Mặt tiền động là gì và nó hoạt động như thế nào?
Hầu hết các tòa nhà đều giữ nguyên một lớp vỏ ngoài suốt cả ngày. Nhưng mặt tiền động thì không.
Nó chuyển động. Các tấm panel xoay, gập, trượt hoặc rung rinh, hoặc do động cơ điều khiển hoặc do gió đẩy, và nhờ đó, tòa nhà thay đổi lượng ánh nắng mặt trời chiếu vào, lượng không khí lưu thông qua nó, và diện mạo của nó nhìn từ đường phố, đôi khi chỉ trong một phút.
Nghe có vẻ lạ lẫm. Về mặt cơ khí, hầu hết các bộ phận đều khá bình thường.
Hướng dẫn này giải thích định nghĩa về mặt tiền động một cách thực tiễn, đồng thời trình bày các loại chính của nó. mặt tiền động và nêu rõ những điều mà chủ sở hữu và đội ngũ thiết kế nên cân nhắc trước khi quyết định lựa chọn một phương án nào đó.
Những điểm chính cần ghi nhớ
Mặt tiền động là lớp vỏ tòa nhà có các bộ phận chuyển động vật lý, có thể được vận hành bằng động cơ hoặc thụ động.
Hầu hết các hệ thống đều thuộc một số loại chuyển động chính, chẳng hạn như quay, xoay, gấp, trượt và rung.
Hệ thống năng lượng gió thụ động không cần điện nhưng không thể điều khiển, trong khi hệ thống điều khiển bằng động cơ có thể phản ứng với ánh nắng mặt trời, nhiệt độ và sự hiện diện của người.
Việc bảo trì, hệ thống điều khiển và lựa chọn vật liệu sẽ quyết định liệu mặt tiền có còn chuyển động sau hai mươi năm nữa hay không.
Định nghĩa mặt tiền động
Mặt tiền động là một bức tường hoặc màn chắn bên ngoài với các bộ phận được thiết kế để thay đổi vị trí trong suốt vòng đời của tòa nhà.
Điểm mấu chốt nằm ở sự chuyển động của cửa. Nó có thể phục vụ cho hiệu suất năng lượng, ánh sáng ban ngày, thông gió, sự riêng tư hoặc đơn thuần là hiệu ứng thị giác, và nhiều dự án kết hợp một số mục tiêu đó trong cùng một hệ thống.
Thuật ngữ "năng động" thường được sử dụng một cách lỏng lẻo cho cùng một khái niệm. Nó có phạm vi rộng hơn. Mặt tiền năng động bao gồm kính điện sắc và các lớp phủ khác thay đổi đặc tính mà không cần di chuyển, vì vậy việc hiểu rõ điều này là rất hữu ích. Sự khác biệt giữa động lực học và động lực học là gì? trước khi viết bất kỳ từ nào vào bản tóm tắt.
Vì sao kiến trúc mặt tiền động tồn tại?
Các bức tường cố định là một giải pháp thỏa hiệp. Chúng được thiết kế để hoạt động trong giờ khắc nghiệt nhất của năm và sau đó giữ nguyên trạng thái đó trong những giờ khác.
Các yếu tố chuyển động phá vỡ sự thỏa hiệp đó. Màn che nắng có thể đóng lại để đón ánh nắng chiều từ hướng tây và mở ra để đón ánh sáng ban ngày mùa đông, bức tường thông gió có thể giúp tầng hầm đậu xe thông thoáng mà không cần quạt, và hệ thống lam chắn có in hình có thể hiển thị một hình ảnh cho khách đến và một hình ảnh khác cho khách rời đi.
Đó chính là trường hợp của kiến trúc mặt tiền động . Thích nghi thay vì thỏa hiệp.
Các loại mặt tiền động chính
Việc phân loại thường bắt đầu bằng loại chuyển động. Mỗi loại có cơ chế, kiểu bảo trì và đặc điểm hình ảnh riêng.
Các phần tử quay
Các nan chớp hoặc cánh tản nhiệt có thể xoay quanh một trục cố định, theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Đây là loại phổ biến nhất, có cấu tạo cơ học đơn giản và rất phù hợp để che nắng.
Bảng điều khiển xoay và rung
Những tấm nhỏ được gắn vào bản lề ở phía trên và đung đưa tự do, hoặc trong phạm vi nhất định, theo hướng gió. Đó là những bức tường lung linh và mặt tiền kiểu cánh bướm thường thấy trên các công trình bãi đậu xe và mặt tiền cửa hàng bán lẻ, và chúng hầu như luôn hoạt động thụ động.
