Các cấu trúc và kiến trúc nổi. P2- Câu trả lời đối với những biến đổi toàn cầu

1110

Như đã trình bày ở chương trước, đến nay, kiến trúc nổi đã được thiết kế & XD theo công nghệ cao. Trong hầu hết các trường hợp, việc cung cấp và tiêu hủy được thực hiện thông qua các cơ sở hạ tầng trên đất liền. Nhưng nếu chúng ta tìm kiếm các khu định cư có hàng ngàn người, chúng ta phải phát triển một cộng đồng tự cung tự cấp.

Các nhiệm vụ khoa học 

Điều này có nghĩa là những ý tưởng mới về xây dựng, vật liệu mới và trên tất cả là các sản phẩm không đắt tiền gồm cả hạ tầng. Trong những điều kiện ranh giới đặc biệt, kỹ thuật nổi nảy sinh những vấn đề mới cần nghiên cứu và giải quyết. Trong số đó có vấn đề cân bằng về nước, phòng cháy, cung cấp năng lượng và triển khai thông minh các nguồn tài nguyên môi trường, bảo vệ và tận dụng băng.

Nhóm khoa học, của Viện về XD nổi IfSB của BTU Cottbus, thực hiện các nghiên cứu & thực nghiệm khoa học để cải thiện điều kiện XD & sự an toàn của các công trình nổi.

An toàn trong xây dựng & sử dụng

Đất xây dựng, đang di chuyển mạnh từng phần và đôi khi bị bao phủ bởi băng, cần được xem xét bởi người dân. Điều đó rất quan trọng đối với trẻ em, người già và cả khách. Các kỹ thuật cho các nhu cầu này phải được phát triển và lắp đặt.

Ngược lại hình ảnh trong H.11 tượng trưng cho khả năng thích ứng của con người với môi trường của mình: người đánh cá 1 chân. Việc thích ứng cũng cần thiết, liên quan đối với chất thải trong bối cảnh nhạy cảm của môi trường tự nhiên.

H11: Hồ Inle tại Myanmar, Người đánh cá 1 chân. Photography Andrea Staar

Tự cung cấp nhiệt

Một trong những lợi thế không thể phủ nhận của các vật thể nổi là chúng nằm trực tiếp trên mặt nước – một nguồn năng lượng khổng lồ nằm dưới sàn. Với yêu cầu tiện nghi cao, các căn nhà nổi hiện đại phải được cung cấp năng lượng dưới những dạng và cấp độ khác nhau.

Các nghiên cứu của IfSB nhằm mục đích tối ưu hóa quá trình cấp & truyền nhiệt năng của các bộ trao đổi nhiệt dưới nước nhằm nâng cao hiệu suất năng lượng của toàn bộ hệ thống cung cấp nhiệt. Hai loại thiết bị trao đổi nhiệt đã được kiểm tra, (Malakhova, 2016).

Bộ trao đổi nhiệt “Nén” gồm: một cuộn các ống nhựa mỏng H.12 với chiều dài khoảng 1040m, được bọc bằng bằng nhựa và lắp ở các độ sâu khác nhau dưới nước.

Bộ trao đổi nhiệt “Xoắn” gồm: một ống hình xoắn ốc với đường kính ống, đường kính xoắn ốc và chiều dài toàn bộ tương ứng là 30mm, 0,65m và 44 m. Hai vòng xoắn của bộ trao đổi nhiệt này được lắp trực tiếp giữa ba phần của phao – H.14 của ngôi nhà nổi H.10.

Các thực nghiệm trên thiết bị trao đổi nhiệt được hỗ trợ bởi các nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng các quá trình nhiệt động lực, giúp tối ưu hoá hình thức, vật liệu, tốc độ dòng chảy và môi trường lưu giữ nhiệt trong các ứng dụng dưới nước và giảm thiểu các phép đo và nghiên cứu thực nghiệm

Một nghiên cứu khoa học khác trong lĩnh vực cung cấp năng lượng bền vững cho nhà nổi là một tấm trao đổi nhiệt, liên kết với các cấu trúc bê tông, được tích hợp trong vỏ dưới nước của nhà hoặc trong phần dưới nước của phao để lấy năng lượng từ nước hồ như một sáng tạo cho các ngôi nhà nổi (Kiesche, 2016).

