Keep in Touch
รับข่าวสารเรื่องการออกแบบ สถาปัตยกรรม ไลฟ์สไตล์
ทางอีเมล ที่จะส่งตรงถึงคุณทุกเดือน ลงทะเบียนได้ที่ด้านล่างนี้เลย!
Menu
Dynamic Façade (หรือ Kinetic Facade) คืออะไร?
ตามที่เราทราบกันว่า Facade (ฟาซาด) คือองค์ประกอบคล้ายกับเปลือกอาคารที่ทำหน้าที่ในการห่อหุ้มตัวอาคารเอาไว้ ซึ่งประโยชน์ของฟาซาดทางไม่ใด้มีแค่เพียงการเพิ่มสุนทรียศาสตร์ทางสถาปัตยกรรม หรือการส่งเสริมอัตลักษณ์ของอาคารให้มีความโดดเด่นเท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์ในแนวทางอื่นๆมากมาย อย่างเช่นการควบคุมสภาพแวดล้อมภายในอาคารให้อยู่ในสภาวะที่เหมาะสม ลดการเสื่อมสภาพของโครงสร้างอาคารจากสภาพแวดล้อมภายนอก รวมถึงการป้องกันมลพิษทางเสียงและมลภาวะทางอากาศ
ซึ่งในปัจจุบัน มีการใช้ฟาซาดในงานสถาปัตยกรรมกันอย่างแพร่หลาย ตั้งแต่บ้านพักอาศัยขนาดเล็กไปจนถึงอาคารสถาปัตยกรรมขนาดใหญ่ โดยมีการผนวกเทคโนโลยีทางวิศวะ-สถาปัตยกรรม รวมถึงวิทยาการอื่นๆ ที่ล้ำสมัย ทำให้สามารถพัฒนาศักยภาพขององค์ประกอบที่ห่อหุ้มตัวอาคารดังกล่าวให้มีประโยชน์สูงสุด มนุษย์สามารถควบคุมเปลือกอาคารให้เคลื่อนไหวได้ตามต้องการ สิ่งดังกล่าวเรียกว่า Dynamic Façade (หรือ Kinetic Façade) ทำให้บางครั้งรูปด้านภายนอกของอาคาร (Exterior Elevation) ได้ถูกใช้เป็นพื้นที่ในการนำเสนออัตลักษณ์ความงามทางสถาปัตยกรรมในรูปแบบขององค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนไหวได้
อย่างเช่นโครงการ The Bund Finance Center เมือง Shanghai ประเทศจีน โดย Foster + Partners และ Heatherwick Studio ที่สร้างเสร็จเมื่อปี 2017 เป็นลักษณะของ Dynamic Façade ที่มีการติดตั้งกลไกทำให้องค์ประกอบคล้านม่านพู่ไม้ไผ่ที่เป็นตัวแทนของวัฒนธรรมจีนดั้งเดิมที่ทำจากโลหะผสมแมกนิเซียมจำนวน 675 ชิ้น ซึ่งทั้งหมดได้ติดตั้งลงในกลไกทำให้หมุนได้โดยรอบอาคาร สามารถสร้างเอฟเฟ็กต์การรับรู้ทั้งภายในและภายนอกอาคารที่น่าทึ่ง รวมถึงการปรับระดับแสงเงาที่มีความทึบแสงแตกต่างกัน ก่อให้เกิดความงามทางสถาปัตยกรรมในรูปแบบใหม่ๆ ได้ ซึ่งศูนย์วัฒนธรรมแห่งนี้เป็นการผสมผสานระหว่างงานฝีมือและเทคโนโลยีสถาปัตยกรรมได้อย่างอย่างลงตัว
โดยในวันนี้จะขอมาพูดคุยเรื่อง Dynamic Façade ที่มีความเกี่ยวเนื่องกับแนวทางการออกแบบสถาปัตยกรรมยั่งยืน โดยมุ่งประเด็นไปที่รูปแบบของฟาซาดที่มีความสามารถในการเปิด-ปิดองค์ประกอบดังกล่าวเพื่ออนุญาติให้ผลิตผลจากสภาพแวดล้อมภายนอก อย่างเช่นแสงแดด ความร้อน หรือ ลม เข้าสู่อาคารได้อย่างเหมาะสมแบบพลวัตร ซึ่งจะมีประโยชน์ในการควบคุมสภาวะน่าสบายในโครงการได้ ตามลักษณะการใช้งานภายในอาคารที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาในแต่ละวัน ภายใต้ข้อจำกัดของสภาพแวดล้อมภายนอกอาคารที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอในแต่ละฤดูกาล