Các yếu tố gấp
Các tấm panel gấp lại như nghệ thuật gấp giấy origami hoặc cửa chớp xếp nếp. Chúng có thể đóng hoàn toàn để tạo thành một bề mặt rắn chắc hoặc mở hoàn toàn để có tầm nhìn ra ngoài.
Các phần tử trượt
Các tấm chắn trượt dọc theo đường ray phía trước cửa kính. Các tấm trượt lớn có lỗ thường thấy trên mặt tiền nhà ở và khách sạn.
Các yếu tố mở rộng và thu hẹp
Các tấm chắn nắng đóng mở như một chiếc ô hoặc màng chắn của máy ảnh. Tòa tháp Al Bahar ở Abu Dhabi, hoàn thành năm 2012, sử dụng khoảng 2.000 tấm chắn nắng kiểu ô, đóng mở theo chuyển động của mặt trời trên tòa nhà, và các nhà thiết kế cho biết kết quả là lượng nhiệt hấp thụ từ mặt trời giảm đáng kể.
Bề mặt biến đổi hình dạng
Một số hệ thống uốn cong hoặc làm biến dạng chính tấm panel thay vì di chuyển nó trên bản lề. Những hệ thống này dựa vào vật liệu dẻo và ít phổ biến hơn ở quy mô công trình.
Kiểu | Lái xe điển hình | Mục đích chính | Độ phức tạp cơ học |
Các tấm chắn xoay | Động cơ | Bóng râm, ánh sáng ban ngày | Thấp đến trung bình |
Cánh lật xoay | Gió | Hiệu ứng hình ảnh, thông gió | Thấp |
Tấm gấp | Động cơ | Che nắng, riêng tư, an ninh | Trung bình đến cao |
Màn hình trượt | Động cơ hoặc điều khiển bằng tay | Che nắng, riêng tư | Vừa phải |
Đơn vị mở rộng | Động cơ | Tô bóng | Cao |
Da có khả năng biến đổi hình dạng | Phản ứng vận động hoặc vật chất | Tô bóng, biểu cảm | Cao |
Cách thức hoạt động thực sự của mặt tiền động
Mỗi mặt tiền động đều có ba phần. Một bộ phận để di chuyển, một bộ phận để di chuyển bộ phận đó, và một bộ phận để quyết định khi nào.
Yếu tố chuyển động
Thông thường đó là tấm, nan hoặc cánh bằng nhôm. Nhôm chiếm ưu thế vì nó nhẹ, cứng cáp so với trọng lượng, dễ tạo hình và bền với lớp phủ PVDF hoặc mạ anod.
Chuyến đi
Hệ thống chủ động sử dụng động cơ điện, bộ truyền động tuyến tính hoặc đôi khi là hệ thống thủy lực, được kết nối với các tấm pin thông qua các khớp nối, bánh răng hoặc thanh đẩy. Hệ thống thụ động sử dụng áp suất gió, trọng lực hoặc phản ứng vật liệu, chẳng hạn như một dải vật liệu uốn cong khi nóng lên. Có một giải thích đầy đủ hơn về... bộ truyền động, bộ điều khiển và phản hồi cảm biến trong một hướng dẫn riêng.
Sự kiểm soát
Hệ thống chủ động cần một bộ não. Các cảm biến đo vị trí mặt trời, ánh sáng, tốc độ gió, nhiệt độ hoặc sự hiện diện của người, và bộ điều khiển sẽ quyết định mỗi khu vực nên di chuyển bao xa, thường được liên kết với hệ thống quản lý tòa nhà. Hệ thống thụ động không có bộ điều khiển. Gió sẽ quyết định.
Hệ thống chủ động so với hệ thống thụ động
Đây là quyết định quan trọng nhất trong bất kỳ dự án động lực nào.
Nhân tố | Hoạt động (có động cơ) | Thụ động (do gió hoặc vật liệu vận hành) |
Quyền lực | Cần thiết | Không có |
Điều khiển | Chính xác và có thể lập trình | Không có gì, chuyển động tuân theo điều kiện. |
Vai trò năng lượng | Có thể quản lý lượng nhiệt mặt trời và ánh sáng ban ngày | Chủ yếu là thông gió và hiệu ứng hình ảnh. |
BẢO TRÌ | Động cơ, cảm biến, bộ điều khiển, ổ bi | Bản lề và ổ trục |
Chế độ hỏng hóc | Dừng hoạt động khi hệ thống điều khiển hoặc truyền động bị lỗi. | Mòn dần theo thời gian |
Chi phí tương đối | Cao hơn | Thấp hơn |
Hệ thống thụ động không phải là phiên bản rẻ tiền của hệ thống chủ động. Chúng thực hiện một nhiệm vụ khác. Đặc biệt đối với tường rung, hãy xem cách thức hoạt động của chúng. các tấm bảng di chuyển mà không cần nguồn điện. được thiết kế.
