργαλείων του Grasshopper και παρέχει δυνατότητα άμεσης σύνδεσης των προαναφερθέντων εργαλείων προσομοίωσης, μέσα από το περιβάλλον Rhino/Grasshopper (Reinhart, Niemasz και Sargent, 2011). Στη γραμμή εργαλείων υπάρχουν πέντε κουμπιά/ εντολές, το καθένα από τα οποία εκτελεί διαφορετική διεργασία. Τα τέσσερα πρώτα κουμπιά εκτελούν διαδικαστικές εντολές όπως εισαγωγή του TMY αρχείου καιρού που ορίζει η τοποθεσία του έργου, εφαρμογή υλικών καθώς και ορισμό αισθητήρων ώστε να καταστεί δυνατή η παραγωγή αποτελεσμάτων απόδοσης. Τα επόμενα δύο κουμπιά αποτελούν τις εντολές διεπαφής του DIVA με τα Energy Plus, Radiance και Daysim, όπου το καθένα ξεχωριστά εκτελεί το δικό του κομμάτι της προσομοίωσης, το οποίο οπτικοποιείται μέσω του μοντέλου Rhino [C.Reinhart και A.Jakubier, 2011].

Αναλυτικά, τα εργαλεία Radiance και Daysim ειδικεύονται στην προσομοίωση του φυσικού φωτισμού και μελέτη θαμπώματος. Μπορούν να τρέξουν μέσα από το περιβάλλον Grasshopper

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

μέσω ενός pro- built component όπου ο χρήστης μπορεί να επιλέξει από τη γραμμή εργαλείων DIVA.Αποτελέσματα των δύο λογισμικών αποτελούν οι Δείκτες Φυσικού Φωτισμού (UDI) και η αυτονομία φυσικού φωτισμού(DA). Υπολογίζοντας τις επιδόσεις του φυσικού φωτισμού, μπορεί να δοθεί μια πρώτη ιδέα για τις δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας, η οποία όμως θα διερευνηθεί εκτενώς από το EenergyPlus. Η οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων γίνεται με falsecolour στο μοντέλο Rhino. Κατά γενικό κανόνα τα φωτεινά χρώματα απεικονίζουν υψηλά επίπεδα φωτισμού άρα κατά συνέπεια έντονο φαινόμενο θαμπώματος [B.Plowright και B.Camper], [C.Reinhart et. al, 2012]. Το EnergyPlus χρησιμοποιείται ως εργαλείο θερμικής προσομοίωσης που επιτρέπει την ανάλυση ενέργειας και θερμικού φορτίου. Παρέχει ισοζύγιο θερμότητας βασιζόμενο σε πραγματικές θερμοδυναμικές εξισώσεις, επομένως μπορεί να παρέχει ακριβή στοιχεία για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης καθώς και αντίστροφα τη μείωση των αναγκών με την εφαρμογή κατάλληλων στρατηγικών [U.S.A department of energy, 2013]. To DIVA επιτρέπει την αυτόματη σύζευξη και οπτικοποίηση του φυσικού φωτισμού και της κατανάλωσης ενέργειας μέσα από το περιβάλλον Rhino/Grasshopper. Αυτό αποτελεί ισχυρό πλεονέκτημα του καθώς δημιουργεί ένα βρόχο ανάδρασης μεταξύ παραμετρικής γένεσης της μορφής και προσομοίωσης των κλιματικών απαιτήσεων. Η ανατροφοδότηση με πληροφορίες μεταξύ των λογισμικών γίνεται αυτοματοποιημένα και επαναλαμβάνονται μέχρι να βρεθεί η βέλτιστη λύση.

morphing and climate: dialectics or affectivity

4.2.1.2 Ενεργειακή ανάλυση μέσω του λογισμικού Ecotect Η δεύτερη κατεύθυνση της ροής εργασίας στηρίζεται στις ικανότητες του διαλειτουργικού plug-in GECO που εφαρμόζεται στο Grasshopper και έχει ως στόχο τη δημιουργία ζωντανής σύνδεσης μεταξύ Grasshopper και Ecotect. Η ηλιακή διαδρομή καθώς και τα κλιματικά δεδομένα της περιοχής που θα γίνει η μελέτη, εντοπίζονται από το Ecotect και το Geco τα εισάγει μέσω του Grasshopper στο οπτικοποιημένο μοντέλο στο Rhino. Οι αλλαγές στη θέση και τη γωνία πρόσπτωσης του ήλιου επηρεάζουν άμεσα το μοντέλο, όπως επίσης και τα κλιματικά δεδομένα όπως θερμοκρασία, υγρασία, σύννεφα, ομίχλη κ.α. [Frick και Grabner, 2011]. Όπως προαναφέρθηκε το Grasshopper παράγει ένα αριθμό μεταβαλλόμενων σχεδιαστικών λύσεων. Τα κλιματικά δεδομένα δοκιμάζονται στα μοντέλα ώστε να παρουσιαστούν ως αποτελέσματα τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κλιματικής απόδοσης που προκύπτουν για κάθε επιμέρους μοντέλο. Ως ενδεικτικές χρονικές στιγμές λαμβάνονται το θερινό και χειμερινό ηλιοστάσιο(21 Ιουνίου και 21 Δεκεμβρίου) και οι δύο ισημερίες(21 Μαρτίου και 21 Σεπτεμβρίου) , στις ώρες 9:00, 12:00 και 15:00 κατά τις οποίες αποδείχτηκε ότι ο χρήστης μπορεί να έχει πλήρη εποπτεία της μεταβολής των κλιματικών συνθηκών [Hirning et.al, 2010]. Τα αποτελέσματα οπτικοποιούνται στο μοντέλο με τη μορφή false-colour όπου κατά γενικό κανόνα τα φωτεινά χρώματα αντιστοιχούν σε υψηλότερα επίπεδα θερμότητας στη θερμική ανάλυση, μεγαλύτερη κατανάλωση

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

ενέργειας στα διαγράμματα ψύξης- θέρμανσης ή υψηλότερα επίπεδα και καλύτερη κατανομή φυσικού φωτισμού αντίστοιχα.

Για τη βελτίωση του συστήματος, επαναπροσδιορίζονται

η συμπληρώνονται οι μεταβλητές της γεωμετρίας, ανα χρονική στιγμή και αξιολογούνται εκ νέου. Προφανώς τα κριτήρια αξιολόγησης έχουν μεγάλη συμμετοχή στη παραγωγή της σχεδιαστικής λύσης [Ibarra και Reinhart , 2009]. Με την ανάπτυξη της ροής εργασίας μέσα από το περιβάλλον Rhino εξολοκλήρου, η διαδικασία γένεσης της μορφής ενοποιείται με την προσομοίωση της απόδοσης, σχηματίζοντας ένα βρόγχο ανάδρασης όπως προαναφέρθηκε, ο οποίος επιτρέπει στα αποτελέσματα της απόδοσης να γίνουν αναπόσπαστο στοιχείο της παραμετρικής διαδικασίας σχεδιασμού.

morphing and climate: dialectics or affectivity

4.2.1.3 Συμπεράσματα ροής εργασίας Η ενσωμάτωση του παραμετρικού λογισμικού σχεδιασμού με τα εργαλεία ενεργειακής προσομοίωσης, συγχρονίζει τη διεπαφή μεταξύ του σχεδιασμού(μορφολογική αναζήτηση) και της περιβαλλοντικής απόκρισης. Η δημιουργία ενός τύπου ροής εργασίας μέσα από το λογισμικό Rhinoceros επέτρεψε ένα "ζωντανό" παραμετρικά ελεγχόμενο ψηφιακό μοντέλο συνδεδεμένο σε βρόχο ανάδρασης με την ενεργειακή ανάλυση μέσα από το λογισμικό προσομοίωσης. Τα εργαλεία είναι απλά στη χρήση και επιτρέπουν στον αρχιτέκτονα τη διεξαγωγή αξιολόγησης των επιδόσεων της γεωμετρίας μέσα σε ένα λογισμικό που είναι ήδη εξοικειωμένοι.

Φαινομενικά η διαλειτουργικότητα μεταξύ των λογισμικών μπορεί να ανοίξει μια νέα σφαίρα δυνατοτήτων δημιουργίας νέων μορφών κτιριακού κελύφους που να είναι παράλληλα βελτιστοποιημένες ως προς την περιβαλλοντική απόδοση. Ωστόσο το θέμα της αμοιβαίας επίδρασης μεταξύ της μορφής και της κλιματικής απόκρισης είναι πιο περίπλοκο από ότι παρουσιάζεται...

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

morphing and climate: dialectics or affectivity

Βιβλιογραφία Chu.K , 2006. Metaphysics of genetic architecture and computation. Περιοδικό AD: EcoRedux de Wilde. P, 2004. Computational Support for Selection of Energy Saving Building[D]. Delft University of Technology, Netherlands. Hensel ,M, Menges. A και Weinstock. M, 2010. Emergent technologies and Design. Towards a biological paradigm for architecture. Oxon, Routledge. Hirning M., Hensen V. G. and Bell J. 2010. Theoretical comparison of innovative window daylighting devices for a sub-tropical climate using radiance, Proceedings of IEECB’ 10, Frankfurt, Germany. Ibarra, D and Reinhart, C.F. 2009. Daylight factor simulations – ‘How close do simulation beginners ‘really’ get?’, Proceedings of Building Simulation 2009, Glasgow, Scotland. Lagios. K , Niemasz. J, and Reinhart. C.F, 2010.Animated Building Performance Simulation (ABPS), Linking Rhinoceros/Grasshopper with Radiance/DAYSIM. Proceedings of SimBuild 2010, New York City. Otis, T. 2009. From Rhinoceros to Ecotect: A Short Tutorial, Harvard University Graduate School of Design, Cambridge, MA, USA.

