Термитные курганы могут стать источником вдохновения для "живой, дышащей" архитектуры

Термиты могут быть неприятны для человека, но их жилища могут научить нас кое-чему, что касается устойчивости.

Отредактировано 2023-25-06
Большой термитник в африканской саваннеТермиты вскоре смогут помогать строить здания, а не разрушать их.

Термитов часто считают структурными вредителями, но два исследователя придерживаются несколько противоположной точки зрения. В новой статье, опубликованной в журнале Frontiers in Materials, Дэвид Андреен из Лундского университета и Руперт Соар из Ноттингемского университета Трента изучили десятки миллионов лет архитектурного опыта, накопленного термитами в их массивных курганах. Согласно выводам дуэта, способности этих насекомых могут вдохновить новое поколение зеленой, энергоэффективной архитектуры.

Термиты ответственны за строительство самых высоких биологических структур в мире: самый большой курган из когда-либо зарегистрированных имеет поразительную высоту в 42 фута. Однако эти насекомые не случайно строят свои жилища - на самом деле их структуры тщательно продуманы, чтобы максимально использовать окружающую среду. Термитные курганы в Намибии, например, используют сложные, взаимосвязанные туннели, известные как "комплекс выхода". Как объясняется в анонсе Frontiers, в сезон дождей с ноября по апрель комплексы этих курганов растут в северном направлении, чтобы оказаться под прямыми лучами полуденного солнца. Однако в течение всего остального года термиты блокируют эти выходные туннели, регулируя таким образом вентиляцию и уровень влажности в зависимости от сезона.

Чтобы лучше изучить архитектурные тонкости, Андреен и Соар создали 3D-печатную копию фрагмента комплекса эвакуации. Затем они использовали динамик для имитации ветров, посылая колеблющиеся объемы смеси CO2-воздух через модель и отслеживая скорость переноса массы. Турбулентность внутри кургана зависела от частоты колебаний, что впоследствии привело к перемещению избыточной влаги и дыхательных газов от внутреннего кургана.

После этого команда создала серию двухмерных моделей комплекса эвакуационных выходов. Загнав колеблющееся количество воды в эти решетчатые туннели с помощью электромотора, Андреен и Соар обнаружили, что для того, чтобы заставить воду двигаться по всей модели, машине нужно всего лишь перемещать воздух на несколько миллиметров взад-вперед. Исследователи обнаружили, что термитам требуется лишь небольшое количество энергии ветра для вентиляции комплекса выходов из их курганов.

Исследователи считают, что интеграция конструкции комплекса эвакуации в стены будущих зданий может создать перспективную зеленую архитектуру, пронизанную крошечными воздушными проходами. Гипотетически это может быть достигнуто с помощью таких технологий, как принтеры с порошковым слоем, а также низкоэнергетических датчиков и приводов для перемещения воздуха по всей конструкции.

"При вентиляции здания вы хотите сохранить тонкий баланс температуры и влажности, созданный внутри, не препятствуя движению застоявшегося воздуха наружу и свежего воздуха внутрь", - объяснил Соар, добавив, что комплекс для вентиляции является "примером сложной конструкции, которая может решать несколько проблем одновременно: сохранять комфорт внутри наших домов, одновременно регулируя поток дыхательных газов и влаги через оболочку здания", при минимальном или полном отсутствии необходимости в А/С. По мнению команды, после реализации проекта общество может вскоре увидеть появление "настоящих живых, дышащих" зданий.