Что такое кинетический фасад и как он на самом деле работает?

Большинство зданий носят одну и ту же внешнюю оболочку весь день. Кинетический фасад — нет.

Оно движется. Панели вращаются, складываются, скользят или колышутся либо по команде двигателя, либо под действием ветра, и при этом здание меняет количество солнечного света, проникающего внутрь, количество воздуха, проходящего сквозь него, и свой внешний вид с улицы, иногда буквально за одну минуту.

Звучит экзотично. С механической точки зрения, большая часть этого на удивление обычна.

В этом руководстве дается практическое объяснение определения кинетического фасада и рассматриваются основные типы кинетических фасадов. кинетические фасады и определяет, что владельцы и проектные группы должны учитывать, прежде чем принимать решение.

Основные выводы

• Кинетический фасад — это ограждающая конструкция здания, элементы которой физически движутся, либо с помощью электропривода, либо пассивно.

• Большинство систем относятся к нескольким типам движения, таким как вращение, поворот, складывание, скольжение и колебание.

• Пассивные ветроэнергетические системы не требуют энергии, но не управляются, в то время как моторизованные системы могут реагировать на солнце, тепло и присутствие людей.

• Техническое обслуживание, системы управления и выбор материалов определяют, будет ли фасад продолжать двигаться через двадцать лет.

Определение кинетического фасада

Кинетический фасад — это наружная стена или экран с элементами, предназначенными для изменения положения в течение всего срока службы здания.

Главное — это движение. Оно может служить для повышения энергоэффективности, обеспечения естественного освещения, вентиляции, конфиденциальности или просто для визуального эффекта, и многие проекты объединяют несколько из этих целей в одной системе.

Слово «динамический» часто используется в широком смысле для обозначения того же самого. Однако оно имеет более широкое значение. Динамические фасады включают в себя электрохромное стекло и другие покрытия, которые изменяют свои свойства, не двигаясь при этом, поэтому полезно понимать, что это слово имеет более широкое значение. Чем кинетические и динамические свойства отличаются друг от друга? прежде чем вписывать какое-либо из этих слов в краткое изложение.

Почему существует кинетическая фасадная архитектура?

Статичные стены — это компромисс. Они рассчитаны на самый неблагоприятный час в году, а затем остаются неизменными в течение всего остального часа.

Подвижные элементы нарушают этот компромисс. Затеняющий экран может закрываться от низкого западного солнца во второй половине дня и снова открываться при зимнем дневном свете, вентиляционная стена может позволить парковке «дышать» без вентиляторов, а напечатанное поле жалюзи может показывать одно изображение прибывающим посетителям и другое — уходящим.

Это относится и к кинетической фасадной архитектуре . Адаптация вместо компромисса.

Основные типы кинетических фасадов

Классификация обычно начинается с типа движения. Каждый тип имеет свою механику, схему обслуживания и визуальные характеристики.

Вращающиеся элементы

Жалюзи или ребра вращаются вокруг неподвижной оси, вертикальной или горизонтальной. Это наиболее распространенный тип, механически простой и хорошо подходящий для защиты от солнца.

Поворотные и развевающиеся панели

Небольшие панели подвешены на шарнире сверху и свободно, или в определенных пределах, раскачиваются под воздействием ветра. Это мерцающие стены и хлопающие фасады, которые можно увидеть на парковках и витринах магазинов, и они почти всегда пассивны.

Складные элементы

Панели складываются подобно оригами или ставням-гармошкам. Они могут полностью закрыться, образуя сплошную поверхность, или полностью открыться, открывая обзор.

Скользящие элементы

Экраны скользят по направляющим перед остеклением. Большие перфорированные раздвижные панели часто встречаются на фасадах жилых домов и гостиниц.

Расширяющиеся и сжимающиеся элементы

Эти солнцезащитные конструкции открываются и закрываются, как зонт или диафрагма фотоаппарата. В комплексе Al Bahar Towers в Абу-Даби, завершенном в 2012 году, используется около 2000 зонтообразных солнцезащитных элементов, которые открываются и закрываются в зависимости от движения солнца по зданию, и, по словам проектировщиков, в результате этого значительно снизилось солнечное излучение.