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

Διαδικτυακή Βιβλιογραφία Archidailly, 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/162101/ad-classics-institut-du-monde-arabe-jean-nouvel/ Reinhart, C.F., Lagios, K., Niemasz, J., Jakubiec, A. 2011. DIVA for Rhino Version 2.0. Διαθέσιμο στη σελίδα :http://www.diva-for-rhino.com/. Reinhart, C., Niemasz, J., & Sargent, J. (2011,October 19). DIVA for Grasshopper.

morphing and climate: dialectics or affectivity

Πηγές Εικόνων Εικόνα 4.1 FacadeConfidential http://facadesconfidential.blogspot.gr/2010/08/facades-principles-of-construction.html Εικόνα 4.2 GreatBuildings http://www.greatbuildings.com/buildings/L_Institut_du_Monde_Arabe.html Εικόνα 4.3 Jean Nouvel http://www.jeannouvel.com/mobile/en/smartphone/#/mobile/en/smartphone/projet/parisfrance-arab-world-institut1 Εικόνα 4.4 KineticArchitecture.Net http://blog.kineticarchitecture.net/2011/01/arab-world-institute/

4. Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική- Παραμετρική Μορφογένεση: Σχέση αλληλεπίδρασης;

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Το περίβλημα του κτιρίου, καθώς αποτελεί το πιο κρίσιμο στοιχείο της μορφής, αποτελεί το κέντρο μελέτης της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, όσο και της μορφολογικής αναζήτησης. Η χρήση του παραμετρικού εργαλείου(γενετικός αλγόριθμος) για τη δημιουργία συστημάτων κτιριακού κελύφους, χαρακτηρίζει την αρχιτεκτονική του εικοστού πρώτου αιώνα. Τα συστήματα που προκύπτουν είναι πρωτοποριακά ως προς τη δομή και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους, ενώ μπορούν να διατηρήσουν την ενεργειακή απόδοση , με απόκριση στις αλλαγές των παραμέτρων του κλίματος. Στη βιβλιογραφία ορίζονται ως ευφυή κτιριακά κελύφη. Η ερευνητική εργασία , διερευνά ενδεικτικά παραδείγματα ευφυών κτιριακών κελυφών της κατηγορίας των κινητικών- μηχανικών συστημάτων.

Ευφυή κτιριακά κελύφη, ορίζονται τα κελύφη υψηλής απόδοσης, που παρουσιάζουν προσαρμογή στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ο κορυφαίος και επαναστάτης μηχανικός Chuck Hoberman υποστηρίζει ότι, σε κλίματα με ψυχρούς χειμώνες και θερμά καλοκαίρια, κρίνεται απαραίτητη η εφαρμογή ευφυών κελυφών ,ώστε το κτίριο να βελτιστοποιεί το ίδιο το εσωτερικό του περιβάλλον, βελτιώνοντας επακόλουθα τις συνθήκες άνεσης για τους χρήστες.[Hoberman 2011] Ο Robert Kronenberg ορίζει την κινητική αρχιτεκτονική, ως συστήματα ή κτίρια που ενσωματώνουν την μεταβλητή της κίνησης στη θέση και στη γεωμετρία τους, σε απόκριση με εξωτερικά ερεθίσματα και τονίζει τη σημασία της κινητικής στην κλιματικά προσαρμόσιμη αρχιτεκτονική.[Kronenberg 2007].

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Η προσαρμοστικότητα των μηχανικών κινητικών συστημάτων, στηρίζεται σε ενσωματωμένες τεχνολογικές λειτουργίες με συγκεκριμένες περιβαλλοντικές αντιδράσεις. Η ευφυΐα τους βασίζεται, τόσο σε μοντέλα πρόβλεψης όσο και στην αυτοματοποίηση των μεταβολών των στοιχείων που τα συνθέτουν. Ενσωματωμένοι αισθητήρες αντιλαμβάνονται τις κλιματικές συνθήκες και τις μεταβολές που παρουσιάζουν. Ακολούθως καταχωρούνται ως δεδομένα στο υπολογιστικό σύστημα επεξεργασίας. Το υπολογιστικό σύστημα ερμηνεύει τα δεδομένα σε κίνηση, η οποία εκφράζεται από κινητήρα που ενεργοποιεί τα επιμέρους τμήματα του συστήματος. Είναι πραγματικά εκπληκτικό το γεγονός ότι τα κινητικά συστήματα αποτελούνται κατά κύριο λόγο από ένα μεγάλο αριθμό στοιχείων, τα οποία έχουν την ικανότητα να δουλέψουν στο μέγιστο βαθμό μεμονωμένα αλλά και σε συνδυασμό, ώστε να επιτρέψουν διάφορα επίπεδα κίνησης και επακόλουθα απόκριση στις κλιματικές μεταβολές. Η κίνηση είναι κατά κανόνα ελεγχόμενη από παραμετρικό αλγόριθμο, που ορίζει το είδος και το ευρέως κίνησης βάση προ- προκαθορισμένων κριτηρίων [F. Trubiano, 2013] . Η ολοκληρωμένη δομή ανάλυσης ερεθισμάτων- επεξεργασίαςκίνησης αναφέρεται στη βιβλιογραφία ως BMS (Building Management System).

Στο κεφάλαιο αναλύονται οι τρόποι, με τους οποίους τα μηχανικά κινητικά συστήματα λειτουργούν μέσω της εξέτασης των ιδιοτήτων που αφορούν τη δομή του συστήματος, καθώς

morphing and climate: dialectics or affectivity

και λεπτομερειών της μηχανικής κίνησης. Έπειτα, εξετάζονται και αναλύονται εκτενώς συστήματα και εφαρμογές κλιματικά προσαρμόσιμων κινητικών συστημάτων, τόσο μορφολογικά- κινητικά, όσο και ως προς την απόκριση τους με το περιβάλλον.

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.2 Τυπολογίες Για την κατανόηση των κινητικών συστημάτων περιγράφονται οι τρείς τυπολογίες οι οποίες εφαρμόζονται σε όλες τις κλίμακες σχεδιασμού. Ενσωματωμένα (embedded), δυναμικά(dynamic) και αναπτυσσόμενα(deployable) συστήματα, καλούνται μεμονωμένα ή σε συνδυασμό να συνθέσουν ένα κτιριακό κέλυφος ικανό να ανταποκριθεί στις αλλαγές των κλιματικών συνθηκών.

Πρωτοεμφανίστηκαν στην προσαρμόσιμη αρχιτεκτονική τα δυναμικά συστήματα τα οποία αποτελούν αυτοτελή μικρού μεγέθους κινητικά συστήματα με ποικιλία ως προς την πολυπλοκότητα τους. Η μεγάλη ελευθερία στην κίνηση τους, καθώς και το εύρος πολυπλοκότητας, οδήγησε στην καθιέρωση και επέκταση της εφαρμογής τους σε μεγάλο βαθμό ιδιαίτερα στο παρελθόν. Τα ενσωματωμένα συστήματα, ως πιο ανεπτυγμένα τεχνολογικά και αποδοτικά στην εφαρμογή τους, κέρδισαν έδαφος σε σχέση με τα δυναμικά.

Ένα ενσωματωμένο σύστημα αποτελεί

αναπόσπαστο μέρος του κτιριακού κελύφους και συνοδεύεται σχεδόν πάντα από υπολογιστικό έλεγχο. Η λειτουργία του συντελείται μέσω ενός αριθμού μικρότερων στοιχείων, συνδεδεμένα μεταξύ τους με ευφυή λογική για την εκτέλεση κίνησης, η οποία επιτρέπει στο σύστημα

morphing and climate: dialectics or affectivity

προσαρμόσιμη συμπεριφορά και ενιαία αλλαγή στη γεωμετρία του. Τα αναπτυσσόμενα συστήματα παρουσιάζουν χαρακτηριστικά αποδόμησης και ανοικοδόμησης, τα οποία και συνθέτουν την κινητική τους ικανότητα. Λειτουργώντας με τη σχέση affect-effect , το κέλυφος παρέχει κίνηση και ανάπτυξη του στον τρισδιάστατο χώρο. Ωστόσο η περιορισμένη τεχνολογική τους εξέλιξη δεν επιτρέπει την ευρεία εφαρμογή

[M.Fox & M.Kemb ,

2009].

Η επίτευξη της μέγιστης ενεργειακής απόδοσης έγινε δυνατή με τη συνύπαρξη στο κέλυφος ενσωματωμένου και δυναμικού συστήματος. Μικρά αυτοτελή δυναμικά συστήματα υπακούουν στον έλεγχο ενός διευρυμένου ενσωματωμένου, το οποίο είναι το ίδιο ουσιαστικά το κινητικό κέλυφος. Η ικανότητα των δυναμικών συστημάτων στην εκτέλεση μεγάλου εύρους πολύπλοκών κινήσεων, συνδυάστηκε με την ολοένα αυξανόμενη ευφυία και αποκριτική ικανότητα των ενσωματωμένων, ώστε να καλύπτει τις απαιτήσεις της κλιματικά προσαρμόσιμης αρχιτεκτονικής

[ibid].

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.3 Σύστημα ελέγχου Τα επιμέρους τμήματα( components), που συνθέτουν ένα ολοκληρωμένο συστήματα, ελέγχονται από το ολοκληρωμένο σύστημα ανάλυσης- επεξεργασίας. Ο έλεγχος γίνεται, είτε μεμονωμένα σε κάθε επιμέρους τμήμα με άμεσο έλεγχο, είτε συνολικά με έμμεσο. Στον άμεσο έλεγχο, κάθε μεμονωμένο συστατικό αντιδρά με βάση το δικό του σύνολο απαιτήσεων και ελέγχεται από αλγόριθμο, που προσδίδει απόκριση μεμονωμένα στην αλλαγή των κλιματικών συνθηκών. Κύρια πλεονεκτήματα του άμεσου ελέγχου προβάλλουν η μεγάλη ελευθερία καθώς και η εύκολη συντήρηση του συστήματος. Αντίθετα, στον έμμεσο έλεγχο το κάθε στοιχείο τροφοδοτείται με πληροφορία από μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας, που αντλεί τα δεδομένα που λαμβάνονται από το περιβάλλον και στέλνει οδηγίες στο στοιχείο. Η πιο εξελιγμένη τεχνολογία του, προσδίδει στο σύστημα τη δυνατότητα να λάβει πολλαπλές μεταβλητές και να παράγει προηγμένα αποτελέσματα, που βασίζονται σε αυστηρότερες απαιτήσεις. Ο άμεσος έλεγχος χαρακτηρίζει κυρίως τα δυναμικά συστήματα ενώ ο έμμεσος τα ενσωματωμένα [M.Fox 2010].

