Fütüristik Bina Çevik Tasarımı Test Ediyor, Hem de İçinde İnsanlar Yaşarken
Standart bir laboratuvar düşünün. Aklınıza ne geliyor? Muhtemelen, deney tüplerinin sıralandığı, vınlayan makineler ve steril bir ortamda dolanan, çalışmalarını tekrar tekrar test eden beyaz gömlekler giymiş biliminsanları hayal ediyorsunuzdur. Zürih’teki İsviçre Federal Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Laboratuvarları kampüsünde bulunan NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies – Sürdürülebilir Yapı Teknolojilerinde Sıradaki Evrim) bundan biraz farklı: Fütüristik konutlara benziyor ama tüm bina aslında inşaat malzemelerini ve uygulamalarını test etmek için geliştirilmiş bir araştırma platformu.
Zürihli mimar Fabio Gramazio, “NEST, aslında ters yüz edilmiş bir laboratuvar,” diyor. “Deneyler dışarıda gerçekleştirilirken, yapıya kimliğini veren cephe içeride kalıyor.”
Modüler araştırma ve yenilik merkezinde yeni konut, ofis ve araştırma birimleri sürekli olarak kuruluyor ve yenisiyle değiştiriliyor; böylece, bina ya da en azından dış kabuğu sürekli değişiyor. Avlu ve ortak alanlar bulunduran, bodrum katında gelişmiş bir prototip enerji ve su sistemi barındıran binanın özü süreç boyunca sabit kalıyor.
Dairelerin zillerine şöyle bir bakıldığında, NEST’in bir laboratuvardan daha fazlası olduğu ortaya çıkıyor. Zillerin üstünde gerçek isimlerin yer aldığı bir liste bulunuyor: Listedekiler binada ikamet eden akademisyenler. NEST Genel Müdürü Reto Largo, “Buradaki araştırmamızı bu denli özel kılan şey, toplumdan uzakta değil, gerçek koşullar altında yürütülmesidir,” diyor.
Largo, daha önce bilgi teknolojileri alanında çalışmış, babası da müteahhitmiş. Dolayısıyla hem inşaat hem de dijitalleşme konularına aşina. Bu yüzden sektörün de dahil olacağı araştırmaları koordine etmeye kararlı. NEST, aralarında Autodesk Vakfı ve Autodesk Research‘ün de bulunduğu 160 ortakla çalışıyor. Largo’nun açıklaması söyle: “Proje ortağımız olan şirketler reel ekonomide yeni teknolojileri deneselerdi, göze alacakları mali risk büyük olurdu; oysa bu durumda risk çok daha düşük.”
İsviçre’deki National Center of Competence in Research (NCCR – Araştırmada Ulusal Yetkinlik Merkezi) Digital Fabrication’ın genel müdürü Russell Loveridge de bu işbirlikçi yaklaşımı benimsiyor. “Dijital geleceğin zorluklarıyla yüzleşeceksek, inşaatta daha fazla malzeme deposuna sahip olamayız,” ifadesini kullanıyor. “Disiplinler arası tasarım yapmalı ve birlikte çalışmalıyız.”
Yenilikçi inşaat alanında dünyanın en büyük araştırma girişimlerinden biri olan NCCR Dijital İmalat, NEST ile bunu başarmayı umuyor. Merkez, 30’un üzerinde ortakla birlikte NEST’in DFAB (İngilizce “dijital imalat” ifadesinin kısaltılmış hali) HOUSE konut birimini inşa etti ve Zürih’teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsünün (ETH) sekiz farklı bölümünden araştırmacıları sürece dahil etti. Bu araştırmacıların arasında, mimarlar, robotik uzmanları, malzeme bilimciler, yapı mühendisleri ve sürdürülebilirlik uzmanları bulunuyor.
DFAB HOUSE binası yarı saydam, yalıtımlı bir cepheye sahip. Kaynak: Roman Keller.
Robotlar cephe çerçevesini üretiyor. Kaynak: Roman Keller.
Kavisli, kalıpsız beton bölme duvarı. Kaynak: Gramazio Kohler Research/NCCR Digital Fabrication.
Oturma odası tavanı için 3B baskıyla oluşturulmuş kalıp. Kaynak: Digital Building Technologies (dbt)/ETH Zurich/Andrei Jipa.
Oturmaya hazır: tamamlanmış haliyle DFAB HOUSE. Kaynak: Roman Keller.
2019 yılının başlarında açılan DFAB HOUSE, konut inşaatının geleceğini bünyesinde barındırıyor. Planlama ve yapım sürecinin çoğu dijital ortamda gerçekleştirildi. Robotlar standart olmayan ahşap elemanları önceden imal etti ve bunlar daha sonra yerinde monte edildi. Bir 3B yazıcıyla birinci kat tavanını oluşturacak zarif beton levhalar için kalıplar üretilirken; şantiyede bulunan hareketli bir robot, ikişerli kavis yapan kalıpsız beton duvar için donatı hasırını inşa etti.
