התפקיד של בניית Facade Aerodynamics ב- Reducing Cooling Loads

התפקיד של בניית Facade Aerodynamics ב- Reducing Cooling Loads

חזיתות בנייה הן הרבה יותר מאשר מעטפות אסתטיות; הן רכיבים פעילים השולטים בביצוע האנרגיה של המבנה.בעידן של דרישות קירור גוברות ומטרות קיימות מחמירות, ההתנהגות האירודינמית של חזית צמחה כגורם מכריע בצמצום השימוש באנרגיה התפעולית.על ידי שליטה על הרוח, לחץ האוויר, זרמי מבנה תרמי יותר אינטראקציה עם העור, עיצוב חזיתות אוויריות יכול להוריד באופן דרמטי עומסים תוך שיפור נוחות של מהנדסים, המציעים מתקדמים, תכונות חכמות יותר, ואדריכלים, ומפתחים של מערכות יחסים מתוחכמות יותר, עיצוב תרמיים, עיצובים, עיצוב דינמיים, עיצובים, וסגנונות גמישים, עיצובים, ופתרונות מתקדמים יותר, ומתכננים של מערכות יחסים עם עיצובים יותר, עיצובים יותר, עיצובים, ומתקדמים יותר, עיצוב דינמיים, עיצובים, עיצובים, עיצובים של מערכות יחסים עם העור, עיצוב דינמיים, עיצובים, עיצובים, עיצובים, עיצובים יותר, עיצובים, עיצובים יותר, עיצובים, עיצובים יותר, עיצובים, עיצוב דינמיים יותר, עיצובים של מערכות יחסים עם העור, עיצובים, עיצובים מתקדמים יותר, עיצובים, עיצובים יותר, עיצובים של מערכות יחסים עם העור, עיצוב דינמיים, עיצובים יותר, עיצוב

הבנה של Facade Aerodynamics

ארודינמיקה Facade היא המחקר של תבניות זרימת אוויר סביב החיצוני של בניין וכיצד דפוסים אלה להשפיע על העברת חום, אוורור, טעינה מבנית.ב הליבה שלה, זה חל עקרונות דינמיקות נוזליות - מדכאים שונים, שכבת גבול, היווצרות ערה סוערת - לסביבה הבנויה, כאשר האוויר פוגש בניין, הוא זורם באופן חלק סביב צורות מופרכות או נפרדות סביב צורות איטיות, יכול להיות מתפתלות, כדי לרת לחץ טבעי, או להוביל את הסביבה הטבעית, או להוביל אותם דרך אזורים איטיים, או לרי חום, או לרת חום, או לרת חום, או לרת חום, או לרת, אם הם עלולים, או לרת לחץ גבוה יותר, או לרת לחץ טבעי, או לרת, כדי לרת חום, או להוביל, או לרתום, או לרת לחץ גבוה, אם הם עלולים, אם הם עלולים, כדי לרתחמים במהירות גבוהה, או להוביל במהירות גבוהה, כדי לרתמים, או להוביל במהירות גבוהה, או להוביל, כדי למנוע, כדי לרת חום, כדי לרתום, כדי לרת חום, או להוביל, אם הם עלולים, כדי לרתום, כדי לרתום, כדי לרתום, אם הם עלולים,

מעטפות בנייה מודרניות חייבות לעמוד במקביל בפני כוחות הרוח למען שלמות מבנית ומנף את התנועה האווירית לקירור פסיבי. מטרה כפולה זו דורשת הבנה מחודשת של דפוסי הרוח המקומיים, אוריינטציה בנייה וגיאומטריה חזיתית.אפילו שינויים עדינים לפינה, פני השטח, או המיקום של מרפסות יכול לשנות את יעילות הלחץ ואת מהירות זרימת האוויר ליד החזית, המשפיעה ישירות על כמה חום הוא מקוטב או מלוכד כנגד מבנה העור.

מפתחי השפעה על ביצועי Aeroדינמית

גורמים בין-תלויים מסוימים קובעים את ההתנהגות האירודינמית של חזית בניין.אופטימיזציה של אלמנטים אלה יכולה להפחית עומסי רוח שיא ולשפר את הפוטנציאל הטמון פסיבי.

• (FLT:0Shape ו- Forms: 1) מבנים עם צורות מעוגלות או מסרטות - כגון גלילים, אליפס, או פרופילים מופרשים - אפשרו אוויר לזרום סביבם עם פחות הפרדה וגרור נמוך יותר.פינות שארפ ליצור מערבולת ושטחי לחץ נמוך גדולים שיכולים למשוך אוויר חם לעבר החזית, להגדיל את החום.
• (FLT:0)Surface Texture:FLT:1 Smooth החזיתות להפחית את חיכוך גרור ומאפשר זרימת אוויר להישאר מחובר יותר, עיכוב הפרדה והורדת פני השטח באמצעות קירור מצטבר משופר.עם זאת, חלק מדי משטח יכול להוביל לזרימה laminar המציעה העברת חום גרועה; גסות בינונית, כגון זה ממיקרו-צלעות או לוחות מבוטחים בקפידה, יכול לקדם קדחתנות קרובה למהירויות קירור עם מהירות.
• (FLT:0) פתחים והדרכה: ההרחבה: The Location, size, andכיוון של חלונות, louvers, ו- vents הם קריטיים. inletפות יש להציב על פני הרוח שבו הלחץ החיובי שולט, בעוד שקעים ממוקמים הטוב ביותר על פני השטח של leeward או גג שבו לחץ שלילי שואב אוויר.
• (FLT:0) אורנטיה וקונטקסט של האתר:FreaLT:1 ; כיוון הרוח טרום-החל, מבנים סביב, תכונות טופוגרפיים לשנות את סביבת הרוח המקומית. Aerodynamic חזיתית עיצוב חייב להסביר עבור משתנים הקשריים אלה - שימוש בדינמיקה נוזלי חישובית (CFD) מודלים מוקדם בשלב העיצוב - כדי לזהות חזיתות גיאומטריות אופטימליות והגדרות עבור ventilation טבעי.

כיצד עיצוב אירובי מקטין את עומסי קירור

הדרכים העיקריות של חזיתות אווירודינמיקה להפחית עומסי קירור הם באמצעות אובדן חום חזק, קידום של אורור טבעי, והפחתה של רווח חום סולארי באמצעות גילוח הקשור לצורה.כל מנגנון פועל סינרגי באופן סינרגי כדי להפחית את הטמפרטורה של משטח החזית והסביבה הפנימית, ישירות להפחית את האנרגיה הנדרשת עבור מיזוג אוויר.

אסטרטגיות טבעיות

חזית אווירודינמית מעוצבת היטב יכולה להוביל אוורור טבעי משמעותי, להחליף אוויר מקורה חם עם אוויר חם בחוץ ללא שימוש באוהדים. שתי אסטרטגיות עיקריות מועסקות:

• (FLT:0Cross-Ventilation: ⁇ F1) על ידי התאמת אינלט ופתיחת החוצה על פני רוחב הבניין, שינויי רוח יוצרים זרימה קבועה דרך חללים פנימיים.צורות חזיתיות מיישרות את הלחץ השונה בין רוחות וצדדים leeward, שיפור שערי האוורור.
• (FLT:0) אפקט וידוי:FLT1 Building Fronts ניתן לתכנן כדי לשפר את זרימת האוויר המונעת על ידי buyancy. , אטריות או ventilation עם להציב בקפידה בlets ברמות נמוכות יותר ובמקומות במנף העליון את ההבדל בצפיפות האוויר בין אוויר פנימי חם ואוויר חיצוני.

חידוש של Sun Heat Get Through Shape

מעבר לשליטה על זרימת האוויר, הגיאומטריה תלת-ממדית של חזית ממלא תפקיד ישיר בקידוד.צורות Aeroדינמית לעתים קרובות משלבות אלמנטים מעוררי-עצמי שחוסמים קרינה סולארית ישירה בשעות השיא.לדוגמה, בניין עם פרופיל מעוות או מוקרן יכול או חלקים נוחים של חזיתו הרחק מהשמש, צמצום פני השטח הקרדואידים יציבים גם מאפשר למעצבים להתגלות על פני צפון או דרומה (בפנים צפון) כאשר הוא מאופק בתבניות קירור מוצקות, כאשר הוא חייב להפחית את פני השטח.

טכנולוגיות מתקדמות וחומרים

חידושים בחומרים ומערכות בנייה הרחיבו את לוח האסטרטגיות של חזית אווירודינמיקה.שלב אווירודינמיקה עם חומרים רכים מניב חזיתות שמתאימות באופן דינמי לשינוי רוח ותנאים תרמיים.

