المغلفات التكيفية التي تشكل واجهات موفرة للطاقة
المهندسين المعماريين: هل تريد أن يكون مشروعك مميزًا؟ اعرض عملك من خلال آرتشيترز والاشتراك في موقعنا رسالة إخبارية ملهمة.
كمهندسين معماريين ، نصمم استجابة لبيئة الموقع والمناخ المحلي لتحقيق أداء أفضل للطاقة لمبانينا. تلعب كل من المواد والهيكل دورًا في الحفاظ على كفاءة استخدام الطاقة في المبنى. نحن جميعًا على دراية باستراتيجيات التصميم العادية مثل اختيار المواد ذات السعة الحرارية الكبيرة للحفاظ على المساحة دافئة أو استخدام تأثير المداخن والتهوية المتقاطعة لضبط الرطوبة ودرجة الحرارة الداخلية. ومع ذلك ، فإن الابتكارات في بناء المغلفات ستسمح بهندسة معمارية أكثر ملاءمة للظروف البيئية – حتى تلك التي تتغير كل ساعة. تسمى المظاريف التكيفية ، يمكن أن تستجيب جلود المباني هذه للعوامل البيئية مثل ضوء الشمس والرطوبة وتساعد على ضمان الراحة الداخلية. يقدم هذا المقال أربعة مشاريع ملهمة وبحثية تستكشف إمكانية المظاريف التكيفية.
ميتاليك برايس سوليال مع عدسات يمكن تغيير حجمها
معهد العالم العربي بواسطة جان نوفيلو أستوديو الهندسة المعمارية، جيلبرت ليزينز وبيير سوريا ، باريس ، فرنسا ، 1987
الواجهة الجنوبية. صورة عبر أستوديو الهندسة المعمارية
الغلاف التكيفي هو موضوع ظل مصدرًا مناسبًا ومثمرًا للاستكشاف لعقود. تم الانتهاء من بناء معهد العالم العربي (Institut du Monde Arabe) في عام 1987 ، ويتميز بواجهة مزخرفة بشكل مثير للإعجاب على جانبه الجنوبي. الواجهة الجنوبية مزججة على الجانب الخارجي وخلف الزجاج توجد وحدات ميكانيكية تتفاعل مع كمية ضوء الشمس. تتمركز كل وحدة من خلال فتحة كبيرة مع وحدات أصغر مرتبة بدقة حولها. تم تجهيز الوحدات بخلايا كهروضوئية وفتحة قابلة لتغيير الحجم متصلة بها تحكم كمبيوتر مركزي.
تتكون الواجهة بالكامل من 240 وحدة ، وهي تعمل كشاشة ميكانيكية تتحكم في كمية الضوء الطبيعي التي تخترق الواجهة في حدود 18 حركة في اليوم بحد أقصى للوحدات. من خلال السماح بمرور ضوء أقل عند تلقي كمية كبيرة من ضوء الشمس والعكس ، تتكيف الواجهة للمساعدة في موازنة الإضاءة الداخلية وتجنب ارتفاع درجة الحرارة مع ترك أثر إيقاعي للضوء.
تظليل قابل للسحب ، المعاهد الموسيقية المبردة
حدائق بجوار دفيئة الخلجان ويلكينسون اير وجرانت أسوشيتس ، سنغافورة ، 2012
منظر جوي للحدائق على الخليج. صورة © كريج شيبارد.
مخططات توضح التغطيات المحتملة لنظام التظليل. صورة © ويلكنسون إيري.
على نطاق أكبر بكثير من IMA ، تستخدم المعاهد الموسيقية في Gardens by the Bays نظام تظليل تكيفي أيضًا للمساعدة في التحكم في المناخ المحلي. تستوعب المعاهد الموسيقية نباتات من كل من المناطق المناخية المدارية والمعتدلة ، لذلك يحتاج التصميم إلى توفير بيئة داخلية مكيفة تكون أكثر برودة بكثير من المناخ الاستوائي في سنغافورة. لتقليل استهلاك الطاقة في تكييف الهواء ، يستخدم التصميم استراتيجيات متعددة ، أحدها هو نظام التظليل القابل للسحب.
