Ilmastonmuutoksen vaikutus korkean tason rakennussuunnittelustrategioihin

Ilmastonmuutos muokkaa rakennettua ympäristöä ennennäkemättömällä vauhdilla.Korkeassa rakennuksessa .Korkeassa rakennuksessa ...rakennelmissa, jotka jo työntävät suunnittelun, materiaalitieteen ja kaupunkisuunnittelun rajoja.Kohdeet ovat erityisen suuria.Korkeassa ilmastossa, voimistuvissa myrskyissä, merenpinnan nousussa ja yhä useammin äärimmäisissä säätapahtumissa tarvitaan peruslähtöistä uudelleenajattelua siitä, miten pilvenpiirtäjät suunnitellaan, rakennetaan ja käytetään.Arkkitehdit, rakenneinsinöörit ja kehittäjät eivät enää kysy .Jos] ilmastoon sopeutuminen on välttämätöntä, mutta [] miten nopeasti ja kattavasti ja kattavasti [[] se voidaan integroida.

Ilmastonmuutoksen tuomat keskeiset haasteet

Lämpötilan nousu ja jäähdytystarve

Kaupunkien lämpösaaren vaikutukset yhdistettynä ilmaston lämpenemiseen nostavat lämpötiloja kaupungin keskustassa. Korkealla sijaitsevissa rakennuksissa, joissa on suuria pinta-aloja suoralle auringonvalolle altistuneena, tämä tarkoittaa huomattavasti suurempaa jäähdytyskuormaa. Ilman mukautuvaa suunnittelua mekaanisten ilmastointijärjestelmien on työskenneltävä kovemmin, kuluttava enemmän energiaa ja lisättävä kasvihuonekaasupäästöjä. Monissa trooppisissa ja subtrooppisissa kaupungeissa jäähdytys muodostaa jo 40..60% korkeasta rakennuksen energiankäytöstä. Kun lämpöaallot pitenevät ja voimistuvat, passiiviset jäähdytysstrategiat ja energiatehokkaat järjestelmät tulevat kriittisiksi.

Enemmän voimakkaita myrskyjä ja tuulivoimaa

Ilmastomallit projisoivat jatkuvasti trooppisten pyörremyrskyjen, ukkosmyrskyjen ja ekstratrooppisten myrskyjen intensiteetin kasvua. Korkealla olevien rakenteiden osalta tuuli on jo hallitseva sivukuormitus; vahvemmat puuskat ja useammin toistuvat vakavat tapahtumat työntävät rakennesuunnittelun rajoja. Tuulen aiheuttama värähtely voi aiheuttaa epämukavuutta, verhoilua väsymystä ja jopa rakenteellisia vahinkoja. Rannikko- tai pyörremyrskyille alttiilla alueilla on nyt suunniteltava tuulia varten nopeudet, jotka ylittävät historialliset tiedot, vaativat usein uusia materiaaleja, optimoituja aerodynaamisia muotoja ja kehittyneitä vaimennusjärjestelmiä.

Nousu meritasoissa ja tulvariskissä

Noin 65% maailman suurimmista kaupungeista.Merien ennustetaan nousevan 0,5...1 metriä vuoteen 2100 mennessä, maanalaisen infrastruktuurin ja perustusjärjestelmien tulva- ja suolavesien tunkeutumisriski on lisääntynyt. Korkeammilla perustasoilla esiintyvät myrskyaallot voivat tulvia maan alle, sähkö- ja hissien akselit, jotka neutraloivat rakennustoimintoja ja turvajärjestelmiä.

Äärimmäisten säätapahtumien suurempi taajuus

Yksittäisten vaarojen lisäksi äärimmäisten tapahtumien yhdistäminen ...kuten kuumuuden aallot kuivuuden aikana tai rankkasateet kulovalkean tulen jälkeen luovat useita vaaratilanteita. Korkean rakennuksen järjestelmät on suunniteltava kestämään rinteiden katkeamishäiriöitä. Esimerkiksi yhdistetty lämpöaalto ja sähkökatkos voivat ansaan matkustajat ilman tuuletusta torneissa, kun taas maanpainumasade voi hukuttaa maan päällä tyhjennysjärjestelmiä, jotka on suunniteltu vähemmän voimakkaita alasajoja varten.