Поверхности, изменяющие форму

В некоторых системах панель изгибается или деформируется сама по себе, а не перемещается на шарнире. Такие системы основаны на использовании гибких материалов и реже применяются в масштабах строительства.

Как на самом деле движется кинетический фасад

Каждый кинетический фасад состоит из трех частей. Часть, которая движется, часть, которая приводит его в движение, и часть, которая определяет, когда это произойдет.

Подвижный элемент

Обычно это алюминиевая панель, жалюзи или заслонка. Алюминий преобладает, потому что он легкий, жесткий для своего веса, легко поддается формовке и долговечен благодаря покрытию PVDF или анодированию.

Наезд

В активных системах используются электродвигатели, линейные актуаторы или, иногда, гидравлика, соединенные с панелями посредством рычагов, шестерен или толкателей. В пассивных системах используется давление ветра, сила тяжести или реакция материала, например, полоса, которая изгибается при нагревании. Более подробное объяснение приведено ниже. исполнительные механизмы, приводы и обратная связь от датчиков в отдельном руководстве.

Контроль

Активным системам нужен «мозг». Датчики измеряют положение солнца, освещенность, скорость ветра, температуру или количество людей, а контроллер определяет, на какое расстояние должна перемещаться каждая зона, часто будучи связанным с системой управления зданием. Пассивные системы не имеют контроллера. Решение принимает ветер.

Активные и пассивные системы

Это самое важное решение в любом кинетическом проекте.

Пассивные системы — это не удешевлённая версия активных. Они выполняют другую функцию. В частности, о системах защиты от флаттера смотрите здесь: Панели, которые перемещаются без источника питания. спроектированы.

Где кинетические фасады заслуживают своего места

Наиболее удачные проекты имеют четкую функциональную причину для перемещения.

В многоуровневых парковках используются стены, воздействующие на ветер, для обеспечения естественной вентиляции, при этом автомобили скрываются за движущейся сеткой. парковочные сооружения с естественной вентиляцией В настоящее время моторизованные солнцезащитные системы являются одним из наиболее распространенных применений. В офисах и высотных зданиях в жарком климате используются моторизованные солнцезащитные системы, поскольку Снижение теплопотерь от солнечного излучения с помощью подвижных жалюзи. снижает нагрузку на систему охлаждения там, где это наиболее важно.

В музеях и культурных зданиях для регулирования дневного света используются кинетические экраны. Управление дневным светом в выставочных залах Это позволяет защитить ценные коллекции, сохраняя при этом естественное освещение в общественных местах. Париж может похвастаться одним из первых примеров в этом отношении: в Институте арабского мира, завершенном в 1987 году, на южном фасаде были использованы светочувствительные механические диафрагмы.

В розничной торговле движение используется для привлечения внимания. Мерцающие стены на фасадах магазинов улавливает свет и ветер и привлекает взгляд издалека, в то время как линзовидные и печатные изображения жалюзи позволяет одному фасаду размещать несколько изображений.

Сколько это стоит

Перемещение обходится дороже, чем установка стационарной стены. Вопрос в том, насколько дороже и на какой период времени.

Капитальные затраты возрастают с увеличением сложности конструкции, в то время как эксплуатационные расходы зависят от потребляемой мощности, технического обслуживания и возможной замены движущихся частей. Полное сравнение Стоимость жизненного цикла по сравнению со статическим фасадом заслуживает отдельной статьи, Оптимизация затрат, обеспечивающая движение Зачастую это возможно за счет упрощения привода, а не за счет устранения движения.

Риски, на которые никто не идет, при рендеринге

Износ движущихся частей. Открытые движущиеся части изнашиваются быстрее.

Многие ранние кинетические фасады перестали двигаться в течение десятилетия, не потому что идея провалилась, а потому что детали не были разработаны с учетом условий эксплуатации. Повторяющиеся проблемы уже хорошо известны.

