Làm thế nào các mặt tiền thụ động vận động bằng gió mà không cần bất kỳ nguồn năng lượng nào?
Không động cơ. Không cảm biến. Không bộ điều khiển. Vậy mà nó vẫn hoạt động cả ngày.
A mặt tiền động lực học nhờ gió Công trình được tạo thành từ hàng ngàn tấm nhỏ, nhẹ treo bằng bản lề, và mỗi cơn gió, xoáy nước và thay đổi áp suất đi qua tòa nhà đều nâng một số tấm lên và làm những tấm khác rơi xuống, do đó toàn bộ bề mặt gợn sóng như mặt nước hoặc một cánh đồng cỏ, phản ánh chuyển động vô hình của không khí bên trong tòa nhà theo thời gian thực.
Trông có vẻ dễ dàng. Kỹ thuật chế tạo cho nó rất tỉ mỉ.
Những điểm chính cần ghi nhớ
Tường động thụ động sử dụng các tấm nhỏ có bản lề, có thể xoay theo sự thay đổi áp suất gió.
Khối lượng tấm, ma sát bản lề và vị trí trục xoay quyết định độ dễ dàng khi các tấm di chuyển.
Các điểm dừng giới hạn phạm vi di chuyển, ngăn các tấm pin bị lật và giảm tiếng ồn.
Khung đỡ phải được thiết kế chịu được tải trọng gió tối đa, vì các tấm pin không thể thu vào.
Cách thức hoạt động của hệ thống tường động thụ động
Nguyên tắc này đã có từ lâu. Một lá cờ, một chiếc chuông gió, một chiếc lá.
Mỗi tấm panel được treo bằng một trục xoay dọc theo cạnh trên của nó. Gió thổi qua mặt tiền không bao giờ ổn định, và sự chênh lệch áp suất nhỏ giữa mặt trước và mặt sau của mỗi tấm panel đẩy nó ra ngoài hoặc kéo nó vào trong, khiến nó đung đưa, sau đó trọng lực kéo nó trở lại vị trí ban đầu.
Hàng nghìn tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động ở những thời điểm hơi khác nhau tạo nên những làn sóng. Đó chính là hiệu ứng thị giác.
Điều gì khiến các tấm panel di chuyển dễ dàng?
Khối lượng tấm
Các tấm nhẹ hơn sẽ phản ứng tốt hơn với gió nhẹ. Nhôm mỏng thường là lựa chọn phổ biến, vì nó kết hợp trọng lượng nhẹ với độ cứng vừa đủ để giữ phẳng và độ bền đủ để chịu được sự chuyển động trong nhiều năm.
Các tấm panel nặng hơn sẽ dịch chuyển ít hơn và muộn hơn. Chúng cũng tạo ra tải trọng lớn hơn lên bản lề.
Ma sát bản lề
Mỗi một chút ma sát đều làm tăng tốc độ gió cần thiết để bắt đầu chuyển động. Các trục xoay tự do làm từ vật liệu có ma sát thấp cho phép các tấm phản ứng với những cơn gió rất nhẹ, trong khi các trục xoay cố định khiến bức tường đứng yên trong những ngày lặng gió.
Sự gan dạ chính là kẻ thù ở đây. Các khớp xoay ma sát thấp, chống mài mòn. Giữ cho hiệu quả kéo dài nhiều năm chứ không phải chỉ vài tháng.
Vị trí trục xoay và hình dạng bảng điều khiển
Vị trí của trục xoay trên tấm panel sẽ ảnh hưởng đến cách nó lắc. Trục xoay ngay tại cạnh trên tạo ra chuyển động dài, giống như con lắc, trong khi trục xoay thấp hơn một chút sẽ làm giảm biên độ lắc và thay đổi tốc độ tấm panel trở lại vị trí ban đầu.
Hình dạng của tấm panel cũng rất quan trọng. Các tấm panel hình vuông, tròn, lục giác và hình thoi đều có khả năng đón gió và phản chiếu ánh sáng khác nhau.
Ánh sáng có tác dụng tương đương với gió.
Một tấm kính di động phản chiếu một mảng trời khác nhau mỗi khi nó lắc lư.
