Кинетические фасадные системы – Здания высоких технологий – Инженерные системы
Главная|Журнал|№ 4 2018|Кинетические фасадные системы
Кинетические фасадные системы
Мария Салех, Елена Ульянова, Николай Шилкин
Для поддержания комфортных условий внутри помещений современные здания должны уметь быстро реагировать на изменения наружного климата и индивидуальные требования пользователей. Этому способствует использование кинетической архитектуры. Рассмотрим некоторые инновационные системы, позволяющие адаптироваться к различным условиям и повышать энергоэффективность объекта.
О статичности и способности зданий к адаптации
Каждое здание, по сути, является фиксированным и статичным объектом. К числу неизменяемых характеристик зданий относятся конструктивные решения и расположение на определенном участке. Однако, если бы поведение здания было полностью статичным, оно вряд ли могло бы справляться с непредвиденными обстоятельствами, которые сопровождают повседневную жизнь: меняющиеся погодные условия, особенности поведения людей, – для этого требуется определенная степень гибкости и способность к адаптации.
Поэтому здание является изменяемым телом, чья проницаемость, внешний вид и активность способны к быстрому реагированию на внезапные и непредсказуемые изменения окружающей среды и потребностей ее жителей.
Архитектура несет в себе статические и постоянные элементы: комфортное существование человека зависит от поддержания постоянной температуры тела, и наше выживание включает в себя строительство укрытий, которые поддерживают стабильную внутреннюю среду. Архитектура является статической, но большинство зданий включает в себя оборудование, которое позволяет в большей степени адаптироваться под изменяющиеся обстоятельства.
В современном мире многие формы автоматизации зданий уже являются обычным явлением. Например сетевые датчики широко используются в последние годы для мониторинга и контроля различных средовых аспектов здания. Датчики обычно используются для отслеживания изменений внутренних и наружных климатических параметров, таких как влажность, температура и интенсивность солнечной радиации, а также для выявления закономерности в поведении людей.
Помимо данной прикладной функции элементы автоматизации зданий иногда играют важную эстетическую и культурную роль, привлекая людей посетить архитектурные пространства.
Ле Корбюзье использовал термин «оборудование для домохозяйства» для обозначения мебели, а также управляемые или подвижные элементы здания. Другими словами это любое оборудование, позволяющее приспособить интерьер здания и окружающую среду для удовлетворения потребностей повседневной жизни [1]. В этот список можно входят и механические части здания, которые позволяют адаптироваться интерьеру к изменяющимся условиям, связанным с окружающей средой и поведением человека: окна, двери, подвижные перегородки, действующие вентиляционные отверстия, жалюзи, экраны и т. д. Обслуживание постоянных условий – открытие или закрытие окон, поднятие или опускание штор, или навеса, контролируя вентиляторы, чиллеры и другие машины для кондиционирования воздуха, – это одна из самых элементарных функций так называемых быстро реагирующих (responsive) компонентов здания.
Реагирующие компоненты здания
Реагирующие компоненты определяются как элементы здания, которые адаптируются к потребностям людей и изменениям в окружающей среде [1]. Данные компоненты могут быть высокотехнологичными системами, использующими сетевые датчики и приводы для отслеживания параметров окружающей среды и автоматизации управления функциональных элементов здания. Кроме того реагирующие компоненты здания относятся к подвижным, динамичным, часто управляемым вручную элементам, которые позволяют регулировать общее состояние архитектурной среды для того, чтобы адаптироваться под повседневные потребности.
Автоматизированные мембраны института du Monde Arabe (1987 года, Франция) являются одним из примеров динамических элементов здания. Их установка была предусмотрена с самого начала проектирования и автоматизированные мембраны стали неотъемлемой и определяющей частью архитектуры. Систему механических мембран, которые открываются и закрываются, реагируя на дневной свет, разработал Жан Нувель.
