David Andréen, lektor vid Institutionen för arkitektur och byggd miljö vid Lunds Tekniska högskola, ingår i en forskningsgrupp som har studerat termitstackar för att hitta nya möjligheter till effektivare ventilation i byggnader. Forskargruppen har studerat termitstackar i Namibia, och funnit att deras uppbyggnadsstruktur gör så att stackarna är fuktiga och ventilerade på insidan, trots att de finns i en mycket torr miljö. I termitstackarnas inre finns ett sammanlänkat kanalsystem som utnyttjar den turbulens som finns på marknivå för att skapa ett gasutbyte. Denna teknik skulle kunna användas i byggnader framöver, och även om den inte kan ersätta ventilationssystemet, kan tekniken effektivisera byggnaderna och minska energiåtgången i ventilationen.
Digitalisering av design- och byggnadsprocesser skapar enorma möjligheter i hur vi utformar arkitektur, och naturliga och biologiska system är en viktig förebild för hur vi bäst utnyttjar dessa möjligheter.
– Digitalisering av design- och byggnadsprocesser skapar enorma möjligheter i hur vi utformar arkitektur, och naturliga och biologiska system är en viktig förebild för hur vi bäst utnyttjar dessa möjligheter, säger David Andréen i ett pressmeddelande från LTH.
Tanken med studien är att kunna skapa nya sätt att kontrollera luftflöden i byggnader som är betydligt mer energieffektiva och klimatsmarta än traditionell luftkonditionering. I den traditionella luftkonditioneringen drivs bulkflöden ofta av fläktar, vilket drar mycket energi, men med system som självmant är turbulent, dynamiskt och variabelt kan man spara mycket energi genom att dra ner effekten på fläktarna. Dessa system kan, enligt David Andréen, kontrolleras med mycket små redskap och liten energitillförsel.
– Studien handlar om termitstackars inre, vilka består av tusentals sammanlänkade kanaler tunnlar och luftkammare, och hur dessa fångar in vindenergi för att ”andas,” eller utbyta syre och koldioxid med sin omgivning. Vi har utforskat hur dessa system fungerar och hur man kan integrera liknande strukturer i byggnadsväggar för att driva flöden av luft, värme och fukt på nya sätt.
Studien visar hur luftflöden interagerar med geometri. De har kartlagt vilka parametrar i utformningen av kanalerna som leder till att flöden uppstår och hur de selektivt kan regleras. Flödena kan då drivas utan fläktar, ventiler och liknande, utan endast genom elektronisk styrning.
– Detta är en förutsättning för så kallade distribuerade system, där många små sensorer och reglerdon placeras i byggnadens klimatskal genom miniatyrisering, beständighet/hållbarhet och kostnadsminskning. Det är fascinerande hur termiternas byggprocess lyckas skapa extremt komplexa och välfungerande ”ingenjörsmästerverk” utan att ha centraliserad kontroll eller en ritning att utgå från, som vi människor behöver, säger David Andréen.
Så utfördes studierna
Forskarna samlade in det yttre höljet av en termitstack i Namibia. De fyllde stacken med gips, när gipset sedan stelnat spolade man bort leran som stacken är byggd av.
De använde sig sedan av CT-skanning för att analysera kanalstrukturen i termitstacken. För att studera luftflödet tillverkades en kopia av termitstacken med en 3D-printer och simulerade sedan vind genom den med hjälp av en högtalare.
I ett annat exempel skapades en 2D-modell och de studerade rörelserna av oscillerande vatten, färgsatt med fluorescerande färgämne, genom kanalerna. Resultaten visade att nätverket av termitstackens ytterväggar kan fånga upp vind och skapa turbulens inuti, vilket leder till ökat luftutbyte med omgivningen och bidrar till att kontrollera inomhusklimatet.
Aktuelt
Relaterade artiklar
Kvinnor fryser oftare och mer på jobbet än män, visar flera undersökningar. Den bästa lösningen är ofta mer personaliserad ventilation.
Läkemedelsföretaget Thermo Fisher i Uppsala behöver hög standard för luftkvalitet och driftsäkerhet i sina lokaler. GK arbetar för att säkerställa att samtliga krav uppfylls.
GK har på uppdrag av Kretslopp och vatten, en kommunal förvaltning i Göteborgs stad, tagit fram en värmepumpsanläggning som utvinner värme från avloppsvatten. Den nya lösningen är ett viktigt steg mot att skapa hållbara och kostnadseffektiva energilösningar för framtiden.