A new approach for building facades for different climate regions: Biomimetic skin

Abstract

Bina cepheleri, yapılardaki enerji tüketimini düzenlemede önemli bir rol oynamaktadır. Ancak, pek çok cephe tasarımının, iç konfor seviyelerine ulaşmak için çok fazla enerji gerektiren çözümler sunmakta olduğunu söylemek mümkündür. Bununla birlikte, son yıllarda yapılan çalışmalar pek çok disiplinde olduğu gibi mimarlık alanında da biyolojiden esinli adaptasyon çözümlerinin karmaşık, çok fonksiyonlu ve oldukça duyarlı olduğunu göstermektedir. Bu araştırma, ekolojik ortamlar (doğa) ve yapılı çevreler (mimari) ile bina cephelerinin tasarımı için çığır açan çözümler arasında kurulabilecek bağlantının bir değerlendirmesini sunmaktadır. Bu bağlamda tez, bina kabuklarının enerji verimliliğini arttırmak amacıyla bina cephelerinin ön tasarım aşamasında mimarlara farklı bir bakış açısı kazandırabilecek bir kılavuz niteliğinde kurgulanmıştır. Bu çalışma doğal organizmalar içerisinde, çevreye uyum sağlamış ve değişen dış problemler ve farklı çevresel koşullar ile etkileşim ve işbirliği için özel yollar geliştirmiş olan hayvan derilerine odaklanmıştır. Önerilen metodoloji, hayvanların sahip olduğu kabukların/derilerin tasarım prensiplerinin, mimarlıkta bina kabuklarının çevreye uyum sağlayabilmek için nasıl kullanılabileceğini araştırmak için iki aşamalı olarak kurgulanmıştır. İlki, doğada, farklı iklim bölgelerinde yaşamlarını sürdüren hayvanlarda bulunan stratejilerin ve uyum mekanizmalarının nasıl tanımlanabileceğinin araştırılarak ortaya konması ve daha sonra mimari potansiyeli bulunan fikirlerin ve bina kabuklarına/zarflarına uygulanabilecek çözümlerin tespit edilerek tasarıma aktarılmasıdır. İncelenen ve tablolaştırılan 6 örnek ışığında elde edilen sonuçlar, doğa esinli yüzeylerin farklı iklim bölgelerinde tasarlanacak bina cepheleri için etkin sonuçlar elde edebilmek için potansiyeller barındırdığını göstermektedir.

The building envelopes play a significant role in regulating the waste of energy in constructions in general. But, it is possible to claim that most of them are made to offer solutions requiring more energy to reach internal comfort levels. However, the biological adaptation solutions are complex, multifunctional and highly responsive. The research provides a biomimetic study of the connection that might be settled between biological environments (nature) and constructions (architecture) and ground-breaking solutions for the design of architectural facades. It is guidelines for architects to improve the energy efficiency of buildings skins and to be helpful at the beginning of the design phase of the building facades. This study focuses on animals and wildlife because the animals have adapted to the environment and developed special ways of interacting and cooperating with varying external problems and different environmental conditions. The proposed methodology has been designed in two steps to investigate how the design principles of animals' shells/skins can be used in building shells in architecture to adapt to the environment. The first is to explore the strategies and adaptation mechanisms that are found in animals that survive in different climate regions in nature and to identify the solutions that can be applied to building shells and envelopes. The results obtained through the six case studies examined and tabulated illustrate that nature-inspired surfaces have the potential to achieve effective results for building facades designed in different climate regions.