Parametric simulation as a tool for deep learning experience in Building science

Abstract

En verden i stadig endring på flere områder krever bygninger av en tilpasningsevne og motstandsdyktighet som gjør designprosjekter og deres mål mer komplekse enn noen gang (1). Å løse disse komplekse oppgavene krever tverrfaglige team med gjensidig forståelse mellom medlemmene og hverandres fagfelt. Likevel er forståelsen og samarbeidet mellom arkitekter og ingeniører ofte overfladisk, og utnyttelsen av potensielt revolusjonerende verktøy er for lav. Et sentralt tema som holder gapet åpent mellom fagfeltene arkitektur og bygningsfysikk er kompleksiteten av grensesnittet mellom dem. Det er vanligvis ikke mangel på vilje som hindrer noen av partene fra å imøtekomme den andres behov i designprosessen. Snarere er det den overveldende kompleksiteten ved å skifte sitt perspektiv fra det man har innstilt seg til helt siden de første studieårene, nemlig å hele tiden først og fremst fokusere på å finne de beste løsningene innenfor sin egen fagdisiplin. Resultatet er at de viktige aspektene som finnes i grensesnittet mellom dem forblir uavdekket, og de potensielt beste løsningene uteblir. Det er denne utfordringen som forsøkes å løse i denne oppgaven, ved hjelp av parametrisk simulering. For å få frem de potensielle fordelene av et oppbyggende forhold mellom de to fagdisiplinene allerede fra bachelornivå, er det utviklet en simuleringsmodell som visualiserer virkningene de har på hverandre. Studien undersøker hvordan parametrisk simulering kan brukes som et verktøy for dyp læringserfaring i bygningsfysikk. Den demonstrerer viktige steg i utviklingen av en prototype, gjennom planlegging, modellering og lukket beta-testing. Alle tre fasene har gitt nyttige erfaringer, som kan komme til gode både for fremtidig utvikling av verktøyet og lignende programvare, for bruken av parametrisk simulering i utdanning, og i neste ledd bidra til å bringe fagfeltene arkitektur og bygningsfysikk tettere sammen. Resultater av den tematiske analysen utført på intervjumateriale fra den lukkede beta-testingen viser fordeler ved å demonstrere emergerende egenskaper, visualisere sammenkoblinger og generelt gi et helhetlig syn på de komplekse temaene. Svarene fra lukket betatesting viser også at de fleste av deltakerne syntes at simuleringsmodellen hadde stort potensiale som et verktøy for å håndtere kompleksitet i utdanningssituasjoner. Samtidig viser tilbakemeldinger at prototypen har et visst forbedringspotensial når det gjelder den generelle brukeropplevelsen, med vurderinger som varierer fra «dårlig» til «veldig bra». Dette er også en god representasjon av erfaringene fra planlegging og utvikling av prototypen, som har gitt nyttige refleksjoner om både fordeler og begrensninger ved parametrisk simulering brukt som et verktøy for dyp læringserfaring i bygningsfysikk.

A world in rapid change across several spheres demand buildings of an adaptability and resilience that make design projects and objectives more complex than ever (1). Solving these complex tasks require multidisciplinary teams with mutual understanding between members and each other’s fields of expertise. Still, the comprehension and collaboration between architects and engineers are often superficial, and the utilization of potential revolutionising tools are too low. A key issue that keeps the gap open between the fields of architecture and building science is the complexity that lies within their interface. It is usually not a lack of willingness that stops either part from accommodate the other’s desires in the design process. Rather, it is the overwhelming complexity of shifting their view from what they have been programmed to since their early years of studies, constantly focusing on finding the best solutions within their own discipline. The result being that the important aspects emerging between them stay unrevealed, and the potentially best solutions fail to appear. This is what this thesis is trying to fix, with help from parametric simulation software. To bring out the potential benefits of a nurturing relationship between the two disciplines already from undergraduate level of education, a simulation model that visualize the impacts they have on each other is developed. The study investigates how parametric simulation can be used as a tool for deep learning experience in Building science. It demonstrates important steps in the development of a prototype, through planning, modelling, and closed beta testing. All three phases have provided useful experience, that can benefit both future development of the tool and similar software, the use of parametric simulation in education, and in turn help bridge the gap between architecture and building science. Results of the thematic analysis performed on interview material from the closed beta testing show benefits of demonstrating emergent properties, visualizing interconnections and in general providing a holistic view to the complex subject. Answers from closed beta testing also show that most of the participants found the simulation model to have high potential as a tool for dealing with complexity in education. At the same time, feedback show that the prototype has some potential for improvement of the overall user experience, with ratings ranging it from “bad” to “very good”. This is also a good representation of the experiences gained from planning and developing the prototype, which have provided useful reflections on both benefits and limitations of parametric simulation used as a tool for deep learning experience in building science.