วัตถุประสงค์ของการใช้งาน Dynamic Façade ในรูปแบบดังกล่าว เพื่อให้สอดคล้องกับแนวคิด Sustainable Design ที่จะช่วยลดการใช้พลังงานในอาคาร ไม่ว่าจะเป็นการลดการแผ่รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์ซึ่งจะนำไปสู่การลดการใช้พลังงานจากระบบปรับอากาศ การควบคุมปริมาณแสงธรรมชาติให้เข้าสู่อาคารอย่างพอเหมาะที่จะช่วยชดเชยพลังงานจากแสงประดิษฐ์ในอาคาร รวมถึงการสร้างระบบระบายอากาศให้เกิดการไหลเวียนของอากาศในอาคารทำให้เกิดภาวะน่าสบายได้ เป็นต้น ซึ่งจะขอหยิบยกโครงการออกแบบสถาปัตยกรรมกรณีศึกษาที่มีการติดตั้งฟาซาดในระบบไดนามิกเพื่อการออกแบบยั่งยืนที่ได้ทำการก่อสร้างเสร็จ
Al Bahr Towers
โครงการแรกที่นำมาพูดคุยกันในวันนี้ เราอาจจะเคยเห็นผ่านตาในนิตยสารหรือเว็บไซต์งานออกแบบสถาปัตยกรรมกันมาบ้างแล้ว คือโครงการ Al Bahr Towers โดยกลุ่มสถาปนิก Aedas ตั้งอยู่ที่เมือง Abu Dhabi ประเทศ United Arab Emirates ที่แล้วเสร็จเมื่อปี 2012 เป็นที่ตั้งของหน่วยงานด้านธนาคารและการลงทุนของของประเทศ โดยโครงการดังกล่าวมักถูกใช้เป็นกรณีศึกษาของ Dynamic Façade กันอย่างแพร่ในโรงเรียนสอนสถาปัตยกรรม เนื่องจากมีลักษณะทางกายภาพอันน่าทึ่งที่ถูกถอดแบบจากองค์ประกอบของ “mashrabiya” ซึ่งเป็นอุปกรณ์บังแดดแบบดั้งเดิมของวัฒนธรรมอิสลาม ผนวกกับเทคนิกการพับกระดาษแบบโอริกามิ มาสร้างรูปแบบทางเรขาคณิตที่นำไปใช้เป็นแพทเทินของฟาซาดได้อย่างน่าสนใจ
องค์ประกอบของฟาซาดประกอบด้วยโครงสร้างทางวิศวะ-สถาปัตยกรรมอันทันสมัย โดยทีมสถาปนิกออกแบบจาก Aedas ได้คำนวนพาราเมตริกสำหรับรูปทรงเรขาคณิตของฟาซาดในการจำลองการทำงานเพื่อตอบสนองต่อแสงแดดและมุมตกกระทบที่เปลี่ยนไปในช่วงวันต่างๆ ของปี ภายใต้สภาพอากาศที่รุนแรงแบบทะเลทรายที่กลางวันจะมีแสงแดดจัดและความร้อนที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยมากกว่า 100 องศาฟาเรนไฮต์ แต่กลางคืนจะมีอุณหภูมิที่หนาวเย็น
โดยโครงสร้างของฟาซาด ประกอบด้วยด้วยชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาสที่ตั้งโปรแกรมให้ตอบสนองต่อการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ยึดเข้ากับเปลือกของอาคารที่มีกลไกแบบอัตโนมัติที่สามารถควบคุมการหุบและกางออกได้เพื่อเปิดรับและหรี่แสงธรรมชาติให้เข้าสู่อาคารในปริมาณที่พอเหมาะได้ โดยจะทำงานสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ที่มีมุมตกกระทบ และปริมาณค่าความสว่างท้องฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในแต่ละช่วงเวลาระหว่างวันแบบ real time เพื่อช่วยป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์โดยตรง ในขณะเดียวกันก็สามารถปรับการรับแสงที่กระจายตามธรรมชาติอย่างเหมาะสมในแต่ละพื้นที่ของอาคารด้วยเซ็นเซอร์อุปกรณ์บังแดดที่แยกกันอย่างอิสระแบบไดนามิกทั้ง 2,098 ยูนิต
