CC BY
103
УДК 692.232.4 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-444-448
КЛАССИФИКАЦИЯ АДАПТИВНЫХ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Е.К. Калинин
На основе литературного обзора была составлена классификация адаптивных фасадных систем. Было выделено четыре основных вида: динамические фасады, хро-могенные фасады, солнцезависимые фасады и активные вентилируемые фасады, а также приведена их краткая характеристика и отличительные особенности. Рассмотрены преимущества данных видов фасадов и проанализирована возможность их применения при строительстве зданий в будущем.
Ключевые слова: архитектура, строительство, адаптивный фасад, энергоэффективность, экологичность, комфортная среда, микроклимат.
При проектировании и применении фасадных систем стоит ориентироваться на три основных фактора. С социальной точки зрения существует потребность в привлекательном внешнем облике здания, который сказывается на внутреннем благосостоянии людей. В то же время следует ориентироваться на экологическую составляющую, а именно уменьшение потребления энергии при эксплуатации. Также современный фасад должен хорошо вписываться в окружающий мир, и оказывать на него минимальное воздействие. В настоящее время растет интерес к применению адаптивных фасадных систем, которые отвечают всем вышеперечисленным потребностям [1].
Адаптивные фасадные системы можно охарактеризовать, как ограждающие конструкции, меняющиеся во времени либо пассивно, либо активно. Целью же адаптивной оболочки является улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик здания при различных внешних (н-р: погода, время года и т.д.) и внутренних (н-р: тепловыделение в здании при его эксплуатации) условиях, а также подстраиваться под требования людей [2, 3].
Целями данной статьи является:
Определить основные виды адаптивных фасадных систем;
Обозначить возможность их применения в будущем;
Достижение данных целей может принести экологические и экономические выгоды, а также показать дизайнерам и производителям наиболее перспективные технологии.
Для определения основных концепций и тенденций в области адаптивных фасадных систем, а также их классификации был проведен литературный обзор. В результате чего были определены четыре основных вида с довольно высоким потенциалом на ближайшие 20-30 лет [4], а именно:
Динамические фасады;
Хромогенные фасады;
Солнцезависимые фасады;
Активные вентилируемые фасады.
Рассмотрим основные виды подробнее:
1. Динамические фасады. Данный вид представляет собой подвижные части фасада (н-р: подвижные ставни, рулонные шторы, жалюзи). Эти элементы могут приводиться в действие как автоматизированным способом, ориентируясь на сенсоры, реагирующие на погоду, время суток и дату, так и вручную. Работа такого фасада контролирует микроклимат в помещениях, как охлаждение в теплое время года, так и теплоизоляцию при отрицательных температурах. Пример на рис. 1.
444
Рис. 1. Выставочный павильон Kiefer Technic от Ernst Gieselbrecht + Partner, построенный проект, расположенный в Штайермарке, Австрия
2. Хромогенные фасады. Включает в себя несколько видов, таких как: электро-хромное, жидкокристаллическое и термохромное остекление. Суть данного остекления заключается в том, что элемент меняет степень своей прозрачности, теплопроводности и коэффициент пропускания света в зависимости от различных факторов: напряжение, пропускаемое через элемент (электрохромное), температура (термохромное), яркость и освещенность (жидкокристаллическое). Пример на рис. 2.
Рис. 2. Концепт офисного пространства с электрохромным стеклом на фасаде
3. Солнцезависимые фасады [5]. Данный вид зависит от непосредственного контакта с солнечным светом. Существуют такие разновидности, как: с фотоэлектрическими панелями (солнечные батареи), биоклиматические фасады (с внешним озеленением), светоконцентрирующие фасады (сбор солнечного света для освещения помещений), двустенные фасады. Пример на рис. 3.
4. Активные вентилируемые фасады. Данный вид осуществляет контроль циркуляции воздуха в здании, путем распределения воздушного потока внутри полостей фасадных элементов, а также управление поступающим воздухом в здание, путем автоматизированного управления стеклянными элементами здания (открытие и закрытие вентиляционных окон) [6]. Пример представлен на рис. 4.
445
Рис. 3. Солнечные панели BIPV покрывают фасад Центра социальных услуг
Хосе Вильярреал, Мадрид, Испания
Рис. 4. Головной офис Thyssenkrupp Quartier, Эссен, Германия
Основные преимущества адаптивных фасадных систем [7, 8], благодаря которым они могут получить широкое применение в будущем это:
комфорт посетителей в ходе эксплуатации помещений, получаемый путем улучшения внутреннего пространства здания (микроклиматические условия, благоприятные визуальные и акустические характеристики);
современный внешний вид зданий, изменяемый с течением времени, что может значительно повысить оценочную стоимость здания и стоимость аренды помещений;
уникальный внешний вид здания, выделяющийся в окружающем мире, что может привлечь крупных инвесторов, желающих отразить основные концепции своей компании, с точки зрения экологичности и цифровизации;
экономия природных ресурсов, снижение общего энергопотребления здания, сокращение вредных выбросов в атмосферу от переработки основных источников электроэнергии;
интеграция достижений в сфере машиностронения и робототехники в строительную отрасль, совершенствование способов активного управление фасадом с помощью датчиков, контроллеров, сенсоров и новых механизмов, позволяющие подобрать максимально оптимальный состояние фасада;
полная автоматизация управление фасадной системой без участия человека, в том числе благодаря достижениям в сфере искусственного интеллекта и сфере IT, которая будет в режиме реального времени отслеживать окружающую среду, погодные условия и время суток.