Η επιτυχίας ενός κλιματικά προσαρμόσιμου συστήματος βασίζεται σε τρείς παραμέτρους: 1. περιβαλλοντικές επιδόσεις, 2. τρόπος και 3. δυνατότητες εφαρμογής αξιολογούνται, ώστε να απαντηθεί αν το σύστημα ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις. Η ικανότητα του να αποκρίνεται

morphing and climate: dialectics or affectivity

σε πραγματικό χρόνο, σε γεγονότα δηλαδή που συντελούνται στο εξωτερικό περιβάλλον του κτιρίου, αποτελεί βασικό κριτήριο επιτυχίας καθώς επίσης και η δυνατότητα να ανταποκριθεί επιλεκτικά σε περισσότερες από μία περιβαλλοντικές καταστάσεις ταυτόχρονα. Επιπρόσθετα, το σύστημα οφείλει να είναι εύκολο στην εγκατάσταση και συντήρηση καθώς και ευέλικτο , να είναι δηλαδή εφαρμόσιμο σε εύρος γεωμετριών και κλιματικών συνθηκών.

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

100

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.4 Συστήματα και εφαρμοσμένα παραδείγματα

5.4.1 Tessellate Adaptive Facade Το tessellate adaptive facade , μηχανικό, κλιματικά προσαρμόσιμο κινητικό σύστημα αποτελεί προϊόν συνεργασίας της κοινοπραξίας ABI με την A.Zahner με εμπνευστή τον Chuck Hoberman. Ο όρος tessellate - διάταξη επαναλαμβανόμενου μοτίβου γεωμετρικών σχημάτων που δημιουργούν κενά μεταξύ τους χωρίς επικαλύψεις- έδωσε το όνομα το στο σύστημα [ABI, 2010].

Concept Η σύλληψη της ιδέας επιτεύχθηκε μετά από μελέτη του λουλουδιού "morning glory" το οποίο ανοίγει και κλείνει σε αντίδραση στη μεταβολή της έντασης του ηλίου, δηλαδή παραλαμβάνει ή αποκρούει

τις ακτίνες αντίστοιχα. Ο Hoberman μετέφρασε την κίνηση σε μια αυτοτελή

πλαισιωμένη οθόνη με διάτρητο μοτίβο το οποίο μπορεί συνεχώς να μετατοπίζεται και να εξελίσσεται δημιουργώντας ένα δυναμικό αρχιτεκτονικό στοιχείο το οποίο φιλτράρει τις ακτίνες ήλιου που εισέρχονται στο κτίριο [Zahner,2008].

101

102

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Δομή - μορφή συστήματος Η πλαισιωμένη οθόνη που αποτελεί το σύστημα, αποτελείται από τέσσερις μεταλλικές διάτρητες πλάκες οι οποίες εξελίσσονται κινητικά. Εκατέρωθεν του συστήματος των πλακών τοποθετούνται γυαλιά τόσο για προστασία του συστήματος, όσο και ως συμπληρωματικά στη λειτουργία του. Αναλυτικά οι πλάκες, γλιστρούν/ολισθαίνουν (sliding systems) η μία πάνω στην άλλη και ευθυγραμμίζονται ή αποκλίνουν. Κατά την ευθυγράμμιση τους παρατηρείται καλειδοσκοπική οπτική με μέγιστη εισχώρηση φωτός στο εσωτερικό, ενώ αντίθετα κατά την απόκλιση τους ελαφρά διάχυση φωτός. Η διαφάνεια κυμαίνεται από 10- 85 % και καθορίζεται από τις θέσεις των κενών που εμφανίζονται από την κίνηση των πλακών. Ως κύριο πλεονέκτημα του συστήματος προβάλλει η δυνατότητα που προσδίδει στο κτίριο να φωτιστεί, να αναπνεύσει, να ανοίξει και να κλείσει με την ίδια επιφάνεια, χωρίς πρόσθετα συστήματα [Reuters,2010] , [Terry Peters, 2011]. Το tessellate adaptive facade προβάλλει ως ένα σύστημα με καλή αισθητική και ευελιξία. Η γεωμετρία των πλακών μπορεί να προσαρμοστεί στις ανάγκες του χρήστη, με εύρος από κανονικές επιφάνειες μέχρι τρισδιάστατες μοναδικές καμπύλες. Καθώς είναι και αυτόνομο σύστημα μπορεί να εφαρμοστεί με μεγάλη επιτυχία σε όλα τα κτίρια. Μια ατελείωτη σειρά από μοτίβα, που κυμαίνονται από κανονικά πλέγματα μέχρι πρότυπα ελεύθερης μορφής δίνει τη δυνατότητα διαφόρων και διαφορετικών αποτελεσμάτων υψηλής αισθητικής [SolarNovusToday, 2010].

103

104

morphing and climate: dialectics or affectivity

105

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Τεχνολογία συστήματος - κίνησης Ο σχεδιασμός του συστήματος γίνεται από παραμετρικό παραγωγικό εργαλείο. Επομένως η κίνηση των διάτρητων πλακών βασίζεται στο παραμετρικό λογισμικό το οποίο επιτρέπει μετατόπιση ενός σχήματος που εξάγεται από το αρχικό σε ίση απόσταση και κατεύθυνση παράλληλα ή κάθετα στο αρχικό για κάθε βασικό μοτίβο(δισδιάστατη κίνηση- χ,y). Κάθε πλάκα λειτουργεί με μόνο ένα κινητήρα. Ένας κεντρικός άξονας συνδέει τις δομικές πλάκες, ο οποίος παράλληλα είναι το κοινό σημείο περιστροφής και αναφορά για τον καθορισμό της κίνησης όλων των στρωμάτων. [Terry Peters, 2011] O μηχανικός της ΑΒΙ M. Davis διευκρινίζει ότι κάθε πλάκα συνδέεται με τα εμπρός και τα πίσω στρώματα μέσω του κεντρικού άξονα, που είναι υπεύθυνος για την συνεργασία των πλακών και τον καθορισμό της κατάλληλης κίνησης για την κάθε μία. Κάθε πλάκα έχει ένα πείρο, που κατευθυνόμενος από τον κεντρικό άξονα αλλάζει το σημείο περιστροφής της, ώστε να ανταποκριθεί στις ανάγκες του κτιρίου. Το σύνολο των πλακών ελέγχονται από ένα προγραμματισμένο επεξεργαστή να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις του κτιρίου. Το σύστημα καθώς

αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του κτιριακού

κελύφους , χαρακτηρίζεται ως ενσωματωμένο(deployable) [Architectmagazine, 2011].

106

morphing and climate: dialectics or affectivity

Ενεργειακά

Το tessellate adaptive facade απαντά στη σχεδιαστική πρόκληση για μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης του κτιρίου, διατηρώντας παράλληλα τα επίπεδα φωτός και προωθεί ένα υγιές περιβάλλον. Κύρια λειτουργία του είναι το φιλτράρισμα του ηλιακού φωτός που εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου, δηλαδή η σκίαση και ο φωτισμός. Επιπλέον λειτουργεί και ως φίλτρο της ροής του αέρα και προστασίας της ιδιωτικής ζωής [Zahner 2008].

Φωτισμός- σκίαση Η σύγκριση του από πολλούς κριτικούς της αρχιτεκτονικής με τα φύλλα ενός δέντρου, δεν είναι τυχαία καθώς μπορεί να δημιουργεί κατάσταση διάχυτου φωτισμού κατά τους θερινούς μήνες και να επιτρέπει στο άμεσο φως να εισχωρήσει κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η διαφάνεια του κελύφους κυμαίνεται από 10% μέχρι 85%, παρέχοντας σκιά ή έμμεσο φώς στις χαμηλότερες τιμές και άμεσο φως στις ψηλότερες. Χαρακτηριστικά, αναφέρεται ότι λόγω της αυτοματοποιημένης, προσαρμοστικής απάντησης στα επίπεδα φωτισμού, το tessellate μπορεί να παρέχει 12-14% ώρες ετησίως φυσικού φωτισμού, καθώς τα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνητό φωτισμό. Συγκεκριμένα επιτρέπει στο γυαλί ψηλότερη τιμή μετάδοσης του φωτός και βελτιωμένη απόδοση χρωμάτων [Architectmagazine, 2011], ][Tessellate,2010], [Reuters,2010].

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Ενεργειακό αποτύπωμα Σημαντικό κρίνεται να τονιστεί η συνολική εξοικονόμηση ενέργειας του κελύφους κατά 6%, όπως και η μείωση του ψυκτικού φορτίου που απαιτείται κατά τους θερινούς μήνες κατά 1520%, σε σχέση με μια σταθερή σκίαση. Για την κίνηση των πλακών, ο κινητήρας καταναλώνει μόλις 60 Watt τη μέρα, που θεωρείται αμελητέα δαπάνη ενέργειας σε σχέση με το ποσό που εξοικονομείται με την εφαρμογή του συστήματος [Reuters,2010].

Διαδικασία ενεργειακής διαχείρισης Η προσαρμογή του συστήματος στις αλλαγές βασίζεται στο ενσωματωμένο BMS σύστημα παρακολούθησης των κλιματικών συνθηκών. Location based αισθητήρες ανιχνεύουν τα επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας και ο επεξεργαστής επεξεργάζεται τα μεταγραφόμενα δεδομένα ως παραμέτρους για ρύθμιση των επιπέδων φωτός στο εσωτερικό του κτιρίου και μείωση των ηλιακών κερδών. Έπειτα, τα ερεθίσματα, ενεργοποιούν αυτόματα τις διάτρητες πλάκες ώστε να επιτευχθεί το κατάλληλο αποτέλεσμα για τη συγκεκριμένη στιγμή της μέρας. Η ταχύτητα της μετατόπισης, ακολουθεί την πορεία του ήλιου, ως εκ τούτου μπορεί να διαρκέσει από μερικά λεπτά έως και ώρες. Κατά τα σημεία αιχμής , το σύστημα ζωντανεύει, οι κινήσεις εκτελούνται γρήγορα και το αποτέλεσμα είναι άκρως εντυπωσιακό. Για παράδειγμα, όταν ανιχνεύονται ψηλά επίπεδα άμεσου φωτός, οι πλάκες αποκλίνουν και τα σχέδια τους επικαλύπτονται πλήρως , εμποδίζοντας τις ακτίνες του ηλίου [Architectmagazine, 2011].

