Come si muovono le facciate passive azionate dal vento senza bisogno di energia
Niente motori. Niente sensori. Niente centralina. Eppure si muove tutto il giorno.
A facciata cinetica azionata dal vento È composto da migliaia di piccoli pannelli leggeri appesi a delle cerniere, e ogni raffica, vortice e variazione di pressione che attraversa l'edificio ne solleva alcuni e ne lascia cadere altri, così che l'intera superficie ondeggia come l'acqua o un campo d'erba, tracciando in tempo reale il movimento invisibile dell'aria attraverso l'edificio.
Sembra tutto così semplice. Ma l'ingegneria che c'è dietro è meticolosa.
Punti chiave
Le pareti cinetiche passive utilizzano piccoli pannelli incernierati che oscillano al variare della pressione del vento.
La massa del pannello, l'attrito della cerniera e la posizione del perno determinano la facilità con cui i pannelli si muovono.
I fermi limitano la corsa, impediscono il ribaltamento dei pannelli e riducono il rumore.
La struttura di supporto deve essere progettata per sopportare il carico massimo del vento, poiché i pannelli non possono ritrarsi.
Come funziona un sistema di pareti cinetiche passive
Il principio è antico. Una bandiera, un carillon a vento, una foglia.
Ogni pannello è sospeso tramite un perno lungo il bordo superiore. Il vento che soffia sulla facciata non è mai costante e le piccole differenze di pressione tra la parte anteriore e quella posteriore di ciascun pannello lo spingono verso l'esterno o lo tirano verso l'interno, facendolo oscillare, per poi essere riportato dalla forza di gravità nella sua posizione di riposo.
Migliaia di pannelli che eseguono questa operazione in momenti leggermente diversi creano delle onde. Questo è l'effetto visivo.
Cosa fa sì che i pannelli si muovano facilmente?
Massa del pannello
I pannelli più leggeri reagiscono meglio al vento più debole. L'alluminio sottile è la scelta più comune, poiché combina un peso ridotto con una rigidità sufficiente a mantenerlo piatto e una durata tale da resistere a anni di movimento.
I pannelli più pesanti si muovono meno e più tardi. Inoltre, esercitano un carico maggiore sulle cerniere.
Attrito della cerniera
Ogni minimo attrito aumenta la velocità del vento necessaria per innescare il movimento. I perni a rotazione libera realizzati con materiali a basso attrito consentono ai pannelli di reagire anche a brezze molto leggere, mentre i perni rigidi mantengono la parete immobile nelle giornate calme.
Qui il nemico è la tenacia. Perni a basso attrito resistenti alla sabbia mantenere l'effetto per anni anziché per mesi.
Posizione del perno e forma del pannello
La posizione del perno sul pannello influenza il suo movimento oscillatorio. Un perno posizionato esattamente sul bordo superiore produce un movimento ampio, simile a quello di un pendolo, mentre un perno leggermente più in basso accorcia l'oscillazione e modifica la velocità di ritorno del pannello.
Anche la forma del pannello è importante. I pannelli quadrati, rotondi, esagonali e a forma di diamante catturano il vento e riflettono la luce in modo diverso.
La luce compie tanto lavoro quanto il vento
Un pannello mobile riflette una porzione diversa di cielo ad ogni oscillazione.
È da lì che proviene lo scintillio. Grazie a una finitura riflettente o semi-riflettente, ogni pannello oscillante riflette la luce tra cielo, terra ed edifici circostanti, creando un forte effetto visivo anche con movimenti minimi, visibili dalla strada. Nelle giornate di sole, la parete sembra brillare anche in assenza di movimenti evidenti.
Le finiture opache conferiscono un effetto ondulato più morbido e materico. Le finiture colorate possono essere utilizzate su una sola faccia o su entrambe.
Fermate, limiti e rumore
I pannelli, infiniti, si comportano in modo anomalo. Si ribaltano, si aggrovigliano e fanno rumore.
I fermi limitano l'escursione di ciascun pannello, impedendo che in caso di vento forte si pieghi oltre la cerniera o urti il pannello sovrastante. Paraurti morbidi o dettagli di arresto accuratamente sagomati riducono il rumore prodotto dall'impatto dei pannelli contro i loro limiti, un aspetto importante per le zone residenziali e le strade tranquille.
Spesso il rumore è la prima cosa di cui ci si lamenta. È anche uno degli aspetti più facili da eliminare in fase di progettazione, ed è per questo che noi di PRANCE consideriamo la fermata come un elemento prototipale e non solo come una linea su un disegno.
Il telaio sopporta l'intero carico del vento
Le facciate attive possono ritrarsi durante le tempeste. Quelle passive no.
Ciò significa che la struttura di supporto dietro i pannelli della facciata dinamica eolica deve essere progettata per sopportare il carico del vento di progetto previsto dalle norme ASCE 7, EN 1991-1-4 o dalle normative locali, con i pannelli nella loro posizione peggiore, e le cerniere e i fissaggi che sostengono ciascun pannello devono resistere a raffiche di vento ben più forti delle leggere brezze che creano l'effetto visivo.
