Termitenhugel sind eine Inspiration fur zukunftige klimaregulierende Gebaude

Der Blick in die Natur kann oft Inspiration sein, insbesondere im Bauwesen. Forscher haben untersucht, wie sich der Wind durch die komplexe innere Struktur eines Termitenhugels bewegt, in der Hoffnung, dass er eines Tages den Bau eines Gebaudes beeinflussen wird, das sein eigenes Klima halbpassiv regulieren kann.

Arten von hugelbauenden Termiten kommen in Afrika, Australien und Sudamerika vor. Einige Hugel sind erstaunliche Beispiele komplizierter Architektur, sie erreichen eine Hohe von 26 Fuss (8 m) und haben einen Durchmesser von 98 Fuss (30 m). Aufgrund ihrer robusten Bauweise uberleben sie oft die Termitenkolonien, die sie bewohnen.

Nun haben Forscher einen genaueren Blick in das Innere der von Namibian errichteten Hugel geworfen Macrotermes michaelseni Termiten, die mehr als eine Million einzelne Termiten beherbergen. Sie interessierten sich besonders fur den ,,Austrittskomplex“, das dichte, gitterartige Tunnelnetz, das den Wind um den Hugel herum einfangt, um im Inneren Turbulenzen zu erzeugen, die das Innenklima steuern.

Beim Bau ihrer Hugel, M. michaelseni muss interne und externe Faktoren berucksichtigen, die den Fluss von Energie, Materie und Information in beide Richtungen ermoglichen. Der Ausstiegskomplex an der Nordseite des Hugels erscheint hauptsachlich wahrend der Regenzeit, wenn der Hugel wachst. Zu diesem Zeitpunkt ist es die einzige Offnung zwischen dem Hugel und der Aussenumgebung. Man geht davon aus, dass der Komplex die Verdunstung uberschussiger Feuchtigkeit erleichtert und gleichzeitig fur eine ausreichende Beluftung sorgt. Die Forscher wollten jedoch besser verstehen, wie es funktioniert.

Ein Fragment des Austrittskomplexes des Termitenhugels

David Andreen

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Ein Fragment des Austrittskomplexes des Termitenhugels

David Andreen

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Computertomographie (CT)-Scan des Ausgangskomplexes

David Andreen/Rupert Soar

Sie experimentierten mit einem 3D-gedruckten Modellfragment eines Ausgangskomplexes und liessen eine oszillierende Mischung aus Kohlendioxid und Luft hindurchstromen. Mithilfe von Sensoren zur Luftverfolgung stellten die Forscher fest, dass die Ausgangstunnel mit dem auf dem Hugel wehenden Wind auf eine Weise interagierten, die die Beluftung verbesserte. Der Luftstrom war bei Schwingungsfrequenzen zwischen 30 Hz und 40 Hz am grossten, zwischen 10 Hz und 20 Hz massig und bei Frequenzen zwischen 50 Hz und 120 Hz am geringsten.

Sie kamen zu dem Schluss, dass die durch den Ausgangskomplex erzeugten Turbulenzen eine windbetriebene Beluftung von Termitenhugeln ermoglichten.

,,Wenn Sie ein Gebaude beluften, mochten Sie das empfindliche Gleichgewicht von Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Inneren aufrechterhalten, ohne die Bewegung verbrauchter Luft nach aussen und frischer Luft nach innen zu behindern“, sagte Rupert Soar, Mitautor der Studie. ,,Die meisten HLK-Anlagen [heating, ventilation, and air conditioning] Systeme haben damit zu kampfen. Hier haben wir eine strukturierte Schnittstelle, die den Austausch von Atemgasen ermoglicht, einfach angetrieben durch Konzentrationsunterschiede zwischen einer Seite und der anderen. Dadurch bleiben die Bedingungen im Inneren erhalten.“

Die Forscher gehen davon aus, dass die Nachbildung der Tunnelstrukturen der Termiten in menschlichen Gebauden eine Moglichkeit sein konnte, ihr Klima semi-passiv zu regulieren.

,,Wir gehen davon aus, dass kunftige Gebaudewande, die mit neuen Technologien wie Pulverbettdruckern hergestellt werden, Netzwerke enthalten werden, die dem Ausgangskomplex ahneln“, sagte David Andreen, der Hauptautor der Studie. ,,Diese werden es ermoglichen, Luft durch eingebettete Sensoren und Aktoren zu bewegen, die nur winzige Mengen Energie benotigen.“

Den Forschern ist bewusst, dass es einige Zeit dauern kann, bis die komplexe Struktur dieser von Insekten gebauten Hauser in ein Gebaude integriert werden kann, sie bleiben jedoch optimistisch.

,,3D-Druck im Baumassstab wird nur moglich sein, wenn wir Strukturen entwerfen konnen, die so komplex sind wie in der Natur“, sagte Soar. ,,Wir stehen am Rande des Ubergangs zum naturahnlichen Bauen: Zum ersten Mal ist es moglicherweise moglich, ein wirklich lebendiges, atmendes Gebaude zu entwerfen.“

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veroffentlicht Grenzen der Materialien.

Quelle: Frontiers Science News

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