Сосновые шишки подсказали идею саморегулируемого «зонтика» для домов
Аспирант из Института строительных материалов создала регулируемую систему затенения, которая настраивается самостоятельно, меняя угол наклона в течение дня. «Зонт» не содержит датчиков или электромеханизмов и не нуждается в сложном обслуживании.
Летом в городе жарко, а здания под прямым солнечным светом нагреваются настолько сильно, что ночью им трудно избавиться от накапливаемого тепла. В подобные дни люди мечтают об эффективном кондиционировании воздуха.
У Кьяры Вайлати появилось необычное решение этой проблемы. После завершения учёбы в Италии она как инженер работала над идеей создания регулируемого и автономного «зонтика» для домов. Он помог бы уменьшить количество тепла, которое поступает в здание, и, следовательно, снизить необходимость охлаждения. Кьяра изначально предъявляла к разработке высокие требования: «Я хотела, чтобы система была изготовлена из экологически чистых материалов, потребляла очень мало энергии и не требовала больших затрат на установку и обслуживание».
Вдохновение пришло из природы — сосновые шишки. Во влажной среде они закрыты, а когда относительная влажность уменьшается — открываются.
Изучив этот процесс, Вайлати сумела реализовать свою идею: во время своего докторского проекта в сотрудничестве с профессором Инго Бургтером в Цюрихском институте строительных материалов она разработала инновационную систему затенения. Но это не автоматическое высокотехнологичное устройство, в котором множество датчиков, механизмов и сложных элементов управления.
Прототип Вайлати тщательно продуман и выглядит просто и захватывающе. В нём используются деревянные доски и нет никаких сенсоров или устройств для движения, а для работы даже не требуется электричество. Тем не менее, «зонт» меняет своё расположение в соответствии с погодными условиями: его части движутся автономно. Несколько пар досок, расположенных параллельно, создают своего рода крышу, которая открывается и закрывается. Конструкцию можно разместить, например, над окном здания.
«Когда дело дошло до разработки автономного движения досок, я обратила внимание на то, как это происходит в шишках. Их чешуйки реагируют на изменения влажности: если влажность уменьшается, они изгибаются и открываются. Именно конструкция шишки делает это возможным: чешуйки состоят из двух соединённых слоёв, которые чувствуют изменения влажности», — рассказывает Вайлати.
Двуслойная древесина является чувствительно реагирующим материалом. Подвижный навес от солнца, выполненный из двухслойных деревянных досок, не нуждается в управлении и работает без электричества, являясь полностью автономным. Слои состоят из разных видов древесины, волокна которых расположены перпендикулярно друг другу.
«Как и в природе, двойные слои древесины подстраиваются под изменения влажности в течение дня», — объясняет Вайлати. Во влажном утреннем воздухе и ночью доски плоские и расположены вертикально, а в полдень, когда солнце высоко, а воздух сухой, они заметно сгибаются и тем самым создают тень.
Эта, казалось бы, простая идея требовала многолетних исследований. Вайлати пришлось решить несколько проблем. Например, вначале система реагировала слишком медленно по сравнению с обычными системами затенения.
В результате технологию самонастраиваемой системы затенения, которая может изменять форму в течение дня без каких-либо двигателей или датчиков, запатентовали. Небольшой прототип затеняющего устройства Вайлати всё ещё можно увидеть на крыше здания Швейцарской высшей технической школы Цюриха (на кампусе Хёнггерберга).
Читайте далее:
«Умные» стёкла вместо жалюзи — новинка View из Кремниевой долины
Как сделать кондиционер из пластиковых бутылок: фото и видео
Кондиционеры уходят в прошлое: создана краска, которая охлаждает здания