Pagpapanatili
Ang Adaptibong ‘Solar Gate’ na Anino ay Kumukuha ng Inspirasyon Mula sa Kalikasan upang Pahusayin ang Kahusayan ng HVAC
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ang krisis sa klima ay nagdudulot ng malaking banta sa ating kapaligiran at sa ating mga buhay. Ito ay nagpasigla sa pangangailangan na mabawasan ang pagbuga ng carbon dioxide (CO2) bilang isang agarang pandaigdigang pangangailangan.
Ang nakatayong kapaligiran ay talagang responsable para sa humigit-kumulang 42% ng taunang pandaigdigang pagbuga ng CO2. Bagaman ang operasyon ng mga gusali ang pangunahing dahilan nito, ang mga materyales ng gusali at imprastruktura ay may malaking bahagi rin dito.
Ginagawa nitong puwersa ng pagbabago ng klima, kung saan ang mga negatibong epekto ay nakikita na sa madalas at mas mapaminsalang mga pangyayari sa panahon.
Kaya, dapat tayong magtayo hindi lamang ng mga adaptibong harapan na may potensyal na bawasan ang pangangailangan para sa aktibong pag-init at paglamig, na nagbabawas ng konsumo ng enerhiya at epekto sa kapaligiran ng mga gusali, kundi pati na rin ng mas matibay na arkitektura na kayang harapin ang mga hamon ng pagbabago ng klima.
Upang makabuo ng ganitong mga adaptibong harapan, kailangang gamitin ng mga arkitekto ang mga estratehiya sa disenyo na isinasama ang natatanging katangian ng lokal na kapaligiran. Nangangahulugan ito ng pagbibigay-priyoridad sa arkitekturang tumutugon sa klima.
Ang ganitong uri ng arkitektura ay nakatuon sa pagdidisenyo ng mga gusaling enerhiya-episyente na angkop sa mismong klima kung saan ito itinayo. Nangangailangan ito ng pagsasaalang-alang sa mga salik tulad ng panahon, likas na anino, mga pattern ng pag-ulan, halumigmig, atbp.
Sa halip na labanan ang lokal na klima, ang mga gusaling tumutugon sa klima ay nakikipagtulungan sa mga kondisyon ng rehiyon upang magbigay ng pinakamataas na kaginhawahan sa mga nakatira habang gumagamit ng pinakamaliit na enerhiya.
Sa pamamagitan ng pag-aampon ng ganitong pamamaraan ng pagpapatupad ng mga pasibong estratehiya sa disenyo, maaaring itayo ang mga bayan at lungsod upang maprotektahan sila mula sa tumataas na dalas at kalupitan ng matitinding pangyayari sa panahon na dulot ng pagbabago ng klima.
Bukod sa pagpapabuti ng katatagan ng mga gusali sa pamamagitan ng mas mahusay na paghahanda upang tiisin ang parehong panahon at natural na kalamidad, ang arkitekturang tumutugon sa klima ay nag-aalok ng mga benepisyo ng nabawasang gastusin sa operasyon sa pamamagitan ng paggamit ng mga likas at pasibong sistema.
Sa paggamit ng liwanag ng araw at likas na bentilasyon sa halip na mga sistemang gumagamit ng kuryente, maaaring mabawasan nang malaki ang mga gastusin sa operasyon na may kaugnayan sa enerhiya. Ang malawak na paggamit ng mga pasibong sistemang ito ay may kakayahang bawasan ang konsumo ng enerhiya ng hanggang 90%. Ang mga pasibong sistemang ito, tulad ng likas na daloy ng hangin, ay nakatutulong pa sa pagpapabuti ng produktibidad ng mga nakatira.
Sa pagpapabuti ng kahusayan sa enerhiya, pagbawas ng pagbuga ng carbon, at pagprotekta sa likas na yaman, ang arkitekturang ito ay tumutulong din sa pagpapalaganap ng pangkapaligirang pagpapanatili.
Gayunpaman, ang mga gusaling tumutugon sa klima ay may kaakibat na hamon ng malaking paunang gastos dahil sa paggamit ng napapanatiling mga materyales at sa mahabang at komplikadong proseso ng konstruksyon. Mayroon din isyu ng mga regulasyong balakid.
Oo, ang mga pamahalaan ay nagsasagawa ng mga inisyatibo, at ang mga regulasyon ukol sa kahusayan ng enerhiya ng HVAC at thermal insulation ay umusad na, ngunit kulang pa rin ang mga sumusuportang patakaran para sa mga disenyo na tumutugon sa klima. Ang pagpapalawak ng paggamit ng mga arkitekturang ito ay nangangailangan din ng pokus sa edukasyon at pamumuhunan sa kaugnay na kadalubhasaan.
Sa kabila ng mga hamon, nakikita natin ang lumalaking interes sa ganitong mga gusali. Ilan sa mga pangunahing sangkap ng ganitong adaptibong disenyo ay ang paggamit ng likas na pinagmumulan para sa daloy ng hangin at bentilasyon, isang pasibong solar na disenyo na isinasaalang-alang ang posisyon ng araw, mga natural na napapanatiling materyales tulad ng kahoy at kawayan, at mga berdeng tampok sa mga bubong at pader.
Bioinspiradong adaptibong anino na tumutugon sa panahon
Sa arkitekturang tumutugon sa klima, ang mga adaptibong sistema ng anino ay mahusay na paraan upang mas epektibong kontrolin ang panloob na klima sa pamamagitan ng dinamiko nitong pagbabago ng hugis, oryentasyon, o mga katangiang termal bilang tugon sa panlabas na kondisyon ng panahon.
Gayunpaman, ang problema ay ang pag-asa ng mga kinetic na sistemang anino sa enerhiya ng operasyon upang paganahin ang mga electro-mechanical na aparato na nagpapatakbo ng maraming gumagalaw na bahagi. Ang mga komplikadong asembliyang ito ay madaling masira, na nangangailangan ng magastos na pagkukumpuni.
Bagaman may mga alternatibo tulad ng pasibong tinted anti-sun glass, ito ay sumasala ng labis na natural na liwanag. Kaya, ano ang solusyon? Nasa kalikasan ito.
Isang bagong pag-aaral1 ng mga mananaliksik mula sa mga Unibersidad ng Freiburg at Stuttgart ang tumungo sa kalikasan at natuklasan na may mga umiiral nang solusyon para sa pag-aangkop. Ang mga ito ay inspirasyon mula sa mga biyolohikal na materyales at tumutugon nang pasibo sa mga panlabas na stimuli.
Ang solusyong ginamit ng mga mananaliksik bilang modelo ay ang mga pine cone, na tumutugon sa kapaligiran at nagbabago ng hugis kahit na ito ay binubuo ng ganap na patay na materyal. Ang pine cone ay bumubukas at nagsasara bilang tugon sa pagbabago ng temperatura at halumigmig nang hindi kumokonsumo ng anumang metabolic na enerhiya.
Gamit ang pinecone bilang modelo, nag-develop ang mga mananaliksik ng isang bagong, enerhiya-autonomous na sistema ng harapan na pasibong nag-aangkop sa panahon. Tinawag itong “Solar Gate,” at ang sistema ay na-install sa livMatS Biomimetic Shell ng Unibersidad ng Freiburg. Ang livMatS, o ‘Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems’ (livMatS), ay isang gusaling pananaliksik.
Sa halip na umasa sa “mga masalimuot na teknikal na aparato,” tulad ng karamihan sa mga pagsubok sa pagiging tumutugon ng mga harapan ng arkitektura, sinusuri ng pananaliksik na ito kung paano natin magagamit ang pagiging tumutugon ng mismong materyal sa pamamagitan ng advanced na computational design at additive manufacturing,” sabi ni Propesor Achim Menges, pinuno ng Institute for Computational Design and Construction (ICD) sa Unibersidad ng Stuttgart.
Ayon kay Menges, na isa ring tagapagsalita para sa Cluster of Excellence Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC), ang kanilang pamamaraan ay nagbigay-daan sa kanila upang makamit ang isang sistemang anino na kusang bumubukas at nagsasara bilang tugon sa mga pagbabago ng panahon.
Ang epekto na ito ay nakamit nang hindi gumagamit ng anumang mechatronic na elemento o enerhiya ng operasyon. Dito, “ang mismong estruktura ng biomaterial ay ang makina.”
Ang sistemang anino na tumutugon sa panahon at adaptibo ay ang una na gumagana nang walang elektrikal na enerhiya. Bilang karagdagan sa disenyo na bioinspirado, gumamit ang mga mananaliksik ng mga likas na materyales at malawak na naa-access na teknolohiya para sa “Solar Gate.”
Ang teknolohiyang ginamit dito ay 3D printing, na kilala rin bilang additive manufacturing, na nagbibigay-daan sa paggawa ng kumplikadong hugis at anyo. Sa prosesong ito, nililikha ang tatlong-dimensional na mga bagay mula sa isang digital na file sa pamamagitan ng paglalagay ng sunud-sunod na mga patong ng materyal. Ang 3D printing ay nagbibigay ng mabilis na prototyping, pag-customize, pagtitipid sa gastos, at mataas na katumpakan, bukod pa sa pagbibigay ng kalayaan sa disenyo.
Gumamit ang koponan ng karaniwang 3D printer upang gayahin ang direksyon- dependent na estruktura ng selulosa sa mga tisyu ng halaman.
Ang selulosa ay ang pinaka-maraming biomass sa Daigdig. Ito rin ay isang likas, murang, nabubulok, at renewable na materyal na may pinakamahalagang katangiang hygromorphic, na nagpapahintulot sa adaptibong anino na maging napapanatili.
Ang katangiang hygromorphic na ito, na kumakatawan sa pag-alsa at pag-urong kasabay ng pagbabago ng halumigmig, ay madalas na nakikita sa kalikasan. Ang pagbubukas at pagsasara ng mga kaliskis ng pine cone ay isang halimbawa nito.
Sa pagsasamantala sa katangiang ito, nagdisenyo ang koponan ng mga biobased na hibla ng selulosa at pagkatapos ay 4D-printed ang mga ito sa isang bi-layered na estruktura gamit ang mga kaliskis ng pine cone bilang inspirasyon.
Naglunsad din ang mga mananaliksik ng isang computational fabrication technique upang kontrolin ang pag-extrude ng mga selulositik na materyales sa pamamagitan ng FFF 3D printer.
Ang mga sistemang materyal na ginawa dito ay maaaring kusang baguhin ang kanilang hugis bilang tugon sa mga panlabas na stimuli. Ang mga selulositik na materyales ay sumisipsip ng kahalumigmigan at lumalawak kapag mataas ang halumigmig, na nagiging sanhi ng pag-ukit at pagbubukas ng mga elemento. Samantala, sa mababang halumigmig, naglalabas ang mga materyales ng kahalumigmigan at kumikilos, na nagiging sanhi ng pagpatag at pagsasara ng mga naka-print na elemento.
“Inspirado ng hygroscopic na paggalaw ng mga kaliskis ng pine cone at ng mga bract ng silver thistle, nagtagumpay ang Solar Gate sa pagsasalin hindi lamang ng mataas na functionality at katatagan ng mga biyolohikal na modelo sa isang bioinspiradong sistemang anino kundi pati na rin ng estetika ng paggalaw ng mga halaman.”
– Propesor Thomas Speck, tagapagsalita ng livMatS at pinuno ng Plant Biomechanics Group Freiburg sa Unibersidad ng Freiburg
Ang bio-inspiradong adaptibong sistemang anino ay nasubukan na sa totoong mundo para sa kanyang functionality at tibay. Inilagay ito ng koponan sa timog na nakaharap na skylight ng livMatS Biomimetic Shell, na tumutulong sa regulasyon ng panloob na klima ng gusali.
Sa loob ng higit sa isang taon, napansin na sa taglamig, ang mga aninong elemento na 4D-printed ay bumubukas at nagpapahintulot ng natural na pag-init sa pamamagitan ng pagpasok ng sikat ng araw, at nagsasara sa tag-init upang mabawasan ang solar radiation.
