Самоохлаждающиеся дома берут пример с термитов и лягушек
Фото: Подобно разветвляющимся корням дерева, водяная система отопления переносит жидкость c теплом по трубам. The Seattle Times
TEPLOKARTA 13.09.2019 306

Согласно полученным результатам, это офисное здание могло бы снизить свое энергопотребление, необходимое для кондиционирования воздуха, на 66%, благодаря этим модификациям

Многие инженеры и архитекторы творчески пытаются подойти к поиску способов для поддержания приемлемых температур в помещении, используя при этом меньше энергии. Для этого вдохновение можно получить от природы, в частности от растений, животных и насекомых.

В природе можно найти много примеров адаптации живых организмов к жаре. Существа, начиная от австралийского ночного попугая, пустынного жителя, проявляющего активность преимущественно ночью, до газель-доркас, которая может вообще не пить, ограничиваясь водой из поедаемых ею растений.

Очень известный пример архитектуры, вдохновленный природой, принадлежит Мику Пирсу из Зимбабве, чьи проекты имитируют термитные курганы. Термиты строят впечатляюще высокие «небоскребы» - башни из грязи, которые могут достигать девяти метров. Если бы люди построили башню, превышающую рост человека в такое же количество раз, то ее высота составила бы около 1 100 метров (высота Бурдж-Халифа - самого высокого на сегодня здания - составляет 828 метров).

Примерно в то же время, когда Пирс получил заказ на проектирование центра Eastgate Center, торгового и офисного здания в Хараре, Зимбабве, он обратил внимание на несколько термитных насыпей, испещренных крошечными отверстиями. «Я подумал, что это должна быть оптимальная форма и именно она позволит сэкономить много энергии», - вспоминал он.

Пирс сказал, что работа насекомых послужила «метафорической моделью» для его проекта. В то время ученые только изучали термитную архитектуру, а он уже догадался, что трубы в верхней части кургана отводят горячий воздух через его вершину, в то время как прохлада остается в нижней части термитника, где находится королева. Последующие исследования подтвердили его догадку.

Пирс донес эту идею своей команде инженеров, которые и реализовали проект «термитного кургана». Конечный результат - две башни, соединенные атриумом. В нижней части каждой башни находится небольшой арсенал вентиляторов, которые толкают прохладный воздух с уровня земли вверх через ряд воздуховодов. За счет этого горячий воздух тоже движется с каждого этажа вверх по трубам.

Отдавая дань уважения искусной инженерной мысли природы, Пирс разместил зубчатые каменные детали на фасаде здания, призванные имитировать колючки кактуса. Заостренные поверхности фасада имеют меньшую площадь, чем типичный плоский стеклянный, кирпичный или каменный экстерьер, поэтому они поглощают меньше тепла. Они также легче теряют тепло, позволяя Eastgate Center быть более прохладным.

Практика эмуляции биологических форм или процессов в человеческой инженерии называется биомимикрией.

Еще одним специалистом в области биомимикрии является Правин Бхивапуркар, профессор архитектуры Университета Цинциннати. Бхивапуркар и биолог Дафна Фехейр-Липпенс черпали вдохновение у двух жаро- и влагоустойчивых существ: африканской тростниковой лягушки и жука-геркулеса, видов, которые способны изменять свойства своей кожи в ответ на изменение температуры или влажности.

Камышовая лягушка обычно серого или бежевого цвета, но в жаркую погоду ее кожа становится белой, для увеличения отражающей способности своего тела. Точно так же наружные слои жука-геркулеса приспосабливаются к окружающей среде: во влажную погоду слой пор под кожей поглощает влагу из окружающего воздуха.

Для исследования влияния подобных способностей на конструкции здания, они создали его модель. Используя в качестве примера типовой трехэтажный офис, Бхивапуркар и Фехейр-Липпенс смоделировали, сколько энергии можно сэкономить, если бы он был оснащен теплоотражающим экстерьером, как у африканской тростниковой лягушки, и гидрогелиевым внешним слоем, который поглощает влагу, как жук-геркулес.

Согласно полученным результатам моделирования, это офисное здание могло бы снизить свое энергопотребление, необходимое для кондиционирования воздуха, на 66 процентов, благодаря этим модификациям.

Следующей задачей может стать выведение этих технологий на рынок. «Большинство этих материалов существуют только в лабораториях и изготавливаются на заказ - это еще не коммерческий продукт», - говорит Бхивапуркар.

Существуют и другие способы использовать красоту природы в проектировании, и биомиметические принципы уже появляются в зданиях по всему миру. Вход-терминал для посетителей Spring Mountains в национальном лесу Гумбольдт-Тойябе штата Невада содержит лучистые нагревательные и охлаждающие трубки, подражающие большим ушам своего пустынного соседа, чернохвостого зайца.

Другие архитекторы тоже подчеркивали красоту природы - от лепестков лотоса до возвышающихся стволов деревьев, до изящных птичьих крыльев, раковин моллюсков, морской губки и даже последовательности Фибоначчи - в своих проектах.

Все это волшебство приходит со своим собственным набором проблем, конечно. Даже после того, как инновационные, самоохлаждающиеся конструкции установлены в зданиях, экономия энергии по-прежнему требует постоянной бдительности от их пользователей.

Здание, спроектированное Пирсом, в Мельбурне имеет возможность экономить 85 процентов энергии, в сравнении с типичным офисом, но на самом деле оно экономит не больше 65 процентов, потому что им пользуются не самым эффективным способом.

В измененном климате мире нам самим, возможно, также придется немного адаптироваться, говорит Джастин Стенкамп, инженер из консалтинговой фирмы PAE. Например, в офисе PAE поддерживается политика, позволяющая сотрудникам носить шорты, если температура возрастает до 27°С.

 

Источник: These self-cooled buildings were inspired by termites and frogs

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности