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适应性架构:动力学设计研究

作家: 萨拉姆·马克布尔 - 发表于: 2024年02月13日 | ENG (English)

中国的一座建筑,其移动的立面会发出音乐

面对迅速发展的气候变化,建筑师和设计师不断寻求创新的解决方案来减轻其影响。人们正在使用主动和被动的方式来控制自然光和风等元素,但总有更多革命性想法的空间。一种受到关注的解决方案是动态架构。这是一个令人着迷的设计领域,乍一看似乎有点好得令人难以置信。然而,如果做得好的话,它是非常真实且非常有帮助的。

那么,什么是动能建筑?正如其名称所暗示的那样,这种类型的建筑设计将运动融入到结构中。动态建筑包含多种结构,这些结构可以响应各种刺激(例如阳光、风、温度或用户交互)而改变形式、形状或位置。这些动态元素可能包括可移动的立面、可伸缩的屋顶、可调节的百叶窗,甚至可以旋转或适应外部条件的整个建筑物。

密尔沃基艺术博物馆的展馆根据一天中的时间开放和关闭

通过结合响应环境条件的动态元素,动态建筑不仅增强了功能性和美观性,而且在应对气候变化方面提供了巨大的潜力。这种设计的主要优点之一在于其利用可再生能源的能力。通过结合捕获和利用太阳能、风能或动能的机制,这些结构可以显着减少对不可再生能源的依赖。例如,具有太阳能跟踪外墙或太阳跟踪面板的建筑物可以优化全天的阳光照射,从而最大限度地提高发电量。同样,风响应动能元件,例如集成到建筑物外墙或屋顶的动能风力涡轮机,可以在传统风电场可能不可行的城市环境中利用风能。这些创新不仅有助于清洁能源的产生,还通过减少碳排放促进可持续发展。

可操作的互动乡村小屋,中国

动力建筑的另一个主要优点是它能够增强建筑物内的自然通风、采光和热舒适度。动态立面和遮阳系统可以根据天气条件调整其配置,优化室内温度并减少机械加热或冷却的需求。阿布扎比的阿尔巴尔塔就是一个例子。这两座摩天大楼拥有引人注目的立面,由 2,000 多个独立的响应式面板组成,其灵感源自传统的阿拉伯屏幕。每个面板都有一系列六角形模块,这些模块可以根据太阳的位置而打开和关闭,从而为建筑物内部遮挡刺眼的眩光,并减少太阳热量的获得。得益于这一解决方案,建筑物不需要过多依赖机械通风,否则它就必须如此。不仅如此,该设计在视觉上也令人惊叹,并反映了该地区的传统。

阿拉伯世界研究所的外立面控制进入的光量

另一个有助于调节人造结构内部温度的动力建筑的标志性例子是英国的伊甸园项目。这是一系列看起来就像直接来自科幻电影的生物群落。这些巨大的气泡从地球上冒出来,其中包含包括热带雨林在内的多种生态系统。伊甸园项目使用一种称为乙烯四氟乙烯(ETFE)的材料。这种动态材料可以控制生物群落内的温度和湿度水平。透明的枕头状结构会根据外部条件的变化而充气或放气,提供自然通风,同时最大限度地减少能源消耗。

英国的伊甸园项目

一个更小、更相关的例子来自伊朗。谢里菲哈之家矗立在德黑兰街道上的某个地方,大多数时候看起来更像是一个变形金刚而不是一座房子。这是因为它的三个立方体层能够独立旋转,完全改变结构。用户可以决定如何放置地板以获得最佳的热舒适度、视觉舒适度或空间舒适度。他们可以根据自己的喜好增加穿透地板的阳光、欣赏城市景观或创建私人阳台。

伊朗德黑兰的谢里菲哈之家

谢里菲哈之家很好地引导我进入下一点:重新构想城市基础设施。利用动力学设计的技术,可以创建可展开的结构,例如防洪堤、可伸缩桥梁和适应性强的公共空间,以减轻全球各个城市海平面上升的影响。通过将灵活性和复原力融入城市设计,城市可以增强其适应能力,并最大限度地减少基础设施对气候相关风险的脆弱性。

虽然动力建筑在应对气候变化方面有着巨大的前景,但必须克服一些挑战才能充分发挥其潜力。其中包括技术限制、成本考虑以及与现有建筑实践和法规的整合。对于像巴基斯坦这样的国家来说尤其如此,即使在当今时代,雇用建筑师来设计结构也被认为是一种奢侈。然而,尽管面临所有挑战,毋庸置疑的是动态建筑在降低能源成本和提高建筑物内用户舒适度方面具有巨大潜力。希望我们很快就能找到方法来解决动态建筑得以被广泛采用所面临的问题,这样我们的城市空间就会随着时间的推移变得更加友好、更可用且更可持续。