Вентиляционные отверстия в фасадах открываются и закрываются автономно в зависимости от погоды – “Звучит как научная фантастика, но это реально

Древесная пена на 90 процентов состоит из воздуха, но ее прочность сопоставима с прочностью бетона или стекла. Кроме того, она возобновляема, биоразлагаема и пригодна для вторичной переработки, говорит доктор Юха Койвисто, научный сотрудник Университета Аалто. Фото: Микко Раскинен / Университет Аалто

Фасадный элемент из древесной пены может обеспечить значительную экономию на отоплении и охлаждении. Исследовательский проект получил миллионное финансирование. В настоящее время планируется создание пилотного завода.

Когда фасадный элемент из древесной пены сжимается и расширяется под воздействием изменения температуры и влажности, здание охлаждается или нагревается. Движение элементов заставляет круглые вентиляционные отверстия в фасаде открываться и закрываться, что снижает потребность в отоплении в холодную погоду и в охлаждении в жаркую.

То, что воздушные каналы могут открываться и закрываться как часть естественного процесса, звучит как научная фантастика, но это реальная и захватывающая вещь. ‘ – говорит доктор Юха Койвисто, научный сотрудник Университета Аалто.

Элементы из древесной пены для зданий разрабатываются в рамках проекта Archibiofoam, возглавляемого университетом Аалто. Проект получил трехлетний грант Pathfinder Grant в размере 3,4 миллиона евро от Европейского совета по инновациям.

Цель проекта – сократить климатические выбросы от строительства, которые составляют 40 процентов глобальных выбросов.

Деревянная пена – это применение “физики 101”

Действие фасадного элемента из деревянной пены, по словам Койвисто, основано на “простой базовой физике”, той же, что применяется в термометрах в финских саунах. Они представляют собой комбинацию двух металлов, которые при нагревании расширяются с разной скоростью.

Поскольку один из металлов расширяется сильнее, стрелка термометра перемещается в нужном направлении и показывает температуру. В данном случае используется та же идея. Мы создаем различные пеноматериалы, которые расширяются или сжимаются в зависимости от условий окружающей среды”, – объясняет Койвисто.

Фасад из пенополистирола изготавливается с помощью 4D-печати. Это происходит на роботизированной платформе, которая может вмещать предметы длиной до 12 метров и весом до 420 килограммов. 4D-печать – это метод производства, при котором печатаемые элементы запрограммированы на автоматическое реагирование на импульсы из окружающей среды. Фото: Тиффани Ченг / ICD Stuttgart

Различные материалы направляют движение в нужном направлении и регулируют вентиляцию в здании в зависимости от погоды.

Помимо материалов, исследователи проекта также разрабатывают механизмы вентиляционных камер. Модели для механизмов были найдены в оригами, традиционном японском искусстве складывания бумаги.

Юха Койвисто был вдохновлен архитектурой Антонио Гауди в Барселоне. Он говорит, что для работ Гауди характерно естественное движение, изгибы и дуги, которые встречаются в природе чаще, чем линейное движение или вращение.

Прекрасная архитектура Гауди в Барселоне действительно очень органична. Фасады не прямые, а закругленные, они подражают природе. Это точка соприкосновения с моим изобретением”, – говорит Койвисто.

Древесная пена – это практически ничто иное, как воздух

Древесная пена на 90 процентов состоит из воздуха, но ее прочность сравнима с прочностью бетона или стекла. Кроме того, она является возобновляемым, биоразлагаемым и пригодным для вторичной переработки материалом. Исследования этого материала ведутся в Университете Аалто уже десять лет.

Научное сообщество уже давно знает, что структурная целостность этих биопенопластов конкурентоспособна по сравнению с другими строительными материалами, но до сих пор они не были испытаны в полной мере”, – говорит Койвисто.

Продукт на 100 % состоит из древесины, но кроме целлюлозы можно использовать и другие материалы, например солому.

Древесная пена изготавливается из лесного сырья”, – говорит Койвисто.

Основной метод производства – взять целлюлозу, эфир целлюлозы и добавки, повышающие устойчивость к воде. Из них делается суспензия [водный раствор], которая затем взбивается до состояния пены и обезвоживается. В полученной пене молекулы целлюлозы формируют несущую структуру, а эфир целлюлозы образует систему мембран, которая удерживает волокна вместе”, – объясняет Койвисто.

Интересно, что этот метод можно использовать и для производства съедобных закусок.

“Метод можно использовать для изготовления пены из порошка моркови, брусники, клюквы или свеклы, которую можно переработать в чипсы, напоминающие картофельные”, – сказал Койвисто в 2021 году порталу forest.fi.

Индустриальным партнером проекта является стартап-компания Woamy, побочный продукт Университета Аалто, которая разрабатывает упаковочные материалы из древесной пены. Компания планирует запустить пилотный завод по производству элементов из древесной пены к 2027 году.

По словам Койвисто, после запуска экспериментальный завод обеспечит десятки рабочих мест. Завод может быть размещен на одной из биостанций, находящихся в ведении лесной промышленности Финляндии. После завершения строительства он обеспечит работой десятки высококвалифицированных специалистов.