Nơi mà mặt tiền động khẳng định vị thế của mình.
Những dự án mạnh mẽ nhất đều có lý do chức năng rõ ràng cho sự vận động của mình.
Các bãi đỗ xe nhiều tầng sử dụng tường chắn bằng sức gió để đáp ứng nhu cầu thông gió tự nhiên, đồng thời che giấu ô tô phía sau màn chắn di động. các công trình bãi đậu xe thông gió tự nhiên Hiện nay, chúng là một trong những ứng dụng phổ biến nhất. Các văn phòng và tòa nhà cao tầng ở những vùng khí hậu nóng sử dụng hệ thống che nắng tự động, vì... Giảm lượng nhiệt mặt trời hấp thụ bằng rèm cửa di động Giảm tải làm mát ở những nơi quan trọng nhất.
Các bảo tàng và công trình văn hóa sử dụng màn chắn động để điều chỉnh ánh sáng ban ngày. Kiểm soát ánh sáng ban ngày cho không gian trưng bày Bảo vệ các bộ sưu tập nhạy cảm trong khi vẫn giữ được ánh sáng tự nhiên ở các khu vực công cộng. Paris là một ví dụ điển hình ban đầu về vấn đề này, khi Viện Thế giới Ả Rập (Institut du Monde Arabe), hoàn thành năm 1987, đã sử dụng các màng chắn cơ học cảm quang trên mặt tiền phía nam của nó.
Ngành bán lẻ sử dụng sự chuyển động để thu hút sự chú ý. Tường lấp lánh trên mặt tiền cửa hàng bán lẻ bắt lấy ánh sáng và gió, thu hút ánh nhìn từ xa, trong khi hình ảnh thấu kính và hình ảnh in trên lam chắn nắng Cho phép một mặt tiền thể hiện nhiều hình ảnh khác nhau.
Chi phí là bao nhiêu
Việc xây dựng tường di động tốn kém hơn so với tường cố định. Câu hỏi đặt ra là tốn kém bao nhiêu và trong khoảng thời gian bao lâu.
Chi phí đầu tư tăng lên theo độ phức tạp của cơ khí, trong khi chi phí vận hành phụ thuộc vào điện năng, bảo trì và việc thay thế các bộ phận chuyển động. Bảng so sánh đầy đủ... chi phí vòng đời so với mặt tiền tĩnh Nó nên được đưa vào một bài viết riêng, và kỹ thuật tối ưu hóa giá trị giúp duy trì sự vận động Điều này thường có thể thực hiện được bằng cách đơn giản hóa cơ cấu truyền động thay vì loại bỏ chuyển động.
Những rủi ro mà không ai tính đến trong bản dựng
Các bộ phận chuyển động bị mòn. Các bộ phận chuyển động lộ ra ngoài sẽ bị mòn nhanh hơn.
Nhiều mặt tiền động ban đầu đã ngừng hoạt động trong vòng một thập kỷ, không phải vì ý tưởng thất bại mà vì các chi tiết không được thiết kế phù hợp với điều kiện thực tế. Những vấn đề lặp đi lặp lại này hiện nay đã được biết đến rộng rãi.
Sự mài mòn ổ trục và ma sát do cặn bẩn tại các điểm xoay và bản lề
Sự ăn mòn xảy ra tại các điểm tiếp xúc giữa các kim loại khác nhau ở các khớp chuyển động.
Các tấm panel bị kẹt do băng và tuyết trong điều kiện khí hậu lạnh.
Chim làm tổ trong các hốc cây phía sau lớp khí quyển chuyển động
Ánh sáng chói từ các tấm phản quang khi chúng xoay
Các hệ thống điều khiển trở nên lỗi thời trước cả khi phần cứng thay thế.
Mỗi yếu tố này đều có một giải pháp thiết kế riêng. Phân tách các kim loại khác nhau tại các khớp chuyển động , Chế độ khóa băng, tuyết và mùa đông , nghiên cứu về độ chói và ánh sáng phản chiếu , ngăn chim tiếp cận cơ chế , Và các bộ điều khiển có tuổi thọ cao hơn phần cứng của chúng. Các vấn đề này được đề cập chi tiết trong các hướng dẫn chuyên dụng, cùng với hiện tượng mài mòn ổ bi và ma sát do bụi bẩn.
Vật liệu và hoàn thiện
Nhôm là vật liệu mặc định cho các tấm pin năng lượng động học. Các tấm pin nhẹ cần động cơ nhỏ hơn và tạo ít tải trọng hơn lên ổ trục.