Ilmaston kannalta kestävät korkean tason nousut

Rakenne-eheyden parantaminen

Kestääkseen vahvempia myrskyjä ja suurempia tuulikuormia insinöörit ottavat käyttöön suorituskykyyn perustuvia suunnittelumalleja, jotka ylittävät koodin vähimmäisvaatimukset. Esimerkiksi rakennuksia voidaan muokata vähentämään tuulikuormia.Pyörivät tai pintaankasvaneet geometriat, jotka eivät kestä niitä. Edistyneet materiaalit, kuten huipputehokas betoni, korkeajänniteinen teräs ja risteysjärjestelmät, mahdollistavat kevyemmät, vielä vahvemmat kehykset. Viritetyt massanvaimentimet, jotka joskus painavat satoja tonnia, ovat puhdistettavissa vastustamaan sekä tuulta että seismistä voimaa, jotka tarjoavat kaksien vaarojen suojaa. Jotkut uudet tornit sisältävät viskoosin vaimentimet ja pohjaeristysjärjestelmät, jotka on alun perin kehitetty maanjäristyksiä varten, sopeutuvat absorboimaan tuulienergiaa.

Vihreät katot ja seinät

Kasvilliset kirjekuoret eivät ole enää jälkiviisaus; ne ovat olennainen osa ilmaston sopeutumista. Vihreät katot ja elävät seinät vähentävät kaupunkilämpösaaren vaikutusta, pinnan lämpötilaa jopa 30°C:ssa haihtumisen kautta, ja parantavat rakennuksen eristystä. Korkealla julkisivuilla pystypuutarhat voivat sieppata sadevettä, vähentää valumista ja tarjota luonnollista jäähdytystä viereisiin tiloihin. Bosco Vertikaalinen Milanossa on osoittanut, että korkealla oleva kasvillisuus voi eristää hiilidioksidia ja vähentää energian kysyntää LVIC:ssä. Tuoreemmat hankkeet, kuten Pelli Clarke.Supertall Singaporessa suunniteltu Supertall, integroida taivaspuutarhoja jokaisessa muutamassa kerroksessa luoda vertikaalisia ekosysteemejä, jotka puskurit sisäisiä mikroilmastoja.

Älykäs lasitus ja varjostus

Ikkunat ovat lämpöheikko kohta tahansa korkea-pinnoitteen. Mukautuva lasi.Adaptiivinen lasi .Näitä järjestelmiä ohjataan yhä enemmän rakennuksen hallintaohjelmisto, joka käyttää reaaliaikaisia säätietoja, optimoi energian käyttöä vaarantamatta matkustajien mukavuutta. Korkeatehoiset triple lasit, mukaan lukien moottoroidut louvers, rei'itetyt näytöt, ja rakennuksen integroitu aurinkopaneelit, edelleen ohjata auringon lämmönnousua. Nämä järjestelmät ovat yhä enemmän ohjataan rakennuksen hallinta ohjelmisto, joka käyttää reaaliaikaisia säätietoja, optimoimalla energian käyttöä vaarantamatta matkustaja mukavuutta. Korkeatehoinen triple lasit kanssa matala-laiminpurkukyky pinnoitteet on tulossa standardi ilmastotietoisia malleja.

Vesienhoitojärjestelmät

Raskaat sadetapahtumat vaativat vankkaa vedenhallintaa. Korkeat rakennukset voivat sisältää sadeveden korjuun katolta ja terassipinnoille, veden varastoinnin kellarin säiliöissä ei-pystyviin käyttötarkoituksiin, kuten kasteluun ja jäähdytystornien meikkiin. Samaan aikaan sinivihreät katot ja sadepuutarhot välikerroksissa heikentävät valumista ja viivästyttävät huippuvuotoa kunnallisiin myrskyjärjestelmiin. Jotkut mallit käyttävät rakennuksen rakenneydintä sadeveden alasputkijärjestelmänä minimoidakseen putkien juoksut. Meritason nousun ja rannikkotulvien, kriittisen infrastruktuurin ...kuten sähkökytkinlaitteiston, generaattoreiden ja hissikoneiston.

Uusiutuvan energian integrointi

Net-nollahiilitavoitteet ajavat korkealla rakennuksilla kohti uusiutuvaa tuotantoa. Aurinkopaneelit on nyt integroitu verhoseiniin, spandrelseihin ja aurinkovarjoihin, jotka muuttavat koko julkisivun voimalaksi. Rakennus-integroituja tuuliturbiineja, vaikkakin vähemmän yleisiä, testataan supertorneilla, joissa tuulen nopeus on suurempi ja johdonmukaisempi. Ilmanvaihtojärjestelmien ja hissien aiheuttama lämmön talteenotto vaikuttaa energiatehokkuuteen. Yhdessä tehokkaiden lämpöpumppujen ja energian varastoinnin kanssa suuret rakennukset voivat vähentää merkittävästi niiden toiminta-hiilijalanjälkeä, vaikka jäähdytyskysyntä kasvaa.

