溫度記錄很好地監測變相能源的變化和更好地環(huán)保節能
在歷史上,無(wú)論是在土池或土坯塊,石,磚,混凝土,大規模建設的形式概述已經(jīng)無(wú)所不在。
在美國西南部,埃及的金字塔,和中世紀的城堡和教堂,等等地區,使用這些材料可以在當地民居即使最熱的天,并保持室內溫度涼爽。
據了解,這些材料的被設計者和建設者使用,雖然這種建筑可以幫助提高舒適度,主要是因為他們是現成的。隨著(zhù)時(shí)間的推移,建筑物發(fā)生了巨大的變化,由于建筑材料,施工工藝和職場(chǎng)文化的變化的進(jìn)步。鋼材,普通硅酸鹽水泥,浮法玻璃,電梯和空調的問(wèn)世,使得在高大玻璃應用在環(huán)境和建筑物能與外面視覺(jué)連接。
作為我們的進(jìn)展日益以知識為基礎的經(jīng)濟,技術(shù)工作場(chǎng)所內的進(jìn)步,和人口密度增加面臨的挑戰。建設和工作相結合的范式轉移導致建筑物中使用了大量的能量,集體占,在美國每年能源需求的41%,美國75%的電力需求。此外,能源消耗密切相關(guān)的溫室氣體生產(chǎn),減少能源的使用,直接減少溫室氣體釋放到環(huán)境中。
低能耗建筑的重點(diǎn)已經(jīng)不見(jiàn)了,整個(gè)近代歷史上,增加了更多的工具,每次延期申請到工具盒。歐佩克在20世紀70年代初的危機催生了一個(gè)短命的可持續運動(dòng)大興土木曾短暫回到贊成,但被拋棄化石燃料成為一應俱全。
大約在這個(gè)時(shí)候,包裝的相變材料解決方案被引入到建筑行業(yè),但由于數量有限的熱和涼周期以及包裝不善,有一種傾向泄漏是不可靠的。
在過(guò)去的十年半,高性能的建筑已經(jīng)返回,由于擔心國家安全,能源獨立和氣候變化的前列。
持續運動(dòng)20世紀70年代和現在的顯著(zhù)區別是使用的技術(shù)開(kāi)發(fā)和審批高效率的解決方案。模型創(chuàng )建復雜的建筑節能說(shuō)明低能量的戰略利益或損害,大大降低了風(fēng)險與采用非典型解決方案。從本質(zhì)上講,我們證明通過(guò)使用大功率軟件,雇用幾個(gè)世紀成功的解決方案仍然適用于現代世界。
所以,如何以及為什么質(zhì)量有助于保持舒適,如果它這么好的工作,那么為什么還需要相變材料?
能源的流向總是從高溫向低溫或熱到冷,和群眾需要待稍涼住戶(hù),設備和陽(yáng)光中吸收的熱量比空間。高密度質(zhì)量加上的溫度差別,創(chuàng )建一個(gè)“涼爽”的水庫,并以最小的溫度升高到周?chē)臻g中吸收室內的熱量的增加。
然后被釋放吸收的熱量可以在夜間幫助溫暖的空間,或拒絕到夜晚涼爽的空氣,充電的質(zhì)量,并重新開(kāi)始循環(huán)次日。夜間氣溫的氣候條件下,浸遠低于白天最高,質(zhì)量可以通過(guò)簡(jiǎn)單地打開(kāi)窗戶(hù),在較冷的傍晚時(shí)分和關(guān)閉的窗戶(hù),當氣溫開(kāi)始攀升充電。
混凝土是在現代建筑隨處可見(jiàn),并能提供龐大的建筑中常見(jiàn)的古建筑的好處。但即使是在綠色建筑設計,裸露的混凝土內表面往往是例外,而不是常態(tài)。
通常情況下,地毯,石膏板,吸音天花板和其他飾面混凝土建筑構件用來(lái)掩蓋,有效消除使用混凝土作為主要建筑物結構的熱效益。既然我們已經(jīng)隱瞞了這一資源,我們可以使用熱存儲露出每一個(gè)具體的表面以外的方式嗎?