• (FLT:0)ouble-Skin Facades:BuildFLT:1) מערכת כפולה-skin מורכבת משתי שכבות של זכוכית (או חומרים אחרים) מופרדים על ידי חלל אווירי.העור החיצוני יכול להיות מעוצבים באופן אווירי כדי להפחית עומסי רוח בעוד העקרב משמש כאזור חיץ.
• (FLT:0)Dynamic ו Kinetic Facades:cioFLT ( 1:1 A טרנד גדל הוא השימוש רכיבים מסובכים - כגון לוחות מסתובבים, מהירויות הסתגלות, או שרוולים מנופחים - אשר מגיבים למהירות הרוח וכיוון.אלמנטים קינטיים אלה יכולים גם להפנות את זרימת האוויר, קרוב כאשר מהירות הרוח גבוהה כדי למנוע מציאויות יתר, או לפתוח ללכידת טבעי עבור קירור אוויריים, כאשר הוא כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל סרפדים אוויריים, כולל סרפדים, כולל סרפדים טבעיים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל אורבתיים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל סרפדים, כולל אורב.
• (FLT:0) ניתן לעצב את Deflectors ו- Awnings:03:031 קבוע או מחדש מכשירים חיצוניים קידודים חיצוניים ניתן לפעול כמשט רוח, להנחות אוויר לפתיחה או מעל החזית כדי לשפר את קירור קונפוקטי.
• (FLT:0) מתקדם גלאזינג ו-Kelings:cioFLT:1) נמוך-הכישות (נמוך) ציפויים וזכוכית סלקטיבית ספקטרלית משולבים לעתים קרובות עם צורות חיצוניות אווירודינמיות כדי למזער את העברת החום תוך שמירה על שקיפות.הצורה האירודינמית מסייעת להפחית את הפחתת הפחתת חום התוספת ההיקף הכרוך על פני הזכוכית, שיפור הערך הכולל של U- U- U-of של החנק.

מחקרים ודוגמאות

פרויקטים בעולם האמיתי מפגינים את היתרונות המוחשיים של עיצוב חזית אווירודינמית.מחקרים אלה מראים כיצד צורה ותפקוד יכולים להתמזג כדי להשיג חיסכון באנרגיה משמעותי.

מרכז מזרחגייט, Harare,זימבבואה

אחת הדוגמאות המפורסמות ביותר של עיצוב ביוקלימי, מרכז מזרחגייט משתמש באסטרטגיה חזיתית בהשראת מעונות כהונה. החיצוני של הבניין הוא מנוף של בטון ולבנים עם פתחים מוצבים בקפידה כי הערוץ השורר רוחות לתוך אטריום מרכזי. צורת האירודינמיקה - פינות מעוגלות וfins אנכיים - מדריכות אוויר ויוצרות שונות כי כונן טבעי המניעה לאורך כל המבנים המתקדמים של שדה התעופה התקניודינמיקה הזאת, רק 10%, למעשה, כמו גם עם מבנה אוויר רגיל של מבנה אווירי של מבנה אוויר רגיל, למעשה, כמו גם את המבנה התקני אווירי של מבנה אווירי של מבנה אוויר רגיל.

30 סנט מרי Axe (The Gherkin), לונדון, בריטניה

צורתו האיקוני של לונדון היא עוד מאסטרה בעיצוב חזית אווירודינמי.צורת הסיגר שלה, עם קוטר שמרחיב ולאחר מכן מקלרים, מפחיתה את עומס הרוח על ידי עד 50% בהשוואה למבנה מלבני של גובה שווה ערך.תבנית ספירלה של לוחות החזית עושה יותר מאשר ליצור עניין חזותי; היא גם מכוונת רוח לנוע סביב הבניין חלקה, מצמצם את הפחתת האוויר באופן יחסי על ידי מנפח חום יותר מכחול חום ומניעה של 40% יותר מכחול חום.

מרכז הסחר העולמי של בחריין, מאאמה, בחריין

בעוד מפורסם עבור טורבינות הרוח המשולבות שלה, מתחם התאומים-לwer זה גם מציג עיצוב חזית אווירודינמי מתחשב.המגדלים מעוצבים כמו מפרשים אלפטיים, מכוון רוח פטרינה ביניהם ועל טורבינות.משטחים מעוקלים מקטין את גרר ועוזרים לשמור על זרימת אוויר לחרף על פני הגשרים כי לחבר את המגדלים לא רק מגבירים את יעילות טורבינות אלא גם להפחית את הלחץ המושרה עם לחץ האוויר הגדל על ידי עודף אווירי, אלא גם את אותם עם עודף חום כהה יותר ויותר עם מגדל אוויריטרים עם מגדל אווירי של 25%, למעט אוויר חם יותר ויותר, למעט פחות חום כהה.