Ang ‘Solar Gate’ ay pinapagana lamang ng mga siklo ng panahon at hindi nangangailangan ng anumang elektrikal na enerhiya, na kumakatawan sa isang mapagkukunan-naepektibo at enerhiya-autonomous na alternatibo sa tradisyunal na mga sistemang anino. Ang bioinspiradong 4D-printed na sistemang anino ay nag-aalok din ng mga benepisyo ng mababang gastos, mababang konsumo ng materyal, magaan na konstruksyon, at pinataas na katatagan sa operasyon.
Ayon sa mga mananaliksik, ang sistemang ito ay may mas malawak na implikasyon kaysa sa mga harapan ng gusali lamang. Isinulat nila na maaari rin itong makaapekto sa mas malawak na larangan ng arkitektura, inhinyeriya, at konstruksyon.
Sa mga susunod na pag-aaral, susuriin ng mga mananaliksik nang mas malalim ang UV-induced degradation at ang pangmatagalang epekto nito kasama ang mekanikal na pagkasira sa Solar Gate at susukatin ang pagbuti ng regulasyon ng panloob na klima.
Adaptibong Tile sa Bubong
Noong nakaraan, tinalakay din natin kung paano nag-develop ang mga siyentipiko sa University of California, Santa Barbara, ng adaptibong mga tile sa bubong. Ang mga tile na ito ay maaaring magbawas nang malaki sa gastusin sa enerhiya. Ang kanilang sikreto ay isang “radiative switch” na lumilipat sa pagitan ng heating at cooling mode, na tumutugon sa temperatura sa labas. Inaayos ng mga tile ang temperatura sa loob ng 3 degrees Celsius ng target. At kung ikukumpara sa karaniwang mga sistema, ito ay higit sa 2.5 beses na mas epektibo. Ang resulta ay mas mababang bayarin at mas kaunting pag-asa sa fossil fuels.
Sa pinakapuso ng inobasyong ito ay isang maliit na 4-inch na parisukat na aparato. Inaayos nito kung gaano karaming init ang niriradi depende sa panahon. Ang layunin ay panatilihing matatag ang temperatura sa loob—mga 65°F (18°C) nang hindi kailangan ng patuloy na kuryente. Gayunpaman, ang teknolohiyang ito ay wala pa sa merkado, ngunit kapag nailunsad na, makakatipid ito ng enerhiya, magbabawas ng gastos, at makakatulong gawing mas berde ang mga gusali.
Mga Kumpanya
Ngayon, tingnan natin ang ilang pampublikong kumpanya na nakikibahagi sa adaptibong arkitektura sa pamamagitan ng kanilang pokus sa mga makabagong solusyon para sa kahusayan sa enerhiya, pagpapanatili ng gusali, at pagganap ng materyales.
1. Johnson Controls International
Nag-aalok ang Johnson Controls ng pinakamalawak na portfolio ng kagamitan at kontrol sa HVAC para sa mas komportable, malusog, at napapanatiling kapaligiran ng mga gusali. Ang mga solusyon ng HVAC ng kumpanya ay maaaring magbigay ng nasusukat na malinis na hangin at mag-alok ng kabuuang kontrol sa klima. Ang mga predictive at diagnostic na serbisyo nito ay nakaka-detect ng mga isyu na may kaugnayan sa estruktura bago pa man mangyari ang pinsala mula sa mga seismic na problema. Nag-aalok din ito ng planadong at preventive na maintenance at remote building management.
Sa patuloy na pagtakbo ng karera tungo sa decarbonization, tinitiyak ng Johnson Controls ang pagpapanatili sa pamamagitan ng mga epektibong sistema ng pag-init at paglamig na nagbibigay ng mahusay na kontrol sa klima kasama ang optimized na paggamit ng enerhiya. Ang portfolio ng kagamitan ng HVAC ng kumpanya ay dinisenyo upang mapalaki ang kahusayan sa enerhiya.
Bukod sa mga HVAC, nag-aalok din ang kumpanya ng isang IOT platform, ang OpenBlue, na nagbibigay-daan sa matalino at proaktibong operasyon at optimization. Ang platform ay maaaring magproseso ng isang milyong data point kada minuto at layuning gawing mas matalino at mas epektibo ang mga gusali.
