+7 (345)256-83-55

Инженерные изыскания

Проектная документация

Услуги инжиниринга

Здания, вдохновлённые природой: будущее биомимикрии в строительстве

Авторский материал

Современные технологии стремятся сделать здания более эффективными и надёжными. Инженерных решений сегодня множество, но ответы на многие задачи уже давно даны самой природой.

Биомимикрия — научный подход, при котором архитекторы и инженеры заимствуют решения у природы. От червячков до пустынных игуан — живые организмы приспосабливаются к экстремальным условиям окружающей среды, и эти природные механизмы можно применять для создания устойчивых и энергоэффективных зданий.

Биомимикрия уже принесла множество впечатляющих примеров: от японского поезда «Синкансэн», вдохновлённого формой клюва зимородка, до купальников, повторяющих структуру кожи акулы, и насекомообразных роботов. Этот подход находит всё большее применение в архитектуре, строительных технологиях и даже городских системах мониторинга воздуха.

Как и многие беспозвоночные, кузнечик-хамелеон (Kosciuscola tristis), обитающий в горах Австралии, не может контролировать температуру тела. Но он обладает уникальной способностью: при температуре около +15 °C его окраска становится почти чёрной, а при нагревании выше +25 °C — меняется на бирюзово-синюю. Этот процесс автоматический и не зависит от обмена веществ — он происходит даже у мёртвых особей.

Иногда различные части тела окрашиваются по-разному, в зависимости от локального нагрева. Эта особенность может лечь в основу разработки температурных сенсоров или покрытий с переменной отражающей способностью, применяемых на фасадах и окнах зданий для пассивного регулирования тепла.

Кузнечики-хамелеоны

Эти примеры — лишь малая часть потенциала биомимикрии. Это направление позволяет переосмыслить подход к архитектуре и инженерии, вдохновляясь самыми эффективными и устойчивыми решениями, созданными природой.

Хотя в статье акцент сделан на системах энергосбережения в зданиях, принципы биомимикрии применимы гораздо шире. Они подчёркивают важность междисциплинарных исследований и открывают новые горизонты для проектирования будущего.

Материал подготовлен на основе перевода статьи с портала The Conversation, оригинал опубликован на английском языке.

Проектирование будущего

Растения как фильтры воздуха

Растения естественным образом очищают воздух, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. «Зелёная» инфраструктура — озеленённые крыши, вертикальные сады — не только улучшает качество воздуха, но и снижает эффект городских тепловых островов.

Некоторые растения также реагируют на загрязнение: озон вызывает светлые пятна на листьях, диоксиды серы и азота — обесцвечивание и появление дырок. Это означает, что растения могут выступать не только как источник вдохновения, но и как сами по себе биосенсоры.

Пустынные игуаны светлеют на солнце

Пустынная игуана (Dipsosaurus dorsalis) обитает в жарких регионах Южной Калифорнии и Мексики, где дневные температуры превышают +48 °C, а ночью могут падать на 40 °C. Несмотря на свою хладнокровность, игуана поддерживает идеальную температуру тела около +38,5 °C и способна функционировать при колебаниях в пределах ±5 °C.

Чтобы адаптироваться, её кожа светлеет при нагревании. Также у игуаны имеются чёрные участки кожи, возможно, выполняющие функцию защиты от вредного солнечного излучения. Эти особенности могут быть использованы при разработке материалов и фасадов, которые меняют цвет в зависимости от температуры окружающей среды.

Коконы шелкопряда (Bombyx mori) обладают удивительными фильтрующими свойствами: они быстро выводят углекислый газ, вредный для личинки, но свободно пропускают кислород. Более того, внутри кокона поддерживается стабильная температура, даже при внешних перепадах.

Исследования показали, что при поглощении влаги кокон генерирует слабый электрический ток, зависящий от температуры. Это позволяет создать на основе органических материалов чувствительные и энергоэффективные датчики CO₂.

Коконы тутового шелкопряда фильтруют CO₂

ООО "ПРОМЫШЛЕННЫЙ
КОНСАЛТИНГ"

info@pk-tmn.ru

+7 (345) 256-83-55

625023, Тюменская обл.,
г. Тюмень, ул. Одесская, д.9