Adapted & adaptive: Energy efficient procedural architecture through informational prototyping

Abstract

This research focuses on describing the ability of adaptivity toward continual optimization within architecture. The attributes of adaptivity are always reliant on information and the capacity to obtain it. If the source information is incorrect, it is safe to conclude that whatever the output is, it will be neither optimized nor adequately adaptable, resulting in an unsuitable variance. Thus, the thesis elaborates on how passive and energy-efficient buildings are designed, pointing out that technological systems implemented in these types of constructions go hand in hand with their immediate environment. In this sense, if the surrounding area changes, all systems would be influenced resulting in an overstress. This fact in turn results in the consumption of supplementary resources to recover its balance. Thus, to mitigate this situation the solution proposed will turn to nature to learn about its vast means of adaptation. Adaptivity represents a process through which an organism can become more tolerant to the alterations of its habitat. This case is also enforced within architecture since buildings are constantly “evolving” following the setting in which they reside. As a result, architecture may be regarded as a form of adaptation. However, our strive is not concluded with only this statement, since external forces become harsher by the passing of each year. Thus, it is considered that adaptability in architecture has to endeavor towards quicker responses, or at the very least take into consideration the possible climatic shifts of the surroundings. In the past few years, the development of adaptive architecture has paid attention towards implementing kinetic, dynamic, and responsive systems and facades through experimentations in the fields of materials and mechanisms, i.e., Al Bahar Towers (Dubai), Media-TIC Edifice (Barcelona), Theme Pavilion (Yeosu), etc.; the trend eventually starting to shift focus from surface/envelope towards an intra-body approach, paying more attention to the user’s constant fluctuance within comfort and wellbeing. Thus, the research assumes that the need to fully combine physical and digital techniques represents a complementary opportunity, and also influences its full impact regarding its climatic circumstances. For any adapted or adaptive development to function as intended, it is imperative to completely comprehend the environment in which it will be placed. This implies a thorough climate data collection that is specific for every site. In this sense, the approach entails the development of an Environmental Data Indexing System (further referred to as EDIS) dedicated to accounting for the lack of climatic information. Complementary to this, an Adaptive Building Efficiency Methodology (abbreviated as ABEM) is furtherly envisioned, which is meant to guide architects and designers through the vast disciplines of energy efficiency strategies, adaptivity conceptualizations, and environmental evaluation to achieve the most conscious result for the setting in which it would be developed. The tools used within the ABEM use a procedural basis with input subjects coming from informational applications derived from energy efficiency standards, and the EDIS collected data. This research contributes to the development of resource-efficient building methodologies that positively interact with the natural environment. This is made feasible by the EDIS's continuous environmental feedback alongside a highly energy-efficient edifice. Based on the ABEM, methodological inputs include practical and theoretical expertise for greater understanding, execution, analysis, and evaluation of architectural morphologies, building envelopes, and adaptable solutions

Esta investigación se enfoca en describir la capacidad de adaptabilidad hacia la optimización continua dentro de la arquitectura. Los atributos de adaptabilidad siempre dependen de la información y la capacidad para obtenerla. Si la información de origen es incorrecta, es seguro concluir que cualquiera que sea el resultado, no estará optimizado ni se adaptará adecuadamente, lo que dará como resultado una variación inadecuada. Así, la tesis profundiza en la forma en que se diseñan los edificios pasivos y energéticamente eficientes, señalando que los sistemas tecnológicos implementados en este tipo de construcciones van de la mano con su entorno inmediato. En este sentido, si el área circundante cambia, todos los sistemas se verán afectados y se producirá una sobrecarga. Este hecho se traduce a su vez en el consumo de recursos complementarios para recuperar su equilibrio. Así, para paliar esta situación la solución propuesta recurrirá a la naturaleza para conocer sus vastos medios de adaptación. La adaptabilidad representa un proceso a través del cual un organismo puede volverse más tolerante a las alteraciones de su hábitat. Este caso también se aplica dentro de la arquitectura, ya que los edificios están en constante "evolución" de acuerdo con el entorno en el que residen. Como resultado, la arquitectura puede claramente ser considerada como una forma de adaptación. Sin embargo, nuestro empeño no concluye sólo con esta declaración, ya que las fuerzas externas se vuelven más duras con el pasar de los años. Así, se considera que la adaptabilidad en arquitectura ha de tender hacia respuestas más rápidas, o al menos tener en cuenta los posibles cambios climáticos del entorno. En los últimos años, el desarrollo de la arquitectura adaptativa ha prestado atención a la implementación de sistemas y fachadas cinéticas, dinámicas y receptivas a través de experimentaciones en los campos de materiales y mecanismos, es decir, Al Bahar Towers (Dubai), Media-TIC Edifice (Barcelona), Theme Pavillion (Yeosu), etc.; la tendencia eventualmente comenzó a cambiar el enfoque de la superficie/envolvente hacia un enfoque “intra-corporal”, prestando más atención a la fluctuación constante del usuario dentro de la comodidad y el bienestar. Por lo tanto, la investigación asume que la necesidad de combinar plenamente las técnicas físicas y digitales representa una oportunidad complementaria, y también influye en su pleno impacto en relación con sus circunstancias climáticas. Para que cualquier desarrollo adaptado o adaptativo funcione según lo previsto, es imperativo comprender completamente el entorno en el que se ubicará. Esto implica una recopilación exhaustiva de datos climáticos específicos para todos y cada uno de los sitios. En este sentido, el enfoque implica el desarrollo de un Sistema de Indización de Datos Ambientales (más conocido como EDIS) dedicado a contabilizar la falta de información climática. Complementariamente a esto, se prevé una Metodología de Eficiencia de Construcción Adaptativa (abreviada como ABEM), que está destinada a guiar a los arquitectos y diseñadores a través de las vastas disciplinas de estrategias de eficiencia energética, conceptualizaciones de adaptabilidad y evaluación ambiental para lograr el resultado más consciente para el escenario en el que se desarrollaría. Las herramientas utilizadas dentro de la ABEM utilizan una base procesal con temas de entrada provenientes de aplicaciones informativas derivadas de los estándares de eficiencia energética y los datos recopilados por el EDIS. Esta investigación contribuye al desarrollo de metodologías de construcción eficientes en recursos que interactúan positivamente con el entorno natural. Esto es factible gracias a la retroalimentación ambiental continua del EDIS junto con un edificio de alta eficiencia energética. Con base en ABEM, los insumos metodológicos incluyen experiencia práctica y teórica para una mayor comprensión, ejecución, análisis y evaluación de morfologías arquitectónicas, envolventes de edificios y soluciones adaptables