גישות חדשניות לבניית מבנים באזור הארקטי והאקלים הקר

הבנת אתגר הבנייה הארקטי

בניית אזורים הארקטיים והסובלקטיים דורשת חשיבה מחודשת יסודית של פרקטיקות בנייה קונבנציונליות.שילוב של permafrost, תנודות טמפרטורה קיצוניות, עומסי שלג כבדים, ועונות בנייה מוגבלות יוצר סביבה תובענית ייחודית. מהנדסים חייבים לטפל לא רק עומסים סטטיים אלא גם תנועות קרקע דינמיות הנגרמות על ידי מחזורי קפואה-פעמיים, איומים ראשוניים של שלמות מבניים הם נחיתות, אשר עלולים לגרום ליישבות שונות, אלא גם למתחים, אלא גם לאקלים עמוק, אלא גם למתחים, ובאופן אינטנסיביים, ואופקים, לפני שמשתנים, ומבנה עמוק, לפני שמשתנים, כלומר, כלומר, על ידי מחזורי אקלים עמוק, הוא עמוק, על ידי מחזורי אקלים עמוק, לפני שמשתנים.

חוסר יכולת ותנועה קרקעית

Permafrost - קרקע שנשארה קפואה במשך לפחות שנתיים רצופות - מתחת לרבע מהאדמות של המיספרה הצפונית - כאשר החום של הבניין נע לתוך הקרקע, הוא יכול להציף permafrost, להפוך אדמה יציבה לתוך מסה מחוספסת, לא מסולפת.זה יכול להוביל לכישלון בסיסי קטסטרופלי.

טמפרטורה קיצונית

טמפרטורות פנימיות במבנים הארקטיים החמים לעתים קרובות עולה על 20 מעלות צלזיוס (68 °F), בעוד טמפרטורות חיצוניות יכולות לצנוח מתחת ל -40 מעלות צלזיוס (-40 מעלות צלזיוס) זה שונה יוצר לחץ עצום, מניע לחות לתוך ניגודי קיר שבו הוא יכול להקפיא ולגרום נזק מבני. מחסומים מתאימים ואסטרטגיות אוורור הן קריטיות למניעת בניית קרח בתוך שכבות בידוד.

מערכות פיתוח: Frozen Ground

אולי ההחלטה הקריטית ביותר בבניית מטרופולין היא מערכת הבסיס.מהנדסים בוחרים טכניקות כי או לשמור על המשטר התרמי של ההקפאה או תמיכה מכנית במבנה למרות התנועה הקרקעית.הבחירה תלויה בסוג הקרקע, בטמפרטורה permafrost, ואת תפוקת החום המיועדת של הבניין.

קרנות Pile ו-Thermosiphons

יסודות פיה הם תקן התעשייה עבור מבנים על פני השטח חם. פלדה או ערימות בטון מונע עמוק לתוך הקרקע קפואה, לעתים קרובות דרך משטח קברים.המבנה הוא גבוה מעל פני הקרקע, יצירת פער אוויר המונע חום מן המבנה מלהגיע אל תוך הקרקע קפואה, אפילו על ידי חימום יעיל מאוד, ללא קירור יעיל של צינורות חום, במיוחד כדי להקדים את החום הזה, כדי לרפא את החום הזה באופן פעיל.

שיטות קירור יעילות

(במתקנים גדולים יותר או מבנים המייצרים חום פנימי משמעותי, מערכות קירור פעיל עשויים להיות נדרשים.אלה כוללים לולאות קירור מכניות קבורות באדמה או אוורור אווירי של חללים זחילה:0Alaska קבוע FundcioingFLT 1 ביוניau, לדוגמה, משתמש במערכת של צינורות אשר מפיץ פתרון מצונן דרך הבסיס כדי לשמור על הקרקע הקפאה:

Insulation ו- Envelope Technologies

המעטפה בבניין באקלים הארקטי חייבת להופיע בצורה יוצאת דופן כדי לשמור על נוחות פנימית עם קלט אנרגיה מינימלי. בידוד סיבים מסורתיים הוא לעתים קרובות לא מספיק עבור ⁇ טמפרטורה קיצונית שנמצאו באזורים אלה. פתרונות מודרניים להתמקד בחיסול גשרים תרמיים והשגת ערכים נמוכים מאוד U-ערך.

Super Insulation ו-Vcuum Panels

(הבניינים בעלי מבנה סופר-בודדים מעסיקים שכבות עבות של קצף ריסוס סגור, פוליסטרון מרוטש (XPS), או פוליסוציאורט (PIR) של חומרים אלה יש ערכי R גבוהים לסנטימטר ומתנגד לחות חדירה.עבור ביצועים גבוהים מאוד, FLT:0vacuum insulation לוחות (Vch)s)LTF:1 משמשים לעתים קרובות שכבת אחסון גבוהה של שטח מוגבל.