107

108

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Εφαρμογές Simons centre of geometry and physics(State university N.Y at Stony Brook / Long Island, 2010) Η εφαρμογή του συστήματος έγινε κατά μήκος της γυάλινης νότιας όψης ενός λόμπι του κτιρίου ερευνών του πανεπιστημίου. Αποτελεί κινητικό αντηλιακό και, όπως αναφέρει ο Hoberman, δημιουργεί αποτέλεσμα διάστικτου ηλιακού φωτός που εισέρχεται μέσα από τις κινούμενες πλάκες [ABI, 2010].

Η κινητική επιφάνεια 38 τ. μ εφαρμόστηκε ώστε να καλύψει τις ανάγκες του κτιριακού προγράμματος , προσδίδοντας στο κτίριο την ικανότητα να αλλάξει λειτουργικά αδιαφάνειες. Συνθετικά, η σύνθεση από tessellate πάνελς, όπου το καθένα έχει το δικό το γεωμετρικό μοτίβο, αντανακλά την εστίαση στην έρευνα των επιστημόνων, χρηστών του κτιρίου. Το οπτικό αποτέλεσμα είναι αραιά γεωμετρικά σχέδια(κύκλοι, τρίγωνα, τετράγωνα, εξάγωνα)τα οποία αναπτύσσονται σε ένα αδιαφανές πλέγμα. Τα διαστάσεως 5,6 m πλάτος x 6,7 m ύψος συστήματα (4 πλάκεςγυαλί εκατέρωθεν), κατευθύνονται όλα μαζί από ένα BMS locational based σύστημα, ώστε να φιλτράρουν τις ακτίνες του ηλίου, να φωτιστεί το κτίριο ενώ παράλληλα να γίνει εξοικονόμηση ενέργειας [Hoberman, 2010].

109

110

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

KAFD Portal Spas στο Riad της Σαουδικής Αραβίας(2014) Το αρχιτεκτονικό γραφείο Worsbureau- Phoenix εκμεταλλεύτηκε το tessellate adaptive facade για να ντύσει το κέλυφος δύο υπερπολυτελών κρυσταλλικών δομών 195.000 τμ. Καθώς το σύστημα έχει δυνατότητες προσαρμογής της διαφάνειας του και ρύθμισης των ηλιακών κερδών και φωτισμού, κρίθηκε κατάλληλο τόσο για λόγους σκίασης από τον καυτό ήλιο της Σ. Αραβίας, όσο και για προστασία της ιδιωτικής ζωής [Earthtechling,2014], [PNLD, 2014], [Archidaily, 2013].

Το κέλυφος αποτελείται από διάτρητες πλάκες με χιλιάδες ακανόνιστου σχήματος ανοίγματα, τα οποία μπορούν να αφήσουν ποικιλία ποσότητας ηλιακού φωτός να εισέλθει στο εσωτερικό. Όταν οι πλάκες κινούνται η μια μπροστά από την άλλη σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις χρησιμοποιώντας μικρούς κινητήρες, το κέλυφος είναι σε θέση να ελέγξει την ποσότητα του φωτός, έτσι παρέχεται σκιά , παθητική ψύξη και μείωση της εξάρτησης του κτιρίου σε τεχνητό φωτισμό. Κάτω από το μεταλλικό κινητικό κέλυφος, τοποθετείται γυαλί για προστασία από την εκτόξευση άμμου και τις περιστασιακές βροχές. Για την υποστήριξη του συστήματος, τοποθετούνται στο αίθριο σταθερά tessellate ανοίγματα τα οποία ενισχύουν τον φυσικό φωτισμό και αερισμό ιδιαίτερα κατά τις πρωινές ώρες όπου οι θερμοκρασίες είναι αυξημένες [ibid].

111

112

morphing and climate: dialectics or affectivity

113

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.4.2 Adaptive Fritting Το adaptive fritting ,αποτελεί μια ολοκληρωμένη μονάδα γυαλιού με ιδιότητες προσαρμογής στα κλιματικά δεδομένα. Προϊόν της κοινοπραξίας ABI και με εμπνευστή τον Chuck Hoberman, εφαρμόστηκε πειραματικά το 2010 στο Grand Hall του Harvard Graduate School και βραβεύτηκε με το πρώτο βραβείο Wyss για Bio inspired Adaptive Architecture [ΑΒΙ, 2010].

Concept Η ευρεία εφαρμογή του σταθερού συστήματος σκίασης και παθητικού ηλιασμού fritting κέντρισε το ενδιαφέρον του Hoberman. Το σύστημα αποτελείται από διαφανές γυαλί με σταθερό μοτίβο αδιαφανών κηλίδων σε καθορισμένες θέσεις. Ο Hoberman το εξέλιξε εισάγοντας κίνηση, ώστε να παρέχονται τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα σκίασης και φωτισμού [Hoberman,2009].

Δομή - μορφή συστήματος Το σύστημα, βασίζεται στη μετατόπιση μιας σειράς συντηγμένων στρώσεων γυαλιού έτσι ώστε οι μονάδες του γραφικού μοτίβου να μετατοπίζονται γύρω από ένα σημείο αναφοράς επιτρέποντας συνεπώς διαφορετικά επίπεδα διαφάνειας. Όταν τα μοτίβα ευθυγραμμίζονται

το

σύστημα

δίνει

τη

μέγιστη

διαφάνεια

και

αντίστροφα

όταν

114

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

αποκλίνουν, το σύστημα γίνεται σχεδόν αδιαφανές [ Blaine Brownell, 2010]. Συνήθως κάθε πάνελ συστήματος αποτελείται από πέντε στρώσεις γυαλιού, στο οποίο είναι χαραγμένοι αδιαφανής κύκλοι , διαστάσεως από 0,30 - 3 m, διαταγμένοι σε ορθογωνικό κάνναβο έτσι ώστε το διαφανές να είναι ίσο με τέσσερις φορές όσο το αδιαφανές τμήμα. Οι κύκλοι μετατοπίζονται βάση ερεθισμάτων που δέχονται και προκαλούν διαφάνεια από 10- 85 % [Ziggy Drozdowski and Shawn Gupta, 2009].

Η ευελιξία στο σχεδιασμό καθώς και της τεχνολογία του συστήματος να προσαρμόζεται σε ένα πολύ λεπτό στρώμα στην όψη του εκάστοτε κτιριακού κελύφους, το καθιέρωσε στο χώρο της προσαρμόσιμης αρχιτεκτονικής. Τα χαραγμένα ακρυλικά πάνελ που φέρουν αδιαφανούς κύκλους από laminate, μπορούν να τοποθετηθούν σε οποιαδήποτε υπάρχουσα ή νέα κατασκευή ως ανεξάρτητο σύστημα. Η προσαρμοστικότητα της γεωμετρίας καθώς και η μεγάλη βιβλιοθήκη με μοτίβα από γεωμετρικά πλέγματα μέχρι μη ομοιογενή πεδία ακόμα και εικόνες, επιτρέπει μεγάλη ελευθερία στον αρχιτέκτονα, επομένως και ευρεία εφαρμογή οπουδήποτε [Blaine Brownell, 2010].

115

116

morphing and climate: dialectics or affectivity

Τεχνολογία συστήματος - κίνησης Τα πάνελ του συστήματος κινούνται βάση προ-προκαθορισμένων κανόνων καθοδηγούμενα από ένα ενσωματωμένο ΒΜS σύστημα. Κατά τον σχεδιασμό του συστήματος με παραμετρικά εργαλεία, ορίζονται λίστες κλιματικών μεταβλητών , τις οποίες επεξεργάζεται υπολογιστής και τις μεταφράζει σε κίνηση. Ενσωματωμένοι αισθητήρες, αντιλαμβάνονται την κίνηση και την ένταση του ήλιου και ακολούθως το σύστημα εκτελεί κίνηση ώστε να ανταποκριθεί στις κτιριακές απαιτήσεις. Κάθε fritting πάνελ έχει ένα κινητήρα ο οποίος επικοινωνεί με μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας επιτρέποντας έτσι τον έλεγχο στην ταχύτητα κίνησης των στρωμάτων γυαλιού με το χαραγμένο μοτίβο. Ο ηλεκτρομαγνητικός κινητήρας που χρησιμοποιείται δίνει αυτονομία στην κίνηση όμως με επιθυμητή διαφοροποίηση πυκνότητας των μονάδων του μοτίβου, χωρίς τα στοιχεία να παρασύρονται μακριά από το πεδίο της τρέχουσας εφαρμογής [Ziggy Drozdowski and Shawn Gupta, 2009].

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Ενεργειακά To adaptive fritting βασίζεται στην παραμετροποίηση ενός κινητικού μοτίβου το οποίο φορτώνεται στο σύστημα υαλοπλασμάτων με στόχο να ελέγξει τα επίπεδα φωτισμού του εσωτερικού χώρου.

Ενεργειακό αποτύπωμα Η ιδιότητα του συστήματος να αλλάζει δυναμικά τη διαφάνεια του, δημιουργεί ποιότητα φωτισμού sculptive η οποία αποτελεί αποτελεσματικό τρόπο φωτισμού αφού γεμίζει το εσωτερικό με διάχυτο φυσικό φως. Υπολογίζεται ότι η συνολική εξοικονόμηση ενέργειας του κελύφους είναι κατά 20-30%, τόσο λόγω περισσότερων ωρών φυσικού φωτισμού, όσο και λόγω σκίασης και επακόλουθα μείωσης των ψυκτικών φορτίων που απαιτούνται [ibid].

Διαδικασία φωτισμού- σκίασης Κάθε πάνελ αποτελείται από 4 μονάδες σκίασης κυκλικού σχήματος γύρω από ένα κύκλο στο κέντρο. Οι μονάδες κινούνται στο επίπεδο με τρόπο ώστε να καλύπτουν τα απαιτούμενα επίπεδα για φωτισμό του εσωτερικού του κτιρίου. Οι μονάδες αποτελούν θερμικά φράγματα καθώς και φράγματα φωτισμού. Η θέση τους στο επίπεδο ελέγχονται με μια παράμετρο offset. Αν το offset είναι ίσο με μηδέν τότε οι μονάδες είναι ομόκεντρες και η επιφάνεια που καλύπτεται είναι η ελάχιστη.