Институт du Monde Arabe, Франция
Адаптивные кинетические фасады
Самым показательным воплощением реагирующих компонентов в современной архитектуре является применение адаптивных кинетических фасадов. Примером может служить здание офисного центра Al Bahr, построенное в столице Объединённых Арабских Эмиратов в 2012 году. Две круглые башни окутаны атмосферостойким стеклянным занавесом.
Навесная стена состоит из унифицированных панелей с высотой этажа равным 4 200 мм и переменной шириной 900–120 мм. Навесная стена отделена от кинетической системы затенения через основание с помощью перемещающихся соединений [2]. Закрепление основания перемещающихся соединений (консольные распорки) расположены на цокольном и первом этажах, что позволяет им реагировать независимо от основания данной конструкции.
Динамическая система затенения представляет собой экран, состоящий из триангуляционных блоков, похожих на зонтики оригами.
Треугольные единицы работают как индивидуальные устройства для затенения, которые разворачиваются под различными углами в ответ на движение солнца, для того чтобы препятствовать попаданию (куда?) прямого солнечного излучения.
Детальная трехмерная модель отдельного затеняющего устройства с исполнительным механизмов, гильзами, плечами и тканевой сеткой
Система затенения состоит из элементов, выполненных из нержавеющей стали, несущей рамы, алюминиевых динамических рам и заполнения стекловолоконной сеткой. Складчатая система превращает сплошную пелену, образуемую затеняющим экраном, в решетчатый узор, позволяя обеспечивать то тень, то свет. Каждое затеняющее устройство содержит ряд вытянутых панелей из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Стоит отметить, что даже когда заслоняющее устройство закрыто, обитатели все равно могут видеть сквозь него все, что происходит снаружи.
В общей сложности каждая башня имеет 1 049 затеняющих устройств, каждое весом около 1,5 тонн.
Форма здания в плане и высоте привели к 22 различным вариациям геометрии адаптивных фасадных элементов. Такое многообразие создало проблему – необходимость контроля за их производством и сборкой.
Затеняющий экран управляется посредством компьютера, что позволяет быстро реагировать на солнечные и световые условия и получать оптимальный результат. Затеняющие устройства сгруппированы по секторам и управляются с помощью программного обеспечения: отслеживается положение солнца и в зависимости от угла наклона автоматически меняется последовательность и степень открытия и закрытия устройств. Каждый затеняющий элемент содержит ряд панелей и приводится в движение линейным приводом, который отвечает за открытие и закрытие один раз в день на основе предварительно запрограммированной последовательности для предотвращения попадания прямого солнечного излучения.
В условиях пасмурного дня или сильного ветра датчики, интегрированные во внешнюю часть фасада, отправляют зарегистрированные сигналы в блок управления, чтобы раскрыть все элементы.
Контролируются все устройства затенения через центральную систему управления зданием (BMS), которая может следить за каждым устройством индивидуально или по группам. Система работает с технологией Siemens, используя автоматическое управление, следуя траектории солнца в течение года [2]. Обновление данных в системе происходит каждые 15 минут, на основании показаний светометра и анемометра, установленных на крыше. В случае изменения погоды автоматизированная программа моментально переопределяется. Питание и передача данных осуществляются через распорные муфты.
Отметим, что башни Al Bahr были спроектированы таким образом, чтобы снизить внутренний перегрев помещений на 50 % по сравнению с похожими зданиями Средней Азии. Кроме того предварительные исследования показали возможность достижения экономии средств и последующее уменьшение размеров охлаждающих установок.
На основе проведенного исследования систем адаптивной и реагирующей архитектуры можно сказать об эффективности такого подхода при экономии природных ресурсов.
Литература
1. Beesley, Philip, Sachiko Hirosue, and Jim Ruxton. “Toward Responsive Architectures.” Responsive Architectures: Subtle Technologies. Eds. Philip Beesley, Sachiko Hirosue, Jim Ruxton, M. Trankle and C. Turner. Toronto: Riverside Architectural Press, 2006. Print. 3-11.