Đó là nguồn gốc của sự lấp lánh. Với lớp phủ phản chiếu hoặc bán phản chiếu, mỗi tấm panel đung đưa sẽ phản chiếu ánh sáng giữa bầu trời, mặt đất và các tòa nhà lân cận, vì vậy ngay cả những chuyển động nhỏ cũng tạo ra hiệu ứng thị giác mạnh mẽ từ đường phố, và vào những ngày nắng đẹp, bức tường dường như lấp lánh mà không cần bất kỳ chuyển động rõ ràng nào.
Lớp phủ mờ tạo ra hiệu ứng gợn sóng mềm mại và tự nhiên hơn. Lớp phủ màu có thể được sử dụng trên một mặt hoặc cả hai mặt.
Điểm dừng, giới hạn và tiếng ồn
Các tấm panel không giới hạn hoạt động không đúng cách. Chúng lật, rối và kêu loảng xoảng.
Các chốt chặn giới hạn phạm vi chuyển động của mỗi tấm pin, do đó khi có gió mạnh, pin không thể bị cuốn qua bản lề hoặc va vào tấm pin phía trên. Các miếng đệm mềm hoặc các chi tiết chốt chặn được thiết kế cẩn thận giúp giảm tiếng ồn khi các tấm pin va chạm vào giới hạn chuyển động, điều này rất quan trọng đối với khu dân cư và những con phố yên tĩnh.
Tiếng ồn thường là vấn đề đầu tiên mà mọi người phàn nàn. Đây cũng là một trong những vấn đề dễ khắc phục nhất trong quá trình thiết kế, đó là lý do tại sao tại PRANCE, chúng tôi coi điểm dừng xe buýt như một mô hình thử nghiệm chứ không chỉ là một đường kẻ trên bản vẽ.
Khung xe chịu được toàn bộ tải trọng gió.
Các mặt tiền chủ động có thể thu vào khi có bão. Mặt tiền thụ động thì không thể.
Điều đó có nghĩa là kết cấu đỡ phía sau các tấm ốp mặt tiền năng động theo gió phải được thiết kế chịu được tải trọng gió thiết kế tối đa theo tiêu chuẩn ASCE 7, EN 1991-1-4 hoặc quy định địa phương, với các tấm ở vị trí chịu lực xấu nhất, và các bản lề và bộ phận cố định giữ mỗi tấm phải chịu được những cơn gió giật mạnh hơn nhiều so với những cơn gió nhẹ tạo nên hiệu ứng thị giác.
Lưới cáp, khung thanh và khung nhôm đều được sử dụng. Mỗi loại đều cần được kiểm tra cấu trúc tương tự như mặt tiền thông thường.
Ví dụ về tỷ lệ
Các bức tường thụ động hoạt động hiệu quả ở quy mô rất lớn.
Bãi đậu xe tại nhà ga nội địa sân bay Brisbane có mặt tiền động do nghệ sĩ Ned Kahn, cùng với Hassell và UAP thiết kế, được làm từ khoảng 118.000 tấm nhôm treo trên diện tích khoảng 5.000 mét vuông trải dài trên tám tầng. Các ứng dụng như thế này, nơi bức tường cũng cho phép không khí lưu thông, được đề cập trong hướng dẫn của chúng tôi về... Màn chắn thông gió cho bãi đậu xe .
Vị trí của các hệ thống thụ động
Sử dụng | Vì sao phương pháp thụ động hiệu quả |
Các công trình đỗ xe | Thông gió, sàng lọc, không cần nguồn điện. |
Mặt tiền cửa hàng bán lẻ | Sự chuyển động thị giác liên tục thu hút sự chú ý. |
Các trung tâm vận tải | Diện tích bề mặt lớn, chi phí bảo trì thấp hơn so với động cơ. |
Các tòa nhà văn hóa và công cộng | Mặt tiền kiến trúc lấy cảm hứng từ nghệ thuật và hòa hợp với thiên nhiên. |
Nhà máy và dịch vụ sàng lọc | Che giấu thiết bị trong khi vẫn cho phép luồng không khí lưu thông. |
Bán lẻ là một lựa chọn phù hợp tự nhiên. Thu hút khách hàng bằng ánh sáng chuyển động Đây là một lý do thuyết phục để lựa chọn rèm xếp cho mặt tiền trung tâm thương mại hoặc cửa hàng.
Những điều mà hệ thống thụ động không thể làm được
Chúng không thể bị kiểm soát. Đó là bản chất của nghề này.