Việc lựa chọn lớp hoàn thiện quan trọng hơn nhiều so với trên tường tĩnh, bởi vì các bề mặt chuyển động cọ xát, uốn cong và được nhìn thấy từ các góc độ khác nhau. Lớp phủ PVDF theo tiêu chuẩn AAMA 2605 mang lại độ bền màu lâu dài ngoài trời, lớp mạ anodizing tạo ra bề mặt cứng tại các điểm chịu mài mòn, và các lớp hoàn thiện in ấn cho phép in hình ảnh trên các nan và cánh cửa. Tại PRANCE, chúng tôi thường chia công việc thành hai phần. Lớp phủ PVDF được sử dụng cho các mặt mà mọi người nhìn thấy, các lớp hoàn thiện cứng hơn được sử dụng ở những nơi các bộ phận cọ xát, và phần còn lại của lớp hoàn thiện cứng hơn được sử dụng cho các bề mặt cứng hơn. Lớp phủ bề mặt PVDF Và hoàn thiện bề mặt in Cho phép lớp chuyển động mang màu sắc hoặc hình ảnh mà không làm giảm độ bền.
Những câu hỏi cần giải quyết trước khi bắt đầu thiết kế
Khi PRANCE xem xét một ý tưởng về chuyển động, câu hỏi đầu tiên chúng tôi đặt ra không bao giờ thay đổi. Chuyển động này nhằm mục đích gì?
Mục đích của chuyển động này là gì: năng lượng, thông gió, ánh sáng ban ngày hay thẩm mỹ?
Nó cần được điều khiển hay có thể tự bay theo chiều gió?
Nó sẽ phải đối mặt với những tác động khí hậu nào, bao gồm gió, băng, bụi và muối?
Ai sẽ chịu trách nhiệm bảo trì nó, và họ sẽ tiếp cận nó bằng cách nào?
Điều gì sẽ xảy ra nếu nó ngừng chuyển động?
Hệ thống điều khiển sẽ được hỗ trợ như thế nào trong hai mươi năm tới?
Nếu hai câu hỏi cuối cùng không có câu trả lời rõ ràng, thì thiết kế chưa hoàn thiện.
Phần kết luận
Những mặt tiền động tốt nhất đều chuyển động vì một lý do nào đó, và chúng được thiết kế chi tiết để luôn chuyển động.
Hãy bắt đầu bằng việc xác định nhiệm vụ của bộ máy, chọn hệ thống truyền động đơn giản nhất đáp ứng được yêu cầu đó, và thiết kế các ổ trục, khớp nối và bộ điều khiển phù hợp với điều kiện thực tế. Gửi bản vẽ độ cao của bạn cho PRANCE và Thảo luận về khái niệm mặt tiền động với đội ngũ của chúng tôi.
Câu hỏi thường gặp
1. Nói một cách đơn giản, mặt tiền động là gì?
Đó là phần ngoại thất của một tòa nhà có các bộ phận chuyển động vật lý, chẳng hạn như lam chắn nắng xoay, cửa chớp xếp hoặc tấm chắn gió. Sự chuyển động này thay đổi độ che nắng, thông gió, ánh sáng ban ngày hoặc diện mạo của tòa nhà.
2. Các loại mặt tiền động chính là gì?
Các loại chính bao gồm hệ thống quay, xoay, rung, gấp, trượt, mở rộng và thay đổi hình dạng. Chúng cũng được phân loại theo cơ chế truyền động, hoặc chủ động bằng động cơ hoặc thụ động bằng sức gió và phản ứng của vật liệu.
3. Mặt tiền động có cần điện không?
Không phải lúc nào cũng vậy. Các mặt tiền vận hành bằng sức gió thụ động hoạt động mà không cần năng lượng. Hệ thống che nắng và xếp dỡ bằng động cơ cần năng lượng cho các bộ truyền động và điều khiển.
4. Mặt tiền động có tiết kiệm năng lượng không?
Đúng vậy, khi được thiết kế để che nắng. Rèm cuốn ngoài trời chặn ánh nắng mặt trời trước khi chiếu vào kính, giúp giảm tải trọng làm mát. Các hệ thống chỉ mang tính trang trí có thể tiết kiệm rất ít năng lượng.
5. Mặt tiền động có tuổi thọ bao lâu?
Tuổi thọ của các tấm panel phụ thuộc vào ổ trục, vật liệu, bảo trì và hệ thống điều khiển. Các tấm panel có thể sử dụng được hàng chục năm, nhưng các bộ phận chuyển động và phần cứng điều khiển thường cần được bảo dưỡng hoặc thay thế trong suốt vòng đời của tòa nhà.