2. Russell Fortmeyer & Charles Linn. Kinetic Architecture: Designs for Active Envelopes [Электронный ресурс] URL: https://www.archdaily.com/537359/kinetic-architecture-designs-for-active-envelopes (дата обращения 20.11.18)
уникальное строительство , адаптивный фасад , кинетический фасад
Что такое кинетические фасады в архитектуре?
На протяжении большей части истории архитектуры интересные фасады достигались за счет материальности или орнаментации.
От искусно раскрашенных фризов Парфенона до стеклянных фасадов современных небоскребов архитектура была в основном статичной, только “изменяющейся” по мере того, как окружающая среда изменялась и по-разному влияла на материал фасада, будь то дождь, свет, ржавчина и т. д.
По мере развития технологий и трансформации фасадов – в буквальном смысле – роль окружающей среды не уменьшалась. Скорее, передовые технологии позволили дизайнерам разработать архитектуру, которая реагирует на внешние стимулы более интересными способами, чем когда-либо. Часто эти конструкции принимают форму кинетических фасадов: архитектурных фасадов, которые динамически изменяются, превращая здания из статичных монолитов в постоянно движущиеся поверхности.
Кинетические фасады могут принимать и принимали множество форм на протяжении многих лет. Часто они выступают посредниками между эстетикой и полезностью, выдвигая потрясающие визуальные эффекты наряду с охраной окружающей среды. Одним из наиболее цитируемых примеров такого посредничества являются башни Aedas Architects Al Bahar в Абу-Даби.
Зонтичные панели фасада открываются и закрываются в ответ на движение солнца, защищая пользователей здания от жары и бликов, уменьшая потребность в кондиционировании воздуха и делая здание более устойчивым. Сами панели не только эстетичны и звездообразны по дизайну, но и вдохновлены традиционными исламскими системами затенения, уважающими также культурное наследие.
Другие архитекторы точно так же использовали кинетические фасады для опосредования температуры. Выставочный зал Ernst Giselbrecht + Partner Kiefer Technic – еще один культовый пример такого подхода, в котором представлены 112 больших металлических плиток, которые трансформируются в течение дня, создавая оптимальные условия затенения. Пользователи могут контролировать эти условия изнутри здания, принимая фасад в точном соответствии со своими предпочтениями.
Media-ICT Enric Ruiz Geli аналогично оснащен экраноподобными надувными подушками ETFE, которые открываются зимой, чтобы собирать солнечную энергию, и закрываются летом, чтобы обеспечить тень.
Бездумный и сразу же кинетический, фасад трансформируется в разные моменты года, чтобы эффективно реагировать на внешние раздражители.
Однако свет и температура-не единственные факторы окружающей среды, на которые могут реагировать кинетические фасады. И магазин Дебенхэмов на Оксфорд-стрит, и автостоянка внутреннего терминала Брисбена могли похвастаться алюминиевой черепицей, которая колыхалась в ответ на ветровые потоки, обеспечивая тень и защиту от дождя в дополнение к эстетическому эффекту.
Иногда кинетические фасадные конструкции еще больше углубляются в эстетику, ставя красоту выше регулирования света, температуры или дождя. Например, галерея UNStudio Centercity предпочитает компьютерную анимацию и технологию освещения механическим фасадам других кинетических проектов. В то время как сам фасад никогда не меняется, мягкие волны цветного света, освещающие поверхность, заставляют все здание казаться движущимся.
Хотя кинетические фасады-явление явно недавнее, формы, которые они принимают, уже сильно отличаются.
Начиная от треугольных модулей и заканчивая гигантскими солнцезащитными козырьками, алюминиевой черепицей и проецируемой анимацией, каждый дизайн служит уникальной цели и, таким образом, принимает уникальную форму. По мере того как архитекторы все больше и больше понимают, кинетические фасады могут быть мощным инструментом для подхода к вековым вопросам архитектуры-красоте, устойчивости, комфорту – смелым, новым и технологически ориентированным способом.
