The use of origami-based kinetic facade component to improve daylight performance in terms of LEED criteria: A case of IZTECH Innovation Center

Abstract

Novel solutions in sustainable design due to advancing technology are increased besides bringing new problems. One major problem is originated with the usage of fully-glazed surfaces on the building facade without any justification. Fully-glazed facades may lead to higher energy consumption and visual discomfort. In such office buildings where most of the working time is in the daytime, this situation causes a decreasing in employees' performance and high energy usage. Kinetic facades have emerged as a design solution to control daylight efficiency. Such adaptive elements with varying geometry and material can be applied to the facade according to the form, orientation, location of the building and the climate of the region. Therefore, the number of such studies must be increased. In this study, a determined part of the origami pattern (chicken wire) that consists of seven joints and six panels with a single degree of freedom as a spherical mechanism for the kinetic facade component was used. The aim is to increase daylight efficiency with three-dimensional shape changes in this kinetic facade in terms of LEED daylight criteria. IZTECH Innovation Center is modelled in Revit apply scenarios including variations of timeline, kinetic facade component's opening angles and material type. The performance of the kinetic facade is evaluated according to illuminance and sDA values calculated. As a result, a direct correlation between the customization of facade elements according to sunlight and daylight usage was observed. Findings provided us a guidance on how to apply the kinetic facade elements according to daylight.

Gelişen teknolojiye bağlı olarak sürdürülebilir tasarımda yeni çözümlerle birlikle yeni sorunlar artırılmaktadır. Bina cephesinde tamamen camlı yüzeylerin herhangi bir gerekçe olmadan kullanılmasıyla önemli bir sorun ortaya çıkar. Tamamen camlı cepheler daha yüksek enerji tüketimine ve görsel rahatsızlığa neden olabilir. Çalışma süresinin çoğunun gündüz olduğu ofis binalarında, bu durum çalışanların performansında düşüşe ve yüksek enerji kullanımında neden olur. Kinetik cepheler, gün ışığı verimliliğini kontrol etmek için bir tasarım çözümü olarak ortaya çıkmıştır. Değişen geometri ve malzemeye sahip bu tür uyarlanabilir elemanlar cepheye biçim, yön, binanın yeri ve bölgenin iklimine göre uygulanabilir. Bu nedenle, bu tür çalışmaların sayısı arttırılmalıdır. Bu çalışmada, kinetik cephe bileşeni için küresel bir mekanizma olarak tek bir serbestlik derecesine sahip yedi eklem ve altı panelden oluşan origami deseninin (tavuk teli) belirli bir kısmı kullanılmıştır. Amaç, bu kinetik cephede üç boyutlu şekil değişiklikleri ile LEED gün ışığı kriterleri açısından gün ışığının verimliliğini artırmaktır. İYTE İnovasyon Merkezi Revit'de, zaman çizelgesi, kinetik cephe bileşeninin açılma açıları ve malzeme tipi çeşitlerini içeren uygulama senaryolarında modellenmiştir. Kinetik cephenin performansı, hesaplanan aydınlık ve sDA değerlerine göre değerlendirilir. Sonuç olarak, cephe elemanlarının güneş ışığına göre özelleştirilmesi ile gün ışığı kullanımı arasında doğrudan bir korelasyon gözlenmiştir. Bulgular bize kinetik cephe elemanlarının gün ışığına göre nasıl uygulanacağı konusunda rehberlik sağlamıştır.