Вплив зміни клімату на стратегії розвитку висотних будівель

Зміна клімату – це переробка вбудованого середовища в неробочий темп. Для високоповерхових будівель — споруд, які вже просять межі техніки, матеріальної науки, та містобудування — особливо високі ставки. Зростання глобальних температур, посилених бурів, підйому морського рівня, а також більш частих екстремальних погодних подій вимагають фундаментального переосмислення того, як хмарочоси створюються, побудовані та експлуатуються. Архітектори, структурні інженери, розробники вже не просять , а також необхідна адаптація клімату, але , як швидко та всебічно.

Ключові виклики, які подаються зміною клімату

Підвищені температури та охолодження Demand

Наслідки міського тепла, поєднані з потеплінням глобального клімату, ведуться до навколишнього середовища в міських центрах. Для високоповерхових будівель, які мають великі площі поверхні, що піддаються прямій сонячній промені, це означає значно вищі охолоджувальні навантаження. Без адаптивного дизайну, механічні системи кондиціонування повинні працювати важче, споживаючи більше енергії і збільшити викиди парникових газів, що підвищують петлю з небезпечним зворотним зв'язком. У багатьох тропічних і субтропічних містах охолодження вже рахує 40-60% від високорослих енергоспоживання. Як теплові хвилі стають більш інтенсивними, пасивними стратегіями охолодження і енергоефективними системами стають критичними.

Більше невагомих штормів і вітрових сил

Кліматні моделі послідовно проектують збільшення інтенсивності тропічних циклонів, відбійників та екстратропних бурів. Для високоповерхових структур вітр вже є домінуючим бічним навантаженням; сильні пориви і більш часті важкі події штовхають структурні межі дизайну. Вітерні індуковані коливання можуть викликати неухальний дискомфорт, замісна втома і навіть структурні пошкодження. Високий будівель у прибережних або ураганно-проне регіонах повинні бути розроблені для швидкості вітру, які перевищують історичні записи, часто вимагають нових матеріалів, оптимізованих аеродинамічних форм, і передових систем знеболювання.

Здійснення рівня моря та повені ризики

Приблизно 65% найбільших міст світу — і багато його високих будівель — розташовані в прибережних зонах, вразливих до висоти морського рівня. З морем, що прозвучали для підвищення 0,5–1 метрів на 2100 при помірних сценаріях викидів, інфраструктури та фундаментних системах, що мають підвищений ризик занурення та вторгнення солей. Штормові перекриття на більш високі базові лінії можуть затопити підземну парковку, електричну кімнату, ліфтові вали, нейтралізуючі будівельні операції та системи безпеки.

Велика частота екстремальних подій погоди

За межами індивідуальних небезпек, що з'єднання екстремальних подій - наприклад, теплових хвиль під час посухи, або важкого дощу слідувати дикого вогнища - відтворює багатозахищені сценарії. Високі системи будівлі повинні бути розроблені для резиденції по зіткненню по зносних збах. Наприклад, комбінований теплохвильовий і вихідний канал може пасти окупанти в неукомплектованих вежах, при цьому торрентальний дощ може пересуватися на місці дренажних систем, призначених для менш інтенсивних пуховиків.

Стратегії дизайну для клімато-ресилієнтних високо-розбірних

Покращена структурна інтеграція

Щоб витримати сильні бурі та більш високі вітрові навантаження, інженери приймають експлуатаційні підходи, які виходять за межі вимог до код-мінімумумуму. Наприклад, будівлі можуть бути формовані для зменшення вітрових навантажень, або з'єднаних геометереями, які відхиляють гирлі, а не проти них. Додаткові матеріали, такі як ультра-високий результат бетону, високоміцної сталі, а поперечно-ламінований брус (для гібридних систем) дозволяють більш більш більш міцним каркасам. Тоновані масові гребінці, іноді зважають сотні тонн, рафіновані протистояти не тільки вітру, але і сейсмічні сили, що спочатку забезпечують подвійний захист від вітру. Деякі нові вставки вводних системах, що включають в'яні системи вітругові вітругові системи, що поглинаючі системи

Зелені дахи та стіни

Вегетативні конверти не є післясумки; вони інтегруються до кліматичної адаптації. Зелені дахи і живі стіни зменшують ефект міського тепла, нижню температуру поверхні до 30°C через евапоранспірацію, а також покращують утеплення будівлі. На високоповерхових фасадах вертикальні сади можуть перехоплювати дощову воду, зменшити стоку, і забезпечити природне охолодження прилеглих просторів. Вертикальний Боско в Мілані відомий, що високоросійна рослина може захопити CO2 і зменшити енергетичний попит на HVAC. Більш останні проекти, такі як Pelli Clarke-designed Supertall в Сінгапурі, інтегрувати небефах, інтегрувати сади, кожен кілька поверхів, щоб створити вертикальні мікробуати, які вертикальні екосистеми, що вертикалім

Розумне скління та затінювання

Вікна є тепловою слабкою точкою будь-якого високорозширювального конверту. Адаптивне скління — це електрохромне скло, яке розливається у відповідь на сонячне світло — може зменшити навантаження охолодження до 20% при підтримці якості денного світла. Динаміка шліфування пристроїв, включаючи моторизовані лоувери, перфоровані екрани, а також вбудовані фотоелектричні панелі, подальше керування сонячним теплом. Ці системи все частіше контролюються програмним забезпеченням управління будівництвом, яке використовує в реальному часі часі дані, оптимізуючи використання енергії без компромування небезпечного комфорту. Високопродуктивне потрійне глазурування з низьким покриттям стає стандартним у кліматичних конструкціях.