• Износ подшипников и залипание абразивных частиц в шарнирах и точках опоры

• Коррозия в местах соединения разнородных металлов в подвижных стыках.

• Защищающие панели от льда и снега в условиях холодного климата

• Птицы гнездятся в дуплах позади движущегося слоя атмосферы.

• Блики от отражающих панелей при их вращении

• Системы управления, которые устаревают раньше, чем устаревает оборудование.

Для каждого из них существует своё конструктивное решение. Изоляция разнородных металлов в подвижных соединениях. , режимы блокировки на льду, снегу и в зимнее время , исследования бликов и отражений , не допустить попадания птиц в механизм , и элементы управления, которые служат дольше, чем их оборудование Эти вопросы, наряду с износом подшипников и залипанием абразивных частиц, рассматриваются в отдельных руководствах.

Материалы и отделка

Алюминий является основным материалом для кинетических панелей. Легкие панели требуют меньших приводов и создают меньшую нагрузку на подшипники.

Выбор отделки имеет большее значение, чем для статической стены, потому что движущиеся поверхности трутся, изгибаются и видны под разными углами. Покрытия PVDF по стандарту AAMA 2605 обеспечивают длительную стабильность цвета на открытом воздухе, анодирование придает твердую поверхность в местах износа, а печатные покрытия позволяют наносить изображения на жалюзи и откидные панели. В PRANCE мы обычно разделяем работу. PVDF наносится на видимые поверхности, более твердые покрытия — там, где детали трутся, а наши Поверхностная обработка PVDF и отделка печатной поверхности Пусть подвижный слой переносит цвет или изображение, не жертвуя при этом прочностью.

Вопросы, которые необходимо решить до начала проектирования.

Когда компания PRANCE рассматривает кинетическую концепцию, первый вопрос, который мы задаем, остается неизменным: для чего нужно это движение?

• Для чего предназначено движение: для энергии, вентиляции, дневного света или внешнего вида?

• Нужно ли ему управлять, или он может следовать за ветром?

• С какими климатическими воздействиями ему придётся столкнуться, включая ветер, лёд, пыль и соль?

• Кто будет его обслуживать и как к нему будут получать доступ?

• Что произойдет, если оно перестанет двигаться?

• Как будет осуществляться поддержка системы управления через двадцать лет?

Если на последние два вопроса нет однозначных ответов, значит, разработка не завершена.

Заключение

Лучшие кинетические фасады движутся не просто так, и их конструкция разработана таким образом, чтобы они продолжали двигаться.

Начните с определения задачи, которую должен выполнять механизм, выберите самый простой привод, который с ней справится, и спроектируйте подшипники, шарниры и элементы управления с учетом реальных климатических условий. Отправьте в PRANCE ваши чертежи и обсудить концепцию кинетического фасада с нашей командой.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое кинетический фасад простыми словами?

Это наружная отделка здания с подвижными элементами, такими как вращающиеся жалюзи, складные ставни или управляемые ветром заслонки. Движение изменяет затенение, вентиляцию, дневной свет или внешний вид.

2. Какие основные типы кинетических фасадов существуют?

К основным типам относятся системы, вращающиеся, поворачивающиеся или колыхающиеся, складывающиеся, скользящие, расширяющиеся и изменяющие форму. Они также подразделяются по типу привода: активные с двигателями или пассивные, зависящие от ветра и свойств материала.

3. Нужно ли электричество для кинетических фасадов?

Не всегда. Пассивные ветроуправляемые фасады движутся без какого-либо источника энергии. Моторизованные системы затенения и складывания требуют энергии для приводов и управления.

4. Являются ли кинетические фасады энергоэффективными?

Да, если они предназначены для затенения. Наружные подвижные жалюзи блокируют солнечные лучи до того, как они достигнут стекла, что снижает нагрузку на систему кондиционирования. Чисто декоративные системы могут экономить мало энергии.

5. Как долго сохраняется кинетический фасад?

Это зависит от подшипников, материалов, технического обслуживания и систем управления. Панели могут служить десятилетиями, но движущиеся части и элементы управления обычно требуют обслуживания или замены в течение срока службы здания.