משולש-Glazed Windows & Thermal Breaks

חלונות הם הקישור החלש ביותר בכל המעטפה התרמית.בבניינים הארקטיים, יחידות משולשות עם ציפויים נמוכים-E הם סטנדרטיים.החלים מלאים בגז אקרגון או קריפטון כדי להפחית את ההתנהגות.מסגרות זוהרות חייבות לשלב בין חלונות מעוותים:0thermally Broken פרופילים FLT:1 - לעתים קרובות עם פולימיד או גומי להוסיף את הרווחים הפנימיים והמתכת - למנוע חלקים חמים מסוימים.

עיצוב ציורי שלג ורוחות

אדריכלות הארקטית חייבת להתמודד עם עומסי שלג כבדים, סחף, ורוחות חזקות.קודי בניין סטנדרטיים באזורים הצפוניים דורשים גגות לתמוך בעומסי שלג של 200 עד 500 ק"ג / m2 או יותר. מעצבי חייב גם למנוע הצטברות שלג באזורים פגיעים וכותרות מגן מפני סחף.

מזג אוויר דינמי וגביע גג

גגות ממוצבים (לעתים קרובות 30 עד 45 מעלות) מעודדים שלג להחליק, להפחית עומסים סטטיים ולמנוע סכרים קרח.עם זאת, שלג מזחל יכול להוות סיכון ברמה הקרקעית, כך מבנים משלבים שומרים שלג ו troughs כדי לשלוט היכן שלג נופל. Aeroדינמית מבני בניין - כגון חזיתות מעוגלות או מחוספות - עוזרות - להפחית את רוח הרוח ולהפחית את הלחץ הרוחב תחנות הפחתת לחץ הרוח.

מערכות ניהול שלג

כדי למנוע שלג להציף את הכניסה לבניין ומנזרים ממצה, מעצבים משתמשים בפורצות רוח, גדרות וקרקע מודלינג.FLT:0.Snow גדרות של LT:1 ממוקם עד קצה המבנה יכול לחטוף שלג לפני שהוא מגיע לבניין. כמה מתקנים מודרניים משלבים מערכות נמסות גג שמשמשות חום מצמחים או חימום כדי ליצור נתיב ברור כדי לנקות את השלג בתוך שטח בטוח כדי לנקות אותו.

פתרונות אנרגיה בר קיימא

יעילות האנרגיה היא מרכזית במקומות מרוחקים הארקטיים שבהם משלוח דלק הוא יקר ורגיש לסביבה.המטרה היא למזער את צריכת דיזל תוך שמירה על חימום ועוצמה אמינים.שילוב חום וכוח (CHP) ושילוב אנרגיה מתחדשת הופך לסטנדרט.

חום ועוצמה (CHP)

מתקנים ארקטיים רבים פועלים על גנרטורים דיזל המייצרים חום פסולת.מערכות CHP ללכוד את החום הזה ולהשתמש בו לצורך בניית חימום, שלג התכה, מים חמים מקומיים. על ידי שחזור עד 80% של התוכן האנרגיה של הדלק, CHP מפחית באופן דרמטי את צריכת הדלק הכוללת.כמה מתקנים משתמשים בפאנלים של דלק:0thermal Energy StorageFLT:1 (למשל, מיכלי מים גדולים) לצריכת חום בהשוואה למחזור הצפוני (Fvap) ב-50 ליטרים של דלק רגיל של כדור הארץ).

חידוש אינטגרציה אנרגיה

כוח השמש מאתגר באזור הארקטי בשל תקופות ארוכות של חושך, אבל בחודשי הקיץ, אור השמש 24 שעות ביממה יכול לייצר אנרגיה משמעותית.FLT:0 מערכי פוטו-וולטאית FLT:1 מותקפים על גגות דרומה או על מדפים יבשתיים שניתן להטות אנרגיה עונתית, אנרגיית רוח היא מקור מבטיח נוסף, שכן לעתים קרובות אזורי חוף הארקטי יש רוחות חזקות מאוד, או על גבי סוללות קרות, הם זקוקים לתחנות רכבת קרות במיוחד.

חידושים חומריים

חומרים המשמשים לבניית הקוטב הארקטי חייבים להישאר דוקטרינים בטמפרטורות נמוכות, לעמוד בדבקות קרח, לעמוד בקרינת UV במהלך ימי הקיץ ארוכים.ההתקדמות האחרונה בתרכובות ובחומרי שינוי שלב מציעים אפשרויות חדשות.