一種稱(chēng)為相變能源解決方案
解決方案的公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種生物基相變材料(PCM)被稱(chēng)為BioPCM,利用相變化相關(guān)的能源使用質(zhì)量的熱儲存和釋放的概念。
發(fā)生相變時(shí)的材料,轉換從固體到液體,蒸氣和液體。更多的能量可以被吸收或釋放單獨加熱或冷卻的材料相比的變化,需要少得多的體積來(lái)達到同樣的熱容量。相變材料的一英寸的12英寸的混凝土是一樣有效的,并且可以很容易地放置在內墻和天花板。
可以等同于建筑物中的相變材料內的冰柜冰。冰吸收熱量,熔化,從固體到液體的相變化,而保持在一個(gè)恒定的水的凝固點(diǎn)附近的溫度的胸部的內容。冰的能力,通過(guò)熔化吸收熱量是遠遠大于冷水的熱容量,膨脹的水作為冷卻介質(zhì)的有效性。一旦冰完全融化時(shí),水開(kāi)始升溫隨著(zhù)胸部的內容。制冷時(shí)是首次開(kāi)發(fā),冰被用于冷卻的早期摩天大樓的紐約市,在布萊恩特公園一個(gè)新的綠色建筑,如美國銀行大樓,仍受雇于。
BioPCM使用棕櫚油和豆油,而不是水為介質(zhì),其熔點(diǎn)附近72°華攝度的溫度比冷飲料的人更適合。在冰柜中,房間內的溫度將保持接近72°F,油的熔點(diǎn),直到被超過(guò)時(shí),該相變的能力和所有的油都熔化。
通過(guò)使用相變材料,可以減少冷卻的需要,并可以擴展自然通風(fēng)策略的有效性。冰,由于相對較高的熔點(diǎn)不同,PCM可充電次日暴露夜晚涼爽的空氣。
BioPCM封裝類(lèi)似一張未切割餛飩的在口袋里的油,大張。床單可以裝訂釘在墻上組件放在一個(gè)下拉式天花板組件的頂部。
華盛頓分子工程大學(xué)和科學(xué)大樓組成的科研實(shí)驗室,開(kāi)放式辦公室研究生工作區,和教師辦公室。由于非常不同的用法和空間調節策略,該實(shí)驗室由玻璃墻的辦公室成分進(jìn)行分離?照{實(shí)驗室通過(guò)標準的手段,經(jīng)常通風(fēng),去除空氣中的污染物。
它是第一個(gè)建筑ZGF建筑師采用了相變材料的應用里面的墻壁和天花板上方。PCM是不是唯一的散熱解決方案,但,非實(shí)驗室空間的整體性自然通風(fēng)策略中扮演一個(gè)重要的角色。
辦公區自然通風(fēng)可操作的窗戶(hù)及排氣煙囪,從人員,設備,陽(yáng)光帶走熱量。雖然西雅圖的氣候比較溫和,需要一個(gè)緩沖,以確保舒適,保持在溫暖的日子。相變材料被用于擴充產(chǎn)能自然通風(fēng)策略,適合一個(gè)研究設施完成大部分混凝土在建筑上覆蓋著(zhù)。
自然通風(fēng)策略將合并的能源使用減少了近98%的風(fēng)扇和冷卻減少能量在辦公室中,與傳統的冷卻系統相比。的實(shí)驗室空間更多的能量密集,導致整幢建筑物預計節省能源32%相比,與傳統的基準建筑。
,因為BioPCM是一款創(chuàng )新產(chǎn)品,新的市場(chǎng),監測計劃開(kāi)發(fā)的PCM來(lái)測量溫度的時(shí)間來(lái)驗證,PCM如預期般執行。由于缺乏真正的控制和實(shí)驗條件,充分受益的PCM理解能力是有限的!癦GF不想PCM控制的目的完全沒(méi)有犧牲空間來(lái)創(chuàng )建和運行的風(fēng)險,影響乘員的舒適性。
相反,PCM被排除在一個(gè)螺柱海灣腔在辦公室和在天花板上的一節。其目的是使用數據收集領(lǐng)域沒(méi)有PCM地區作為比較,推斷理解的大環(huán)境的影響。HOBO U12數據記錄器從Onset,總部位于馬薩諸塞州的公司,分別置于與相鄰墻壁空洞內沒(méi)有PCM,同樣在天花板上。
結果
HOBO數據記錄儀記錄溫度測量,在15分鐘的時(shí)間間隔。使用隨附HOBOware®PRO和分析軟件,ZGF發(fā)現,初步數據表明,的BioPCM的解決方案有效地調節溫度波動(dòng)范圍內的空間。
在華盛頓,電力是相對便宜的,大部分的美國。地方能源更加昂貴,使用相變材料的結合與互補的策略,如自然通風(fēng),有潛力的建筑物的整個(gè)生命周期提供顯著(zhù)的節省運營(yíng)成本,不影響乘員的舒適性。
舉例來(lái)說(shuō),如果夜間溫度低,可以抵消昂貴的的下午繁忙冷卻成本自然冷卻捕獲并存儲在PCM的前一天晚上。如果建筑使用禁止在夜間開(kāi)放的窗口,建筑通風(fēng)系統可以通過(guò)空間吹冷空氣,采用避峰用電率收取PCM和抵消在峰值速率小時(shí)的冷卻。