Что такое кинетические фасады в архитектуре?
Что такое кинетические фасады в архитектуре?
Освещенный фасад Galleria Centercity. Изображение © UNStudio. Фото: Kim Jong-Kwan- Автор: Lilly Cao
На протяжении большей части истории архитектуры интересные фасады создавались за счет материала или орнамента. Архитектура, от искусно расписанных фризов Парфенона до стеклянных экстерьеров современных небоскребов, была в основном статичной, «меняющейся» только по мере того, как менялась окружающая среда и по-разному влияла на материал фасада, будь то дождь, свет, ржавчина и т.
Д.
+ 13
По мере развития технологий и буквальной трансформации фасадов роль окружающей среды не уменьшилась. Скорее, передовые технологии позволили дизайнерам разработать архитектуру, которая реагирует на стимулы окружающей среды более интересными способами, чем когда-либо. Часто эти конструкции принимают форму кинетических фасадов: архитектурных фасадов, которые динамично меняются, превращая здания из статичных монолитов в постоянно движущиеся поверхности.
Кинетические фасады могут принимать и принимали множество форм на протяжении многих лет. Часто они являются посредниками между эстетикой и полезностью, предлагая потрясающие визуальные эффекты наряду с защитой окружающей среды. Одним из наиболее цитируемых примеров такого посредничества являются башни Аль-Бахар компании Aedas Architects в Абу-Даби. Зонтичные панели фасада открываются и закрываются в ответ на движение солнца, защищая пользователей здания от жары и бликов, уменьшая потребность в кондиционировании воздуха и делая здание более экологичным.
Другие архитекторы аналогичным образом использовали кинетические фасады для регулирования температуры. Выставочный зал Kiefer Technic от Ernst Giselbrecht + Partner — еще один знаковый пример такого подхода, в котором представлены 112 больших металлических плиток, которые трансформируются в течение дня, создавая оптимальные условия затенения. Пользователи могут контролировать эти условия изнутри здания, адаптируя фасад в точном соответствии со своими предпочтениями.
Выставочный зал Kiefer Technic. Изображение предоставлено Ernst Giselbrecht + Partner Затеняющие панели выставочного зала Kiefer Technic. Изображение предоставлено Ernst Giselbrecht + Partner
Фасад, хотя и менее кинетический, трансформируется в разные периоды года, чтобы эффективно реагировать на воздействия окружающей среды. Медиа-ИКТ Энрика Руиса Гели. Изображение © Iwan BaanОднако свет и температура — не единственные факторы окружающей среды, на которые могут реагировать кинетические фасады. И магазин Debenhams на Оксфорд-стрит, и автостоянка внутреннего терминала Брисбена могли похвастаться алюминиевой черепицей, которая колыхалась в ответ на потоки ветра, обеспечивая тень и защиту от дождя в дополнение к эстетическому эффекту.
Кинетический фасад автостоянки внутреннего терминала Брисбена. Изображение предоставлено Urban Art Projects Иногда дизайн кинетических фасадов еще больше опирается на эстетику, отдавая предпочтение красоте, а не регулированию света, температуры или дождя. Например, Galleria Centercity от UNStudio отдает предпочтение компьютерной анимации и технологиям освещения, а не механическим фасадам других кинетических проектов. В то время как сам фасад никогда не меняется, мягкие волны цветного света, освещающие поверхность, заставляют все здание казаться движущимся.
Освещенный фасад Galleria Centercity. Изображение © UNStudio. Фото: Kim Jong-Kwan Освещенный фасад Galleria Centercity. Изображение © UNStudio. Фото Ким Чен КванаХотя кинетические фасады — явно недавнее явление, формы, которые они принимают, уже сильно различаются. Начиная от треугольных модулей и заканчивая гигантскими солнцезащитными козырьками, алюминиевой черепицей и проецируемой анимацией, каждый дизайн служит уникальной цели и, таким образом, принимает уникальную форму. Архитекторы все больше осознают, что кинетические фасады могут быть мощным инструментом для подхода к извечным проблемам архитектуры — красоте, экологичности, комфорту — смелым, новым и технологичным способом.
