Дослідники пропонують надихатися термітниками у створенні будівель майбутнього

Природа надихнула інженерів на безліч винаходів й сфера будівництва не виняток. Тепер дослідники вивчили, як вітер поширюється через складну внутрішню структуру термітника й у майбутньому це може допомогти будувати споруди, які напівпасивно регулюватимуть власний клімат.

• Можна заїхати на машині до самої квартири: Bugatti планує збудувати унікальний хмарочос у Дубаї

Деталі

Види термітів, які будують кургани, зустрічаються в Африці, Австралії та Південній Америці. Деякі термітники є вражаючими прикладами складної архітектури, сягаючи 8 метрів у висоту та 30 метрів у діаметрі. Їх міцна конструкція означає, що вони часто переживають колонії термітів, які їх населяють.

Тепер дослідники придивилися ближче до курганів, побудованих намібійськими термітами Macrotermes michaelseni, в яких проживає більше мільйона окремих термітів. Їх особливо зацікавив "вихідний комплекс" – щільна, схожа на решітку мережа тунелів, яка вловлює вітер навколо кургану, щоб створити турбулентність усередині, яка контролює внутрішній клімат.

Будуючи кургани, M. michaelseni мають враховувати внутрішні та зовнішні чинники, які дозволяють енергії, матерії та інформації текти в обох напрямках. Вихідний комплекс на північній стороні кургану з’являється переважно під час сезону дощів, коли курган росте. На той час це єдиний отвір між курганом і зовнішнім середовищем. Вважається, що комплекс сприяє випаровуванню зайвої вологи, зберігаючи достатню вентиляцію. Але дослідники хотіли краще зрозуміти, як це працює.

Вони експериментували з використанням надрукованого на 3D-принтері фрагмента моделі вихідного комплексу та проганяли крізь нього коливальну суміш вуглекислого газу та повітря. Використовуючи датчики для відстеження повітря, дослідники виявили, що вихідні тунелі взаємодіють з вітром, що дме на курган таким чином, що покращує вентиляцію. Потік повітря був найбільшим при частотах коливань від 30 Гц до 40 Гц, помірним від 10 Гц до 20 Гц і найменшим при частотах від 50 Гц до 120 Гц.

Вчені дійшли висновку, що турбулентність, створена вихідним комплексом, уможливила вентиляцію термітників за допомогою вітру. Співавтор дослідження Руперт Соар зазначає:

Провітрюючи будівлю, ви хочете зберегти тонкий баланс температури та вологості, створений усередині, не перешкоджаючи руху затхлого повітря назовні та свіжого повітря всередину. Більшість систем HVAC [опалення, вентиляції та кондиціонування] мають проблеми з цим. Тут ми маємо структурований інтерфейс, який дозволяє обмінюватися дихальними газами, просто керуючись різницею концентрації між однією та іншою сторонами. Таким чином умови всередині зберігаються.

Дослідники передбачають, що копіювання тунельних структур термітів у людських будівлях може бути способом напівпасивного регулювання клімату в них. Провідний автор дослідження Девід Андрен заявив:

Ми припускаємо, що будівля стін у майбутньому, створена за новими технологіями, як-от принтери з порошковим шаром, міститиме мережі, подібні до вихідного комплексу. Це дозволить рухати повітря через вбудовані датчики та виконавчі механізми, які потребують лише крихітної кількості енергії.

Дослідники усвідомлюють, що може пройти деякий час, перш ніж складну структуру цих будинків, створених комахами, можна буде включити в будівлю, але вони залишаються оптимістичними. Соар підкреслив:

3D-друк будівельних масштабів стане можливим лише тоді, коли ми зможемо проєктувати такі складні структури, як у природі. Ми стоїмо на порозі переходу до природного будівництва: вперше можливо спроєктувати справжню живу, дихаючу будівлю.

Раніше наслідний принц Саудівської Аравії Мохаммед бін Салман оголосив, що країна збирається витратити мільярди доларів на будівництво комерційного центру в Ер-Ріяді до 2030 року. Це спроба диверсифікувати економіку, яка довгий час залежала від нафти. У місті планують збудувати гігантський футуристичний куб, в якому могло б поміститися 20 хмарочосів Емпайр-Стейт-Білдінґ.