Exploring new forms through parametric patterns in responsive facades

Abstract

Bina kabukları ya da cepheleri bina ve çevre arasında bir arayüz olmuştur. Çevre koşullarına uyum sağlamak için tasarlanan etkili ve akıllı cepheler, pencerelerin ve hava akımı sağlayıcıların, çevre koşullarına duyarlı olarak tasarlandığı zamanlara kadar uzanmaktadır. Son birkaç on yılda, teknolojinin gelişmesi ve binalarda her zamankinden daha fazla yeni malzemenin kullanılmasıyla, enerji tüketimi ve tasarrufuna verilen önem büyük ölçüde artmıştır. Cephelerin üstlendiği; ısı yalıtımı, estetik, akustik, aydınlatma gibi birçok önemli rol nedeniyle, yüksek performanslı bina cepheleri, araştırmacıların ve tasarımcıların odağı haline gelmiştir. Bu tez, 3 temel çalışma konusunun kesişimi üzerine temellendirilmiştir; (i) dekoratif olarak kullanımından ziyade mimari jali/kafes elemanlarının işlevsel önemine odaklanarak, İslam dünyasında kullanılagelen pasif serinletme tekniklerinin araştırılması, (ii) Büyük Mughal İmparatorluğu'na ait sanat ve mimari örneklerine odaklanarak, jali başta olmak üzere mimari cephelerde kullanılan İslami geometrik örüntülerin evriminin araştırılması, (iii) bu bilgilerin parametrik tasarım yöntemleri ile entegrasyonun sağlanması yoluyla cephe tasarımında yenilikçi çözümlerin araştırılması. Mevcut uygulamalardan bilgi toplamak, geleneksel uygulamaları ve geometrik örüntüleri modern tasarımlara taşıyan kafes/jali kullanımının olduğu çalışmaları analiz etmek bu tez için önemli bulunmuştur. Sonuç olarak, jali kavramı aracılığıyla kinetik cephelerin nasıl tasarlanabileceğini göstermek amacıyla, basit geometrik örüntülerin kullanıldığı iki tasarım temrini gerçekleştirilerek modüllerin kinetik olma potansiyelleri araştırılmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçların, kafes/jali üzerine araştırma yapan tasarımcılara, parametrik araçlar kullanılarak kinetik duyarlı cephelerin geliştirilmesinde, yeni ufuklar açması beklenmektir.

Façades or the building envelopes have always been the interface between the building and the environment. The effective and smart facades that are designed to adapt the environmental conditions date back when windows and ventilators were designed carefully in response to the site conditions. In the last few decades, the emphasis on energy consumption and reduction has increased drastically, as technology has evolved and more new materials are used in the buildings than ever. Due to the numerous significant roles that a facade plays that are the thermal comfort, aesthetics, acoustics, lighting etc, high-performance building facades have become one of the main focuses for researchers and designers. This study is based on intersection of 3 main subjects of interest; (i) investigation of passive cooling techniques in Islamic world focusing on the importance of the jali/screens, as decorative architectural elements along with their functional significance, (ii) the role geometry on jalis and façades and the evolution of geometric patterns in Islamic world focusing on The Great Mughal's art and architecture, (iii) integration of this knowledge with parametric design methods to achieve new design solutions in façade design. Collecting information from the existing data and analyzing case studies using screens that revived the traditional practices to modern designs is crucial for this study. As a result, to demonstrate the basic understanding of the concept of a kinetic façade through a jali, two design exercises that have been carried out and explored their kinetic systems, with the potential of a simple geometric design used as a module to generate the skin and its kinetic response. The investigations from this research opens a gateway for further explorations in the field of screen design, using parametric tools for the development of kinetic responsive skins.