117

118

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Επομένως τα επίπεδα φωτισμού στο εσωτερικό είναι τα μέγιστα. Αντίθετα, όταν το offset είναι το μέγιστο, η επιφάνεια του υαλοπίνακα που καλύπτεται είναι η μεγαλύτερη. Ως εκ τούτου εξασφαλίζεται έλεγχος του έντονου φωτός και του θαμπώματος και σκίαση.

Εφαρμογές Εγκατάσταση στο Grand Hall του Harvard Graduate School Η πειραματική εγκατάσταση στο Grand Hall είναι ο νικητής του βραβείου Wyss για Biospired Adaptive Architecture για το έτος 2010. Αποτελείται από έξι μηχανοκίνητα fritting πάνελ διαστάσεων 1,2 m ύψος και συνολικό μήκος 7,2 m και στεγάζεται σε καμπύλο τοίχο. Προγραμματισμένα να αποτελούν δυναμικά πεδία, να αλλάζουν διαφάνειες σε αντίδραση στις μεταβολές του ηλίου, αλλάζουν συνέχεια το οπτικό αποτέλεσμα τους. Καθώς τα στρώματα που απαρτίζουν το πάνελ κινούνται συνεχώς, το οπτικό αποτέλεσμα είναι μεταβαλλόμενες, διάσπαρτες κουκκίδες σε μια διάφανη επιφάνεια. Η προσαρμογή της διαφάνειας τους ως προς την ένταση του ήλιου παρέχει σκιά ή αντίθετα άμεσο φως όταν κρίνεται απαραίτητο [Hoberman, 2009], [ABI, 2010].

119

120

morphing and climate: dialectics or affectivity

121

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.4.3 Heliotrace Case study Facade System To Heliotrace αποτελεί ένα πρωτοποριακό

κινητικό σύστημα κτιριακού κελύφους που

δημιουργήθηκε το 2010 από την κοινοπραξία ABI για τον διαγωνισμό "Open Call: Innovating curtain wall design". Χαρακτηρίστηκε ως το καλύτερο σύστημα για το έτος και τιμήθηκε με το βραβείο R+D Awards του Αμερικανικού Ινστιτούτου Αρχιτεκτονικής [SOM, 2010].

Concept Η εκπόνηση της σχεδιαστικής μελέτης, στηρίχθηκε στη δεκαετή έρευνα του Hoberman για τη δυνατότητα εφαρμογής προσαρμοστικών συστημάτων όψεων που θα αυξάνουν την απόδοση τους στην ανταπόκριση τους στο περιβάλλον με σχετικά χαμηλό κόστος. Ο επικεφαλής της SOM, Nickolas Holt, αναφέρει ότι οραματίστηκαν μια ευέλικτη διαμόρφωση, ένα πρωτοποριακό περίβλημα που να βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Η μορφή , δεν ήταν κάτι που απασχόλησε ιδιαίτερα τους σχεδιαστές, παρά μόνο να υπακούει με τον καλύτερο δυνατό τρόπο στις λειτουργικές ανάγκες του κελύφους [urbangreenexpo,2010].

122

morphing and climate: dialectics or affectivity

123

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Δομή - μορφή συστήματος Η δομή του Heliotrace έχει σαν πρότυπο το πατενταρισμένο σύστημα Strata, το οποίο κατασκευαστικά συντίθεται από

αρθρωτές μονάδες που κρύβονται σε ένα ενιαίο προφίλ

όταν ανασυρθεί, ενώ όταν ενεργοποιείται οι μονάδες εκτείνονται για να σχηματίσουν μια ενιαία επιφάνεια από σειρά σανίδων. Το σύστημα αποτελείται από τρία διαφορετικά συστήματα: 1] κινητικά σκίαστρα, 2] κτιριακό κέλυφος και 3] εσωτερικοί μηχανισμοί. [ABI, 2010]Τα κινητικά σκίαστρα/ πάνελ εμφανίζονται ως δύο διαφορετικοί μηχανισμοί. Τα κάθετα στο κέλυφος (curtain wall) πάνελ ,είναι αδιαφανή και προεξέχουν στηριζόμενα στο στατικό πλέγμα του συστήματος ενώ τα παράλληλα στο κέλυφος αναπτυσσόμενα 50% διάτρητα. Τα κινητικά σκίαστρα υποστηρίζουν ένα θερμικά αποδοτικό κτιριακό κέλυφος, τα κατασκευαστικά πάνελ του οποίου είναι fritted (σμαλτωμένο, πυροσυσσωματωμένο) και επιχρισμένο γυαλί. Συμπληρωματικοί εσωτερικοί μηχανισμοί για κλιματισμό τοποθετούνται εσωτερικά. Πάνελ οροφής που κυκλοφορεί μέσα τους κρύο νερό, θεωρούνται πιο θερμικά αποδοτικά από τις κοινές λύσεις κλιματισμού [Edward Keegan , Architects Magazine, 2010].

124

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Τεχνολογία συστήματος - κίνησης Η κίνηση στο Heliotrace επιτυγχάνεται μέσω των παραμετρικών εργαλείων Rhino,Grasshopper και Java Script, που χρησιμοποιούνται για την γένεση του μοντέλου. Το σύστημα μιμείται βιολογικές μορφές όταν επεκτείνεται και μπορεί να προσομοιαστεί με φυτά με μεγάλη ευαισθησία στο άγγιγμα και στην ανακίνηση που τους προκαλούν συρρίκνωση ή επέκταση. Η κίνηση του μοτίβου τροποποιείται σύμφωνα με το σύνολο των κανόνων, ορισμένων από επεξεργαστή υπολογιστή και διατηρούν παραλληλία και καθετότητα των πάνελ [ibid].

Κάθε προσαρμοστική μονάδα σκίασης διαθέτει δώδεκα κομμάτια, τέσσερις κάθετες και οκτώ παράλληλες ενότητες που η κάθε μία έχει πέντε φύλλα μετάλλου. Κυλινδρικοί ενεργοποιητές, προκαλούν στα φύλλα κίνηση. Εκτείνονται ή υποχωρούν προς το κτίριο, εκτελώντας σχήμα πυραμίδας. Η κίνηση των φύλλων βασίζεται σε μονοδιάστατη κίνηση δηλαδή κινούνται μόνο ως προς x ή y ή z κατεύθυνση. Τα οκτώ παράλληλα φύλλα εκτείνονται ή υποχωρούν όλα μαζί ταυτόχρονα. Ωστόσο τα κάθετα φύλλα μπορούν να επεκταθούν χωριστά, συνεργαζόμενα όμως ώστε να παρέχουν κατάλληλη σκίαση [SOM, 2010], [Archifino,2011].

125

126

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Ενεργειακά Η μελέτη για το προσαρμόσιμο σύστημα Heliotrace έχει ως στόχο τη δημιουργία των ιδανικών συνθηκών θερμικής άνεσης, φωτισμού και σκίασης καθώς και ελαχιστοποίηση του θαμπώματος σε κτίριο το οποίο βρίσκεται οπουδήποτε στον κόσμο.

Το Heliotrace είναι προγραμματισμένο να εντοπίζει την κίνηση του ήλιου κατά τη διάρκεια του χρόνου και να ελέγχει το φυσικό φώς και το θάμπωμα. Τα κινητικά συστήματα σκίασης αντιδρούν σύμφωνα με τη θέση του ήλιου. Λειτουργούν με γνώμονα οικολογικά μοντέλα οδηγούμενα από υπολογιστή, τα οποία παράγουν εποχιακά κλίματα και την πορεία του ηλίου καθημερινά καθώς και χρονοδιαγράμματα λειτουργίας του κτιρίου [dwell,2011].

Φωτισμός - σκίαση Ο υπολογισμός του βέλτιστου επιπέδου ανάπτυξης του κάθε τύπου σκίαστρου για συγκεκριμένες ώρες της μέρας σε διαφορετικές εποχές γίνεται βάση παραμετρικής ανάλυσης. Η αποφυγή υπερβολικού φωτισμού στο εσωτερικού του κτιρίου, χρήζει μεγάλης προσοχής. Μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες συνέπειες, όπως θάμπωμα και αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Επομένως τα κάθετα και οριζόντια σκίαστρα προωθούνται ώστε να ρίξουν σκιά όπου απαιτείται κυρίως κατά τους θερινούς μήνες. Η πλήρης ανάπτυξη του συστήματος παρέχει μέχρι 78%

127

128

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

σκίαση. Οι σκιές ελέγχουν το θάμπωμα και αποκόπτουν την αύξηση της θερμότητας στο εσωτερικό. Κατά την εν μέρη ανάπτυξη του συστήματος, τα κινητικά σκίαστρα προωθούνται στο μισό, ώστε να ελέγξουν το έντονο φώς και το θάμπωμα, επιτρέποντας παράλληλα στο φυσικό φως να εισχωρήσει στο εσωτερικό του κτιρίου. Τέλος, όταν το σύστημα υποχωρεί, κατά τους χειμερινούς μήνες κυρίως, μεγιστοποιεί το φυσικό φως στο εσωτερικό και επιτρέπει παθητική θέρμανση [Edward Keegan , Architects Magazine,2010], [Archifino 2011].

Μελέτη θαμπώματος Το θάμπωμα αποτελεί φαινόμενο το οποίο απασχόλησε ιδιαίτερα τους σχεδιαστές του Heliotrace. Η μελέτη φωτισμού με οικολογικά μοντέλα διαπίστωσε ότι η διατήρηση αντίθεσης 10: 1 εξωτερικού ως προς εσωτερικό φωτισμό, κόπτει την αντηλιά. Έτσι τα σκίαστρα προωθούνται η υποχωρούν ώστε να τη διατηρούν τη σχέση σταθερή [ibid].

Θερμικά κέρδη Το πρόβλημα των ψηλών ηλιακών κερδών μελετήθηκε με αναφορά στα συστήματα σκίασης. Σε πλήρη ανάπτυξη, μπορούν να μειώσουν κατά τη θερινή περίοδο, τα θερμικά κέρδη μέχρι και 81%. Υπολογίζεται επιπλέον ότι συνολική εξοικονόμηση ενέργειας καθώς και των ψυκτικών φορτίων φτάνει μέχρι το 42% [SOM,2010].

