Zephyrnet Logosu

Termit höyükleri, daha az enerji kullanan 'yaşayan ve nefes alan' binalar yaratmanın sırrını ortaya koyuyor

Tarih:

26 Mayıs 2023 (Nanowerk Haberleri) Bilinen yaklaşık 2,000 termit türü arasında, bazıları ekosistem mühendisleridir. Amitermes, Macrotermes, Nasutitermes ve Odontotermes gibi bazı cinsler tarafından inşa edilen höyükler, sekiz metre yüksekliğe ulaşarak onları dünyanın en büyük biyolojik yapılarından biri yapıyor. Doğal seçilim, on milyonlarca yıldır höyüklerinin 'tasarımını' iyileştirme işinde. İnsan mimarlar ve mühendisler termitlere gidip yollarını düşünürlerse ne öğrenebilirler? yılında yapılan yeni bir çalışmada Malzemelerde Sınırlar (“Akış aktif bina kaplamaları için termitten ilham alan metamalzemeler”), araştırmacılar, termit tepeciklerinin, klimanın karbon ayak izine sahip olmayan binalarımız için konforlu iç iklimler yaratmayı bize nasıl öğretebileceğini gösterdi. Kıdemli Dr David Andréen, "Burada, termit höyüklerinde bulunan birbirine bağlı tünellerden oluşan karmaşık bir ağ olan 'çıkış kompleksinin' hava, ısı ve nem akışlarını insan mimarisinde yeni şekillerde desteklemek için kullanılabileceğini gösteriyoruz" dedi. Lund Üniversitesi'nin bioDigital Matter araştırma grubunda öğretim görevlisi ve çalışmanın ilk yazarı.

Namibya'dan termitler

Andréen ve Nottingham Trent Üniversitesi Mimarlık, Tasarım ve Yapılı Çevre Okulu'nda doçent olan ortak yazar Dr Rupert Soar, Namibya'dan Macrotermes michaelseni termit höyüklerini inceledi. Bu türün kolonileri bir milyondan fazla bireyden oluşabilir. Höyüklerin kalbinde, termitler tarafından yiyecek için yetiştirilen simbiyotik mantar bahçeleri bulunur. Namibya'dan Macrotermes michaelseni termitlerinin bir höyüğünün çıkış kompleksinin bir kısmı Namibya'dan Macrotermes michaelseni termitlerinin bir höyüğünün çıkış kompleksinin bir parçası. (Resim: D. Andréen) Araştırmacılar çıkış kompleksine odaklandılar: 3 mm ila 5 mm genişliğinde, içerideki daha geniş boruları dışarıya bağlayan yoğun, kafes benzeri bir tünel ağı. Höyüğün büyüdüğü yağmur mevsimi boyunca (Kasım'dan Nisan'a kadar), bu höyüğün kuzeye bakan yüzeyi boyunca uzanır ve doğrudan gün ortası güneşine maruz kalır. Bu mevsim dışında termit işçileri çıkış tünellerini tıkalı tutar. Kompleksin yeterli havalandırma sağlarken fazla nemin buharlaşmasına izin verdiği düşünülmektedir. Ama nasıl çalışıyor? Andréen ve Soar, çıkış kompleksinin düzeninin salınımlı veya darbe benzeri akışları nasıl mümkün kıldığını araştırdı. Deneylerini, Şubat 3'te vahşi doğadan toplanan bir çıkış kompleksi parçasının taranmış ve 2005D baskılı kopyasına dayandırdılar. Bu parça 4 cm kalınlığında ve %1.4'sı tünel olan 16 litre hacme sahipti. Bir sensörle kütle transferini izlerken, bir CO2-hava karışımının salınımlarını parça boyunca süren bir hoparlörle rüzgarı simüle ettiler. Hava akışının 30 Hz ile 40 Hz arasındaki salınım frekanslarında en yüksek olduğunu buldular; 10 Hz ile 20 Hz arasındaki frekanslarda orta düzeyde; ve en az 50Hz ile 120 Hz arasındaki frekanslarda.

Türbülans havalandırmaya yardımcı olur

Araştırmacılar, kompleksteki tünellerin, havalandırma için havanın kütle transferini artıracak şekilde höyükte esen rüzgarla etkileşime girdiği sonucuna vardı. Belirli frekanslardaki rüzgar salınımları, etkisi solunum gazlarını ve fazla nemi tümseğin kalbinden uzağa taşımak olan türbülansa neden olur. “Bir binayı havalandırırken, bayat havanın dışarıya ve temiz havanın içeriye hareketini engellemeden, içeride oluşturulan hassas sıcaklık ve nem dengesini korumak istersiniz. Çoğu HVAC sistemi bununla mücadele eder. Burada, sadece bir taraf ile diğer taraf arasındaki konsantrasyon farklarından kaynaklanan solunum gazlarının değiş tokuşuna izin veren yapılandırılmış bir arayüze sahibiz. İçerideki koşullar böylece korunur, ”diye açıkladı Soar. Yazarlar daha sonra, düz tünellerden bir kafese karmaşıklığı artan bir dizi 2B modelle çıkış kompleksini simüle ettiler. Tünellerden salınan bir su kütlesini (bir boya ile görünür hale getirilmiş) sürmek için bir elektromotor kullandılar ve kütle akışını filme aldılar. Şaşırtıcı bir şekilde, gelgitin tüm komplekse nüfuz etmesi için motorun havayı yalnızca birkaç milimetre (zayıf rüzgar salınımlarına karşılık gelir) ileri geri hareket ettirmesi gerektiğini buldular. Daha da önemlisi, gerekli türbülans yalnızca düzen yeterince kafes benzeriyse ortaya çıktı.

Yaşayan ve nefes alan binalar

Yazarlar, çıkış kompleksinin, zayıf rüzgarlarda termit höyüklerinin rüzgar enerjisiyle havalandırılmasını sağlayabileceği sonucuna varıyorlar. "Gelecekte, toz yataklı yazıcılar gibi gelişmekte olan teknolojilerle yapılan duvarların, çıkış kompleksine benzer ağlar içereceğini hayal ediyoruz. Bunlar, yalnızca küçük miktarlarda enerji gerektiren yerleşik sensörler ve aktüatörler aracılığıyla havanın hareket etmesini mümkün kılacak," dedi. Soar şu sonuca vardı: "İnşaat ölçeğinde 3D baskı, ancak yapıları doğadaki kadar karmaşık tasarlayabildiğimizde mümkün olacaktır. Çıkış kompleksi, aynı anda birden fazla sorunu çözebilecek karmaşık bir yapıya örnektir: evimizin içinde konforu korurken, solunum gazlarının ve nemin bina zarfı boyunca akışını düzenler.” "Doğaya benzer yapıya geçişin eşiğindeyiz: ilk kez, gerçek anlamda yaşayan, nefes alan bir bina tasarlamak mümkün olabilir."
spot_img

En Son İstihbarat

spot_img