CC BY
2УДК 69 Каун Т.А., Долгачев М.В.
Каун Т.А.
студент бакалавриата кафедры архитектура Тихоокеанский государственный университет (г. Хабаровск, Россия)
Долгачев М.В.
кандидат технических наук, доцент Тихоокеанский государственный университет (г. Хабаровск, Россия)
КИНЕТИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Аннотация: в современном мире вопросы энергосбережения и экологической устойчивости стоят особенно остро. Одним из перспективных направлений в архитектуре и строительстве является кинетическая архитектура, которая использует естественные источники энергии для создания инновационных решений в области энергоэффективности зданий и сооружений. В данной статье рассматривается концепция кинетической архитектуры- использования естественных источников энергии для генерации электроэнергии и движения элементов зданий. Эта технология позволяет создавать энергоэффективные и динамичные структуры, которые могут адаптироваться к изменениям окружающей среды и потребностям пользователей. Основной акцент ставится на изучении принципа работы таких зданий.
Ключевые слова: кинетика, энергия, изменение формы, движение, трансформация.
Кинетическая архитектура и ее преимущества: использование энергии солнца, ветра и воды для создания интерактивных и экологичных зданий.
Кинетическая архитектура — это направление в современном строительстве, которое использует естественные источники энергии для создания динамических и интерактивных зданий. Такие здания могут изменять
свою форму, цвет, текстуру и даже ориентацию в зависимости от времени суток, погодных условий и других факторов.
Кинетическая архитектура работает за счёт использования природных явлений, таких как ветер, солнечный свет и вода, для создания энергии и обеспечения устойчивости зданий. Она включает в себя такие элементы, как солнечные панели, ветрогенераторы, гидроэлектростанции и другие устройства, которые преобразуют энергию природы в электричество. Эта энергия может использоваться для освещения, отопления, охлаждения и других нужд здания, снижая зависимость от традиционных источников энергии.
При проектировании и строительстве такого рода зданий, первое что нужно продумывать, это то, как элементы конструкции будут двигаться относительно друг друга, не нарушая общую целостность постройки. Кинетические элементы влияют на то, как панели дома будут двигаться, складываться, вращаться и трансформироваться, решая различные климатические и эстетические задачи.
Визуальная трансформация в этом направлении архитектуры не скрыта между внутренними инженерными коммуникациями. Изменчивость кинетических зданий доступна для созерцания — если нужно скрыть комнату от солнца, то весь дом «примет» в этом участие. (1)
К естественным источникам энергии, относятся:
Солнечный свет.
Кинетические здания могут использовать солнечные панели для преобразования солнечной энергии в электричество. Солнечные панели устанавливаются на крышах зданий или интегрируются в их конструкцию. Они могут генерировать энергию в течение всего дня, обеспечивая здание электричеством и снижая его зависимость от традиционных источников энергии.
Ветер.
Ветрогенераторы могут использоваться для генерации энергии из ветра. Они устанавливаются на крышах или в открытых пространствах и используют кинетическую энергию ветра для генерации электроэнергии. Ветрогенераторы
могут работать при любых погодных условиях и не производят вредных выбросов в атмосферу, что делает их экологически чистыми источниками энергии.
Вода.
Гидроэлектростанции используют кинетическую энергию текущей воды для выработки электроэнергии. Они обычно строятся на реках или других водных объектах и могут обеспечивать здание электроэнергией на протяжении всего года. Гидроэлектростанции также являются экологически чистыми источниками энергии, так как не производят вредных выбросов в атмосферу.
Все эти источники преобразуют энергию природы в электричество. Это электричество может использоваться для питания электродвигателей, которые двигают элементы здания, такие как фасад, крышу или окна. Кроме того, кинетические здания могут использовать искусственный интеллект и автоматизированные системы для управления движением элементов здания в зависимости от различных факторов, таких как время суток, погода и количество людей в здании.
Преимущества кинетической архитектуры:
Использование естественных источников энергии положительно сказывается на экологии, так как позволяет снизить зависимость от ископаемых видов топлива и уменьшить выбросы углекислого газа.
Энергоэффективность: Кинетические здания способны самостоятельно генерировать значительную часть необходимой им энергии, что снижает затраты на электричество и коммунальные услуги.
Адаптивность: Такая архитектура может адаптироваться к изменяющимся погодным условиям, таким как ветер или солнце, чтобы обеспечить комфорт и эффективность использования энергии.
Использование кинетической архитектуры помогает снизить загрязнение окружающей среды и улучшить качество воздуха.
Недостатки кинетической архитектуры.
Сложность конструкции.
Сложность конструкции такой архитектуры заключается в необходимости использования сложных механизмов и систем для генерации энергии и движения элементов здания. Это может включать в себя использование электродвигателей, солнечных панелей, ветрогенераторов и других устройств, которые требуют профессиональной установки и обслуживания. К примерам конструкций для таких зданий можно отнести вращающиеся фасады, крыши-солнечные панели, ветрогенераторные башни, гидроэлектрические турбины.
