Ультратонкая бетонная крыша со встроенными фотоэлементами превратит дом в электростанцию (видео)

Цифровой дизайн и новые строительные технологии позволили исследователям из Швейцарии создать изогнутую, сверхтонкую бетонную крышу, которая в будущем позволит жилым домам производить больше энергии, чем они потребляют. Используя инновационные методы, инженеры разработали кровельную конструкцию, на которую требуется гораздо меньшее количество материалов, чем в традиционном строительстве. Более того, новую лёгкую крышу также снабдили тонкопленочными фотогальваническими элементами, способными достаточно эффективно производить энергию.

Работа была проведена специалистами из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich). Они представили прототип самоподдерживающейся бетонной кровли очень причудливой извилистой формы. Футуристичная крыша состоит из нескольких слоев, включая, непосредственно бетон, нагревательные и охлаждающие элементы, изоляцию и дополнительный поверхностный слой бетона, оснащенный тонкопленочными солнечными батареями.

Конструкция с высотой 7,5 м имеет площадь поверхности 160 м2 (площадь занимаемого участка 120 м2). При этом средняя толщина покрытия составляет 5 см, а перепад этого показателя может колебаться между 3-мя см по краям крыши и 12-ю см на опорных поверхностях.

Для реализации такой сложной архитектуры, вместо традиционной опалубки, обычно использующей неперерабатываемые и изготавливаемые на заказ деревянные формы, исследователи задействовали переплетенные между собой съемные стальные тросы. Эта сетка из прочных кабелей поддерживала полимерный текстиль, что позволило им вместе выполнить функцию опалубки для жидкого бетона.

Читайте также: Как горячие пирожки: солнечную крышу Tesla раскупили на год вперед

Таким образом инженерам удалось не только значительно сэкономить на строительных материалах, но и разработать еще одно решение для эффективного воплощения совершенно новых видов дизайна. По словам разработчиков, дополнительным преимуществом технологии гибкой опалубки является то, что во время бетонирования крыши могут параллельно выполняться и внутренние строительные работы.

Характеристики сетки для заданной формы, выдерживающей влажный бетон, были рассчитаны благодаря методу, разработанному специалистами Block Researcher Group и сотрудниками Швейцарского национального центра компетенции (NCCR) в области цифровой обработки. Его алгоритмы гарантируют правильное распределение сил между отдельными стальными тросами и крышей. Сеть из тросов весит всего 500 кг, а текстильная - 300 кг, таким образом, всего в 800 кг материала поддерживают 20 тонн влажного бетона.

Кроме того, совместно с учеными института Holcim Schweiz была определена «правильная» бетонная смесь, которая должна была быть достаточно жидкой, чтобы распыляться и вибрировать, но в то же время достаточно вязкой, чтобы не вытекать из тканевой опалубки даже на вертикальных участках.

В настоящее время прототип инновационной крыши демонтировали, чтобы освободить место для других экспериментов, но в 2018 году конструкция планируют собрать вновь. Она будет возведена для проекта NEST, в рамках которого построят многоквартирный экодом HiLo, который, как ожидается, будет производить больше энергии, чем потребляет, благодаря фотоэлементам в бетонной кровле и адаптивному фасаду на солнечных батареях.