Piel Responsiva. Confort Termico y Luminico en edificios

Piel Responsiva. Confort térmico y lumínicoAlumno: Gabriel Díaz Riadi

Modelación y Representación Digital AvanzadaProfesor: Rodrigo Culagovski | Ayudante: José Miguel Armijo

Gabriel Díaz Riadi | Modelación y Representación Digital Avanzada 1º Semestre 2011 | Profesor: Rodrigo Culagovski | Ayudante: José Miguel Armijo

Índice.

1. INTRODUCCIÓN

2. EL PROBLEMA. FACTORES Y PARÁMETROS 2.1 DIAGRAMA DE PARÁMETROS

3. DESARROLLO

4. RESULTADOS Y VARIACIONES SEGÚN ORIENTACIÓN


1. Introducción.

Hoy en día, la sostenibilidad de los proyectos de arquitectura es un tema que no se puede dejar de lado a la hora de recibir un encargo. Sin embargo, en muchas de las ocasiones, las ope-raciones de arquitectura que llevan a generar cierto confort al interior de los proyectos (estrategias pasivas de sostenibilidad) actúan en desmedro de la forma final del edificio y, en la mayo-ría de las ocasiones, terminan por no cumplir su objetivo final y pasan a ser sólo una decoración en la fachada del edificio.

Este trabajo busca desarrollar una piel que responda de manera paramétrica al confort térmico y lumínico requerido por un pro-yecto de arquitectura (estrategias pasivas de sostenibilidad), y que pueda ser adaptable a cualquier forma edificada.

Para esto, se utilizará Rhinoceros y Grasshopper, de manera de parametrizar los factores que influyen en el problema, y lograr una respuesta para cualquier edificio ubicado en cualquier parte del mundo

Referente.

Imagen 1

Imagen 1Diagrama de parámetros ultili-

zado como razonamiento para el desarrollo de las definiciones de

La piel se van modificando según los programas interiores del edificio, cambiando las densidades para generar diferentes cualidades lumínucas al interior del proyecto.

Magda Osinka. Estudiante en Master of Advances Studies (MAS)


2. El problema. Factores y parámetros.

El problema a investigar es la generación de una piel que, a través de la modificación de ciertos parámetros, per-mita alcanzar un confort lumínico y térmico al interior de un edificio determinado, dependiendo de las necesidades del programa que posea al interior.(1)

Para esto se considerarán dos factores (inputs) que modificarán la morfología de la piel:a. Programa:Se definirán 3 tamaños de vanos en la piel, dependiendo del programa interior que da a la fachada. (imagen 2) b. Orientación:Cada uno de los vanos poseerá aleros superior y/o lateral dependiendo de la orientación que tenga la fachada del edificio. Además, estos aleros poseerán diferentes tamaños dependiendo de alguos factores que veremos más adelante. (imagen 3)

De esta manera, se busca que la definición(2) sea capaz de generar una segunda piel para cada una de las caras de un edificio determinado, las cuales irán variando en su morfología de acuerdo a una serie de parámetros que determinarán su morfología, los cuales se pueden observar en el diagrama de parámetros (imagen 1).

2.1 Diagrama de Parámetros (Imagen 1)

Procedimientos:El input necesario para dar comienzo a los procedimientos es ingresar una fachada del edificio subdividida en vanos de diferentes tamaños (Imagen 4) , donde su área determinará el tipo de programa existente en el interior, recibiendo el confort térmico y lumínico necesario para dicho programa. Una vez que se ingresa dicha fachada se realizarán los siguientes procesos:

a. Aleros:_ Programa: Se determina el rango de área de vano poseerá cada programa, de manera que la definición los determine automáticamente al ingresar la fachada._Orientación: Se determina un rango de ángulos en que se orienta la fachada, de manera que la definición de-termine automáticamente si es requerido alero superior, lateral o ambos en los vanos de la fachada. (imagen 5)_ Distancia ‘d’ de extrusión del Alero Superior y Lateral: Se determinan los rangos H y W de altura y ancho del vano que determinan qué largo deben tener los aleros, de manera de asegurar accesos de luz indirecta al interior del edificio.

b. Malla:Se construye una malla a partir de los extremos de los aleros. Esta malla cumple la función de unificar la fachada del edificio en una forma geométrica coherente, pudiendo servir, en una segunda etapa de estudio, como soporte de vegetación para la fachada.

Imagen 2

Imagen 3

Imagen 4

(1) La cantidad de luz y confort térmico va varía dependiendo del uso que poseen los espacios. Por ejemplo y hall no requiere la misma luminosidad y temperatura que un dormitorio o un living de un de-partamento.(2) Se le llama definición al conjunto de operaciones realizadas en grasshopper que conllevan a producir un resultado determinado.

Imagen 5


3. Desarrollo

a. Reconocimiento de los diferentes programas

(i)

(ii)

(iii)

(iii)

(iv)

(iv)

En primera instancia, que selecciona la fachada subdivida en cuadriláteros bajo la cápsula “curves” (i), calculando el área de cada uno de los vanos mediante la cápsula “area” (ii). Luego, mediante 3 definiciones diferentes se discrimina y divide cada programa interior de acuerdo al área de los vanos de la fachada. Esto se logra mediante la utilización se sentencias condicionales, usando cápsulas como “larger than” (iii) o “sma-ller than”(iv)

De esta forma, la definición separa en 3 grupos de cuadriláteros, donde cada uno de ellos representa un programa diferente al interior de la fachada (imagen 6).(3)

b. Reconocimiento del ángulo de la fachada con respecto al norte

Imagen 6

programa 1

programa 2

programa 3

(3) La separación de los cuadriláteros de la fachada según programa se realizó con el fin de otorgar una característica diferente a la piel de cada programa, lo cual se deja abierto como una posibilidad para una segunda etapa de la investigación.