Ang Johnson Control ay malawak ding gumagamit ng AI sa mga solusyon sa seguridad para sa enterprise, komersyal, at residential na kapaligiran. Pinalawak pa ng kumpanya ang kakayahan nito sa AI sa OpenBlue Enterprise Manager, na naglalayong itaas ang mga insight mula sa data sa susunod na antas. Ang mga pagpapabuti na ito, kasama ng mga upgrade sa kagamitan at proaktibong serbisyo, ay nagdadala sa mga customer ng hanggang 30% na pagbawas sa gastusin sa enerhiya, hanggang 20% na pagbawas sa gastusin sa maintenance, at 10% na mas pinahusay na paggamit ng espasyo.
“Ang mga bagong AI-driven na tampok na ito ay hindi lamang nagpapahusay ng operational efficiency at sustainability kundi nagbibigay din ng kapangyarihan sa mga may-ari at operator ng gusali sa hindi pa nagagawang antas ng insight at kontrol. Kami ay nakatuon sa pangunguna sa mga inobasyon na nagdadala ng automation at lumilikha ng mas matalino, mas tumutugon na kapaligiran para sa aming mga customer.”
– CTO Vijay Sankaran
Sa kasalukuyang pagsulat, ang mga shares ng JCI ay nagte-trade sa $82.10, tumaas ng 4.02% YTD, habang may market capitalization na $54.19 bilyon. Ang Johnson Controls ay may EPS (TTM) na 2.09, habang ang P/E (TTM) ratio nito ay 39.27. Ang kumpanya ay nagbabayad ng dividend yield na 1.80%.
JCI Tsart ng Presyo
Para sa huling ulat na quarter, i.e., Q3 2024, ang kita ng Johnson Controls ay hindi umabot sa inaasahan na $6.25 bilyon. Ang non-GAAP profit na $1.28 kada share, gayunpaman, ay lumagpas sa consensus estimate ng mga analyst ng 2.6%. Ang CEO at Chairman na si George Oliver, noong panahong iyon, ay nagbahagi na sila ay “lubos na nasisiyahan” sa paghatid ng “double-digit organic sales growth at matatag na paglawak ng margin.”
Ayon sa Statista, ang Johnson Controls ay nag-generate ng global net sales na halos $26.8 bilyon sa fiscal year ng 2023, isang pagtaas na halos 6% kumpara sa nakaraang taon.
Kamakailan lamang, nakuha ng kumpanya ang Webeasy na nakabase sa Netherlands, isang provider ng building automation at kontrol na mag-aalign sa misyon ng Johnson Controls na mag-innovate ng mga solusyon sa gusali na enerhiya-episyente at napapanatili.
2. Owens Corning
Isang tagapagbigay ng mga materyales sa gusali at konstruksyon, ang Owens Corning (OC ) ay may apat na negosyo: roofing, doors, composites, at insulation.
Ang mga solusyon sa insulation ng kumpanya ay para sa halos anumang sitwasyon ng gusali, sumasaklaw sa mga panlabas na pader, mga sistema ng bubong, at HVAC. Ang mga building solution nito ay nag-aalok ng pagsunod sa enerhiya at building code, mataas na thermal performance, resistensya sa hangin/tubig, kontrol sa kahalumigmigan, at acoustical performance.
Pinipili ng mga gumagamit ang mga serbisyo ng insulation ng kumpanya dahil sa kanilang kahusayan sa enerhiya, tibay, pangmatagalang performance, kadalian ng pag-install, at minimal na maintenance.
OC Tsart ng Presyo
Sa kasalukuyang pagsulat, ang mga shares ng OC ay nagte-trade sa $187.57, tumaas ng 10.13% YTD, habang may market capitalization na $16.09 bilyon. Ang Owens Corning ay may EPS (TTM) na 11.76, habang ang P/E (TTM) ratio nito ay 15.96. Ang kumpanya ay nagbabayad ng dividend yield na 1.47%.
Pagdating sa pinansyal na aspeto ng kumpanya, para sa ikatlong quarter ng 2024, iniulat nito ang net sales na $3 bilyon, na isang pagtaas ng 23% mula sa nakaraang taon. Ang bagong nakuha nitong doors business ay nag-ambag ng higit sa kalahating bilyong dolyar dito. Ang diluted EPS na naihatid ng kumpanya ay $3.65 at ang adjusted diluted EPS ay $4.38. Ang free cash flow sa panahong ito ay $558 milyon.
