Primena iris blendi na kontrolu svetlosti u objektima – Faza 3

U trećoj fazi istraživanja poređenjem preformansi prototipa dobijaju se informacije kako dizajn sa jednim i sa dva oslonca funkcionišu u stvarnosti. Kao reperna tačak uzeti su isti spoljašnji radijus za oba dizajna. Oba prototipa su fabrikovana tehnikom 3D štampe u kombinaciji sa još nekom vrstom fabrikacije.

1. Blenda sa blejdovima koji se oslanjaju u jednoj tački fabrikovana je pomoću 3D štampe a oslonci blejdova su naknadno lepljenji, a proizvedeni su od štapića za uši.IMG_20200612_045949

2. Blenda sa blejdovima koji se oslanjaju u dve tačke fabrikovana je kombinacijom 3D štampe i laserskog sečenja, gde su krugovi, pokretni i nepokretni, i blejdovi sečeni laserom dok su kutija u koju se upakuje blenda i druga verzija blejdova 3D štampani.IMG_20200612_045110

 

Nakon sklapanja fabrikovanih delova potvrđeno je da sistemi funkcionišu i da bi mogli da služe kao sredstvo za kontrolu svetlosti ali su se ukazale i mane koje je potrebno u narednim iteracijama ispraviti.

IMG_20200612_043258 IMG_20200612_043709

1. Blenda sa blejdovima koji se oslanjaju u jednoj tački ima problem gde iako su blejdovi preklopljeni ne zatvaraju centar blende adekvatno. Pored toga nakon višebrojnog otvaranja i zatvaranja blende slobodni krajevi blejda se ponekad preklope ili podvuku jedan pod drugi što dovodi do onemogućavanja okretanja prstena i funkconisanja blende.IMG_20200612_043326

2. Kod blende sa blejdovima oslonjenim na dve tačke javlja se problem gde ni ona ne može da se zatvori do kraja. Zbog velikog broja blejdova koji se preglapaju na jako malom prostoru počinju da se ukrštaju i da se savijaju i onemogućavaju potpuno zatvaranje blende. Ovaj poremećaj se još više izrazio na blejdovima koji su rađeni 3D štampom zbog veće debljine blejda u odnosu na papirne sečene laserom tako da je izabrana bolja opcija za dalji rad.IMG_20200612_044209

 

S’ obzirom da oba dizajna blendi imaju prednosti i mane u dizajnerskom smislu i u preformansama potrebno je izabrati bolji radi daljeg usavršavanja do konačnog proizvoda.

1. Dizajn blede sa blejdovima na jednom osloncu ima prednost, kao što smo videli u prethodnoj fazi, kada obe blende imaju manje blejdova ali brzo gubi tu prednost sa povećanjem broja blejdova i smanjivanjem debljine obruča. Lakši je za sklapanje zbog potrebe dizajna za manjim brojem blejdova. Ali problemi sa nemogućnosti da se zatvori u potpunosti, bez mogućnosti za kvalitetnim rešenjem ovog problema, i teška trenzicija na veće razmere i komplikovanije sisteme čine ovaj sistem lošom opcijo za dalje razvijanje.

2. Dizajn blende sa blejdovima koji se oslanjaju na dve tačke ima prednost kod većih sistema koji zahtevaju više blejdova a zajedno sa time ide i manji okvir blende što znači veći upad svetlosti za datu površinu. Problemi sa komplikovanom fabrikacijom i nemogućnošću prototipa da se zatvori u potpunosti mogu se prevazići daljom optimizacijom dizajna. Ali razlog zašto je ovaj dizajn bolji od prethodnog je njegova mogućnost da se adaptira na bilo kojoj skali ne menjajući broj blejdova jer iako mogu oni ne zavise od veličine otvora kao u prethodnom dizajnu. Takođe zbog blejdova koji su dizajnirani da se oslanjaju na dve tačke umesto jedne smanjuje se mogućnost da blenda bude oštećena ili da se pokvari i čini ceo sistem digidnim i dugotrajnim.

 

U narednim fazama istraživanja potrabno je dovesti dizajn sa oslomcem na dve tačke do finalnog proizvoda .

Problem sa ukrštenim blejdovima koji ne mogu da se zatvore je rešiv prosto smanjivanjem broja blejdova ili omogućavanjem većeg prostora da se blejdovi mimoiđu. u blendi. Komplikovana fabrikacija se moze rešiti takođe sanjivanjem broja bljejdova ili optimizacijom procesa i boljim odabirom materijala koji bi bili krući i brže i lakše se fabrikovali.

