Tanımlanmış olan yaklaşık 2.000 termit türünden bazıları ekosistemin bir anlamda mühendisleri olarak sayılırlar. Amitermes, Macrotermes, Nasutitermes ve Odontotermes gibi çeşitli cinsler tarafından oluşturulan höyüklerde dünyanın en büyük biyolojik yapılarından bazıları bulunur. Bu höyükler sekiz metreye kadar yüksekliğe ulaşabilir. On milyonlarca yıl boyunca doğal seçilim, höyüklerinin ‘tasarımını’ geliştirmiştir.
İnsan mühendisler ve mimarlar termitlerin davranışlarını inceleyerek onlardan ne öğrenebilir?
Araştırmacılar, Frontiers in Materials’da yayınlanan yeni bir makalede, termit tepeciklerinin bize klimanın karbon ayak izi olmadan evlerimiz için nasıl rahat iç sıcaklıklar tasarlayabileceğimizi nasıl öğretebileceğini gösterdiler.
Lund Üniversitesi’nden Dr. David Andréen şunları söyledi: “Burada, termit höyüklerinde bulunan ve birbirine bağlı tünellerden oluşan karmaşık bir ağ olan ‘çıkış kompleksinin’ insan mimarisinde yeni yollarla hava, ısı ve nem akışını teşvik etmek için kullanılabileceğini gösteriyoruz.
Namibya Termitleri
Namibya’daki Macrotermes michaelseni termit höyükleri, Andréen ve Nottingham Trent Üniversitesi Mimarlık, Tasarım ve Yapılı Çevre Okulu’nda doçent olan ortak yazar Dr. Rupert Soar tarafından incelendi. Bu türün bir kolonisinde bir milyondan fazla insan yaşayabilir. Termitlerin yiyecek için yetiştirdikleri simbiyotik mantar bahçeleri, höyüklerin merkezinde yer alıyor.
İçerideki daha geniş kanalları dışarıya bağlayan kafes benzeri yoğun bir tünel ağı olan çıkış kompleksi, araştırmacılar için çalışma alanıydı. Bu, höyüğün büyüdüğü yağmur mevsimi boyunca (Kasım’dan Nisan’a kadar) doğrudan öğle güneşine maruz kalan kuzeye bakan yüzeyini kapsıyor. Termit işçileri bu mevsim boyunca çıkış tünellerini dışarıya kapalı tutuyor. Kompleksin, fazla nemin buharlaşmasına izin verirken yeterli havalandırmayı sağlaması gerekiyor. Peki nasıl çalışıyor?
Andréen ve Soar, salınımlı veya nabız benzeri akışların çıkış kompleksinin tasarımıyla nasıl mümkün hale geldiğini inceledi. Araştırmalarında temel olarak, Şubat 2005’te doğadan alınan bir çıkış kompleksi parçasının taranmış bir parçasının 3D baskılı bir kopyasını kullandılar. Bu parça 1,4 litre hacme, 4 cm kalınlığa ve %16 tünele sahipti.
Rüzgarı taklit etmek için bir hoparlör kullanan araştırmacılar, kütle hareketini izlemek için bir sensör kullanırken parçanın içinden CO2-hava karışımının titreşimlerini gönderdiler. Hava akışının 30Hz ve 40Hz salınım frekansları arasında en yüksek, 10Hz ve 20Hz salınım frekansları arasında orta ve 50Hz ve 120Hz salınım frekansları arasında en az olduğunu keşfettiler.
Havalandırmaya Türbülansın Yardımı
Araştırmacılar, kompleksin tünellerinin höyük üzerinde esen rüzgârla etkileşime girerek havalandırma için havanın kütle transferini iyileştirdiği sonucuna vardı. Belirli frekanslardaki rüzgar salınımlarının neden olduğu iç türbülans sonucunda, solunan gazlar ve ekstra nem höyüğün merkezinden uzağa taşınıyor.
“Bir binayı havalandırırken, taze havanın içeri ve dışarı akışını engellemeden içeride oluşan hassas sıcaklık ve nem dengesini korumak önemlidir. Çoğu HVAC sistemi bunu yapmakta zorlanır. Burada, yapılandırılmış bir arayüz, sadece iki taraf arasındaki konsantrasyon değişikliklerinden kaynaklanan solunum gazlarının değişimini sağlar. Soar, bunun içerideki koşulları koruduğunu belirtti.
Çıkış kompleksi daha sonra yazarlar tarafından basit düz tüplerden bir kafese kadar değişen karmaşıklıkta çeşitli 2D modeller kullanılarak çoğaltıldı. Bir elektromotor kullanarak salınımlı bir su kütlesini tünellerden geçirdiler ve ilerlerken kütle akışını filme aldılar. Şaşırtıcı bir şekilde, gelgitin tüm komplekse ulaşması için motorun havayı yalnızca birkaç milimetre ileri geri itmesi gerektiğini keşfettiler (mütevazı rüzgar salınımlarına eşdeğer). Daha da önemlisi, gerekli türbülansın oluşabilmesi için yerleşim planının yeterince kafes benzeri olması gerekiyor.
Yazarlara göre çıkış kompleksi, düşük rüzgar hızlarında termit tepeciklerinin rüzgar gücüyle havalandırılmasını sağlayabilir.
“Toz yataklı yazıcılar gibi en son teknolojiyle oluşturulan gelecekteki bina duvarlarının çıkış kompleksine benzeyen ağlara sahip olacağını tahmin ediyoruz. Andréen’e göre bunlar, gömülü sensörler ve enerji tasarruflu aktüatörler sayesinde havanın hareket etmesini sağlayacak.
Soar sonuç olarak şunları söyledi: “İnşaat ölçeğinde 3D baskı ancak doğada bulunanlar kadar karmaşık yapılar tasarlayabildiğimiz zaman mümkün olacaktır.” Çıkış kompleksi, evlerimizin içindeki konforu korumak ve bina kabuğundan nem ve solunum gazlarının geçişini kontrol etmek gibi çeşitli sorunları aynı anda ele alabilecek karmaşık bir yapı örneğidir.
Doğanın yaptığını inşa etmeye geçiş yapmak üzereyiz: ilk kez nefes alan, yaşayan gerçek bir yapı oluşturmak mümkün olabilir.
Kaynak: https://techxplore.com/news
