Tại FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies, livMatS Biomimetic Shell là một tòa nhà nghiên cứu tiên phong. Không gian rộng lớn này hòa quyện một cách mượt mà vào cảnh quan xung quanh trường đại học và đóng vai trò như một tổ hợp kiến trúc để phát triển các ý tưởng nghiên cứu sáng tạo, đa ngành.
Đồng thời, tòa nhà này cũng là một dự án nghiên cứu liên quan đến hai Clusters of Excellence: Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC) tại Đại học Stuttgart và Living, Adaptive, and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) tại Đại học Freiburg. Cả hai cụm nghiên cứu này đang khám phá một phương pháp tích hợp để thiết kế và xây dựng kiến trúc bền vững.
Cấu trúc của LivMatS kết hợp các triết lý nghiên cứu khác nhau từ hai cụm nghiên cứu xuất sắc để tạo ra một tổng hợp kiến trúc. FIT Biomimetic Shell giảm 50% tác động chu kỳ sống môi trường của một tòa nhà gỗ thông thường. Vỏ gỗ phân đoạn độc đáo và có ý thức về môi trường này có thể tháo dỡ hoàn toàn và tái sử dụng. Điều này được thực hiện thông qua việc tích hợp các phương pháp thiết kế tính toán, quá trình sản xuất bằng robot và phương pháp xây dựng tự động, cũng như các hình thức tương tác độc đáo giữa con người và máy trong xây dựng gỗ.
“Cửa năng lượng mặt trời” (Solar Gate) là một hệ thống mái che lớn được tích hợp vào vỏ gỗ và giúp kiểm soát môi trường bên trong nhà với sự hỗ trợ của hệ thống bóng che tự động, được sản xuất bằng công nghệ in 4D theo hình mẫu sinh học. Kết hợp với sàn bê tông tái chế, tòa nhà này cho phép sử dụng thoải mái quanh năm với ít dịch vụ xây dựng. Kết quả cuối cùng là một không gian linh hoạt và kiến trúc tinh tế, thể hiện các hướng tiếp cận thay thế cho xây dựng bền vững, cũng như là một nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.
livMatS Biomimetic Shell là một phần mở rộng của FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies tại Đại học Freiburg. Nó cho phép tạo ra các khái niệm nghiên cứu đa ngành. Tòa nhà này được đặt độc lập trên khuôn viên trường học như một nơi cho tư duy không bị ràng buộc và tạo ra sự kết nối dễ dàng với thiên nhiên xung quanh thông qua một mặt tiền mở rộng đáng kể.
Lớp vỏ bên ngoài của tòa nhà được phát triển dựa trên các khái niệm hình thái của xương biển. Cấu trúc gỗ đột phá này có diện tích sàn 200m2 và bao gồm 127 hộp gỗ rỗng riêng biệt được kết nối bằng các khớp vít chéo. Khi xây dựng, hình học cong của vỏ gỗ hoạt động như một cấu trúc hoạt động theo hình dạng với khoảng cách tự do 16 mét và trọng lượng chỉ 27 kg/m2 của bề mặt vỏ. Nguyên tắc xây dựng này cho phép phân biệt từng phần cấu trúc cũng như khả năng tái sử dụng của toàn bộ cấu trúc tòa nhà.
Lớp trên và dưới của ba tấm ván thông ba lớp, cùng với các thanh cạnh thông, tạo thành các hộp gỗ rỗng, được kết hợp lại như các mô-đun xây dựng. Sự nỗ lực bổ sung trong thiết kế và thực hiện cho cấu trúc xây dựng có khả năng chịu tải và hình học độc đáo này, thông thường sẽ làm tăng chi phí, nhưng có thể được bù đắp bằng các kỹ thuật thiết kế tích hợp tính toán, sản xuất bằng robot và lắp ráp tự động, giúp giảm tiêu thụ tài nguyên và tác động môi trường một cách đáng kể .
Chiến lược thoải mái của livMatS Biomimetic Shell là kết quả của việc mô hình hóa máy tính của nhiều yếu tố ảnh hưởng được bao gồm trong thiết kế để sử dụng ít thiết bị kỹ thuật và năng lượng vận hành nhất có thể. Vị trí và hướng của tòa nhà trên địa điểm được chọn sao cho các tòa nhà kế cận gần như không tạo bóng lên nó vào những ngày lạnh. Điều này cho phép thu được lợi nhuận từ năng lượng mặt trời thông qua mái che lớn hướng nam. Vỏ gỗ chính nó được cách nhiệt bằng sợi gỗ. Vào mùa đông, một tấm sàn kích hoạt nhiệt được xây dựng từ bê tông tái chế, hoạt động với nhiệt độ dòng chảy tối thiểu từ năng lượng địa nhiệt gần đó, đảm bảo thoải mái nhiệt trong nhà. Đồng thời, tải trọng nhiệt lớn do năng lượng mặt trời gây ra được tránh vào mùa hè.
livMatS Biomimetic Shell tại FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies là một bằng chứng phi thường cho kiến trúc bền vững và nghiên cứu đa ngành. Bằng cách tích hợp triết lý của hai Clusters of Excellence, cấu trúc tiên tiến này thể hiện sức mạnh của các phương pháp thiết kế đổi mới và kỹ thuật xây dựng tiên tiến. Vỏ gỗ có thể tháo dỡ và tái sử dụng, cùng với các hệ thống tự động hóa năng lượng và công nghệ in 4D, giảm tác động chu kỳ sống môi trường đi 50% và thể hiện sự kết hợp hài hòa giữa tương tác con người và máy móc. Thông qua tính linh hoạt tinh tế và nguyên tắc bền vững, Biomimetic Shell cung cấp một nền tảng hứa hẹn cho các tiến bộ trong việc xây dựng kiến trúc có ý thức về môi trường trong tương lai.
Comments