Ссылка: Лилли Цао. «Что такое кинетические фасады в архитектуре?» 14 августа 2019 г. ArchDaily. Доступ . ISSN 0719-8884
20 Creative Kinetic Facades Around the World — RTF
Стоимость фасада Архитектура всегда развивалась, что оставалось неизменным, так это Фасады.
Они были улучшены или украшены, но функционально и эстетически были заморожены, если не считать износа, вызванного сезонными изменениями или возрастом конструкции. В последние годы это эволюционировало благодаря изобретению движущихся фасадов, преимущественно известных как кинетические фасады. Читайте дальше, чтобы узнать больше о кинетических фасадах и их 20 лучших примерах.
1. SDU – Колдингский университет Южной Дании:
Хеннинг Ларсен буквально изменил фасадную систему современных архитектурных зданий; он создал фасад университета, чувствительный к климату, который четко отображает постоянно меняющуюся жизнь внутри университета снаружи. Композиция треугольной формы с цветовым оттенком на белой фактурной поверхности добавляет эстетичности. 1600 треугольных мотивов не только красивы, но и регулируют и контролируют климат в здании с помощью датчиков; эти датчики контролируют уровни тепла и света вокруг здания, позволяя фасадным панелям переходить из открытого состояния в полуоткрытое и полностью открытое.
Даже в полностью закрытом состоянии контролируемое количество естественного света может проникать сквозь узор из круглых отверстий, некоторые из которых соединены между собой, образуя отверстия, похожие на амебы.
2. Здание M9-C, Париж
Это новейшее многофункциональное здание для городской жизни, которое состоит из жилых помещений, школы и театра. Главной достопримечательностью этого здания была не его многофункциональность, а кинетический фасад с перфорированными алюминиевыми складными ставнями, которые обеспечивают изоляцию от жары. Эти ставни можно открывать и закрывать по желанию домовладельца.
3. Музей Синьцзиньчжи
Музей Синьцзиньчжи был спроектирован Кенго Кумой и его партнерами в Китае. Этот музей был построен, чтобы пригласить людей в святое место даосизма. Фасад здания окаймлен интересным изразцовым подвесом. Плитка изготовлена из местных материалов. Эти плитки висят по разным узорам с каждой стороны, что создает различный, но плавный вид с каждой точки обзора.
4. ITRI-Тайвань
Научно-исследовательский институт промышленных технологий на Тайване, разработанный Noiz architects, разработал наружную стену в качестве свободного и легкого дизайнерского решения для создания мягкой вуали, похожей на занавес, в качестве фасада здания. 4000 ребер, смещенных от навесных стен, создают двухслойную оболочку здания. Двойная обшивка позволяет скрыть пространство для обслуживания между ними, обеспечивая при этом гибкость для будущего добавления труб и воздуховодов, не нарушая при этом внешний вид здания.
5. Ports 1961
Флагманский магазин Ports 1961 в Шанхае, спроектированный UUfie, напоминает форму айсберга посреди суеты Шанхая. Фасад состоит из стеклянных блоков двух разных размеров. Днем здание отражает тонкость дневного света, а вечером подсвечивается встроенными в кладку светодиодами.
6. Один океан, Тематический павильон
Фасад, разработанный компанией SOMA в Южной Корее, имеет форму рыбы и изготовлен из полимеров, армированных стекловолокном.
Эта структура привлекает внимание своим контрастным, но похожим отражением океана в своем поведении, то есть спокойствии, а затем волн.
7. Инвестиционный совет Абу-Даби Новая штаб-квартира – Башня Аль-Бахр
Концепция инновационного дизайна AHR основана на исламских принципах дизайна, которые были дополнены применением динамической полупрозрачной «Машрабии». который открывается и закрывается в ответ на движение солнца, увеличивая теплоизоляцию на 50%. Этот фасад и здание представляют собой сочетание традиционных и современных технологий.