129

130

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Το σύστημα Heliotrace, μπορεί να αναπτυχθεί οπουδήποτε στον κόσμο και να επιτρέψει στο κτίριο να ανταποκρίνεται στις συνθήκες ηλιασμού διαφόρων κλιμάτων και προσανατολισμών. Αυτό οφείλεται στην ανάλυση κλιματικών δεδομένων της κάθε περιοχής που εφαρμόζεται και τη λειτουργία των σκιάστρων βάση οικολογικών μοντέλων που υποστηρίζονται από υπολογιστές που αξιοποιούν τις κλιματικές αναλύσεις [dwell, 2011].

131

132

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

5.4.4 New Mashrabiya New Mashrabiya, ονομάζεται το δυναμικό σύστημα κτιριακού κελύφους που ντύνει τους δύο Al Bahar κυλινδρικούς πύργους ,εικοσιπέντε ορόφων στο Άμπου Ντάμπι στη Σαουδική Αραβία. Έργο της εταιρίας Aedeas Architected το 2012 , στόχευσε τόσο στη αντανάκλαση της υποκείμενης πολιτιστικής παράδοσης σε ένα σύγχρονο ιδίωμα, όσο και στην ανταπόκριση του κτιρίου στις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Αποτελεί το πρώτο κτίριο στη Σ. Αραβία που έλαβε βαθμολογία Silver από το LEED(Leadership in Energy & Environmental Design) καθώς και βραβείο Tall Building Innovation Award το 2012 από το Council of Tall Buildings and Urban Habitat [archidaily,2012]

Concept Το κέλυφος των Al Bahar towers έχει επηρεαστεί από τρεις κύριους μοχλούς, την έμπνευση από τη φύση, τον αειφόρο σχεδιασμό, και τις αρχές της ισλαμικής αρχιτεκτονικής, μια βασική παράμετρος της οποίας είναι η γεωμετρική σύνθεση mashrbiya (λαϊκή μορφή ξύλινου πλέγματος που χρησιμοποιείται ως συσκευή για την επίτευξη της προστασίας της ιδιωτικής ζωής καθώς και σκίασης, μείωση της αντανάκλασης και του ηλιακού κέρδους ). Οι αρχιτέκτονες της Aedeas έδωσαν μια σύγχρονη ερμηνεία στο mashrabiya,εφαρμόζοντας κίνηση εμπνευσμένη από το λουλούδι margrove το ανοίγει και κλείνει σε αντίδραση στη μεταβολή της έντασης του ηλίου [CTBUH Innovation Award Winner, 2012]

133

134

morphing and climate: dialectics or affectivity

135

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Δομή - μορφή συστήματος

Το "mashrabiya" στο Al Bahar Towers λειτουργεί ως ένα curtain wall τοποθετημένο δύο μέτρα έξω από το γυάλινο κτιριακό κέλυφος. Περιλαμβάνει μια σειρά από ημιδιαφανή ομπρέλεςεξαρτήματα

(components) που ανοίγουν και κλείνουν, ως απόκριση στην πορεία του

ήλιου. Κάθε ένας από τους δύο πύργους περιλαμβάνει πάνω από 1.000 ατομικές συσκευές σκίασης. Κάθε μονάδα αποτελείται από τρία κινητά πτερύγια (wing spines) από τεντωμένο PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο). Τα πτερύγια περιστρέφονται ως προς το κέντρο τους, με τη σπονδυλική τους στήλη να εκτελεί παραμόρφωση επιβεβλημένη από τον τριγωνομετρικό τύπο των συνημίτονων. Οι μονάδες κινούνται πάνω σε σκελετό από κινητές αρθρώσεις, επιτρέποντας κίνηση πάνω-κάτω στα wing-spines καθώς η γωνιά αλλάζει. Το κινητικό pattern μπορεί να μετασχηματίζεται μόνο στον άξονα Ζ. Από την κίνησή του, προκαλείται κίνηση στα wings κατά X και Y άξονες με κατεύθυνση στον Z. To concept της κίνησης των wing spines, μπορεί να ερμηνευτεί σαν ένα τριγωνικό μοντέλο origami, που αναδιπλώνεται βάση καθορισμένων τσακίσεων , κρατώντας σταθερό το κέντρο του Innovation Award Winner, 2012].

[Facade Engineering Blog, 2012], [CTBUH

136

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Τεχνολογία συστήματος- κίνησης

Το σύστημα σχεδιάστηκε μέσω biological generative system, χρησιμοποιώντας σαν λογισμικό το πρόγραμμα μοντελοποίησης Rhinoceros σε συνδυασμό με το add-on λογισμικό Grasshopper , με το οποίο έγινε δυνατή η προσομοίωση της απόδοσης. Τέθηκαν οι κανόνες και οι παράμετροι ώστε να σχηματιστεί η απαιτούμενη γεωμετρία καθώς και οι μετατροπές της σε απάντηση στις κλιματικές αλλαγές. Έγινε χρήση τριγωνομετρικών σχέσεων ώστε να καθοριστούν με ακρίβεια οι σχέσεις των γωνιών, του κενού και του πλήρες, όταν το σύστημα μεταβάλλεται [archigrami, 2013].

Οι μονάδες από τεντωμένο PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο) πάνελ ,οδηγούνται από ένα γραμμικό ενεργοποιητή που σταδιακά θα ανοίγουν και κλείνουν μία φορά την ημέρα σε απάντηση σε μια προ-προγραμματισμένη ακολουθία που έχει υπολογιστεί για να αποφεύγεται η άμεση ηλιακή ακτινοβολία από την εντυπωσιακή του πρόσοψη και να περιορίσει τα άμεσα ηλιακά κέρδη. Ελέγχονται μέσω του συστήματος διαχείρισης του κτιρίου (BMS), δημιουργώντας μια έξυπνη πρόσοψη. Ολόκληρη η εγκατάσταση προστατεύεται με μία ποικιλία αισθητήρων που θα ανοίξει τις μονάδες σε περίπτωση συννεφιάς συνθήκες ή ισχυρούς ανέμους [ibid].

137

138

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Ενεργειακά

Βασικός ενεργειακός στόχος του "mashrabiya" curtain wall αποτελεί η μείωση του ηλιακού κέρδους και του έντονου φωτός που λαμβάνει το εσωτερικό του κτιρίου, ισορροπώντας παράλληλα το ζήτημα της οπτικής άνεσης.

Φωτισμός - σκίαση- Οπτική άνεση Η επιτυχία στη σκίαση των πύργων έγκειται στην κίνηση των μονάδων, οι οποίες ανοιγοκλείνουν σε απάντηση της κατεύθυνσης και έντασης του ηλιακού φωτός. Ο αντιπρόεδρος της AEDEAS , Peter Oborn αναφέρει ότι "Καθώς ο ήλιος ανατέλλει στις 7:00 το πρωί στα ανατολικά, οι μονάδες mashrabiya κατά μήκος της ανατολικής του κτιρίου, θα αρχίσουν να κλείνουν και καθώς ο ήλιος κινείται γύρω από το κτίριο, στη συνέχεια, ολόκληρη η κάθετη λωρίδα θα κινηθεί ως προς την πορεία του ήλιου. Μέχρι το μεσημέρι όλες οι μονάδες θα έχουν κλείσει , μπλοκάροντας τις ακτίνες του ηλίου και αποτρέποντας το έντονο φώς να εισέλθει στο εσωτερικό. Έπειτα καθώς ο ήλιος οδεύει προς τη δύση, οι ανατολικές λωρίδες αρχίζουν να ανοίγουν. Όταν ο ήλιος έχει δύσει στις 7:00 το απόγευμα όλες οι μονάδες είναι ανοιχτές". Η ποικιλία αισθητήρων που προστατεύει το κέλυφος επιτρέπει στις μονάδες να ανοίξουν σε περίπτωση συννεφιάς, επιτρέποντας στο άμεσο φώς να περάσει.

139

140

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Η σκίαση κυμαίνεται από 0 στο βορρά μέχρι 80 - 90% στους υπόλοιπους προσανατολισμούς όταν κρίνεται αναγκαία ώστε να εξασφαλίσει τα απαραίτητα επίπεδα φυσικού φωτισμού καθώς και να μειώσει το θαμπώμα [archidaily, 2012].

Οι 2.098 ημιδιάφανες δυναμικές μονάδες οδηγούν στην αποφυγή της ανάγκης για μεγάλης ανελαστικότητες (φιμέ) γυαλί, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για τεχνητό φωτισμό κατά 50% . Ως εκ τούτου, η δυναμική πρόσοψη βελτιώνει την ορατότητα και την οπτική άνεση του χρήστη [ibid].

Υλικότητα Η επιλογή του υλικού, έγινε μετά από έρευνες για την αντοχή σε δυσμενής συνθήκες καθώς και τη διαπερατότητα από το φυσικό φώς. Το PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο) αποτελεί ημιδιάφανο συνθετικό ύφασμα, η πυκνότητα του οποίου επιτρέπει σε ένα ποσοστό ηλιακών ακτινών και αέρα να εισέλθουν στο εσωτερικό. Ως εκ τούτου διασφαλίζει τη θέα προς τα έξω στους ενοίκους καθώς και φυσικό αερισμό . Βασικά χαρακτηριστικά αντοχής του υλικού, αποτελεί η αντίσταση του στους ισχυρούς ανέμους της ερήμου καθώς και στην υψηλή ακτινοβολία και θερμοκρασίες [CTBUH Innovation Award Winner, 2012].

