Sådan skaber du den perfekte bygning - en løsning lige fra naturen

Moderne arkitektur og konstruktionfokus på vigtige tendenser, der har til formål at sikre bygningers komfort, energieffektivitet og bæredygtighed. Interessant nok henter mange af disse ideer deres inspiration fra naturen, som er en unik kilde til de mange forskellige tilgange, som vi med succes anvender. I denne sammenhæng vendte videnskabsmænd deres opmærksomhed mod termitter og deres "huse". De viste, at gitterværket af tunneler omkring højen er i stand til at opsnappe vind og skabe intern turbulens, der giver mulighed for ventilation og klimaregulering inde. I betragtning af, at bygningers indeklima er en vigtig faktor, der påvirker menneskers velvære og sundhed, kan disse principper anvendes til at skabe behagelige forhold i bygninger bygget af mennesker og reducere energiforbruget.

Størrelsen af ​​termithøje kan være imponerende. Nogle arter af termitter bygger rede op til 9 meter høje.

Indholdet

• 1 Naturens unikke strukturer
• 2 Termitter og deres bidrag til arkitektur
  • 2.1 Bygningsforsøg
• 3 Virkning af turbulens på ventilation
• 4 Levende og åndende bygninger

Naturens unikke bygninger

Der kendes omkring 2.000 termitarter, bl.anogle fungerer som økosystemingeniører. Opførelsen af ​​termithøje af visse slægter resulterer i strukturer op til otte meter høje, hvilket gør dem til en af ​​de største biologiske strukturer på planeten. I løbet af millioner af år har naturlig udvælgelse perfektioneret designet af termithøje. Forskere spekulerer på: hvad kan menneskelige arkitekter og ingeniører lære af dette?

Termithøje tjener ikke kun som levested for termitter, men udfører også vigtige funktioner i økosystemet. De forsyner jorden med næringsstoffer og hjælper med at forbedre dens struktur.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftetFrontiers in Materials, forskerne præsenterede, hvordan vi kan lære af termithøje i at skabe et behageligt indeklima i vores bygninger uden behov for klimaanlæg og derfor uden et negativt CO2-fodaftryk.

Ikke mindre forbløffende er tardigraderne, præcis hvad de forbløffer videnskabsmænd med, analyserede vi tidligere.

De henledte opmærksomheden på det såkaldte "kompleksexit" - et komplekst netværk af indbyrdes forbundne tunneler til stede i termithøje, og foreslået at bruge dets principper til at sikre optimal strøm af luft, varme og fugt i arkitekturen af ​​menneskelige bygninger. Dette åbner op for nye muligheder for bygningsinnovation og inspirerer til udvikling af nye tilgange inden for arkitektonisk design og teknik.

Termitter og deres bidrag til arkitektur

Undersøgelsen blev udført på makrotermer,termitter, der lever i Namibia. Kolonier af disse termitter kan være meget store, inklusive over en million individer. De skaber termithøje baseret på svampehaver. Termitter dyrker disse svampe i symbiose og bruger dem derefter som føde.

Inde i en termithøj kan en termitdronning fortsætte med at lægge sine æg i flere årtier. Hun kan producere op til 30.000 æg om dagen.

Forskere lagde særlig vægt påstruktur, som kaldes "udgangskomplekset". Dette kompleks består af et netværk af tunneler, 3 til 5 mm brede, der forbinder bredere interne kanaler til det eksterne miljø. I regntiden, som varer fra november til april, udvider termithøjene sig, og udgangskomplekset breder sig over overfladen mod nord for at blive udsat for solen ved middagstid. I resten af ​​året blokerer termithøje udgangstunnelerne. Forskere foreslår, at denne struktur tillader termitter at slippe af med overskydende fugt gennem fordampning og samtidig giver den nødvendige ventilation. Men præcis hvordan det sker, er ikke helt klart.

Men hvordan sker det præcist?

Se også: Hvad er nyttige og skadelige brandlus og andre insekter, der lever i haven.

Bygningseksperimenter

En gruppe forskere udførte eksperimenter tilstudere, hvordan indretningen af ​​komplekset bidrager til forekomsten af ​​oscillerende eller pulserende strømme. Deres forskning var baseret på skabelsen af ​​en 3D-printet kopi af et fragment af udgangskomplekset, som blev indsamlet i naturen i februar 2005. Dette fragment havde en tykkelse på 4 cm og et volumen på 1,4 liter, hvoraf 16% var tunneler.

Hvorfor begyndte insekterne i New Zealand at udvikle sig hurtigt?

For at simulere luftstrømmen har forskernebrugt en højttaler, der transmitterede vibrationer af luftblandingen gennem fragmentet, og brugte derefter en sensor til at overvåge masseoverførsel. Som et resultat af undersøgelsen viste det sig, at den største luftstrøm blev observeret i frekvensområdet fra 30 Hz til 40 Hz, et moderat flow blev observeret i området fra 10 Hz til 20 Hz, og det mindste flow blev observeret i området fra 50 Hz til 120 Hz.

Virkning af turbulens på ventilation

Undersøgelsen viste, at tunnelerne i kompleksetinteragere med vinden, der blæser på dæmningen, hvilket hjælper med at forbedre luftcirkulationen til ventilation. Udsving i vinden ved visse frekvenser forårsager turbulens inde i tunnelerne, hvilket hjælper med at fjerne gasser og overskydende fugt fra højens centrum.

Arkitekter henvender sig til naturen for at forstå deneffektivitet og æstetik, og anvende disse principper på dine projekter. For eksempel kan de bruge formen af ​​løv til at skabe et beskyttende tag eller fjerlignende overflader for at forbedre bygningers aerodynamik.

Turbulens er en væskes kaotiske bevægelseeller gas, som opstår, når flowet er stærkt oprørt og uordnet. I stedet for at bevæge sig i lige og lige linjer, bevæger en væske eller gas sig i forskellige retninger og danner hvirvler. Vi kan sige, at turbulens er en slags "forvirring" i flowet, som gør det uforudsigeligt og svært at analysere og kontrollere.

Ved udluftning er det meget vigtigt at holde balancentemperatur og luftfugtighed inde i bygningen, hvilket sikrer udsugning af udsugningsluft og tilførsel af frisk luft. De fleste specialiserede systemer er designet med denne faktor i tankerne. De har en enkel grænseflade, der udveksler åndegas baseret på forskellen i koncentration mellem indendørs og udendørs miljøer, hvilket skaber optimale forhold inde i bygningen.

Det kan være interessant – i Japan fandt de en kæmpe blæksprutte. Disse skabninger dannede grundlaget for legenderne om Kraken.

Forfatterne af undersøgelsen gennemførte en simuleringudgangskompleks ved hjælp af en række 2D-modeller, herunder lige tunneler og et gitter. De brugte en elektrisk motor til at flytte en fluktuerende masse vand (synlig med farvestof) gennem tunnelerne og måle massestrømmen. Til deres overraskelse fandt de ud af, at der kun krævedes et par millimeter frem og tilbage for at opnå cirkulation i hele komplekset (svarende til små udsving i vinden). Det er vigtigt at bemærke, at den nødvendige turbulens kun opstod, hvis tunnellayoutet var tilstrækkeligt gitter.

Levende og åndende bygninger

Forskerne konkluderede, at brugen af ​​vindkraft kan give ventilation til termithøje, selv i svag vind.

Et af de vigtige begreber i moderne arkitektur er biomimik, som studerer og efterligner naturlige former, processer og systemer.

Forskere mener, at fremtidige bygninger skabt medved hjælp af avancerede teknologier, såsom pulverprintere, vil kunne have indbyggede netværk svarende til det beskrevne kompleks. Dette vil tillade luften at cirkulere effektivt med indbyggede sensorer og mekanismer, der forbruger en lille mængde energi.

Hvordan kan du lide disse bygninger? - del din mening i vores Telegram-chat.

Afslutningsvis bemærker forskerne, at vitærsklen for overgang til skabelsen af ​​bygninger, der vil efterligne naturen. For første gang vil det være muligt at skabe en bygning, der er levende og ånder, og som kan give et behageligt miljø for alle.