Tapaustutkimukset: Ilmasto-Adaptive Skyscrapers

The Edge (Amsterdam, Alankomaat)

Vaikka vain viisitoista kerrosta, Edge on usein mainittu maailman vihrein toimistorakennus. Se käyttää etelään suunnattua aurinkokuppia, akviferilämpöenergian varastointijärjestelmä, ja LED-valaistus powered a PoE (Power over Ethernet) verkkoon. Sen kehittynyt rakennuksen hallintajärjestelmä käyttää tuhansia sensoreita säätää valaistus, lämmitys, ja ilmanvaihto perustuu asumiseen ja ulkoilmaolosuhteisiin. Vaikka se ei ole supertalli, sen periaatteet ovat nyt skaalattu korkeampiin rakennuksiin samalla ilmastovyöhykkeellä.

Yksi Central Park (Sydney, Australia)

Tämä sekakäyttötorni tarjoaa heliostaattijärjestelmän, joka ohjaa auringonvaloa varjoisille aukioille vähentäen keinovalaistuksen tarvetta. Julkisivussa on 1 200 neliömetrin pituinen vesikauhuinen vihreä seinä, joka kastellaan käsitellyllä mustalla vedellä. Suunnittelu vähensi huippujäähdytyksen kuormitusta 15% ja toimii mallina passiivisten ja aktiivisten järjestelmien integroimiseksi kosteisiin subtrooppisiin ilmastoihin.

Shanghai Tower (Shanghai, Kiina)

Maailman toiseksi suurin rakennus on esimerkki tuulensietokyvystä ja energiatehokkuudesta. Sen kierremuoto vähentää tuulen kuormitusta 24% neliömuotoon verrattuna, mikä säästää rakennemateriaalia. Kaksoisnahan julkisivu luo sisätilojen eristävän puskurivyöhykkeen, kun taas sadeveden keräysjärjestelmä ja geoterminen lämpöpumppu vaikuttavat LEED-Platinasertifiointiin. Tornin 270 tuulivoimalaa tuottaa riittävästi tehoa ulkoiseen valaistukseen.

Tulevaisuuden näkymät

Ilmastonmuutoksen tahti ylittää rakennuskoodit monilla alueilla. Tulevaisuuden korkealla olevat rakennukset todennäköisesti sisältävät ominaisuuksia, joita olemme vasta alkaneet nähdä: biomimeetit, jotka "hengittävät" sääntelemään lämpötilaa, hajautetut mikrogridit energian sietokyvyn parantamiseksi, ja digitaaliset kaksoset, jotka mallintavat reaaliaikaisia ilmastoriskejä. Kaupunkisuunnittelijat harkitsevat "sponge city" -periaatteita, jotka yhdistävät rakennustason vesihuollon kaupunginlaajuiseen kuivatukseen. Kun maailmanlaajuinen väestö "hengittää" edelleen ja kun tiheät vertikaaliset naapurialueet yleistyvät, rakennussuunnittelun ja ilmaston sopeutumisen välinen vuorovaikutus tulee olemaan entistä kriittisempää. Seuraavan sukupolven arkkitehtien ja insinöörien on otettava huomioon monitieteinen yhteistyö, joka perustuu ilmastotieteeseen, data-analytiikkaan ja uusiin materiaaleihin, jotka luovat torneja, jotka eivät ole vain pitkiä, vaan todella kestäviä.

Päätelmät

Ilmastonmuutos ei ole kaukainen uhka korkealle rakennukselle.Se on nykyaikainen suunnittelutekijä. Rakenteellisesta linnoituksesta supermyrskyihin älykkäisiin julkisivuihin, jotka tasapainottavat lämpö mukavuutta energiankäyttöön, tässä kuvatut strategiat edustavat huipputasoa ilmastoon sopeutuvassa korkeassa rakennussuunnittelussa. Kehittäjien ja päättäjien kannalta näihin toimenpiteisiin investoiminen on nyt paitsi ympäristöedellytys myös taloudellinen vaatimus: tulevaisuuden ilmasto-olosuhteisiin suunnitellut rakennukset saavat korkeampia varallisuusarvoja, alhaisemmat käyttökustannukset ja suurempi tyytyväisyys asukkaille. Tutkimuksen jatkuessa ja kehittyessä huipputasoista tulee omavaraisuuden ja sietokyvyn malleja, jotka osoittavat, että jopa korkeimmat rakenteet voivat toimia rinnakkain muuttuvan planeetan kanssa.

Lisätietoja kaupunkialueiden ilmastoennusteista on IPCC:n kuudennessa arviointikertomuksessa ja :n neuvoston Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) -tutkimuskirjastossa[. Lisätutkimuksia on saatavilla :World Green Building Council's Advancing Net Zero -aloitteesta.