خارج زجاج منخفض الانبعاث عبارة عن سلسلة من الأضلاع الفولاذية البيضاء التي تؤدي هيكليًا بينما تمسك الظلال أيضًا. يتم لف الستائر وإخفائها عندما تظل درجات الحرارة داخل المعاهد الموسيقية ضمن النطاق الأمثل. باستخدام المحركات ، يتم سحبها إلى الطول المرغوب فيه لتشكيل تغطية تظليل مخصصة للظروف المناخية في ذلك الوقت. من خلال تجنب التعرض الزائد للشمس والوهج ، وهو المصدر الرئيسي لارتفاع درجة الحرارة في الحديقة الشتوية ، يساهم نظام التظليل التكيفي في راحة كل من النباتات والزوار.
واجهة شمسية دوارة
زولتان ناجي ، براتيسلاف سفيتوزاريفيتش ، براغيث جاياثيسا ، موريتز بيجل ، يوهانس هوفر ، جيرويد ليدون ، أنيا ويلمان ، أرنو شلويتر ، 2016
تم تطبيق تصور ASF كإجراء تحديثي ، بواسطة Christian Studerus عبر الواجهة الشمسية التكيفية: من المفهوم إلى النماذج الأولية.
نموذج 1: 1 من ASF. صورة من قبل فريق البحث عبر الواجهة الشمسية التكيفية: من المفهوم إلى النماذج الأولية.
أكمل المشروعان السابقان مظاريف قابلة للتكيف من خلال أنظمة آلية ، مما يجعل المشاريع موفرة للطاقة بشكل عام ومع ذلك لا تزال تتطلب إمدادات الطاقة حتى يعمل نظام الأظرف. يقترح بحث الواجهة الشمسية التكيفية نهجًا محتملاً حيث يمكن للواجهة نفسها توفير الطاقة التي تحتاجها لتعمل.
الظلال عبارة عن خلايا ضوئية مدعومة بشكل فردي بواسطة مشغلات هوائية ناعمة تدعم الخلايا الكهروضوئية مع دوران ± 45 درجة. يمكن للخلايا توجيه نفسها باستخدام أجهزة تعقب الطاقة الشمسية المطبقة بينما يتم توفير مواضع الشمس المرجعية بواسطة المكون الإضافي DIVA لـ Rhino في نفس الوقت. علاوة على ذلك ، فإن حجم وشكل ونمط الوحدة قابلة للتخصيص لتحقيق تظليل أفضل وأداء أفضل للطاقة أثناء مواءمة الوحدات مع جماليات المبنى.
قشرة الخيزران المقاومة للرطوبة كمادة للواجهة
منال أنيس ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، 2019
الحجم المحتمل لنظام واجهة قشرة البامبو. صورة منال أنيس بواسطة تصميم مظروف مبنى متكيف مع المناخ الدافئ الرطب مع قشرة الخيزران كمادة نشطة استرطابيا.
1: 1 نموذج أولي لنظام واجهة قشرة الخيزران. صورة منال أنيس بواسطة تصميم مظروف مبنى متكيف مع المناخ الدافئ الرطب مع قشرة الخيزران كمادة نشطة استرطابيا.
يمكن خفض الطاقة التي تستهلكها حركة الأظرف بشكل أكبر لتعظيم أداء الطاقة للمبنى. يستخدم البحث الذي أجرته منال أنيس الطبيعة الاسترطابية للخيزران لبناء نماذج أولية للواجهة من قشور الخيزران التي تنحني بشكل طبيعي وتخلق فتحات تهوية عندما يرتفع مستوى الرطوبة.
يمتص جانب واحد من القشرة المعرض للرطوبة المتزايدة الرطوبة ويتمدد ، مما يؤدي إلى ثني القشرة نحو الجانب الآخر / الجانب الأكثر جفافاً. ونتيجة لذلك ، لا تتطلب القشرة أي مصدر للطاقة على الإطلاق للتفاعل مع البيئة. يتم لصق القشرة بأفلام السليلوز ، والتي لا تتفاعل مع الرطوبة. تعمل هذه الروابط على تضخيم اختلاف مستوى الرطوبة بين جانبي القشرة ، وبالتالي تضخيم تأثير الانحناء. يساعد فيلم السليلوز أيضًا على عودة القشرة إلى أشكالها الأصلية.
المهندسين المعماريين: هل تريد أن يكون مشروعك مميزًا؟ اعرض عملك من خلال آرتشيترز والاشتراك في موقعنا رسالة إخبارية ملهمة.