(i)

(ii)

(iii) (iv)(v)

(vi)


Esta definición que reconoce el ángulo de la normal de la fachada (i) con respecto a un vector Norte (ii), de manera que cada vano de la piel responde de tres maneras posibles: con alero superior, con alero lateral o ambos.

En el desarrollo de la definición, y como manera de simplificarla, noté que, si observamos la imagen 5, los aleros funcionan de la misma manera de 0º a 180º que de 180º a 360º, por lo que el resultado obtenido de la compara-ción de la normal de la cara con el vector norte (iii) es transormada con al cápsula “pick ‘n roll” (iv) de manera que, pasado los 180º, lo reconozca como su complemento (es decir, si el ángulo obtenido de la comparación es 250º, lo reconocerá como 110º). De esto se obtiene finalmente un grupo que contiene todos los vanos que poseen aleros superiores (v) y un grupo que contiene todos los vanos que poseen aleros laterales (vi).

c. Extrusión de aleros

Lo que hace esta definición es to-mar cada una de las curvas de los vanos y explotarlos, de manera de obtener las líneas que lo confor-man (i), las cuales, mediante la cápsula “list item” (ii), son selec-cionadas y extruidas si las cápsu-las de “alero superior” y “alero la-teral” arrojan una expresión “true”. (imagen 10)

Imagen 10En este caso, el ángulo de la fachada con respecto al norte se encuentra dentro de los 315º-45º, por lo que sólo fueron extruidos los aleros superiores

Imagen 11

Imagen 12 Imagen 13

Finalmente, mediante la cápsula “dispatch” (iii) nos quedamos sólo con aquellas curvas que deben ser extruídas.

Problemáticas y soluciones:_ Como se observa en la definición, la extrusión de los aleros está siendo direccionada por un “vector Y” (iv), lo cual desemboca en un error que, al girar la fachada con respecto al norte, los aleros se siguen extruyendo en la dirección Y y no perpendicular a la fachada como debiese ser; lo cual fue resuelto de la siguente manera:Se reemplazó el “vector Y” por la cápsula “amplitude” (v) (imagen 11), la cual recibe como input la dirección de la normal de la fachada y además el largo de extrusión del alero (el cual es definido según el tamaño del vano como veremos en el siguiente punto)._ Al extruir los aleros laterales surge el problema que, para cada uno de los vanos, la definición extruye tanto el lateral derecho como el izquierdo, no importando si requiere ser cubierto de la luz oriente o poniente. El problema se resolvió (imagen 12) descomponiendo el vector normal de la fachada (vi) y determinando si su componente X de es mayor o menor a cero (vii); extruyendo el alero derecho si ésta es mayor a cero (recibe sol desde el oreinte) y el alero izquierdo si es menor a cero (recibe luz del poniente)

(i)

(ii)

(iii)

(iii)

(iii)

(iv)

(iv)

(iv)

(v)

(vi)

(vii)

(ii)

(ii)


d. Definición de la distancia ‘d’ de extrusión

Esta definición determina la distancia ‘d’ de extrusión de los aleros superiores en relación a tamaño H del vano que cubrirán (imagen 14). Esto se logra a través de la cápsula “list item” (i), que permite seleccionar el segmento a medir del vano, el cual se ingresa dentro de un condicional (ii) que lo encasilla dentro de una distancia ‘d’ de-terminada de extrusión(4) (iii). Lo mismo se realiza con la distancia ‘d’ de extrusión de los aleros laterales (imagen 16), donde la disntancia ‘d’ de estrusión tiene directa relación con el tamaño W del vano que cubrirán (imagen 15)

Se busca crear una segunda piel que unifique la morfología de la fachada y que pueda servir (o no), para una futura etapa de desarrollo de la investigación, de soporte de especies vegetales.

De esta forma, la definición une la totalidad de aleros superiores y laterales a través de la cápsula “join” (i), la cual es intersectada por una serie de planos (ii) que definen líneas en los aleros para, finalmente, unir con una spline (iii) todos los puntos exteriores de las líneas, generando la segunda piel (imagen 17).

(4) Las tres posibles distancias ‘d’ de extrusión del alero tienen di-recta relación con la ubicación geográfica del proyecto que se está estudiando, que dependen del ángulo de incidencia solar que recibe el proyecto.

e. Segunda piel

(i)

(ii)

(iii)

(iii)

(iii)

Imagen 17

Imagen 16

(i)

(ii)

(iii)

Imagen 14H

d d

W

Imagen 15


4. Resultados y variaciones según orientación

1. ALERO SUPERIOR 3. ALERO LATERAL2. ALERO SUPERIORY LATERAL

Se pueden observar las variaciones de la fachada cuando ésta gira con respecto al Norte. En el Caso 1, sólo es necesario alero superior, ya que la fachada está mirando comple-tamente hacia el Norte. En el Caso 2, es requerido tanto aleros superiores como laterales, ya que la fachada está girada con respecto al Norte, por lo que la insidencia solar del oriente exige la aparición de protección solar. Finalmente, en el Caso 3, sólo son necesarios aleros laterales, ya que la insidencia solar es casi nula durante el día.

Cabe destacar que la fachada se comporta de igual manera cuando ésta gira en el otro sentido (ángulos de 180º a 360º), con la única diferencia que los aleros laterales aparecen en el lado opuesto del vano.

Piel Responsiva. Confort Termico y Luminico en edificios

Documents

Transcript of Piel Responsiva. Confort Termico y Luminico en edificios