สิ่งดังกล่าวสามารถลดการใช้ระบบปรับอากาศแบบภายในอาคารได้ นอกจากนี้องค์ประกอบของฟาซาดยังทำหน้าที่เป็นฉากบังตาที่สั่งการให้เปิดหรือปิดได้แบบไดนามิก ทำให้เกิดสามารถความคุมกิจกรรมที่ต้องการความเป็นส่วนตัวภายในอาคาร รวมถึงการลดการแผ่ความร้อนจากสภาพอากาศที่รุนแรงภายนอก และลดแสงจ้าจากดวงอาทิตย์ (glare) ที่สะท้อนเข้ามาภายในอากคารที่ทำให้เกิดความไม่สบายตาได้ ส่วนในเวลากลางคืนดวงอาทิตย์ลับของฟ้าและอุณหภูมิภายนอกเริ่มต่ำลง ฟาซาดทั้งหมดจะพวกมันจะหุบลงทั้งหมดเพื่อเปิดรับวิสัยทัศน์โดยรอบอาคาร จากนั้นเมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นอีกครั้งในตอนเช้าทางทิศตะวันออก องค์ประกอบของฟาซาดทั้งหมดจะเริ่มกางออกอีกครั้ง และจะเริ่มกางออกเรื่อยๆ ตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์
Kiefer Technic
โชว์รูม Kiefer Technic โดยกลุ่มสถาปนิก Ernst Giselbrecht + Partner, Steiermark ประเทศออสเตรีย ที่ก่อสร้างแล้วเสร็จในปี 2007 อาคารดังกล่าวเป็นอาคารสำนักงาน โชว์รูม และพื้นที่จัดแสดงนิทรรศการ โดยมีฟาซาดระบบไดนามิกที่สามารถเลื่อนเปิด-ปิดได้เพื่อการปรับสภาพแวดล้อมภายอาคารให้เหมาะสม และสามารถเลือกปรับแต่งได้โดยการควบคุมของผู้ใช้งานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
เนื่องจากอาคารดังกล่าวมีแนวคิดการออกแบบสถาปัตยกรรมรูปแบบแบบโมเดิน ทำให้มีพื้นที่หน้าต่างจำนวนมากเพื่อเปิดรับวิสัยทัศน์โดยรอบ รวมถึงแนวคิดการเปิดรับแสงธรรมชาติ ในขณะเดียวกัน ภายในอาคารก็มีฟังก์ชั่นการที่หลากหลาย รวมถึงมีความต้องการความเป็นส่วนตัวในของกิจกรรมต่างๆ ที่เกิดขึ้น สถาปนิกจึงได้ทำการออกแบบระบบ Dynamic façade เพื่อรักษาบรรยากาศเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน และควบคุมสภาพแวดล้อมทั้งภายในและภายนอกอาคารให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
โครงสร้างฟาซาดประกอบด้วยเสาและกรอบวงกบอะลูมิเนียมที่มีสะพานยื่นออกมา ที่ยึดกับฉนวนและแผงบังแดดอะลูมิเนียมเจาะรูขึ้นรูปสีขาว ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่สามารถเลื่อนเปิด-ปิดได้ สามารถปรับรูปแบบได้ตามการใช้งาน และเมื่อเลื่อนเปิดจนสุด โครงสร้างฟาซาดจะทำหน้าที่เหมือนเป็นแผงบังแดดให้กับอาคาร รวมถึงยังทำหน้าที่เปรียบเสมือน reflector ที่สะท้อนแสงธรรมชาติแบบ indirect เข้าสู่อาคารเพื่อใช้ประโยชน์ได้ สิ่งดังกล่าวนับเป็นตัวอย่างการออกแบบฟาซาดที่สะท้อนแนวคิดแบบสถาปัตยกรรมยั่งยืนที่น่าชื่นชมในอีกรูปแบบหนึ่ง
ระบบฟาซาดของอาคารแห่งนี้ยังสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและความต้องการของผู้ใช้งานที่หลากหลายในแต่ละวันได้ รวมถึงยังเป็นตัวกรองที่จำกัดแสงธรรมชาติเข้าสู่ภายในอาคารในปริมาณที่เหมาะสมและยังช่วยรักษาสภาวะน่าสบายของสภาพแวดล้อมภายในอาคาร อีกทั้งยังสามารถรปรับแต่งวิสัยทัศน์และความเป็นส่วนตัวของอาคารได้ตามความต้องการ ตำแหน่งของฟาซาดเหล่านี้จะเปลี่ยนไปเรื่อยๆ ในแต่ละวัน ซึ่งในแต่ละช่วงเวลาจะแสดงรูปแบบที่แตกต่างกัน เปรียบเสมือนอาคารสถาปัตยกรรมแห่งนี้เป็นผลงานประติมากรรมที่มีเปลือกอาคารเคลื่อนไหวได้แบบไดนามิกที่น่าสนใจชิ้นหนึ่ง