Chống đóng băng

Các phao, của nhà nổi trên hồ Geierswalder (H.10), được gắn vào các dầm kim loại thẳng đứng trong nước và có thể dịch chuyển lên xuống. Chuyển động này sinh ra khi mực nước trong hồ thay đổi. Mùa đông hình thành băng trên mặt nước có thể gây nguy hiểm và khó khăn để phao và các kiên kết có thể dịch chuyển tự do. Giải pháp để dự phòng và chống đóng băng: phương pháp đường ống nhiệt, H.18, 19. Ứng dụng này dựa trên tính chất nhiệt động lực của hỗn hợp cồn & nước đặc biệt, giữ nhiệt độ của nước xung quanh các dầm ở mức không đông.

Kích hoạt nhiệt các thành phần của công trình

Nước hồ có thể được sử dụng để sưởi ấm trong mùa lạnh và làm mát nhà cửa trong mùa hè. Hệ thống bao gồm các đường ống với nước hồ bên trong, tích hợp trong các yếu tố của các công trình bên ngoài. Năng lượng bức xạ mặt trời trên mái dốc không đối xứng đối với cả hai bên, tác nhân gây ra sự khác biệt về nhiệt độ, và do đó, sự khác biệt về mật độ nước trong các phần khác nhau của vỏ ngoài.

Mật độ nước thấp ở phía nóng và mật độ cao ở phía một điểm khác kích hoạt chuyển động vòng làm mát và được hỗ trợ bởi các máy bơm phụ. Bằng cách này, sẽ xảy ra quá trình lưu thông nước trong các cấu trúc XD bên ngoài.

 Phần dưới nước: nghiên cứu, phát triển vật liệu và thi công

Yếu tố quan trọng nhất nhưng cũng nhạy cảm nhất trong xây dựng là phao của ngôi nhà nổi. Bộ phận này giữ cân bằng trên mặt nước trong trường hợp có sóng, bảo vệ các ảnh hưởng của nước từ các mỏ khai thác trước đây hoặc các vùng nước công nghiệp khác. Việc tiếp xúc với nước có thể là rất lớn. H.22 cho thấy kết quả của các phần tử bê tông nổi được gắn cố định. Vì vậy, vùng thay đổi không khí – nước được cách ly với mực nước của hồ.

Các thí nghiệm (H.23) và mô phỏng các hành vi cơ học của phao liên quan đến sóng nước, do Viện các công trình nổi tại Viện IfSB, BTU Cottbus – Senftenberg cho phép nhóm khoa học của Viện tối ưu các bộ phận dưới nước của công trình và dự đoán rủi ro do ảnh hưởng của nước.

Triển vọng và kết luận

Do mực nước biển dâng, sự gia tăng dân số trên thế giới và các vấn đề liên quan đến không gian sống diễn ra trên các bề mặt nước. Ngược lại với nhu cầu trong hầu hết các trường hợp, có các công trình chi phí cao của kiến ​​trúc nổi được thiết kế và xây dựng.

Trong dự án hiện tại “Autartec”, một loại nhà nổi mới cho vùng Hồ Lusatian được xây dựng và lắp đặt vào năm 2017. Nó được thiết kế theo phong cách hiện đại và thể hiện khả năng tự cung cấp và xử lý liên quan đến nước và năng lượng. Hơn 15 đối tác hợp tác của ngành công nghiệp địa phương và các viện nghiên cứu miền Nam Brandenburg và miền đông Saxony (Đức) đang tìm kiếm giải pháp bền vững.

Bên cạnh xây dựng nhà ở trên nước, nhà máy điện hạt nhân nổi trên cơ sở của TCT Hạt nhân Trung Quốc (CNNC) với lò phản ứng nhỏ ACP100S sẽ được xây dựng vào năm 2019, theo “Tin tức hạt nhân thế giới” (World Nuclear News, 2016).

Nhưng làm thế nào để trở thành một thành phố thông minh ở nhiều vùng trên thế giới trong tương lai? Trên tất cả là phải phát triển và lắp đặt được các công trình nổi đơn giản và có khả năng thanh toán. Chúng phải được thích ứng môi trường bằng các vật liệu phù hợp của cảnh quan xung quanh. Thêm vào đó, các thành phố nổi cần sử dụng năng lượng thay thế từ nước và tạo ra sự tiêu thụ nước tuần hoàn, đáp ứng những biến đổi toàn cầu một cách đúng đắn và kịp thời.

Horst Stopp, Peter Strangfeld, Anna Malakhova