Стоит отметить, стоимость таких адаптивных фасадов значительно выше по сравнению с привычными разновидностями, такими как навесной вентилируемый и мокрый фасады. Возможно, что заложенная в инновационные решения энергоэффективность и экологичность никогда не перекроет капитальные затраты за период эксплуатации здания. Но это и не является целью использования данных технологичных решений [9, 10].
При использовании адаптивных фасадов в первую очередь обращается внимание на создание комфортной и многофункциональной среды для людей, интересного и привлекательного внешнего облика здания.
В данной статье были определены наиболее многообещающие адаптивные фасадные системы, которые были классифицированные на динамические, хромогенные, солнцезависимые и активные вентилируемые фасады. Применение данных систем обосновано основными будущими тенденциями в строительстве, а именно:
дизайн, ориентированный на человека;
оптимизация микроклимата в здании;
энергоэффективность и экологичность;
полная автоматизация эксплуатации здания.
Безусловно, проведение в ближайшем будущем сравнительных исследований, которые бы позволили в полной мере оценить потенциал, закладываемый в адаптивные фасадные системы, в части социальных, экономических и экологических качеств критически необходимо, но принимая во внимание перечисленные выше преимущества, применение адаптивных фасадных систем на рубеже 20-30 лет может стать довольно перспективным направлением развития в строительной отрасли.
Список литературы
1. Johnsen K., Winther F. Dynamic facades, the smart way of meeting the energy requirements // Energy Procedia78 (2015): бШ International Building Physics Conference, IBPC 2015, Torino, 2015. P. 15б8 - 1573.
2. Пименова Е.В., Демидова Л.М. Динамическая архитектура: трансформация общественных зданий // Инженерный вестник Дона, 2017, №1. [Электронный ресурс] URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4081 (дата обращения: 10.02.2021).
3. Пименова Е.В., Шумейко В.И. Трансформация в архитектуре уникальных общественных зданий // Инженерный вестник Дона, 201б, №4. [Электронный ресурс] URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3939 (дата обращения: 10.02.2021).
4. Attia S., Lioure R., Declaude Q. Future trends and main concepts of adaptive façade systems // Energy Science & Engineering published by the Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons Ltd, Liege, Belgium, 2020, P. 1-18.
5. Nagyn Z. The Adaptive Solar Facade: From concept to prototypes // Frontiers of Architectural Research, 201б, №5. P. 143-15б.
6. Сладченко К.Н., Линников Д.А., Сёмочкин А.В. Трансформация элементов здания как средство энергосберегающей адаптации к условиям окружающей среды // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения, 2019, №1. С. 8-12.
7. Колесников А.В. Адаптивные фасады. Принципы работы и применение // Научный электронный журнал «Матрица научного познания», 2020. С. 173181.
8. Шубин И.Л., Спиридонов А.В., Геращенко Р.В., Здания с динамическими фасадами // Инвестиции, строительство, недвижимость как драйверы социально-экономического развития территории и повышения качества жизни населения. Материалы Х Международной научно-практической конференции, 2020. С. 4б-б0.
9. Кабанов В.Н. Организационно-технологическая надежность строительного процесса // Инженерно-строительный журнал, 2018, №1(77), С. 59-б7.
10. Динамические фасады - технология, которая себя не оправдала // Ar-chidizain.ru: архитектура и дизайн. [Электронный ресурс] URL: ar-chidizain.ru/2019/05/blog-post 85.html (дата обращения: 27.03.2021).
Калинин Евгений Константинович, магистрант, malekalinin@yandex. ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
CLASSIFICA TION OF ADAPTIVE FA CADE SYSTEMS AND PROSPECTS FOR THEIR
APPLICATION
E.K. Kalinin
Based on the literature review, a classification of adaptive facade systems was compiled. Four main types were identified: dynamic facades, chromogenic facades, sun-dependent facades and active ventilated facades, as well as their brief characteristics and distinctive features. The advantages of these types of facades are considered and the possibility of their application in the construction of buildings in the future is analyzed.
Key words: architecture, construction, adaptive facade, energy efficiency, environmental friendliness, comfortable environment, microclimate.
Kalinin Evgeny Konstantinovich, master's, malekalinin@yandex. ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering
УДК 001.891:004.94 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-448-451
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКОВ В ТРУБОПРОВОДЕ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А.М. Исайкина
Проведено исследование характеристик движения потоков жидкости в трубопроводе с использованием методов математического моделирования в современных программных комплексах с последующим интерпретированием полученных результатов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, обработка информации, математическое моделирование, водоснабжение, строительство.
Зачастую возникает ситуация, когда одна из труб, перпендикулярно соединенная с другой трубой, входит в нее, что создает дополнительные препятствия для нормального истечения жидкостей. Такое истечение обстоятельств возможно при ошибках в монтаже, и когда не используются специальные тройники, в этом случае при сваривании двух труб, одна из них входит внутрь на различную глубину.
В данной работе проводится сравнительный анализ влияния глубины внедрения трубы на определенные гидродинамические показатели в трубопроводе. В частности, речь пойдет о скорости движения жидкостей и их температуры.
Для получения таких данных существует 3 способа:
1. Проведение математического моделирования в программном комплексе с помощью численных методов решения дифференциальных уравнений с частными производными;
2. Экспериментальное исследование с большим количеством замеров рассматриваемых величин;
3. Приближенное получение данных с помощью известных формул;
448