Высокая стоимость.
Высокая стоимость связана с использованием передовых технологий и материалов, которые могут быть дорогими. Также стоимость может быть увеличена из-за необходимости профессионального монтажа и обслуживания оборудования.
Зависимость от погодных условий.
Кинетическая архитектура зависит от погодных условий, таких как ветер и солнце, которые могут изменяться в течение дня или сезона. Ее эффективность может изменяться в зависимости от наличия и доступности природных ресурсов, таких как солнечный свет, ветер или текущая вода. Например, кинетическое здание, использующее солнечные панели для генерации электроэнергии, будет менее эффективно в облачные или зимние дни, когда солнечного света меньше. Аналогично, ветрогенераторы будут производить меньше энергии при отсутствии ветра, а гидроэлектрические турбины будут менее эффективны при низком уровне воды или слабом течении.
Ограничения в использовании.
Не все здания подходят для кинетической архитектуры по нескольким причинам. Во-первых, некоторые здания могут быть слишком старыми или историческими, и их конструкция не позволяет устанавливать движущиеся элементы или использовать возобновляемые источники энергии без ущерба для
их внешнего вида или прочности. Во-вторых, расположение здания может ограничить доступ к природным источникам энергии, необходимым для кинетической архитектуры. В-третьих, некоторые здания просто не подходят по размеру или форме для установки сложных механизмов и систем кинетической архитектуры.
Риск поломок.
Механические компоненты кинетической архитектуры могут ломаться, что может привести к потере энергии и снижению эффективности здания.
Принцип работы кинетической архитектуры на конкретном примере здания.
Один из таких примеров находится в Финляндии, инсталляция под названием Shiver House. Shiver House представляет собой деревянную каркасную конструкцию, между опорными элементами которой натянуты ряды проволоки (см. рис. 1). На них с помощью болтов и гаек, которые также выполняют функцию противовесов, крепятся кинетические черепицы, реагирующие на перемену погодных условий. Под воздействием ветра фасад Shiver House становится динамичным. (2)
Рис. 1. Shiver House.
Вывод.
Применение такого подхода в архитектуре и строительстве позволяет экономить на традиционных источниках энергии, таких как электричество, и снижает зависимость от ископаемых видов топлива.
Кинетическая архитектура использует энергию ветра, солнца, геотермальную энергию и другие природные явления для движения элементов здания, что приводит к созданию уникальных форм и структур. Это не только обеспечивает пассивное энергосбережение, но и придаёт зданиям эстетическую привлекательность.
Однако для успешного внедрения кинетической архитектуры необходимо преодолеть ряд технических трудностей, таких как создание надёжных и эффективных механизмов, способных преобразовывать энергию природы в полезную работу. Также необходимо разработать стандарты и нормы для обеспечения безопасности и долговечности таких зданий.
Тем не менее, кинетическая архитектура может стать важным шагом на пути к устойчивому развитию строительной отрасли и улучшению экологической ситуации в мире. Уже сегодня многие архитекторы и инженеры активно работают над созданием новых технологий и проектов, которые могут использовать энергию природы для создания инновационных и энергоэффективных сооружений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Умные дома без электроники, кинетическая архитектура и живые здания // Хабр URL: https://habr.com/ru/companies/vk/articles/406733/ (дата обращения: 06.03.2024);
2. ПРИРОДА И АРХИТЕКТУРА. КИНЕТИЧЕСКАЯ ИНСТАЛЛЯЦИЯ SHIVER HOUSE - ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ ТРАДИЦИОННОЙ ФИНСКОЙ ХИЖИНЫ // architime URL:
https://www.architime.ru/specarch/neon/shiver_house.htm#8.jpg (дата обращения: 05.04.2024);
3. Павильон Shiver House V2 / НЕОН // URL: https://www.archdaily.com/991837/shiver-house-v2-pavilion-neon (дата обращения: 05.04.2024)
Kaun T.A., Dolgachev M. V.
Kaun T.A.
Pacific State University (Khabarovsk, Russia)
Dolgachev M.V.
Pacific State University (Khabarovsk, Russia)
KINETIC ARCHITECTURE: USING NATURAL ENERGY SOURCES
Abstract: in the modern world, the issues of energy conservation and environmental sustainability are particularly acute. One of the promising areas in architecture and construction is kinetic architecture, which uses natural energy sources to create innovative solutions in the field of energy efficiency of buildings and structures. This article discusses the concept of kinetic architecture - the use of natural energy sources to generate electricity and the movement of building elements. This technology makes it possible to create energy-efficient and dynamic structures that can adapt to environmental changes and user needs. The main focus is on studying the principle of operation of such buildings.
Keywords: kinetics, energy, shape change, movement, transformation.