Ibinalik ng Owens Corning ang kabuuang $252 milyon sa mga shareholders nito sa pamamagitan ng dividends at share repurchases. Tungkol sa lakas pinansyal nito, sinabi ng Chief Financial Officer na si Todd Fister:
“Ipinakita namin ang malakas na kapangyarihan sa kita at potensyal sa pagbuo ng cash ng kumpanya. Ang aming koponan ay naghatid ng paglago sa top at bottom line bilang resulta ng best-in-class na commercial at operational execution.”
Pagdating sa mga pagsisikap ng kumpanya sa sustainability, ang portfolio ng produkto ng Owens Corning ay tumutulong sa mga customer nito na makatipid ng enerhiya at mabawasan ang emissions. Sa kanilang 2023 sustainability report, 14 na produkto ng Owens Corning ang certified bilang gawa gamit ang 100% renewable electricity at bumubuo ng isang-kapat ng kabuuang kita ng kumpanya.
Iniulat din ng kumpanya na nakamit nito ang 28% na pagbawas sa Scope 1 at 2 emissions mula sa baseline ng 2018, na nagdadala nito mas malapit sa layunin nitong 50% na pagbawas sa GHG emissions pagsapit ng 2030. May progreso rin ang Owens Corning sa pagsisikap nitong mag-recycle ng dalawang milyong tonelada ng shingles bawat taon sa U.S. sa pagtatapos ng dekadang ito.
Ang kumpanya ng construction materials ay nag-invest din sa isang 52,000-meter square na pasilidad ng paggawa ng glass mat upang mag-supply sa industriya ng napapanatili at mas matibay na materyales para sa gusali.
Konklusyon
Ang pandaigdigang pagbuga ng carbon ay tumataas nang mabilis, na nagdudulot ng pagtaas ng temperatura ng Daigdig at nagreresulta sa matinding panahon, pagtaas ng mga wildfire, at pagkagambala sa suplay ng pagkain. Dahil ang mga gusali ay kumakatawan sa malaking bahagi ng pandaigdigang carbon emissions, napakahalaga na mabawasan natin ang enerhiya na kinakailangan para sa pag-init, paglamig, at bentilasyon. Kasabay nito, dapat kayang tiisin ng mga estruktura ang mga kalamidad dulot ng klima.
Ang sagot sa parehong pangangailangan ay ang arkitekturang tumutugon sa klima, na nangangailangan ng pagbibigay-pansin at pagsasama ng lokal na klima at mga katangiang heograpikal ng rehiyon sa mga disenyo ng gusali. Dahil sa mataas na kakayahan ng arkitekturang tumutugon sa klima na bawasan ang pandaigdigang carbon emissions sa sektor at limitahan ang produksyon ng basura, kailangan ng suporta mula sa regulasyon at, siyempre, patuloy na inobasyon.
Ang mga pag-aaral tulad ng “Solar Gate” ay nagdadala ng mga pangakong solusyon sa problema na maaaring tugunan ang mga hamon sa kapaligiran at matugunan ang mga functional na pangangailangan ng nakatayong kapaligiran. Ipinapakita rin nito ang potensyal ng mga accessible na teknolohiya tulad ng additive manufacturing at saganang, renewable na materyales tulad ng selulosa sa pag-ambag sa napapanatiling solusyon sa arkitektura.
Sa pamamagitan ng pagyakap sa mga likas na materyales at bioinspiradong disenyo at paggamit ng mga digital manufacturing technique, maaari tayong magtayo ng ligtas, matagal na mga estruktura at isang matibay na hinaharap!
Sanggunian ng Pag-aaral:
1. Cheng, T., Tahouni, Y., Sahin, E. S., Ulrich, K., Lajewski, S., Bonten, C., Wood, D., Rühe, J., Speck, T., & Menges, A. (2024). Adaptibong anino na tumutugon sa panahon sa pamamagitan ng mga biobased at bioinspiradong hygromorphic na materyales. Nature Communications, 15, Article 54808. https://www.nature.com/articles/s41467-024-54808-8