המונחים: high-Performance Composites

(FLT:0)Fiber-reinforced פולימרים (FRPs) להקפיא את מחזורי פצץ:1 משמשים יותר ויותר עבור חברים מבניים כי הם לא corrode, יש יחסים גבוה למשקל, ולשמור על קשיחות בקבוצות -50 מעלות צלזיוס.הם משמשים באופן אוטומטי בחבילות גשר, צינורות תמיכה, ואפילו מבנים במקומות מרוחקים שבהם עלויות תחבורה גבוהות יותר היא שימוש ב-PTR2DValr-Frelowerulating פחות מ-Freulreolreol-Fulating פחות מ-Fulating (מפול) אשר עשוי לייצר פחות מ-Frepod) אשר מכיל מיקרו-Fulating פחות מ-Fremprempremprempremprelowerto-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-Fulating פחות מ-cap

חומרים לשינוי בשלב (PCMs)

(PCMs סופג ושחרר אנרגיה תרמית במהלך מעברי שלב (למשל, מ מוצק לנוזל) Integrated לתוך לוחות קיר, אריחי תקרה, או מערכות תחת קרקעיות, הם יכולים לאחסן חום במהלך היום ולשחרר אותו בלילה, החלקה תנודות טמפרטורה וצמצום עומסי שיא של מתקני שדה גמישים.

תוצאות חיפוש: Real-World Applications

פרויקטים רבים ברחבי הארקטי מראים כיצד עקרונות אלה מוחלים בפועל.שלוש דוגמאות בולטות מדגישות גישות שונות לאותו אתגרים יסודיים.

תחנת המחקר הארקטית העליונה הקנדית (CHARS)

ממוקם בקיימברידג 'מפרץ, נווט, CHARS הוא דגל של עיצוב ארקטי בר קיימא.התחנת מורכבת משני מבנים עיקריים - בניין המחקר הראשי ואת בניין השירותים הטכניים - המחובר על ידי מסלול סגור.הבסיס משתמש ערימות פלדה עם thermosiphons כדי לשמור על יציבות permafrost 1CHA תכונות סופר-מבודד לוחות עם ערך של 0 / mK2K, 000 בוהקת חלונות קיבולת משולבת יותר של נוזל מים חמים.

« « « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ה-Vault on Spitsbergen, נורבגיה, נועד לשמר זרעים במשך מאות שנים בסביבה קרה טבעית.המתקן מגולף אל הר אבן חול, עם מנהרות בטון ותאים נשמרים ב-18 מעלות צלזיוס על ידי קירור מכני.הצבה החיצונית של ה-Vafrost עוזרת לשמור על הטמפרטורה הפנימית אפילו אם כוח נכשל.הפרויקט מציג מתקן אמנות מרהיב שמשמש גם כמגדל קירור.

ההתיישבות הרוסית

(ורקוטה, הממוקם מעל מעגל הארקטי ברוסיה, היא עיר שנבנתה בעיקר על Permafrost.בניינים מבוגרים רבים סבלו מכישלונות יסוד בשל הבנה לא מספקת של תהליכים תרמוקארתיים.במבנה המודרני ב-Volrkuta משתמש כיום בזחלות בטון גבוהות על ערמות עם מערכות קירור פעיל.חלק מהבניינים משלבים את FLT:0screwscunds 1FLT עם להבים helical, אשר ניתן גם כן להדגים את המשתנים של אנרגיה גבוהה ללא שימוש בתעשיות גדולות.

כיוונים עתידיים ב-Creney Construction

(השינוי האקלימי) מאיץ ופעילות אנושית בעצימות הארקטיות, טכניקות בנייה חייבות להתפתח.לפיתוח מגמות מתפתחות כוללות שימוש במודולים מתקדמים:03D PrintFLT:1 עם חומרים קונקרטיים ומורכבים ליצירת רכיבי בנייה מותאמים אישית באתר, צמצום עלויות ההובלה (FLT):2Building Information Modeling (BIM)FLT 3LT 3, בשילוב עם חומרים קונקרטיים ומציאותיים, אשר יכולים ליצור חיישנים בטוחים יותר, כגון עומסי חשמלמיים)

הבסיס של בנייה מוצלחת של הארקטי נשאר כבוד עמוק לסביבה המקומית ונכונות להשקיע פתרונות חזקים לטווח ארוך. על ידי שילוב שיטות מנוסים זמן כמו ערימות גבוהות ותרמוסקופים עם חומרים מתקדמים ומערכות אנרגיה, מהנדסים ואדריכלים יכולים ליצור מבנים שלא רק לשרוד אלא גם לשגשג באקלים הקשה ביותר בעולם.