Institute du Monde Arabe
โครงการ Institute du Monde Arabe หรือสถาบันอาหรับ ณ กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศสออกแบบโดยสถาปนิกรางวัล Pritzker ชาวฝรั่งเศสอย่าง Jean Nouvel ก่อสร้างแล้วเสร็จเมื่อปี 1987 โครงการดังกล่าวได้ถูกใช้เป็นพื้นที่เพื่อทำการวิจัยและเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับโลกอาหรับ ห้องสมุด ศุนย์การเรียนรู้ ตลอดจนเป็นพื้นที่จัดแสดงนิทรรศการและวัฒนธรรมของโลกตะวันออกกลาง โดยมีฟาซาดระบบไดนามิกอันซับซ้อนและน่าสนใจอยู่โดยรอบอาคาร
Jean Nouvel ได้ใช้องค์ประกอบของงานขัดแตะแบบดั้งเดิมในประเทศแถบตะวันออกกลาง ในการพัฒนารูปลักษณ์ของฟาซาดโดยรอบอาคาร ที่มีกลิ่นอายความเป็นวัฒนธรรมอาหรับแบบร่วมสมัยได้อย่างลงตัว ซึ่งประกอบด้วยโมดูลรูปทรงเรขาคณิตทั้งหมด 240 ชิ้น โดยองค์ประกอบดังกล่าวทำจากโครงสร้างอลูมิเนียมอะลูมิเนียมและกระจก ที่มีการติดตั้งกลไลคล้ายไดอะแฟรมอันซับซ้อน รวมถึงเซลล์โฟโตอิเล็กทริกที่ไวต่อแสงหลายร้อยตัว ซึ่งสามารถควบคุมปริมาณแสงให้เข้ามาในอาคารในปริมาณที่เหมาะสมแบบอัตโนมัติคล้ายกับรูรับแสงหรือกลไลของชัตเตอร์ในกล้องถ่ายรูป อีกทั้งยังสร้างความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้งานในส่วนต่างๆของอาคารที่มีกิจกรรมแตกต่างกันในแต่ละวัน ซึ่งสามารถปรับให้กว้างหรือแคบลงได้ เพื่อเปิดรับหรือปิดวิสัยทัศน์จากสภาพแวดล้อมโดยรอบ กลไกนี้ตั้งค่าให้เคลื่อนไหวแบบอัตโนมัติได้สูงสุดถึง 18 ครั้งต่อวันตามแต่และช่วงเวลา
นอกจากนี้ ฟาซาดแบบไดนามิกของอาคารยังก่อให้เกิดเอฟเกต์ทางการรับรู้ระหว่างโครงสร้างอลูมิเนียมและผิวสะท้อนของกระจกที่ทำให้อาคารสถาปัตยกรรมแห่งนี้เปรียบเสมือนกับประติมากรรมชิ้นเอกในย่านประวัติศาสตร์ของกรุงปารีส รวมถึงสุนทรียะในการรับรู้ของทั้งเชิงพื้นที่ของสเปซภายในอาคาร เนื่องจากแสงที่ส่องผ่านองค์ประกอบทางเรขาคณิตที่ต่างกันในแต่ละช่วงเวลา ก่อให้เกิดเอฟเฟกต์ของแสงและเงาตกกระทบกับเสปซภายใน มีรูปทรงต่างกัน ทั้งสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม แปดเหลี่ยม ที่มีความสวยงามอย่างอย่างทึ่ง
Snapping Façade
จากตัวอย่าง Dynamic Façade ที่ได้หยิบยกขึ้นมาพูดคุยกันจะพบว่า Dynamic Façade เป็นแนวทางการออกแบบสถาปัตยกรรมเพื่อความยั่งยืน ซึ่งจะเป็นการควบคุมภาวะน่าสบาย รวมถึงการลดการใช้พลังงานจากระบบปรับอากาศและระบบแสงสว่าง อย่างไรก็ตามองค์ประกอบดังกล่าว มีชิ้นส่วนหรือกลไกที่มีความซับซ้อน และต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากในการขับเคลื่อนระบบดังกล่าวให้ทำงานได้ รวมถึงมีภาระค่าบำรุงรักษาที่ค่อนข้างสูง กลุ่มอาจารย์และนักวิจัยจาก University at Buffalo เมืองนิวยอร์ก จึงได้ทำการออกแบบเชิงทดลอง Snapping Facade ซึ่งเป็นฟาซาดแบบระบบไดนามิกที่ใช้แนวคิดการแปรสภาพจากพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุให้เกิดการเหนี่ยวนำการเคลื่อนไหว เพื่อลดการใช้พลังงานในควบคุมให้ฟาซาดให้เปิด-ปิด และต้องการลดจำนวนกลไก และชิ้นส่วนทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนที่มาพร้อมกับการค่าบำรุงรักษาจำนวนมาก โดยผลงานดังกล่าว ได้รับรางวัลด้านการออกแบบมากมาย อย่างเช่น Laka design award ในปี 2016 หรือ iF design award ในปี 2018 เป็นต้น