 

Primena iris blendi na kontrolu svetlosti u objektima – Faza 2

Kako bismo napravlili sistem za kontrolisanje svetlosti pomoću iris blendi prvo je potrebno napraviti mehanizam pomoću kojeg se iris blene pokreću.

Iris blende imaju više vrsta mehanizama pomoću kojih se pokreću ali dve najpopularnije i najpouzdanije varijante su:

1. Iris blende sa blejdovima koji se oslanjaju na jedan oslonac (single anchor point design)   https://www.youtube.com/watch?v=vsedO28IPMo

2. Iris blende sa blejdovima koji se oslanjaju na dva oslonca (iris calculator design)   https://www.youtube.com/watch?v=hFgHeSb7DFk

Osnovna razlika između ova dva sistema je način na koji se sistem pomera i zatvara blendu. Oba ova faktora su pod uticajem samog oblika blejda koji je glavni diferencirajući faktor između sistema. Sistemi su rađeni parameterski u Grasshoperu kako bismo dobili veću slobodu u izmeni, modifikovanju i optimizaciji svakog blejda.

U prvom slučaju blejd se dobija kao lučni isečak dela kruga kojem se zadaje tačka oko koje se okreće. Praćenjem okretanja blejda oko tačke dobijaju se putanje šina koje vode blejd od pozicije skroz otvorenog irisa do pozicije zatvorenog irirsa.Pravljenje single point

Blejdovi se preklapaju da bi se izbegla mogućnost propuštanja svetlosti između blejdova.

iris vr1Diagram single point

Finalni sklop se sastoji od statičnog kruga sa šinama u jednom pravcu, kruga koji se rotira sa šinama u suprotnom pravcu i blejdova šiji oslonci se kreću po šinama. Presek pravaca šina statičnog i kruga koji se rotira dobija se putanja rotacije blejda.iris vr1.1

Kod drugog slučaja blejd je isečak prstena koji se dobija presekom dva prstena istih radijusa smaknutih tako da leva krajnja tačka unutrašnjeg radijusa jednog prstena prolazi kroz centar drugog prstena. Blejd je oslonjen na dve tačke u prstenu.Iris calculator designiris vr2Diagram calculator

Jedan oslonac je vezan za prsten koji se rotira i taj oslonac se samo rotira oko Z ose u svom centru, dok drugi oslonac se nalazi na fiksnom prstenu ali se on translira po horizontalnoj šini dok se rotira oko Z ose u svom centru. Praćenjem kretanja blejda i translacije drugog pina dobija se putanja po kojoj se pin kreće koja nam daje oblik i dimenzije šine.iris vr2.1

U oba slučaja rotacijom prstena blejdovi se rotiraju i kreću po šinama zarvarajući blendu.

 

Dokazano je da oba pristupa funkcionišu i mogu se parametarski napraviti samo je potrebno izabrati bolji.

Gledajući po pitanju dizajna drugi pristup je bolji zato što su blejdovi oslanjeni na dve tačke što sprečava ukrštanje blejdova, otklanja potrebu za za prekalpanjem blejdova, osigurava da neće postojati otvor u sredini i daje sigurnost i dugotrajnost sistemu. Testiranjem prototipa prve verzije blende ( single anchor point design) dokazano je da se zbog dizajna blejda blenda ne zatvaraju do kraja i ostavljaju rupu koja propušta svetlost.

Dosta bitan faktor je i površina blende koja propušta svetlost u odnosu na površinu okvira blede. Da bi blenda omogućila maksimalnu osvetljenost nekog prostora a da zauzima minimalnu površinu nekog prostora potrebno je da okvir blende bude što manji a otvor što veći.

 

Iris calculator design
Number of blades Outer radius offset Inner radius Ratio of outer and inner radius Percentage of the illuminated area relative to the entire area
5 46 46 0,5 25%
10 27 46 0,630136986 40%
14 17 46 0,73015873 53%
17 14 46 0,766666667 59%
Single anchor point design
Number of blades Outer radius offset Inner radius Ratio of outer and inner radius Percentage of the illuminated area relative to the entire area
5 42 46 0,522727273 27%
10 24 46 0,657142857 43%
14 18 46 0,71875 52%
17 15 46 0,754098361 57%

Iz priloženog može se videti da je dizajn sa dva oslonca lošiji sa manje blejdova ali što se više blejdova dodaje i površina smanjuje on postaje efikasniji i postaje efikasniji od dizajna sa jednim osloncem. Ovi podatci su konstantni sa logikom dizajna irisa sa dva oslonca gde on zahteva više blejdova ali omogućava manju dimenziju okvira.