Системи управління водними водами

Важкі події дощового водоспаду вимагають міцного на місці водопідготовки. Високіповерхові будівлі можуть включати в себе збирання дощових вод від дахових і терасних поверхонь, зберігання води в підвалі цистерни для непотужних використовується як зрошення і охолодження баштового макіяжу. При цьому синьо-зелені дахи і дощові сади на проміжних поверхах атекуратний стоку і затримка пікових розрядів до міських бурових систем. Деякі конструкції використовують структурний сердечник будівлі як дощову систему водовідведення, щоб мінімізувати труби. Для вирішення морського рівня і берегового повені, критична інфраструктура—так, як електричний вимикач, генератори, і ліфтовий механізм—підвищений.

Інтеграція відновлюваної енергії

Неттозеро вуглецеві цілі є водіння високопосадовних до на місці відновлюваної генерації. сонячні фотоелектричні панелі тепер інтегровані в завісні стіни, прольоти та сонячні прокладки, перетворюючи весь фасад в електростанції. Будівельні інтегровані вітротурбіни, хоча рідше, проходять випробування на надлегальні вежі, де швидкості вітру є більш високою та більш послідовною. Відходи-відновлення від вентиляційних систем і ліфтів сприяє економічному ефективній ефективності. Поєднання з високоефективними тепловими насосами та енергосховищем, високорослі можуть різко зменшити експлуатаційні вуглецеві відкладення, навіть як попит на охолодження.

Кейс-практикум: Клімат-адаптивні хмарочоси

Край (Амстердам, Нідерланди)

Хоча тільки п'ятнадцять оповідань, Край часто цитується як в світі зелена офісна будівля. Він використовує Південно-факувальний сонячний фасад, систему теплої енергії, а також світлодіодне освітлення, що працює PoE (Power over Ethernet) сітки. Його передова система управління будівлею використовує тисячі датчиків для регулювання освітлення, опалення, і вентиляції на основі розміщення і зовнішнього умов. Хоча не супервсе, його принципи тепер масштабуються для високорослих будівель в одній кліматичної зоні.

Один Центральний парк (Сидней, Австралія)

Ця змішана вежа має геліостатну систему, яка заправляє сонячне світло на затінених плазах, зменшуючи необхідність штучного освітлення. Фасад інтегрує гідропонічні зелені стіни, які пропускають 1,200 квадратних метрів, зрощені обробленими чорною водою. Конструкція зменшена пікове охолодження навантаження на 15% і служить моделлю для інтеграції пасивних і активних систем в умовах вологих субтропічних кліматів.

Шанхайська вежа (Шанхай, Китай)

Друга світова будівля – це підручник, приклад вітровідміни та енергоефективності. Його скручування зменшує навантаження на вітер на 24% порівняно з квадратною формою, економія конструкційного матеріалу. Двохкутний фасад створює буферну зону, яка утеплює інтер’єри, при цьому система збору дощових вод та геотермальні теплові насоси сприяють його лівій сертифікації. Вежа 270 вітротурбін генерують достатню потужність для зовнішнього освітлення.

Майбутнє Outlook

В темпі зростання клімату є демонтажом будівельних кодів у багатьох регіонах. Майбутні високорослі, ймовірно, будуть включати в себе функції, які ми тільки починаємо бачити: біомімітичні фасади, які "дбалувати" для регулювання температури, децентралізовані мікро-полоси для енергозберігаючих, і цифрові близнюки, які моделюють в реальному часі кліматичні ризики. Міські планувальники розглядаються принципами "поглинання міста", які інтегрують водне управління на рівні з загальнодоступним дренажом. Як глобальне населення містить далі, і як щільні вертикальні мікрорайони стають більш поширеними, наука між будматеріалами і кліматизація стануть не більш критичними.

Висновок

Зміна клімату – це не далека загроза для високоповерхових будівель – це сучасний драйвер дизайну. З структурної фортифікації проти суперсторм до інтелектуальних фасадів, які балансують тепловий комфорт з використанням енергії, стратегії, викладені тут, представляють стан мистецтва в клімат-адаптивному високобудівному дизайні будівлі. Для розробників і політиків, які інвестують в ці заходи, зараз не тільки екологічні домішки, але і фінансовий: будівлі, призначені для майбутніх кліматичних умов, будуть командувати більш високі цінності, менші експлуатаційні витрати, і більш рідкісне задоволення. Як дослідження продовжує і технологія, високі сходи стануть моделями самодостатності і стійкості, що дозволяють навіть високі структури, здатні змінити найвищу планету.

Для більш глибоких даних про кліматичні проекції для міських територій див. IPCC Шість звіт про оцінку (WGII) та Коуніцил на all Buildings та Urban Habitat (CTBUH) . Додаткові кейси доступні з World Green Building Council's Advancing Net Zero ініціатива].