Британские архитекторы оптимизируют характеристики сложных фасадов зданий средствами COMSOL, Autodesk и Robert McNeel & Associates

Площадь Федерации, Мельбурн, Австралия

Динамичные, текстурные и символичные; не важно, бросают ли они вызов силе притяжения или органично вырастают из окружающего ландшафта, — знаменитые сооружения часто имеют сложные фасады. Спроектированные не только для защиты, они также регулируют такие переменчивые факторы, как температура и внешняя эстетика.

Специалист в данной области, компания Newtecnic, проектирует и анализирует фасадные системы для их использования в значимых общественных проектах, а также систематически сотрудничает с компанией Zaha Hadid Architects, известной во всем мире смелыми, текучими архитектурными формами. Основатели и нынешние руководители компании Newtecnic Эндрю Уоттс (Andrew Watts) и Ясмин Уоттс (Yasmin Watts) известны своей работой над выдающимися проектами, в число которых входят знаменитая Площадь Федерации (Мельбурн, Австралия) и совсем недавно построенный культурный центр имени Гейдара Алиева в центре Баку, Азербайджан (см. рис. 1).

«Наши клиенты хотят получить эффективные и экономичные конструкторские решения, которые бы соответствовали требованиям, условиям окружающей среды и были бы просты в эксплуатации, — говорит Кармело Галанте (Carmelo Galante), начальник исследовательского отдела компании Newtecnic. — Поэтому ключевым аспектом нашей работы является описание физических свойств фасадных систем, которые мы проектируем».

Существует множество задач, которые можно решить с помощью моделирования: от исследований солнечного излучения, которые позволяют оптимизировать расчет затенения, чтобы уменьшить нагрузку на систему охлаждения и добиться максимальной эстетики, до влияния крепежных кронштейнов вентилируемого фасада на целостность изоляции.

Моделирование за рамками концептуального проектирования

С помощью функции импорта данных САПР, доступной в среде COMSOL®, Галанте часто импортирует сложные геометрические формы, в основном из ПО Autodesk® AutoCAD® и Rhinoceros®. В компании Newtecnic все чаще применяется ПО Autodesk® Revit®, поэтому новый модуль расширения LiveLink™ for Revit®, обеспечивающий интеграцию моделей COMSOL со средой Revit, исключительно важен для работы. Также Галанте использует COMSOL совместно с инструментами параметрического моделирования, такими как язык программирования Grasshopper®, который применяется для построения и анализа сложных геометрий посредством порождающих алгоритмов.

В одном из текущих проектов компании Newtecnic применяется проектирование фасадных систем для престижного частного сооружения, которое состоит из самонесущих бетонных оболочек длиной от 10 до 80 м и высотой до 30 м (см. рис. 2).

Выполнив упрощенный двухмерный анализ в среде COMSOL, Галанте изучил, каким образом создаваемый кронштейнами эффект теплового моста влияет на распределение температуры по фасаду (см. рис. 4).

Рисунок 5. Модель одной из оболочек, показанных на рисунке 2, с выделенными областями, на которые воздействуют один или два кронштейна либо не воздействует ни один кронштейн

«С помощью мультифизического моделирования я сумел лучше понять реальную ситуацию, — объясняет Галанте. — Я могу анализировать потоки сред совместно с явлениями теплопередачи с учетом проводимости, конвекции и излучения. Иными словами, я могу более точно оценивать взаимосвязь разных физических явлений и проверять характеристики различных конструкций и материалов».

Учёт изменений конструкций

Директору Newtecnic Эндрю Уоттсу приходится отвечать на вопросы вроде: «Стоит ли поменять это, чтобы заработало что-то другое?» или «Если мы это поменяем, то до какой степени?». Он высказал свое мнение: «С помощью моделирования мы можем отойти от применяемых в строительстве традиционных принципов изучения отдельных компонентов, которые выполняют одну единственную функцию, а вместо этого думать о многофункциональных компонентах и сооружении в целом».

Моделирование используется для анализа каждого компонента сооружения, а его результаты в полном объеме присутствуют в чертежах, поэтому оценка затрат становится исчерпывающей и понятной. Фабио Миколи (Fabio Micoli), заместитель директора компании Newtecnic, отметил ценность обратной связи с клиентами.

«Моделирование сводит к минимуму затраты на строительство, демонстрируя подрядчикам, что именно необходимо построить. Это, в свою очередь, позволяет сократить бюджет непредвиденных затрат и время на устранение недостатков конструкции, давая строительной бригаде сконцентрироваться на сроках выполнения проекта».

Непрерывный процесс улучшения

Определяющим фактором является то, что с помощью моделирования клиенты компании Newtecnic смогут лучше чем, когда-либо, понять характеристики сооружения, что подчеркнет преимущества инновационного архитектурного проекта.

Autodesk, логотип Autodesk, AutoCAD и Revit являются зарегистрированными торговыми марками или торговыми марками компании Autodesk, Inc. и (или) ее дочерних компаний и (или) ее аффилированных компаний в США и (или) других странах.

Grasshopper и Rhinoceros являются зарегистрированными торговыми марками Robert McNeel & Associates.