Исследователи предлагают вдохновляться термитниками в строительстве зданий будущего

Природа вдохновила инженеров на множество изобретений и сфера строительства не исключение. Теперь исследователи изучили, как ветер распространяется сложной внутренней структурой термитника и в будущем это может помочь строить сооружения, которые будут полу-пассивно регулировать собственный климат.

• Можно заехать на машине в саму квартиру: Bugatti планирует построить уникальный небоскреб в Дубае

Детали

Виды термитов, строящих курганы, встречаются в Африке, Австралии и Южной Америке. Некоторые термитники являются поразительными примерами сложной архитектуры, достигая 8 метров в высоту и 30 метров в диаметре. Их прочная конструкция означает, что они часто переживают населяющие их колонии термитов.

Теперь исследователи присмотрелись поближе к курганам, построенным намибийскими термитами Macrotermes michaelseni, в которых проживает более миллиона отдельных термитов. Их особенно заинтересовал "исходный комплекс" – плотная, похожая на решетку сеть тоннелей, улавливающая ветер вокруг кургана, чтобы создать турбулентность внутри, контролирующую внутренний климат.

Строя курганы, M. michaelseni должны учитывать внутренние и внешние факторы, позволяющие энергии, материи и информации течь в обоих направлениях. Исходный комплекс на северной стороне кургана появляется преимущественно в сезон дождей, когда курган растет. В то время это единственное отверстие между курганом и внешней средой. Считается, что комплекс способствует испарению излишней влаги, сохраняя достаточную вентиляцию. Но исследователи хотели лучше понять, как это работает.

Они экспериментировали с использованием напечатанного на 3D принтере фрагмента модели исходного комплекса и прогоняли сквозь него колебательную смесь углекислого газа и воздуха. Используя датчики для отслеживания воздуха, исследователи обнаружили, что исходные туннели взаимодействуют с дующим на курган ветром таким образом, что он улучшает вентиляцию. Поток воздуха был наибольшим при частотах колебаний от 30 до 40 Гц, умеренным от 10 до 20 Гц и наименьшим при частотах от 50 до 120 Гц.

Ученые пришли к выводу, что турбулентность, созданная исходным комплексом, сделала возможнрй вентиляцию термитников с помощью ветра. Соавтор исследования Руперт Соар отмечает:

Проветривая здание, вы хотите сохранить тонкий баланс температуры и влажности, созданный внутри, не препятствуя движению затхлого воздуха наружу и свежего воздуха внутрь. Большинство систем HVAC [отопление, вентиляция и кондиционирование] имеют проблемы с этим. Здесь у нас есть структурированный интерфейс, который позволяет обмениваться дыхательными газами, просто руководствуясь разницей концентрации между одной и другой сторонами. Таким образом, условия внутри сохраняются.

Исследователи предполагают, что копирование туннельных структур термитов в человеческих зданиях может являться способом полу-пассивного регулирования климата в них. Ведущий автор исследования Дэвид Андрен заявил:

Мы предполагаем, что здание стен в будущем, созданное по новым технологиям, например принтеры с порошковым слоем, будет содержать сети, подобные исходному комплексу. Это позволит двигать воздух через встроенные датчики и исполнительные механизмы, требующие только крошечного количества энергии.

Исследователи отдают себе отчет, что может пройти некоторое время, прежде чем сложную структуру этих домов, созданных насекомыми, можно будет включить в здание, но они остаются оптимистичными. Соар подчеркнул:

3D-печать строительных масштабов станет возможной только тогда, когда мы сможем проектировать такие сложные структуры, как в природе. Мы стоим на пороге перехода к природному строительству: впервые возможно спроектировать настоящее живое, дышащее здание.

Ранее наследный принц Саудовской Аравии Мохаммед бин Салман объявил, что страна собирается потратить миллиарды долларов на строительство коммерческого центра в Эр-Рияде до 2030 года. Это попытка диверсифицировать экономику, долгое время зависевшую от нефти. В городе планируют построить гигантский футуристический куб, в котором могло бы разместиться 20 небоскребов Эмпайр-Стейт-Билдинг.