Vengono utilizzate reti di cavi, griglie di barre e telai in alluminio. Ciascuno di questi elementi richiede le stesse verifiche strutturali di una facciata convenzionale.
Esempi di scala
Le pareti passive funzionano su scala molto ampia.
Il parcheggio del terminal nazionale dell'aeroporto di Brisbane presenta una facciata cinetica realizzata dall'artista Ned Kahn, con Hassell e UAP, composta da circa 118.000 pannelli di alluminio sospesi su una superficie di circa 5.000 metri quadrati distribuiti su otto piani. Applicazioni come questa, in cui la parete lascia passare anche l'aria, sono trattate nella nostra guida a schermi traspiranti per parcheggi .
Dove si collocano i sistemi passivi
Utilizzo | Perché la passività funziona |
Strutture di parcheggio | Ventilazione, schermatura, non necessita di alimentazione elettrica |
Vetrine di negozi | Il costante movimento visivo attira l'attenzione |
centri di trasporto | Ampie superfici, bassa manutenzione rispetto ai motori |
Edifici culturali e pubblici | Facciate artistiche che dialogano con la natura |
Impianto di vagliatura e servizi correlati | Nasconde l'attrezzatura consentendo al contempo la circolazione dell'aria. |
Il settore della vendita al dettaglio è perfetto per questo ruolo. Attirare i clienti con luci in movimento è un'ottima ragione per scegliere una parete decorativa a effetto onde per la facciata di un centro commerciale o di un negozio.
Cosa non possono fare i sistemi passivi
Non si possono controllare. Questo è il prezzo da pagare.
Una parete passiva non si chiude al sole pomeridiano né si apre per far entrare la luce del giorno invernale a comando. Si muove quando c'è vento e rimane immobile quando l'aria è calma. Se l'obiettivo è un controllo preciso dell'ombreggiatura, è necessario un sistema attivo.
Anche le pareti passive si usurano. Cerniere e perni subiscono milioni di piccoli movimenti nel corso della loro vita.
Specifiche per una facciata cinetica azionata dal vento
Materiale del pannello, spessore, dimensioni, forma e finitura su ciascuna faccia
Tipo di perno, materiale e durata del progetto nei cicli di movimento
Dettagli di arresto che limitano la corsa del pannello, con controllo del rumore
Telaio di supporto progettato per sopportare il carico del vento completo secondo le normative vigenti.
Fissaggi e cerniere controllati per resistere ai carichi di raffica nella posizione peggiore del pannello
Protezione dalla corrosione e isolamento di metalli diversi nelle cerniere
Accesso per l'ispezione e la sostituzione dei singoli pannelli
Pannelli e perni di ricambio forniti per future sostituzioni
PRANCE realizza pannelli passivi in alluminio, rifiniti in PVDF o finitura superficiale anodizzata a seconda di quanta riflessione richiede il progetto. Sei ancora indeciso tra movimento passivo e motorizzato? Inizia con come vengono classificate le facciate cinetiche nella nostra guida principale.
Conclusione
Le facciate passive trasformano le condizioni meteorologiche in movimento gratuitamente.
Mantieni i pannelli leggeri, i perni fluidi e gli arresti silenziosi, quindi progetta la struttura per la tempesta peggiore e il muro continuerà a muoversi per anni. Inviaci i dati relativi all'altitudine e al vento del sito e richiedere uno studio sulla facciata passiva .
Domande frequenti
1. Come si muove una facciata cinetica azionata dal vento senza alimentazione elettrica?
Piccoli pannelli incernierati reagiscono alle variazioni di pressione del vento sulle loro superfici anteriore e posteriore. Le raffiche li spingono verso l'esterno o verso l'interno, e la forza di gravità li riporta nella posizione iniziale, creando un effetto ondulato sulla parete.
2. Le pareti cinetiche passive necessitano di manutenzione?
Sì, ma meno rispetto ai sistemi motorizzati. Le cerniere e i perni si usurano nel tempo e dovrebbero essere ispezionati, e i pannelli o i perni potrebbero dover essere sostituiti dopo molti anni di utilizzo.
3. I pannelli eolici sono rumorosi?
Possono esserlo se i fermi sono progettati male. Paraurti morbidi e una geometria dei fermi ben progettata riducono il rumore dei pannelli che raggiungono il limite della loro oscillazione.
4. È possibile bloccare i pannelli passivi durante i temporali?
In genere no. I sistemi passivi sono progettati per continuare a muoversi, quindi il telaio, le cerniere e i fissaggi devono essere progettati per sopportare il carico del vento di progetto completo con i pannelli nella loro posizione peggiore.
5. Quale velocità del vento è necessaria per far muovere i pannelli?
Dipende dal peso del pannello, dall'attrito delle cerniere e dalla posizione del perno. I pannelli leggeri con perni a basso attrito rispondono a brezze leggere, mentre i pannelli più pesanti necessitano di vento più forte.