141

142

morphing and climate: dialectics or affectivity

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Ενεργειακό αποτύπωμα

Ο αρχιτέκτονας του έργου Abdulmajid Karanoush επισημαίνει ότι "H κύρια λειτουργία του κελύφους είναι να αποτρέπει στον δυνατό ήλιο να εισέλθει άμεσα στο κτίριο , προκαλώντας έτσι υπερθέρμανση και θάμπωμα". Αναλυτικά, το σύστημα παρουσιάζει μείωση στο μέγιστο ηλιακό κέρδος σε 400 watt / m2 ποσό που αντιστοιχεί σε ποσοστό μείωσης του ηλιακού κέρδους κατά 80% , επομένως μείωση στις εκπομπές CO2 κατά 1750 τόνους ετησίως που αντιστοιχεί σε ποσοστό 20%. Η μείωση στο ψυκτικό φορτίο που απαιτείται κατά 25% , παρουσιάζει τόσο οφέλη στην περεταίρω μείωση συνολικών ενεργειακών δαπανών όσο και στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα [e_architects, 2013]

143

144

morphing and climate: dialectics or affectivity

Βιβλιογραφία Brownell Blaine ,2010. Transmaterial 3: A Catalog of Materials that Redefine Our Physical Environment CHEN, J. (2011) Presentation on A Dynamic Façade Design: Al Bahr Tower, Abu Dhabi Investment Council Headquarters. Fox M. & Kemb M. , 2009. Interactive Architecture Kroneburg R. , 2007. Flexible: Architecture that Responds to Change Linn Charls , 2014. Kinetic Architecture: Design for Active Envelopes Peters Terri, 2008 . Περιοδικό Α D Experimental Green Strategies: Redefining Ecological Design Research Ουγγρίνης K., 2008 . Μεταβαλλόμενη Αρχιτεκτονική

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Διαδικτυακή Βιβλιογραφία ΑΒΙ , 2010. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.adaptivebuildings.com Archidaily, 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/270592/al-bahar-towers-responsive-facade-aedas Archidaily,2013. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/317832/kafd-mens-and-womens-portal-spas-proposalworksbureau/ archinfo,2011. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.archinfo.it/heliotrace/0,1254,53_ART_4019,00.html Archigrami,2013. Διαθέσιμο στη σελίδα: https://archigami.wordpress.com/2013/09/16/al-bahar-tower-responsive-facade/ AZAHNER, 2008 . Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.azahner.com/tessellate.cfm creating_a_generative_design_for_dynamic_solar_shading_system, 2010 Διαθέσιμο στη σελίδα: http://mydigimag.rrd.com/publication/?i=44792&p=84 Drozdowski Ziggy and Gupta Shawn , 2009.Adaptive Fritting as Case Exploration for daptivity in Architecture. Λήφθηκε από: http://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ acadia09_105.content.pdf Dwell, 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.dwell.com/great-idea/article/heliotrace-robotic-facade

145

146

morphing and climate: dialectics or affectivity

Earthchiling, 2012 . Διαθέσιμο στη σελίδα: http://earthtechling.com/2012/12/kinetic-tessellated-skin-to-filter-saudi-sunlight/ E-Architects, 2013. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.e-architect.co.uk/dubai/al-bahar-towers-abu-dhabi Fox M. , 2010. Sustainable Applications of Intelligent Kinetic Systems, Λήφθηκε από: http://kdg.mit.edu INHABITAT, 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://inhabitat.com/abu-dhabis-stunning-al-behar-towers-are-shaded-by-a-transforminggeometric-facade/ Keegan Edward, 2010. Citation: HelioTrace Façade System. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.architectmagazine.com/building-envelope/2010-rd-awards-shading-devicesheliotrace-facade-system.aspx PaulNulty Blogspot, 2013. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.paulnulty.co.uk/dev/lets-tessellate/ RenatoCilento Blogspot http://renatocilento.blogspot.gr/2013/01/al-bahar-towers-abu-dhabi-2012.html Reuters, 2010. A. Zahner Company and Adaptive Building Initiative Unveil Tessellate™ at the 2010 Greenbuild Expo. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.reuters.com/article/2010/11/15/idUS138687+15-Nov-2010+BW20101115

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

SolarNovusToday , 2010. Zahner and ABI Unveil Tessellate Adaptive Solar Shading Façade System. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.solarnovus.com/zahner-and-abi-unveil-tessellateadaptive-solar-shading-facade-system_N1686.html SOM, 2010 Διαθέσιμο στη σελίδα: https://www.somchina.cn/news/heliotrace-fa-ade-systemfeatured-popular-science-s-best-what-s-new Tessellate™(2010). Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.tessellatesurface.com/ urbangreenexpo, 2010 . Διαθέσιμο στη σελίδα:http://urbangreenexpo.com/7/ Zahner ,2008 . Tessellate™. Διαθέσιμο στη σελίδα : ttp://www.azahner.com/tessellate.cfm Zeiger M. (, 2011. A Clockwork Shade . The Adaptive Building Initiative and Zahner team up to develop a kinetic shading system whose aesthetics are eclipsed only by its potential to help save energy. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.architectmagazine.com/daylighting/a-clockwork-shade. aspx

147

148

morphing and climate: dialectics or affectivity

Πηγές Εικόνων Εικόνα 5.4 http://archinect.com/SAIDhappenings/facade-innovations Εικόνα 5.7 http://www.adaptivebuildings.com/tessellate-surface.html Εικόνα 5.8 http://www.adaptivebuildings.com/simons-center.html Εικόνα 5.9 http://architectoid.blogspot.gr/2011/09/dynamic-facades.html Εικόνα 5.10 http://www.archdaily.com/317832/kafd-mens-and-womens-portal-spas-proposalworksbureau/view-from-wadi/ Εικόνα 5.11 http://www.paulnulty.co.uk/lets-tessellate/ Εικονα 5.13 http://www.adaptivebuildings.com/adaptive-fritting-surface.html Εικόνα 5.14, 5.16, 5.17, 5.18 http://www.adaptivebuildings.com/adaptive-fritting.html

5. Ευφυή Κτιριακά Κελύφη

Εικόνα 5.19 https://www.somchina.cn/news/heliotrace-fa-ade-system-featured-popular-science-s-bestwhat-s-new Εικόνα 5.20, 5.21,5.22, 5.25 http://adaptivebuildings.com/heliotrace.html Εικόνα 5.23 http://architectureyp.blogspot.gr/2011/05/helio-trace-facade-system.html Εικόνα 5.24 Εικόνα 5.26 http://www.architecturaldigest.com/architecture/2014-02/buzzworthy-new-buildingsarchitecture-slideshow_slideshow_Al-Bahr-Towers_4 Εικόνα 5.27 http://cobish.com/news/shownews.php?id=188#.VOpmey7-Uuc Εικόνα 5.28 http://inhabitat.com/exclusive-photos-worlds-largest-computerized-facade-cools-aedas-albahr-towers/al-bahar-towers-22/ Εικόνα 5.29, 5.30 https://archigami.wordpress.com/2013/09/16/al-bahar-tower-responsive-facade/ Εικόνα 5.31, 5.32, 5.34, 5.35 OpenBuildings http://openbuildings.com/buildings/abu-dhabi-investment-council-profile-4584/media

149

6. Form Follows Energy ?

6. Form Follows Energy?

Τώρα περισσότερο από ποτέ ο σχεδιασμός μπαίνει στον κόσμο της επιστήμης και η επιστήμη στον κόσμο του σχεδιασμού. Η εξέλιξη στον τομέα της πληροφορικής, με παράλληλη ευαισθητοποίηση σε θέματα οικολογίας, είχε άμεσο αντίκτυπο στην αρχιτεκτονική δημιουργία. Η δημιουργία αποδοτικών κτιρίων, ως απόρροια της τεχνολογικής προόδου, θέτει ένα σημαντικό ζήτημα για τους αρχιτέκτονες. Ο διάλογος μεταξύ παραμετρικής μορφογένεσης και βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, προωθήθηκε ιδιαίτερα μέσα από τη διεπιστημονική έρευνα. Οι πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα του σχεδιασμού λογισμικών και του προγραμματισμού καθώς και εργαλείων ανάλυσης- προσομοίωσης της περιβαλλοντικής απόδοσης, επέτρεψαν στους αρχιτέκτονες την διερεύνηση νέων μορφών κτιρίων, έξω από τα στενά όρια της ευκλείδειας γεωμετρίας καθώς και δημιουργία πρωτοποριακών συστημάτων κτιριακού κελύφους, σε μια προσπάθεια επίλυσης του ζητήματος της βιοκλιματικής δόμησης. Όπως έχει προαναφερθεί, η ψηφιακή μορφογένεση (form-finding) περιγράφει τη διαδικασία εξεύρεσης μιας σταθερής ισορροπίας μεταξύ των στοιχείων που συνθέτουν τη μορφή για ένα σύνολο οριακών συνθηκών, ξεκινώντας από μια αυθαίρετη αρχική γεωμετρία. Η μελέτη της μορφής, δεν λαμβάνει υπόψη της τις απαιτήσεις για συνθήκες άνεσης στο εσωτερικό και τους κλιματικούς περιορισμούς. Αντίθετα ο βιοκλιματικός σχεδιασμός στηρίζεται στον ορισμό των προδιαγραφών απόδοσης και η μορφή προκύπτει έπειτα, με μοναδικό στόχο την ικανοποίηση των κλιματικών απαιτήσεων.

151

152

morphing and climate: dialectics or affectivity

6. Form Follows Energy?

Αναμφίβολα, η εξέλιξη στον τομέα της ψηφιακής αρχιτεκτονικής έκανε ένα τεράστιο άλμα, φέρνοντας σε σύμπραξη την παραμετρική μορφογένεση και βιοκλιματική αρχιτεκτονική. Η αρχιτεκτονική, όμως ακόμα και σήμερα δεν έχει καταφέρει να ξεφύγει πλήρως από τους παραδοσιακούς αρχιτεκτονικούς περιορισμούς. Τα ψηφιακά εργαλεία εξεύρεσης μορφής, δεν είναι σε θέση να αφομοιώσουν από τα εννοιολογικά στάδια του σχεδιασμού τα περιβαλλοντικά πρότυπα. Οι περιβαλλοντικοί περιορισμοί εισάγονται αργότερα στη διαδικασία σχεδιασμού, αφού πρώτα έχει διερευνηθεί μια αρχική γεωμετρία. Αλληλεπιδρούν με την προκύπτουσα γεωμετρία σε ένα βρόχο ανάδρασης , και προκαλούν τροποποίησεις στη συσχετική γεωμετρία, μέχρι να ληφθεί η βέλτιστη λύση.

