Radio Opole » Kraj i świat
2023-05-31, 06:00 Autor: PAP

Termity inspirują do rozwoju klimatyzacji pozbawionej śladu węglowego

Badania nad kopcami termitów mogą pomóc w tworzeniu „żywych i oddychających” budynków, które zużywają mniej energii – informuje pismo „Frontiers in Materials”.

Znanych jest około 2 tys. gatunków termitów. "Projekty" ich kopców były udoskonalane przez dziesiątki milionów lat. Kopce zbudowane przez niektóre rodzaje, na przykład Amitermes, Macrotermes, Nasutitermes i Odontotermes, osiągają wysokość do ośmiu metrów i należą do największych biologicznych struktur na świecie. Zdaniem specjalistów owady te mogą wiele nauczyć inżynierów i architektów.


Dr David Andréen z uniwersytetu w Lund (Szwecja) oraz współautor, dr Rupert Soar z Nottingham Trent University, badali kopce termitów Macrotermes michaelseni z Namibii aby się przekonać, w jaki sposób bez pozostawiającej ślad węglowy klimatyzacji w ich kopcach udaje się utrzymać optymalne warunki. Kolonie Macrotermes michaelseni mogą liczyć ponad milion osobników. W centrum kopców położone są "ogrody" z symbiotycznymi grzybami, hodowanymi przez termity na pokarm.


Badacze skupili się na "kompleksie wyjściowym": gęstej sieci tuneli o szerokości od 3 do 5 mm, która łączy szersze kanały wewnętrzne z zewnętrznymi. W porze deszczowej (od listopada do kwietnia), kiedy kopiec jest rozbudowywany, kompleks rozciąga się na jego północnej powierzchni, bezpośrednio wystawionej na działanie południowego słońca. Poza tym sezonem robotnicy termitów blokują tunele wyjściowe. Uważa się, że kompleks umożliwia odparowanie nadmiaru wilgoci, przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej wentylacji.


Andréen i Soar zbadali, w jaki sposób układ kompleksu umożliwia przepływy oscylacyjne lub pulsacyjne. Oparli swoje eksperymenty na zeskanowanej i wydrukowanej w 3D kopii fragmentu kompleksu, zebranego w naturze w lutym 2005 r.


"Pokazujemy, że 'kompleks wyjściowy', skomplikowana sieć połączonych ze sobą tuneli znalezionych w kopcach termitów, może być w nowatorski sposób wykorzystany do promowania przepływu powietrza, ciepła i wilgoci w ludzkiej architekturze" - powiedział dr Andréen.


Badacze symulowali wiatr za pomocą głośnika, który napędzał oscylacje mieszanki CO2 i powietrza, jednocześnie śledząc przenoszenie masy za pomocą czujnika. Jak się okazało, przepływ powietrza był największy przy częstotliwościach oscylacji między 30 Hz a 40 Hz, umiarkowany przy częstotliwościach między 10 Hz a 20 Hz, zaś najmniejszy przy częstotliwościach między 50 Hz a 120 Hz.


Naukowcy doszli do wniosku, że tunele w kompleksie wchodzą w interakcję z wiatrem w sposób, który zwiększa przepływ masy powietrza, zapewniając wentylację. Oscylacje wiatru o określonych częstotliwościach generują turbulencje wewnątrz kopca, których efektem jest przenoszenie gazów oddechowych i nadmiaru wilgoci z dala od centrum kopca.


"Wentylując budynek, chcesz zachować delikatną równowagę między temperaturą a wilgotnością powstającą wewnątrz, bez utrudniania ruchu zużytego powietrza na zewnątrz i świeżego do wewnątrz. Większość systemów klimatyzacyjnych ma z tym problem. Tutaj mamy zorganizowany kompleks, który umożliwia wymianę gazów oddechowych, po prostu napędzanych różnicami w stężeniu między jedną a drugą stroną. W ten sposób warunki wewnątrz są zachowane" – wyjaśnił Soar.


Naukowcy przeprowadzili symulację kompleksu wyjścia za pomocą serii modeli o wzrastającej złożoności.


Użyli silnika elektrycznego do napędzania oscylacji wodnego roztworu barwnika przez tunele i sfilmowali przepływ. Co zaskakujące, silnik musiał przesunąć roztwór tam i z powrotem tylko o kilka milimetrów (co odpowiada słabym oscylacjom wiatru), aby przypływy i odpływy przeniknęły przez cały kompleks. Niezbędne turbulencje pojawiały się tylko przy odpowiednim układzie tuneli.


