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亞利桑那大學(xué)太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)住宅

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時(shí)間：2011-01-19 10:30:52 [收藏]

    關(guān)鍵詞：
        亞利桑那大學(xué)建筑與園林學(xué)院在太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)住宅(SEED)研究項(xiàng)目中，因其先進(jìn)的智能設(shè)計(jì)而聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。

        這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是該校師生共同構(gòu)思，并歷時(shí)兩年半完成的科研成果。結(jié)構(gòu)上，該項(xiàng)研究研發(fā)出了許多新技術(shù)和結(jié)構(gòu)部件。2010年10月，在華盛頓國(guó)家廣場(chǎng)為期兩個(gè)星期的展覽中，該項(xiàng)設(shè)計(jì)在各方面獲得高度評(píng)價(jià)，從而使亞利桑那大學(xué)應(yīng)邀成為世界上僅有的20家太陽(yáng)能全面研究機(jī)構(gòu)的成員之一。

        從圖片中可以看出，每個(gè)單體設(shè)計(jì)有5個(gè)支架(分別平行安裝在兩個(gè)軌道中)，由此組成一個(gè)屋頂呈彎型，面積為63平方米的可供4人棲息的居所。這些模塊化的單體連續(xù)安裝可組成更大的居住空間。

        從地面到屋頂連續(xù)安裝著胡桃木硬質(zhì)板材和木條，整個(gè)住宅給人一種溫馨、恭迎的感覺(jué)。可開啟的整個(gè)天窗使整個(gè)居室沐浴在南北方向充足的自然光線中。南部可敞開的窗戶由眾多高2.13米、寬1.28米的活動(dòng)窗頁(yè)組成，窗頁(yè)可向外推開，東西向的自然風(fēng)可經(jīng)此進(jìn)入，從而可保持居室空氣的自然流通，其它可開啟的窗戶則采取無(wú)需常開的策略。

        整個(gè)項(xiàng)目的面積并不是很大，14英尺×40英尺的設(shè)計(jì)仍讓人覺(jué)得很舒適，居住者還是可以很輕便地從室內(nèi)的一端踱到另一端。輕快而連續(xù)的空間以及設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)在每一個(gè)彎型模塊都通過(guò)一個(gè)3英尺厚的型心形成無(wú)縫機(jī)械連接。型心(或脊椎)包括其對(duì)面(北面)的模塊，并通過(guò)一個(gè)集合線路、管道、太陽(yáng)能熱水和制冷銅管的裝置連為一體。

        每五個(gè)模塊編成一組的結(jié)構(gòu)中，包括平板，經(jīng)激光切割的薄鋼板折疊而成的屋肋，這些作為“多功能的建筑構(gòu)件”承擔(dān)著各種不同的功用。這些屋肋同時(shí)支撐著南立面和屋頂，它們首先由學(xué)生用紙板進(jìn)行初步試驗(yàn)，然后進(jìn)行金屬厚度測(cè)算，最后才對(duì)薄鋼板進(jìn)行鈑金。

        結(jié)構(gòu)的各個(gè)組件都通過(guò)鉸接的方式連接至地板引腳。世界上任何地方的工程建設(shè)中，鉸鏈部件一般都安裝在外立面(工程最長(zhǎng)裸露部分)和屋頂(屋頂有一定的傾斜以便完全安裝在屋頂?shù)奶?yáng)能板獲得最佳采集角度)。這種引腳也使該結(jié)構(gòu)被下調(diào)至美國(guó)州際標(biāo)準(zhǔn)。這一項(xiàng)目的高度靈活性設(shè)計(jì)，從而能使這種太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)住宅能從圖森運(yùn)往首府或全國(guó)任何地方。

        雖然，在這些設(shè)置中，無(wú)數(shù)的概念和元素通過(guò)一種巧妙而簡(jiǎn)單的方式相互作用，最大的亮點(diǎn)還是那驚人的水墻。這面安裝在南面作為內(nèi)飾的水墻，是由無(wú)數(shù)單個(gè)的可回收的塑料容器組成，并通過(guò)管道而相互連接為一體，每10個(gè)塑料收集容器形成一個(gè)編組直接連接到一個(gè)隱藏在地面容積為30加侖的水囊中。

        真空泵把水泵到眾多的容器中，從而形成一堵液態(tài)特朗勃墻(相當(dāng)于3英尺厚的混凝土磚墻)，半透明的溫水把從太陽(yáng)中獲取的熱量釋放到人所居住的空間。這些塑料容器，其理想的形狀和壁厚是經(jīng)過(guò)學(xué)院無(wú)數(shù)次的物理模型試驗(yàn)，經(jīng)由數(shù)控計(jì)算，最后采用真空成型而成的。

        該實(shí)驗(yàn)住宅南面的窗墻對(duì)整個(gè)室內(nèi)的空氣流通是整個(gè)設(shè)計(jì)理念中最關(guān)鍵的因素。可開啟的百葉(可在冬季關(guān)閉)位于南立面底部，架空的地板下收集的熱空氣因?yàn)槭彝獍惭b的低輻射雙層玻璃與室內(nèi)安裝的水墻之間的溫差而向上流通。這股通過(guò)水墻流通的空氣冷卻了單個(gè)的塑料收集容器，換句話，也就是說(shuō)以虹吸方式吸收了室內(nèi)的熱量。這股上升的空氣然后繼續(xù)前行，流向太陽(yáng)能采集矩陣下的一個(gè)錐形缺口(文丘里效應(yīng))，從而使屋頂天花板底部得到冷卻。

        太陽(yáng)能采集器是雙面都能吸收能量的，即兩面都能吸收太陽(yáng)的光芒。未被吸收的射線穿過(guò)面板正面，反射到白色屋頂表面，然后再反射到室內(nèi)，由面板“背面”吸收利用。盡管經(jīng)過(guò)空氣冷卻，所吸收的能量仍能達(dá)到正常單面面板能量收集率的35%。

        在談到太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，主持該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的建筑與工程學(xué)院教授拉里?邁德林先生指出，這個(gè)設(shè)計(jì)就像是一個(gè)選擇性的過(guò)濾器，讓使用者以一種積極的心態(tài)與環(huán)境中對(duì)自己有利的因素形成互動(dòng)。邁德林教授進(jìn)一步指出，“我們的目標(biāo)，就是要營(yíng)造出一種對(duì)自然的理解，從而喚醒我們對(duì)自然的責(zé)任。”
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