Όπως γίνεται αντιληπτό από τα παραδείγματα που μελετήθηκαν, η σύμπραξη των δύο προσεγγίσεων σχεδιασμού, οδήγησε στη γένεση πρωτοποριακών τόσο μορφολογικά- δομικά όσο και περιβαλλοντικά, συστημάτων κτιριακού κελύφους. Η ευελιξία στη μορφή καθώς και επιτυχία στην κλιματική απόκριση, έγκειται στην επιτυχία της σύνδεσης της παραμετρικής μορφογένεσης με την ανάλυση των κλιματικών συνθηκών, μέσα από μια εξελιγμένη ροή εργασίας μέσα στο παραμετρικό λογισμικό Rhinoceros. Ωστόσο, τα πρωτοποριακά συστήματα κτιριακού κελύφους, εφαρμόζονται σε κτίρια συμβατικής γεωμετρίας. Δεδομένου του γεγονότος, ότι δεν είναι εφικτή η ενσωμάτωση των κλιματικών παραμέτρων από τις εννοιολογικές φάσεις σχεδιασμού, είναι αδύνατον να υπάρξουν πολύπλοκες, μη ευκλείδειες γεωμετρίες που παρουσιάζουν κλιματική απόκριση.

153

154

morphing and climate: dialectics or affectivity

Εικόνα 6.1: διάγραμμα ολοκληρωμένης προσέγγισης σχεδιασμού

6. Form Follows Energy?

Η εξέλιξη στον τομέα της αμοιβαίας επίδρασης της ψηφιακής μορφογένεσης και περιβαλλοντικής αρχιτεκτονικής, βρίσκεται ακόμα σε αρχικά στάδια. Αποτελεί μια πολύ πρόσφατη στροφή της αρχιτεκτονικής μελέτης, που αδιαμφισβήτητα είναι εξελίξιμη. Η μετατόπιση της χρήσης του ψηφιακού μέσου από εργαλείο σχεδιασμού, σε ένα σημαντικό παράγοντα ανάπτυξης του σχεδιασμού στις εννοιολογικές φάσεις , άλλαξε τον τρόπο ανάπτυξης της αρχιτεκτονικής δημιουργίας, ωθώντας το σχεδιασμό σε νέες επεκτάσεις.

Μια ολιστική προσέγγιση, θα μπορούσε να διαμορφώσει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για τη συγχώνευση της μορφολογικής αναζήτησης με τις κλιματικές απαιτήσεις, από τις εννοιολογικές φάσεις σχεδιασμού. Για την ενεργοποίηση των προϋποθέσεων υπό τις οποίες μπορεί να αναπτυχθεί η προσέγγιση, απαιτείται βαθύτερη κατανόηση των στοιχείων που συνθέτουν το σχεδιασμό. Καθώς, οι τομείς βρίσκονται σε μια έντονη ανάπτυξη, και το υπόβαθρο υπάρχει, αναμένεται στο άμεσο μέλλον η γένεση ολοκληρωμένης προσέγγισης σχεδιασμού, που θα μπορεί να αφομοιώσει πλήρως τις δύο τάσεις και να καταστήσει εφικτή την κλιματική απόκριση σε πολύπλοκα, πρωτοπόρα, μη ευκλείδειας γεωμετρίας κτίρια.

155

Βιβλιογραφία

157 κεφάλαιο 2 Burry Mark ,1999 . Paramorph. in Stephen Perrella (ed.), AD Profile 141: Hypersurface Architecture II. Burry, Mark. 2011. Scripting Cultures. Chichester: Wiley. Gerber, David. 2007. “Parametric Practices: Models for Design Exploration in Architecture.” PhD dissertation, Harvard University. Kolarevic Branko, 2003. Architecture in the digital age- Design and Manufacture Livingston, Mike. 2002. “Watergate: The name that branded more than a building.” Washington Business Journal, 17 June. Moretti, Luigi. 1971. “Ricerca Matematica in Architettura e Urbanisticâ.” Moebius IV no. 1, 30-53. Republished in: Federico Bucci and Marco Mulazzani. 2000. Luigi Moretti: Works and Writings. New York: Princeton Architectural Press. Citations refer to the 2000 publication. Novak Marcos 1998. Transarchitectures and Hypersurfaces. in Stephen Perrella (ed.), AD Profile 133: Hypersurface Architecture. Schumacher, Patrik. 2009a. “Parametricism: A New Global Style for Architecture and Urban Design.” Architectural Design 79 (4): 14–23. Schumacher, Patrik. 2010. “The Parametricist Epoch: Let the Style Wars Begin.” Architects’

158

morphing and climate: dialectics or affectivity

κεφάλαιο 3 Aksamija, A. Mallasi.Z, 2010. “Building Performance Predictions: How Simulations Can prove Design Decisions.” Perkins+Will Research Journal2 (2) Augenbroe. G. 2004. Advanced Building SimuLation Becker. R, 2008. Fundamentals of Performance Based Building Design, Building Simulations Porteous Colin and MacGregor Kerr, 2005. Solar Architecture in Cool Climates κεφάλαιο 4 Chu.K , 2006. Metaphysics of genetic architecture and computation. Περιοδικό AD: EcoRedux de Wilde. P, 2004. Computational Support for Selection of Energy Saving Building[D]. Delft University of Technology, Netherlands. Hensel ,M, Menges. A και Weinstock. M, 2010. Emergent technologies and Design. Towards a biological paradigm for architecture. Oxon, Routledge. Hirning M., Hensen V. G. and Bell J. 2010. Theoretical comparison of innovative window daylighting devices for a sub-tropical climate using radiance, Proceedings of IEECB’ 10, Frankfurt, Germany. Ibarra, D and Reinhart, C.F. 2009. Daylight factor simulations – ‘How close do simulation beginners ‘really’ get?’, Proceedings of Building Simulation 2009, Glasgow, Scotland.

159 Lagios. K , Niemasz. J, and Reinhart. C.F, 2010.Animated Building Performance Simulation (ABPS), Linking Rhinoceros/Grasshopper with Radiance/DAYSIM. Proceedings of SimBuild 2010, New York City. Otis, T. 2009. From Rhinoceros to Ecotect: A Short Tutorial, Harvard University Graduate School of Design, Cambridge, MA, USA. κεφάλαιο 5 Brownell Blaine ,2010. Transmaterial 3: A Catalog of Materials that Redefine Our Physical Environment CHEN, J. (2011) Presentation on A Dynamic Façade Design: Al Bahr Tower, Abu Dhabi Investment Council Headquarters. Fox M. & Kemb M. , 2009. Interactive Architecture Kroneburg R. , 2007. Flexible: Architecture that Responds to Change Linn Charls , 2014. Kinetic Architecture: Design for Active Envelopes Peters Terri, 2008 . Περιοδικό Α D Experimental Green Strategies: Redefining Ecological Design Research Ουγγρίνης K., 2008 . Μεταβαλλόμενη Αρχιτεκτονική

160

morphing and climate: dialectics or affectivity

Διαδικτυακή Βιβλιογραφία κεφάλαιο 2 Architizer,2014. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://architizer.com/blog/a-history-of-technology-in-the-architecture-office/ Grasshopper, 2010. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.grasshopper3d.com/ McNeel, R. 2010. Grasshopper - Generative Modeling with Rhino, McNeel North America, Seattle, USA. Διαθέσιμο στη σελίδα :http://www.grasshopper3d.com/ McNeel, R. 2010. Rhinoceros - NURBS Modeling for Windows (version 4.0), McNeel North America, Seattle, WA, USA. Διαθέσιμο στη σελίδα : www.rhino3d.com/

161 Weisberg, David. 2008. “The Engineering Design Revolution: The People, Companies and Computer Systems that Changed Forever the Practice of Engineering.” Accessed 23 July 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.cadhistory.net.

κεφάλαιο 3 Archidaily

Διαθέσιμο στη σελίδα :

162

morphing and climate: dialectics or affectivity

κεφάλαιο 4 Archidailly, 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/162101/ad-classics-institut-du-monde-arabe-jean-nouvel/ Reinhart, C.F., Lagios, K., Niemasz, J., Jakubiec, A. 2011. DIVA for Rhino Version 2.0. Διαθέσιμο στη σελίδα :http://www.diva-for-rhino.com/. Reinhart, C., Niemasz, J., & Sargent, J. (2011,October 19). DIVA for Grasshopper.

κεφάλαιο 5 ΑΒΙ , 2010. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.adaptivebuildings.com Archidaily, 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/270592/al-bahar-towers-responsive-facade-aedas Archidaily,2013. Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.archdaily.com/317832/kafd-mens-and-womens-portal-spas-proposalworksbureau/ archinfo,2011. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.archinfo.it/heliotrace/0,1254,53_ART_4019,00.html Archigrami,2013. Διαθέσιμο στη σελίδα: https://archigami.wordpress.com/2013/09/16/al-bahar-tower-responsive-facade/ AZAHNER, 2008 . Διαθέσιμο στη σελίδα : http://www.azahner.com/tessellate.cfm

163 creating_a_generative_design_for_dynamic_solar_shading_system, 2010 Διαθέσιμο στη σελίδα: http://mydigimag.rrd.com/publication/?i=44792&p=84 Drozdowski Ziggy and Gupta Shawn , 2009.Adaptive Fritting as Case Exploration for daptivity in Architecture. Λήφθηκε από: http://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ acadia09_105.content.pdf Dwell, 2011. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.dwell.com/great-idea/article/heliotrace-robotic-facade Earthchiling, 2012 . Διαθέσιμο στη σελίδα: http://earthtechling.com/2012/12/kinetic-tessellated-skin-to-filter-saudi-sunlight/ E-Architects, 2013. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.e-architect.co.uk/dubai/al-bahar-towers-abu-dhabi Fox M. , 2010. Sustainable Applications of Intelligent Kinetic Systems, Λήφθηκε από: http://kdg.mit.edu INHABITAT, 2012. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://inhabitat.com/abu-dhabis-stunning-al-behar-towers-are-shaded-by-a-transforminggeometric-facade/ Keegan Edward, 2010. Citation: HelioTrace Façade System. Διαθέσιμο στη σελίδα: http://www.architectmagazine.com/building-envelope/2010-rd-awards-shading-devicesheliotrace-facade-system.aspx