W tym wpisie na blogu przedstawiamy zasadę naturalnego chłodzenia wykorzystującą wyjątkową strukturę wentylacyjną kopców termitów oraz przykłady energooszczędnej architektury, która naśladuje tę zasadę.
Mick Pearce, architekt środowiskowy z Zimbabwe, zbudował East Gate Shopping Centre, naturalnie klimatyzowany budynek bez klimatyzatorów, w Harare, stolicy Zimbabwe, który utrzymuje temperaturę wewnątrz na poziomie 24°C i oszczędza 90% kosztów energii. Jak to możliwe w Afryce, gdzie średnia roczna temperatura sięga 40°C? Architekt Mick Pearce znalazł odpowiedź u afrykańskich termitów, które żyją niezakłócone w swoich gniazdach, nawet gdy różnica temperatur między dniem a nocą osiąga 30°C. Termity regulują temperaturę i wilgotność wewnątrz swoich gniazd, wykorzystując naturalną wentylację bez żadnego zewnętrznego zasilania energią.
Nawet gdy temperatura w afrykańskiej sawannie osiąga 38°C w południe, temperatura wewnątrz kopca termitów pozostaje na stałym poziomie 30°C. Metoda wentylacji, która to umożliwia, nazywana jest „zasadą kopca termitów”. Czym więc jest zasada kopca termitów? Kopce termitów wznoszą się wysoko w niebo, a ich zewnętrzne ściany działają jak zaprawa (mieszanka cementu i piasku zmieszana z wodą).
Otwory wentylacyjne są wykonane na górze, aby uwolnić gorące powietrze, a na dole, aby wpuścić chłodne powietrze, a otwory są otwierane i zamykane w razie potrzeby, aby utrzymać temperaturę wewnątrz. W ciągu dnia świeże powietrze wchodzi przez dolne otwory i jest chłodzone przez chłodne powietrze wewnątrz. Schłodzone powietrze przechodzi przez wewnętrzne przejścia i pomieszczenia, gdzie jego temperatura wzrasta, a następnie ucieka przez górne otwory. W nocy, gdy temperatura powietrza spada, powietrze jest odprowadzane bezpośrednio na zewnątrz przez przejścia w pobliżu ścian zewnętrznych, bez przechodzenia przez pomieszczenia, chłodząc ciepło zgromadzone w ciągu dnia i regulując temperaturę wewnątrz.
Powód, dla którego temperatura wewnętrzna może być utrzymywana na poziomie 30°C, mimo że temperatura zewnętrznych ścian jest wyższa niż 38°C, jest następujący. Po pierwsze, zewnętrzne ściany gniazd termitów mają doskonałe właściwości izolacyjne. Te izolowane ściany zewnętrzne działają jako główna bariera przed zmianami temperatury zewnętrznej. Po drugie, naukowa struktura wewnętrznych kanałów wentylacyjnych. W ciągu dnia świeże powietrze przechodzi przez dolne kanały i się ochładza, a to schłodzone powietrze obniża temperaturę w każdym kącie pomieszczeń. Kiedy to powietrze staje się ciepłe, jest odprowadzane do górnej części. Chłodne nocne powietrze chłodzi ciepło zgromadzone wewnątrz przez kanały w pobliżu zewnętrznych ścian. Jest to podobne do sposobu, w jaki domy w Stuttgarcie są rozmieszczone tak, aby wiatr mógł równomiernie przepływać przez całą wioskę, a termity rozmieszczają kanały powietrzne wewnątrz swoich gniazd, aby umożliwić swobodny przepływ powietrza i otwierać i zamykać otwory wentylacyjne, aby kontrolować kierunek przepływu powietrza. Podsumowując, kopce termitów to energooszczędne konstrukcje wykorzystujące pasywne projektowanie, wykorzystujące różnicę temperatur między dniem i nocą do chłodzenia wnętrza nagrzewanego ciepłem dnia, a chłodnego powietrza w nocy.
Projektowanie pasywne odnosi się do metody projektowania, która unika stosowania mechanicznych systemów ogrzewania i chłodzenia i bierze pod uwagę oszczędzanie energii. Dzięki temu można zauważyć, że nie tylko naturalna wentylacja w ciągu dnia, ale także wentylacja nocna, która jest naturalną wentylacją w nocy, jest bardzo skutecznym pasywnym systemem oszczędzania energii chłodzącej latem w obszarach o dużych różnicach temperatur.
Centrum handlowe East Gate autorstwa architekta Micka Pearce'a to naturalnie chłodzony budynek bez klimatyzacji, który wykorzystuje wentylację nocną opartą na zasadzie kopców termitów. Jest to budynek o niemal zerowym zużyciu energii, z niemal zerowymi kosztami klimatyzacji, a pożądane jest, aby nie wykorzystywał nawet energii odnawialnej, co wymaga wysokich kosztów początkowych. W Korei również można by zaoszczędzić dużo energii w projektowaniu budynku, gdyby można było wykorzystać wentylację nocną. Oczywiście nie jest łatwo zastosować tę zasadę do wszystkich budynków w Korei, gdzie różnica temperatur między dniem a nocą nie jest duża latem. W szczególności betonowe mieszkania o dużej pojemności cieplnej nie stygną łatwo w nocy z powodu nocnego wiatru, który nie różni się znacznie od temperatury w ciągu dnia. Jednak na obszarach otoczonych rzekami, lasami i górami, wiatry rzeczne i górskie sprawiają, że lato jest chłodniejsze niż w innych obszarach. Efekt naturalnej wentylacji oparty na zasadzie kopca termitów można częściowo zastosować do budynków na obszarach o takich cechach.