Artık tamamlanmış olan ve ziyaretçi araştırmacıların kalabileceği dairelerin yer aldığı DFAB HOUSE binası aynı zamanda, akıllı ev çözümleri ve Nesnelerin İnterneti teknolojilerine yönelik bir test laboratuvarı olarak hizmet sunuyor. Ev aletlerinden aydınlatmaya kadar, birimde bulunan her şey bir ağa bağlı. Enerji tasarrufu için atık sudaki ısı, ısı eşanjörleri aracılığıyla doğrudan duş teknelerinde toplanıyor. Sıcak su, kullanılmadığı zaman borularda soğumaya bırakılmıyor, bunun yerine kazana geri dönüyor. Bu işlem yüksek su sıcaklığını koruma ihtiyacını yok ederek, enerji tasarrufu sağlıyor ve bakterilerin üremesi önleniyor.
NEST'in Urban Mining & Recycling birimi geri dönüştürülebilir malzemelerden inşa edilmiş. Kaynak: Wojciech Zawarski.
Yapıştırılmış veya kaplanmış hiçbir şey yok, böylece malzemeler en sonunda bina döngüsüne geri döndürülebilir. Kaynak: Wojciech Zawarski.
DFAB HOUSE, NEST bünyesinde şu anda kurulumu yapılmış altı birimden birisi. Bir diğeriyse, mimar Werner Sobek yönetiminde tasarlanan Kent Madenciliği ve Geri Dönüşüm birimi. Bu birimde inşa edilen hiçbir şey yapıştırılmamış veya kaplanmamıştır, böylece malzemeler en sonunda yapı-malzeme döngüsünün bir parçası olarak geri dönüştürülebilir veya birleştirilebilir. Ekip, bu prensibi uygulayarak, yeni birleştirme teknolojileri araştırırken, zor bulunan hammaddeleri korumanın yeni yollarını bulmayı umuyor.
Şu anda yapım aşamasında olan ve 2020’de tamamlanması planlanan HiLo birimi, hafif inşaatın potansiyelini göstermeyi amaçlayan yüksek performanslı, düşük enerjili bir evdir. Görseller, birimin üzerinde asılı bir bez gibi duran, betondan yapılmış, kendi kendini destekleyen füniküler bir kabuk olan çatı tasarımını gösteriyor. Çatı kendi kendine bir noktaya kadar yükseliyor ve tepe noktasında sadece 3 cm kalınlığında. Yenilikçi ve malzeme açısından verimli bir kalıp iskelesi sisteminde, gerilmiş bir çelik kablo ağı ve kumaş perde kullanılmış; ve bu sistem, sıvı betonun dökülmesi için bir kalıp oluşturmuş. Çatı üç katmandan oluşacak: ince film güneş pillerinin oluşturduğu dış kısım, bir orta yalıtım tabakası ve bir çıplak beton katmanı.
Projenin süpervizörü Profesör Philippe Block, “Döşeme levhası elemanlarında bile yenilikçiydik,” diyor. “Tasarım geometrisi, iç gerilme takviyesine ihtiyaç duymadığı için, kullandığımız levhalar geleneksel beton plakalardan %60 daha hafif.”
HiLo’nun dış yüzeyine kendiliğinden hizalanan güneş modüllerine sahip, uyarlanabilir bir güneş enerjili cephe kurulacak. Modüller, enerji üretmek ve gölge sağlamak için güneşin seyrini takip edebiliyor veya cepheden maksimum açıda katlanarak dışarının görünmesini sağlayabiliyor. Her panel bağımsız olarak çalışıyor.
Bu cephe Profesör Arno Schlüter’in eseri. Profesör, araştırma ekibiyle panelleri geliştirirken, doktora öğrencisi Prageeth Jayathissa ortaya bir soru atmış: “Çevre sürekli değişirken, binaların mimarisi neden bu kadar statik?” Bu fikirle harekete geçen ekip, yazılım programları kullanarak, esnek, çevik tasarımı ve inşaatı desteklemiş.
Güneş enerjili cephe, Autodesk Fusion 360 üzerinde dijital bir model olarak bulunuyor. Ayrıca, tüm NEST binası İsviçreli bir şirket olan BIM Facility tarafından Autodesk Recap kullanılarak lazer taramasından geçirilmiş ve Autodesk Revit ve BIM 360 üzerinde dijital ikizler oluşturulmuş. Binada bulunan yaklaşık 3.000 sensör, sıcaklık ve hava kalitesi gibi bina yönetimi verilerinin toplanmasını sağlıyor ve bu veriler Autodesk Forge platformu aracılığıyla Revit modeline iletiliyor.
Bu veriler, bina yönetimini optimize etmek amacıyla kullanılacak; ve böylece, NEST’in başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesi ve test sürecinde burada kalanların rahat etmesi sağlanacak. Gramazio, “Projenin destekçileri gelecekte, binaların ve onları işleten teknolojilerin daha uzun ömürlü olmasını umut ediyor,” diyor. “Gerekli esnekliği sunarsanız ve her şeyi tanımlamak yerine bilinmeyene sarılırsanız, belki daha uzun süre dayanacak binalar inşa etmek de mümkün olacaktır.”