Evaluating the Visual Performance of Adaptive Shading Components with Parametric Design Tools


Öner D. , Ünlü G. A.

Mimarlıkta Sayısal Tasarım XV. Ulusal Sempozyumu, İstanbul, Turkey, 28 - 29 June 2021, pp.234-245

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.234-245

Abstract

With the developing technology, innovative and creative designs have found application in buildings and the building shells, which are accepted as static elements, mostly remaining unresponsive to the changing needs and conditions of the space, have undergone change and transformation. Adaptive building envelope (ABE), a part of this change and transformation, can respond to external environment parameters and user needs in real-time. The development and applications of these envelope technologies, which promise maximum efficiency and minimum energy consumption, have recently gained momentum. However, their construction costs are high due to their complex structures. Therefore, decisions made at the early design stage are essential. The ABE design specializes in itself depending on the differences in external environmental factors such as solar radiation, outdoor temperature, humidity, wind, precipitation and noise, depending on the latitude and longitude of the building. Within the scope of the literature review, the features of ABE have been classified, and the adaptation features seen in the existing examples were determined. It has been determined that the use of ABE as a shading component in the analyzed samples is the most common building scale. Parametric design support tools, which have come to the fore in recent years, enable faster and more comprehensive results by enabling performance evaluations of different options in the ABE design process. This study aims to determine the potential of adaptive shading components with different movement abilities to improve visual comfort conditions at the early design stage by following a parametric approach. With a parametric design tool and its add-on selected in line with this aim, the visual performance of the adaptive shading component designed for an office building in Istanbul climatic conditions was evaluated by looking at the illuminance levels (D-lux) and glare values (DGP). Within the scope of the study, six shading components that show folding, rotation and sliding movements in both vertical and horizontal directions were examined. The simulations carried out for the office room facing the south direction showed that the folding and rotation movements positively affect the visual performance in the space. In contrast, the sliding movement had a negative effect. The folding movement of the horizontal panels has been the optimum solution that provides visual performance. For the 21st of June, no glare problem was encountered in all possibilities. 

Gelişen teknoloji ile birlikte yenilikçi ve yaratıcı tasarımlar yapılarda uygulama bulmuş; statik unsur olarak kabul edilen, çoğunlukla mekanın değişen ihtiyaç ve koşullarına tepki göstermeden kalan yapı kabukları değişime ve dönüşüme girmiştir. Bu değişim ve dönüşümün bir parçası olan uyum gösteren kabuklar (UGK), dış ortam parametrelerine ve kullanıcı ihtiyaçlarına gerçek zamanlı olarak cevap verebilmektedir. Maksimum verimlilik ve minimum enerji tüketimini vaat eden bu kabuk teknolojilerinin gelişimi ve uygulamaları son zamanlarda hız kazanmıştır ancak kompleks (karmaşık) yapıları nedeniyle yapım maliyetleri fazladır. Bundan dolayı erken (ön) tasarım aşamasında verilecek olan kararlar önem taşımaktadır. UGK tasarımı binanın bulunduğu enlem ve boylama göre güneş ışınımı, dış ortam sıcaklığı, nem, rüzgar, yağış ve gürültü gibi dış ortam faktörlerinin farklılık göstermesine bağlı olarak kendi içinde özelleşmektedir. Yapılan literatür taraması kapsamında UGK’nın özellikleri sınıflandırılmış ve mevcut örnekler üzerinden yaygın olarak görülen uyum gösterme özellikleri belirlenmiştir. İncelenen örnekler üzerinden UGK’nın gölgeleme bileşeni olarak kullanımının en yaygın yapı ölçeği olduğu tespit edilmiştir. Son yıllarda ön plana çıkan parametrik tasarım destek araçları, UGK tasarım sürecinde farklı seçeneklerin performans değerlendirmelerini olanaklı hale getirerek daha hızlı ve kapsamlı sonuçlara ulaşılmasını sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı, parametrik bir yaklaşım izleyerek, farklı hareket kabiliyetine sahip uyum gösteren gölgeleme bileşenlerinin, ön tasarım aşamasında görsel konfor koşullarının iyileştirilmesine yönelik potansiyellerini belirlemektir. Bu hedef doğrultusunda seçilen bir parametrik tasarım aracı ve eklentisiyle İstanbul iklim koşullarında yer alan bir ofis binası için tasarlanan uyum gösteren gölgeleme bileşeninin görsel performansı aydınlık düzeyleri (D-lux) ve kamaşma değerlerine (DGP) bakılarak değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında düşeyde ve yatayda katlanma, dönme ve kayma hareketi yapan altı uyum gösteren gölgeleme bileşeni ele alınmıştır. Güney yönüne bakan ofis odası için gerçekleştirilen simülasyonlar mekandaki görsel performansı katlanma ve dönme hareketlerinin olumlu yönde etkilediğini, kayma hareketinin ise olumsuz yönde etkilediğini göstermiştir. Yatay panellerin katlanma hareketi görsel performansı sağlayan en optimum çözüm olmuştur. 21 Haziran günü için tüm olasılıklarda kamaşma problemine rastlanmamıştır.