インソール社の風洞が建築業界のリスクを減らし、安全を向上

建築物のファサードは、人目を引くために、または周囲の環境に溶け込むために、建物の最も重要な外観要素の一つです。

スマートな新技術や素材は、エネルギー効率の向上に役立ちます。ファサードは、冷涼な気候では熱損失を減らし、温暖な気候では建物内の温度を低く保つのに役立ちます。
デザインや素材は、可能性の限界を超え続けています。このことは、建築家とファサードエンジニアが同様に考慮すべき多くの重要な点を示しています。

問題となるのは、建物のファサードが気象パターン、特に風に対してどのように反応するかという点です。風は、不要な音の発生やファサードの物理的な劣化など、さまざまな問題を引き起こします。さらに極端な例では、かなりの高さにあるファサード要素が突然破損すると、壊滅的な結果を招く可能性があります。

さらに、建築基準法や設計仕様書では直接カバーできない責任問題もあります。したがって、本質的な安全と機能性を考慮すると、ファサードの構造的完全性と風切り音のテストは、可能な限り最高のシナリオを提供します。

このテストを可能にするために、ニュージーランドの家族経営企業であるインソール社は、商業建築用の高度にカスタマイズされた複雑なファサードの製造と設置を専門としていますが、建築ファサードをテストするための風洞を建設することを決定しました。この試験は、リスクの軽減と安全性の向上に役立つ重要なものです。

風洞のエンジニアリング

南半球で最大級の風洞を設計することは、非常に大きな事業でした。そこでインソール社は、ロックウェル･オートメーション社の認定を受けたシステムインテグレータであるEISグループに、オートメーションとプロセス制御に関する専門知識を求めました。

EISグループは、コンセプトエンジニアリング、制御･駆動システムの選定、展開、サポートを担当しました。EISグループのジェネラル･マネージャであるディーン･アディ氏は次のように述べています。「このようなプロジェクトには、既成概念にとらわれない発想とスマートなエンジニアリングが必要です。ロックウェル･オートメーションの制御･駆動システムが風洞の要件を満たすことはわかっていましたし、NHPとロックウェル･オートメーションと密接に協力して、利用可能な最善のソリューションを提供しました。」

Allen‑Bradley®のCompactLogix™コントローラは、安全、モーション、ドライブの各機能を1つのコントローラに統合し、高性能を実現しています。風洞内の4台のファンそれぞれのハイレベルのモータ制御には、PowerFlex® 755 AC可変周波数ドライブが使用されています。風洞は電力網に接続されていないため、各ドライブには4台の発電機が搭載されています。

ロックウェル･オートメーションのチャネル･アカウント･マネージャであるデビッド･ケンドールは次のように述べています。「ロックウェル･オートメーションの高調波モデラーソフトウェアを使用することで、発電機の高調波をモニタしてドライブに戻し、正常に動作していることを確認することができました。」

さらに、「EISとのコラボレーションは、プロジェクトの成功に欠かせないものでした。EISとの協力関係は、プロジェクトの成功に欠かせないものでした。EISは、設計、エンジニアリング、配備、サポートのすべての能力を備えており、プロジェクトのすべての側面を詳細に検討することができました」と、述べています。

オンデマンドで求められる強風

インソール社のCEOであるグレッグ･シモンズ氏は、次のように述べています。「建築物の表面にかかる圧力を設計するためのパラメータはありますが、実際に風が吹いたときにどのように作用するかを確認することは、教科書には載っていません。」

このような非常に複雑な建築物への負荷をどのように考慮すべきか、実際には具体的な指針はありません。例えば、建築家がホテルのファサードの遮蔽システムを設計した場合、強風下ではかなりの量の騒音が発生するため、ホテルの宿泊客の快適性が損なわれ、睡眠にも影響が出てしまいます。

風によって引き起こされる問題は、物理的にも経済的にも影響があります。問題が不要な騒音であろうと、ファサードの物理的劣化であろうと、さらには致命的な故障であろうと、安全向上とリスク軽減のためには、可能な限り徹底的なテストを行なうことが最善の方法です。インソール社の風洞はこれを可能にします。

この風洞は、直径3メートルのターンテーブルで1対1のスケールで建物のファサードをテストできるように特別に開発された、高出力、オープンジェット、短いトンネルのデザインと構成です。最大で時速200kmの流速を発生させることができます。4台の遠心ファンの回転数を完全に制御することができ、風速を最大限に制御することで、低速での音響試験や高速での構造試験を行なうことができます。

次世代のファサード

建築のファサードは、ますますカスタマイズされ、ユニークになってきています。新しい素材、デザイン、技術の進歩により、可能性の限界を押し広げています。そのため、風が建築物に与える影響を徹底的に科学的に検証することが必須となっています。極端なケースでは、製品の不具合が致命的な結果を招くこともあります。

規制当局は、ファサード、屋根製品、ソーラーパネルを含む多くの建築構造物の試験や計算について、より多くの情報を求め続けています。そのため、インソール社の風洞を建築業界に貸し出しています。この試験では、効果的なリスク評価を行なうことができ、保険や議会の許可要件に対応するのに役立ちます。

風洞のような革新的で斬新なプロジェクトに取り組むことは決して容易なことではありませんが、オープンなコミュニケーション、チームワーク、技術的な専門知識のおかげで、インソール社の風洞はリスクの軽減と安全性の向上という目標を達成しました。

「これ以上の協力関係を見つけるのは難しいです。EISは社内に幅広い能力を持っており、プロジェクトの要件に適応することができます。さらに、EISがロックウェル･オートメーションから受けたサポートには目を見張るものがあり、プロジェクトの成功には関係各社の協力が欠かせません」と、シモンズ氏は語っています。

Allen-Bradley, CompactLogix, PowerFlex, Rockwell Automation, およびRockwell Softwareは、Rockwell Automation, Inc.の商標です。