Zbog ovih razloga a i zbog dokazane mane dizajna sa jednim osloncom da se ne zatvara u potpunosti i boljeg i lakšeg skaliranja dizajna sa dva oslonca u daljem istražvanju će se porediti preformanse oba fizička modela ali razvijati dizajn sa dva oslonca jer predstavlja bolju podlogu za dalji rad i unapređivanje.

Primena iris blendi na kontrolu svetlosti u objektima – Faza I

download

Daylighting i green energy postaju sve bitniji faktori u projektovanju objekata i sve više se javlja potreba za alternativnim rešenjima. Iris blende se već dugo vremena koriste kao sretstvo za kontrolisenje svetla koje upada u objektiv kod fotoaparata ali tema do sada nije našla efikasnu primenu u oblasti arhitekture.

Manjak svetlosti u objektima zbog loših rešenja kontrole svetlosti u istim i prevelika potrošnja energije na osvetljavanje enterijera veliki su faktori koji doprinose pogoršavanju globalnog zagrevanja. Takođe manjak svetlosti stvara lošu atmosferu unutar objekte i njegovi stanovnici su često skloni raznim bolestima.

Dosadašnje metode kontrolisanja svetlosti u objektima, roletne, venecianeri, brisolei, zavese, po upotrebljivosti se kreću od kratkotrajnih do potpuno nefunkcionalnih, a većina rešenja nema ni opseg delovanja. Novi pokreti koji koriste kinetičke fasade daju rešenje za dugotrajnost i u nekim slučajevima mogućnost samokontrolisanja upada svetlosti ali i dalje koriste dosta energije i ne daju dovoljno dobro rešenje za uštedu energije a njihova montaža zahteva velika ulaganja.

Kod iris blendi sistem je rigidan, iako ima delove koji se pomeraju oni su i dalje upakovani u čvrst paket i obavljaju jednostavne radnje obrtanja i pomeranja koje ne zahtevaju specijalne materijale ili kompleksne sisteme. Postepenim zatvaranjem blente, kao kod fotoaparata, dobija se veliki spektar mogućnosti biranja upada svetlosti. Svi ovi parametri se mogu lako proveriti preko test modela a upad svetlosti, jačina svetlosti i intenzitet osvetjenja simulirati u programima kao što su Grasshopper i Rhino ili Velux-ov Daylight visualizer.

main-qimg-6cf0646ce6af42118cf3357bbdd3abfb-c

Korišćenjem ovakvog modela dobija se pouzdan, jednostavan i ekonomičan sistem koji omogućava kontrolisanje upada svetlosti po volji korisnika. Blenda se moze automatizovati ali pošto se prenos može vršiti jednostavno preko zupčanika mehanički pristup predstavlja ekološki prihvatljiviji pristup.

Dizajn blende bi bio pravljen parametarski u Grasshopperu, da bi se mogao prilagoditi različitim uslovima. U slučaju kada bi se otvor sastojao od više blendi one bi bile postavljene unutar nekog rastera kao što su heksagonalni, kvadratni ili raster pomoću voronoi ćelija. Sistem blendi može da se primeni u uniformno ili neuniformno raspoređenim otvorima na prozorima u vidu panela i da daju zanimljive rezultate u enterijeru. Parametarski model omogućava i varijacije u obliku i formi tako da se blenda može uklopi u zadati otvor. Kao rezultat ovakvog dizajna dobija se blenda ili skup blendi upisanih u voronoi ćelije koje mogu da se prilagode prozoru, otvoru ili fasadi. Takođe takav sistem blendi bi funkcionisao kao celina tako da bi otvaranjem jedne blende ostale pratile prvu.

Uspešnost ovog sistema se ogleda u njegovoj suporiornisti da kontroliše upad svetlo u odnosu na dosadašnje sisteme. Pored kontrole svetlosti ovakav sistem bi trebao da pruži i zanimljivije senke u enterijeru. Ogleda se u tome koliko je brže, jeftinije i lakše sklopiti ovakav sistem i koliko on pomaže u generalnom smanjivanju utroška energije neke prostorije, kancelarije, kuće ili zgrade i koliko oplemenjuje enterijer svojim delovanjem.