Autorzy publikacji (DOI 10.3389/fmats.2023.1126974) doszli do wniosku, że kompleks wylotowy może umożliwić napędzaną wiatrem wentylację kopców termitów przy słabym wietrze.


"Wyobrażamy sobie, że ściany budynków w przyszłości, wykonane przy użyciu nowych technologii, takich jak drukarki 3D, będą zawierały sieci podobne do kompleksu wyjściowego" — powiedział Andréen.


"Drukowanie 3D w skali konstrukcyjnej będzie możliwe tylko wtedy, gdy będziemy mogli projektować konstrukcje tak złożone, jak w naturze. Kompleks wyjściowy jest przykładem skomplikowanej konstrukcji, która może rozwiązać wiele problemów jednocześnie: utrzymanie komfortu w naszych domach, przy jednoczesnej regulacji przepływ gazów oddechowych i wilgoci przez przegrody zewnętrzne budynku" - podsumował Soar. (PAP)


Autor: Paweł Wernicki


pmw/ zan/


Kraj i świat

2024-07-10, godz. 17:00 ME koszykarzy U-20 - Miłoszewski: awans do ósemki będzie sukcesem Po raz pierwszy w historii Polska organizuje mistrzostwa Europy koszykarzy do lat 20 (Dywizja A). „Nie mieliśmy szczęścia w losowaniu. Awans do ósemki będzie… » więcej 2024-07-10, godz. 17:00 Centrum Analiz, Szkolenia i Analiz NATO - Ukraina będzie kolejną jednostką Sojuszu w Bydgoszczy Centrum Analiz, Szkolenia i Analiz NATO - Ukraina będzie kolejną jednostką Sojuszu Północnoatlantyckiego w Bydgoszczy, która już jest nazywana natowską… » więcej 2024-07-10, godz. 17:00 Posłowie PiS przeciwko cięciom w CPK: w tej formie będzie drogą zabawką dla mieszkańców wielkich miast Posłowie PiS zarzucili rządzącym, że przez cięcia w infrastrukturze kolejowej CPK będzie nie przedsięwzięciem poprawiającym mobilność wszystkich Polaków… » więcej 2024-07-10, godz. 17:00 Tour de France - Vingegaard wygrał 11. etap, Pogacar wciąż liderem (krótka) Duńczyk Jonas Vingegaard (Visma-Lease a Bike) wygrał górski 11. etap kolarskiego wyścigu Tour de France z Evaux-les-Bains do Le Lioran (211 km). Prowadzenie… » więcej 2024-07-10, godz. 17:00 Na Komisji Finansów Publicznych m.in. o szeregu nieprawidłowości w Instytucie Kolbego Sejmowa Komisja Finansów Publicznych zapoznała się w środę m.in. z negatywną opinią dotyczącą Instytutu Kolbego oraz z pozytywnymi opiniami Komisji: Edukacji… » więcej 2024-07-10, godz. 17:00 Ukraina/ Delegacja RP oddała hołd ofiarom zbrodni wołyńskiej w Kisielinie Delegacja RP oddała hołd ofiarom zbrodni wołyńskiej w Kisielinie. Przewodniczący Rady ds. Współpracy z Ukrainą Paweł Kowal złożył w środę wieniec… » więcej 2024-07-10, godz. 16:50 Litwa/ Premier: przeznaczyliśmy 1 mln euro na odbudowę placówek medycznych na Ukrainie Premier Litwy Ingrida Szimonyte poinformowała w środę na platformie X, że rząd w Wilnie przeznaczył 1 mln euro na wsparcie odbudowy szpitala dziecięcego… » więcej 2024-07-10, godz. 16:50 Opolskie/Prezes wojewódzkich struktur PSL nie wszedł do zarządu województwa Prezes wojewódzkich struktur PSL Marcin Oszańca nie został członkiem zarządu województwa opolskiego. Podczas tajnego głosowania Oszańca, który był jedynym… » więcej 2024-07-10, godz. 16:40 Na kampusie UwB kolejne powierzchnie szklane "w kropki", by ograniczyć kolizje ptaków Kolejne szklane powierzchnie na kampusie Uniwersytetu w Białymstoku wyklejane są specjalną folią z kropkami, które mają ograniczyć kolizje ptaków - poinformowała… » więcej 2024-07-10, godz. 16:40 Senat/ Bez poprawek do ustawy o zapewnianiu dostępności Senat w środę nie zaproponował poprawek do noweli, która o dwa lata wydłuża obowiązywanie przepisów wykonawczych do Prawa budowlanego związanych z dostępnością… » więcej
284285286287288289290
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Dowiedz się więcej »