8. Галерея центр города
Это здание спроектировано таким образом, что мало что говорит о том, что находится внутри здания, любопытный и свежий дизайн, двухслойный фасад, скрывающий общее количество этажей здания, многофункциональное здание с медиафасадом, которое является самым большим в своем роде. Освещение на здании создает кинетический вид вечером, в то время как солнечный свет делает свою работу днем.
9. Дом в Травесса-ду-Патросиниу, Лиссабон, Португалия
Этот дизайн немного отличается от двух обычных категорий кинетических фасадов (механический фасад, медиафасад). Материал, использованный в этом дизайне, является простым и легкодоступным, он состоит из различных слоев 25 разновидностей средиземноморских растений в количестве 4500. Этот четырехэтажный стеклянный ящик полностью преображается в эстетическом и климатическом отношении за счет добавления растительности.
10. Аэропорт Брисбена
Кинетический фасад гаража аэропорта Брисбена представляет собой восьмиэтажное здание, внешнее лицо которого, если смотреть снаружи, кажется плавно колеблющимся, когда ветер активирует 118 000 подвесных алюминиевых панелей, реагирующих на изменения узоры ветра. В вечернее время поверхность фасада также подсвечивается, что придает динамичность его дизайну.
11. Viking by Crown, Сидней, Австралия
Этот кинетический фасад подчеркнут своей формой и цветом; углы образуют четкое представление о здании, в то время как цвета добавляют столь необходимую яркость и свежесть структуре.
12. Демонстрационный зал Kiefer Technic
Этот демонстрационный зал является одним из лучших примеров динамического или кинетического фасада. Фасад здания расширяется и сужается, чтобы регулировать количество солнечного света, попадающего в здание, и сводит к минимуму кондиционирование воздуха благодаря своему гибкому дизайну. Тонкие белые тона с механикой делают структуру более яркой.
13. Офис для спекуляций в Ливуде
Офис для спекуляций в Ливуде в Канзасе имеет подвижный фасад с перфорированными металлическими экранами, которые регулируют и контролируют проникновение солнечного света в офис. Дизайн офисного фасада привлекает зрителей исключительно ярким белым цветом и динамичным фасадом. Этот кинетический фасад вечером освещается различными светильниками по всей конструкции. Окна не предусмотрены, что позволяет сохранить эффект потока.
15. Torquay house
Это строение представляет собой частный дом, поэтому для сохранения конфиденциальности архитекторы Wolveridge экспериментировали с фасадом здания, при дневном свете дом кажется блоком из-за деревянных реек, не позволяют смотреть внутрь, а вечером кубические огни обеспечивают свет, препятствующий внутреннему обзору и сохраняющий конфиденциальность клиентов.
16. Дом из оптического стекла
Этот дом в центре Хиросимы имеет фасад из чистых стеклянных блоков, который поддерживается стержнями из нержавеющей стали. Этот дизайн позволяет свету проникать и рассеиваться внутри, добавляя свежести остальной части дизайна, а также создавая иллюзию водопада для зрителя.
17. Галерея Sperone Westwater
Эта галерея является единственной в своем роде, так как имеет фрезерованный стеклянный фасад, который препятствует проникновению внешнего шума в галерею или его нарушению. Это позволяет зрителям получить разные впечатления, даже если вы посещаете галерею или смотрите на нее, проходя мимо, зрители переносятся на разные этажи или, вернее, перемещаются вверх, и поэтому это движение видно сквозь поверхность фрезерованного стекла как лифт цвета румян. путешествия.
18. Коробка для дыхания
В этом дизайне во Франции исследуется двойственность ветра и моря. К основной стене прикреплены 300 зеркал, которые отражают спокойствие моря, а когда дует ветер, отражается хаос.