Выпускник аспирантуры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) Лука Акимов разработал универсальную методику проектирования динамических фасадов. Она позволяет архитекторам и инженерам на ранних стадиях выбирать оптимальные параметры конструкций с учётом конкретных светоклиматических условий.
В современных офисных зданиях до 45% электроэнергии расходуется на искусственное освещение. Избыток солнечного света создаёт блики на экранах, утомляет сотрудников и повышает нагрузку на системы кондиционирования. Сократить поступление солнечного света могут динамические фасады – инновационные архитектурные системы, подвижные элементы которых меняют форму, цвет, прозрачность и положение в пространстве в зависимости от погоды, времени суток и освещения на рабочих местах.
На рынке уже существуют автоматические системы динамических фасадов, однако их распространению мешает отсутствие методики проектирования, учитывающей многокритериальность оценки. Существующие подходы либо требуют обработки больших массивов данных, либо учитывают лишь один аспект. Лука Акимов предложил комплексный подход, который одновременно оценивает визуальный комфорт, энергоэффективность и конструктивную реализуемость. По этой теме исследователь успешно защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Методику апробировали на примере жаркого средиземноморского климата. Спроектированная по ней конструкция показала улучшение светотехнических характеристик на 43% по сравнению с лучшим для указанной климатической зоны мировым аналогом (One Ocean), а с учётом реальных энергозатрат на освещение преимущество достигло 89%.
Для физической модели фасада подобраны материалы и рассчитаны несущие конструкции, выдерживающие ветровые нагрузки с необходимым запасом прочности. При её создании использован комплекс инструментов: параметрическое моделирование геометрии в Grasshopper, симуляция естественного освещения в DAYSIM на основе Radiance, обработка данных на Python, а также аэродинамическое и конечно-элементное моделирование в ANSYS.
Методика универсальна: для адаптации к другому региону достаточно подставить местные погодные данные. Наиболее востребованной она может оказаться при проектировании зданий в регионах с высоким уровнем солнечной радиации – Краснодарском крае, Крыму, Дагестане и других южных территориях. Предложенные метрики могут лечь в основу обновлённых российских строительных норм и правил.
Подход применим уже на стадии эскизного проекта и позволяет сравнивать варианты фасадов без дорогостоящих экспериментов. Сейчас методика ориентирована на офисные здания, но в перспективе может использоваться для промышленных, жилых и общественных объектов. В планах исследователя – расчёты для климатических зон России и разработка методики оценки жизненного цикла здания с динамическим фасадом.
Работа выполнена в рамках аспирантской подготовки в Инженерно-строительном институте СПбПУ. Научный руководитель – доктор технических наук, доцент, директор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Галина Козинец.
Источник: СПбПУ