Một bức tường thụ động sẽ không tự động đóng lại để đón ánh nắng chiều hoặc mở ra để đón ánh sáng ban ngày mùa đông theo ý muốn. Nó sẽ chuyển động khi gió thổi và đứng yên khi không khí lặng. Nếu mục tiêu là kiểm soát độ che nắng chính xác, cần đến một hệ thống chủ động.
Các bức tường thụ động cũng bị hao mòn theo thời gian. Bản lề và trục xoay trải qua hàng triệu chuyển động nhỏ trong suốt vòng đời của chúng.
Xác định thông số kỹ thuật của mặt tiền động lực gió
Vật liệu tấm, độ dày, kích thước, hình dạng và lớp hoàn thiện trên mỗi mặt
Loại trục, vật liệu và tuổi thọ thiết kế trong các chu kỳ chuyển động
Các chi tiết dừng giới hạn hành trình của bảng điều khiển, có chức năng kiểm soát tiếng ồn.
Khung đỡ được thiết kế để chịu tải trọng gió tối đa theo quy định hiện hành.
Các bộ phận cố định và bản lề được kiểm tra khả năng chịu tải trọng gió giật ở vị trí tấm panel chịu lực mạnh nhất.
Bảo vệ chống ăn mòn và cách ly các kim loại khác nhau tại bản lề.
Tiếp cận để kiểm tra và thay thế các tấm riêng lẻ.
Cung cấp các tấm ốp và bản lề dự phòng để thay thế trong tương lai.
PRANCE sản xuất các tấm thụ động bằng nhôm, được hoàn thiện bằng PVDF hoặc bề mặt được anot hóa Tùy thuộc vào mức độ phản chiếu mà thiết kế yêu cầu. Vẫn đang phân vân giữa chuyển động thụ động và chuyển động chủ động? Hãy bắt đầu với cách phân loại mặt tiền động trong hướng dẫn chính của chúng tôi.
Phần kết luận
Mặt tiền thụ động biến thời tiết thành chuyển động một cách miễn phí.
Giữ cho các tấm panel nhẹ, xoay trơn tru và dừng êm ái, sau đó thiết kế khung chịu được những cơn bão tồi tệ nhất, và bức tường sẽ tiếp tục hoạt động trong nhiều năm. Hãy gửi cho chúng tôi dữ liệu về độ cao và tốc độ gió tại công trường của bạn. yêu cầu nghiên cứu về mặt tiền thụ động .
Câu hỏi thường gặp
1. Làm thế nào một mặt tiền động học chạy bằng sức gió có thể chuyển động mà không cần nguồn điện?
Các tấm nhỏ có bản lề sẽ phản ứng với sự thay đổi áp lực gió ở mặt trước và mặt sau của chúng. Gió giật đẩy chúng ra ngoài hoặc vào trong, và trọng lực sẽ đưa chúng trở lại vị trí ban đầu, tạo ra hiệu ứng gợn sóng trên tường.
2. Tường động thụ động có cần bảo trì không?
Đúng vậy, nhưng ít hơn so với các hệ thống vận hành bằng động cơ. Bản lề và trục xoay sẽ bị mòn theo thời gian và cần được kiểm tra, và các tấm hoặc trục xoay có thể cần được thay thế sau nhiều năm sử dụng.
3. Các tấm pin năng lượng mặt trời chạy bằng sức gió có gây tiếng ồn không?
Điều này có thể xảy ra nếu các điểm dừng được thiết kế kém. Các tấm chắn mềm và hình dạng điểm dừng được thiết kế tốt sẽ giảm tiếng ồn khi các tấm đạt đến giới hạn chuyển động của chúng.
4. Có thể khóa các tấm pin năng lượng mặt trời thụ động trong thời gian có bão không?
Thông thường là không. Các hệ thống thụ động được thiết kế để tiếp tục chuyển động, vì vậy khung, bản lề và các bộ phận cố định phải được thiết kế để chịu được tải trọng gió thiết kế tối đa ngay cả khi các tấm ở vị trí bất lợi nhất.
5. Tốc độ gió bao nhiêu cần thiết để làm cho các tấm pin mặt trời chuyển động?
Điều đó phụ thuộc vào trọng lượng tấm pin, ma sát bản lề và vị trí trục xoay. Các tấm pin nhẹ trên trục xoay có ma sát thấp sẽ phản ứng tốt với gió nhẹ, trong khi các tấm pin nặng hơn cần gió mạnh hơn.