Snapping Facade เป็น prototype จาก Lab การทดลองออกแบบทางสถาปัตยกรรมของ University at Buffalo เพื่อพัฒนาทางเลือกของระบบไดนามิกฟาซาดที่ไม่ต้องใช้พลังงานในการควบคุม โดยจะใช้เพียงแค่พลังงานที่ฝังอยู่ภายในวัสดุเท่านั้น อย่างเช่นการเคลื่อนไหวที่เหนี่ยวนำให้เกิดการบิด ความโก่งงอ การคลี่ออก และความยืดหยุ่นของวัสดุจำพวกไม้ ผ้า กระดาษ เพื่อเปิดและปิดช่องรับแสงได้ภ่ยในโครงสร้างดังกล่าวได้ โดยต้นแบบของ Snapping Façade ได้แนวคิดมาจากงานฝีมือศิลปะในท้องถิ่นผนวกกับการคำนวณอย่างละเอียดทางฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ และวัสดุศาสตร์ในห้องทดลอง เพื่อที่จะสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปแบบได้ไม่ต้องใช้พลังงาน
Snapping Facade มีส่วนประกอบที่สำคัญคือคือ 1) แกนกลางซึ่งเป็นคานหมุนที่ใช้แรงบิดในการสั่งการ 2) snapping frames หรือเฟรมแสน๊ปแบบพับที่อาศัยพลังงานที่เกิดจากการโก่งงอของวัสดุ และ 3) คือองค์ประกอบของเมมเบรนที่ยึดระหว่างเฟรมสแน็ปที่สามารถคลี่ออกและหุบลงได้คล้ายกับเทคนิคการพับกระดาษแบบโอริกามิ โดยทั้งทั้งหมดนี้นำมาประกอบกันเป็น prototype ให้ผู้ทดสอบสามารถทดลองคลี่ฟาซาดทั้งหมดออกมาด้วยการบิดที่แกนกลาง ซึ่งหากจะนำไปใช้งานจริง จะมีเพียงแค่ชิ้นส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าที่สั่งการใช่ฟาซาดเปิด-ปิดที่แกนกลางเท่านั้น สิ่งที่เกิดขึ้นอาจจะจะเป็นการพัฒนาเทคโนโลยีทางวิศวะ-สถาปัตยกรรมเพื่อการพัฒนาระบบของไดนามิกฟาซาดที่ใช้ในการการบังแดดของอาคาร โดยปราศจาการใช้พลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืนในอนาคตได้
Picture & Reference
– https://dioinno.com/Snapping-Facade
– https://architizer.com/blog/inspiration/collections/8-impossibly-dynamic-facades-that-were-actually-built/
– https://architizer.com/projects/al-bahr-towers/
– https://www.archdaily.com/89270/kiefer-technic-showroom-ernst-giselbrecht-partner
– https://www.architonic.com/en/project/ernst-giselbrecht-partner-dynamic-facade-kiefer-technic-showroom/5100449
– https://www.archdaily.com/881511/bund-finance-centre-foster-plus-partners-plus-heatherwick-studio
– https://ifdesign.com/en/winner-ranking/project/snapping-facade/230325
รับข่าวสารเรื่องการออกแบบ สถาปัตยกรรม ไลฟ์สไตล์
ทางอีเมล ที่จะส่งตรงถึงคุณทุกเดือน ลงทะเบียนได้ที่ด้านล่างนี้เลย!