אל Bahr Towers, אבו דאבי, איחוד האמירויות הערביות

זוג זה של מגדלי משרדים כולל חזיתות רופפת המורכבת מ-2,000 מרכיבים דמויי מטריה שנפתחים וקרובים על בסיס עמדת השמש.מערכת הגילוח הדינמית מפחיתה את רווח החום הסולארי ביותר מ-50% תוך שמירה על נופים ואור יום. צורת הבנייה הבסיסית היא גליל פשוט, אבל הפניית הלוחות המתפתלים מסודרים בדפוס hexagonal המשפיע גם על זרימת האוויר במהלך חודשי החורף קרירים, ומאפשרת ללוחים ואוויר פתוח, ולהוביל למשטח חום, ופרק חום, הן יכולות למזג אווירי חום, הן למשטח חום, הן למזג אווירי חום, והן למשטח חום, הן יכולות למזג אוויר קרירות, והן למזג אוויר קרירות, הן למשטח חום.

שיקולים ואתגרים

בעוד היתרונות של חזיתות אווירודינמיקה ברורים, יישום אסטרטגיות אלה דורש שיקול זהיר של כמה גורמים מעשיים.

• (FLT:0Climate Context: FLT:1 אסטרטגיות Aeroדינמית שעובדת באקלים חם ולח עשוי להיות פחות יעיל באזור קריר, טמפל. מעצבים חייבים לנתח את עליות הרוח המקומיות, טווחי טמפרטורה ורמות לחות כדי לקבוע אם האוורור הטבעי יכול לספק קירור נאותה השנה או אם מערכות היברידיות נדרשות.
• (FLT:0) עומסי בנייה: FLT:1 צורות מפורצות להפחית עומסי רוח שיא על מבנה הבניין, אשר יכול להוריד עלויות בנייה.עם זאת, החזית עצמה חייבת להיות מונדסת לעמוד באירועים רוח קיצוניים מקומיים - כגון הוריקנים או טיפוסים - מבלי להתפשר על הביצועים האירודינמיים.
• (FLT:0) Cost and Complexity:FLT:1Build aeroדינמית טפסים ומערכות קינטיות יכול להיות יקר יותר לתכנון ולייצור מאשר חזיתות סטנדרטיות של מחזור חיים ניתוח עלויות צריך לקחת בחשבון חיסכון באנרגיה על פני תוחלת החיים של הבניין כדי להצדיק השקעה מקדימה.
• (FLT:0) שימור ויציבות: FLT:1 העברת חלקים בחזיתות דינמיות דורשות איפור קבוע.צורה האירודינמית עצמה צריך להימנע כיסים מצטברים אבק; ציפוי ניקוי עצמי או דפוסי גזל מים גשם צריך להיחשב במהלך עיצוב.
• (FLT:0)Indoor Air Quality and Acoustics:031) פותחים טבעיים יכולים להציג מזהמים חיצוניים ורעש. Aerodynamic inlet עיצובים המשלבים סינון או אטמורציה אקוסטית הם חיוניים לסביבות עירוניות.

מסקנה

עיצוב חזית אווירינמי הוא אסטרטגיה רבת עוצמה ומוכחת להפחתת עומסי קירור בבניינים של כל המאזניים והאקלים.על ידי עיצוב המעטפה הבניין לעבוד איתו, ולא נגד זרימת אוויר טבעית, אדריכלים ומהנדסים יכולים לקצץ צריכת אנרגיה, לשפר את הנוחות הפנימית ולתרום מטרות הקיימות הגלובלית.כפי שכלים סימולציה באופן פעיל כמו CFD הופכים נגישים יותר וחומרים מתקדמים לכיוון עור הסתגלות, שילוב של אווירודינמיקה לתוך פרקטיקה יומיומית, הם רק כדי לפתח רק היבטים יפים, אך ורק לשיטות בקרה פאסיביות.

עבור אנשי מקצוע המבקשים ליישם אסטרטגיות אלה, שיתוף פעולה מוקדם בין אדריכלים, מהנדסים מבניים, ופיזיקאים בניין הוא קריטי.למינוף מודלים חישוביים ובדיקת מנהרה רוח במהלך עיצוב סכימטי יכול לזהות את הפתרונות האנירודינמיקה היעילים ביותר עבור כל הקשר פרויקט ייחודי.עם המשך חדשנות ושיתוף ידע, חזיתות אווירודינמיקה ישחקו תפקיד מרכזי יותר ויותר במעבר לבניינים בעלי אנרגיה נמוכה, אקלים.

(ב) [ה]] לקראת נושא זה, יש לשקול את המשאבים הבאים: [ה]: [ה] בנייתו של מדע תובנות על סמך טבעי וידויו של ה-ValilationFLT:2, FLT:3 Eastgate Centre Case Study (ArchDaily)Building Science Insights FLT:4, and FLT:5Engineering.com on Aerosvedation.