简介：ZGF Architects使用Onset温度记录器证明生物有效性的相变材料在调节温度波动在一个大型建筑华盛顿大学。

概述

无论是在形式的泥土或块,石、砖、混凝土,大规模建筑在历史上被无所不在的。这些建筑料已被用于本地住宅在美国西南部,埃及的金字塔,和中世纪的城堡和教堂,保持室内温度凉爽甚至在Z热的几天。

尽管据悉,质量可以帮助改善舒适,使用这些材料主要是因为他们容易获得和理解设计师和建设者。随着时间的流逝,建筑由于建筑材料的发展发生了巨大的变化,施工技术,和工作场所的文化变化。钢的出现,波特兰水泥、浮法玻璃、电梯和空调导致高玻璃填充建筑,尽管环境和切断视觉连接到外部。

挑战

我们进展日益以知识为基础的经济,技术在工作中进步,居住密度增加。建设和工作场所的范式转换的结合导致建筑使用大量的能源,共同占美国的41%的年度能源需求,和美国75%的电力需求。此外,能源消耗与温室气体生产有着紧密的联系,并直接减少能源使用减少温室气体释放到环境中。

专注于低能耗建筑已经消失在Z近的历史上,每次更新添加更多的工具,该工具盒。欧佩克危机在1970年代早期催生了一个短暂的可持续运动的大规模建设一度赞成,但抛弃随着化石燃料变得可用。

在这个时候,封装相变材料解决方案介绍了建筑行业,但是不可靠是由于有限的加热和冷却的循环次数以及贫穷的包装有泄漏的倾向。在过去十年半、高性能建筑回到前沿由于担忧安全、能源独立,和气候变化。

之间的显著差异的可持续运动1970年代和现在使用的技术来开发和兽医高效的解决方案。创建复杂的建筑物能源模型来说明低能的利益或损害与采用典型相关策略,大大减少风险的解决方案。从本质上讲,我们证明通过使用高性能的软件使用的解决方案成功几个世纪仍适用于现代。

所以,如何以及为什么质量有助于维持舒适,然后如果是这样一个好工作甚至我们为什么需要相变材料吗?

能量总是从高到低或热流向冷,和大众需要冷却器比空间吸收热量从居住者,设备和阳光。高密度的质量加上温度的差异,创造了一个水库的“冷静”,吸收室内得热量以Z小的温度增加到周围的空间。

吸收的热量可以发布在晚上帮助温暖的空间,或拒到空气凉爽的夜晚,给质量和第二天重新开始循环。在气候与夜间温度下降,远低于白天的高位,质量可以充电只需打开窗户在凉爽的晚上时间和关闭窗户当气温开始上升。

混凝土是现代建筑和无处不在的好处可以提供大量的古代建筑常见的结构。但即使在绿色建筑设计,裸露混凝土内部表面往往是例外,而不是常态。

通常,地毯、石膏板、吸声天花板和其他完成用来隐藏混凝土建筑元素,并有效地消除热的好处使用混凝土作为建筑的主要结构。因为我们有隐藏这个资源,我们可以使用热存储的方式除了每混凝土表面暴露?

解决方案

一家名为相变能源解决方案开发了一种生物相变材料(PCM)称为BioPCM,它使用大规模热储存和释放的概念通过利用能源与变化的阶段，UX100-003温度记录器。

材料变化阶段转换时从固体到液体,蒸汽和液体。更多的能量可以吸收或释放的变化比单从材料加热或冷却阶段,需要更少的体积达到相同的热容量。一寸的相变材料是一样有效的12英寸厚的混凝土,并可以很容易地放置在室内墙壁和天花板。

相变材料在建筑可以等同于冰在一个冰胸部。冰吸收热量和融化,改变阶段从固体到液体,同时保持胸部的内容在一个恒定的温度接近水的冰点。通过融化冰吸收热量的能力远远大于冷水的热容,并扩大水作为冷却介质的有效性。一旦冰层融化,水开始温暖以及胸部的内容。制冷首次开发的时候,冰是用来冷却早期纽约摩天大楼和仍在美国银行等新型绿色建筑建设在一个布莱恩特公园。

BioPCM使用棕榈和大豆油脂而不是水作为媒介,熔点在72°F,温度比冷饮料更适合的人。在冰胸部,房间内的温度将保持在72°F,油脂的熔点,直到过相变的能力,和的油都融化了。

利用相变材料,可以减少需要冷却,可以扩展自然通风策略的有效性。不像冰,由于相对较高的熔点,PCM可以充的第二天暴露在夜间凉爽的空气。

BioPCM与油脂生产的大型表封装在口袋类似于一张未雕琢的意式馄饨。床单可以钉在墙上钉组件或铺设在吊顶上组装。

华盛顿大学的分子工程和科学研究实验室组成的建筑是开放办公室研究生工作空间,和老师办公室。由于不同的用法和空间调节策略要求,实验室组件分开办公室的玻璃墙。标准的实验室条件意味着通风换气次数频繁去除空气中的污染物。

它是个建立的ZGF建筑师上面用相变材料应用在墙壁和天花板。PCM并非冷却解决方案,但在整体中起着重要作用的自然通风策略空间。

办公室的面积是由可操作的窗户和自然通风排气烟囱,把热量从人,设备,和太阳。尽管西雅图的气候很温和,需要一个缓冲,以确保舒适是保持温暖的日子。相变材料被用来扩大的能力自然通风策略,大部分混凝土在建筑覆盖完成适合研究设施。

的结合减少能源使用自然通风策略导致近98%减少风机和冷却能源办公室相比,传统的冷却系统。实验室空间更能源密集,导致预期节能32%的整个建筑与传统相比基线。

因为BioPCM是一个创新的产品新市场,开发了监测方案PCM的温度随着时间的推移,验证PCM按预期执行。由于缺乏真正的控制和实验条件,能够理解的全部好处PCM是有限的。ZGF不想创建一个祭祀空间缺乏PCM控制目的和运行影响驾驶舒适性的风险。

相反,PCM被排除在一个螺栓湾腔在办公室和一个部分在天花板上。的目的是使用收集的数据没有PCM的地区作为一个地区相比,和推断来了解影响较大的环境。流浪汉U12数据记录器从开始,总部位于马萨诸塞州的公司,被放置在旁边的墙壁上腔和没有PCM,同样在天花板上。

结果

UX100-003温度记录器每隔15分钟的温度。使用附带的HOBOware®专业绘图和分析软件,ZGF发现初始数据说明BioPCM解决方案有效地缓和空间内的温度波动。

在华盛顿,电力是的相对于大多数的美国。地方能源更昂贵,使用相变材料在自然通风等结合互补的策略有可能提供的生活节省运营成本,在不影响驾驶舒适性。

例如,如果夜间温度较低,可以抵消昂贵的一个下午高峰冷却本免费冷却技术捕获和存储在前一天晚上的PCM。如果建筑使用禁止打开窗户在夜间时段,建筑通风系统可以通过空间吹凉风,使用非高峰电价收取PCM和偏移量在峰值时间冷却。