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亞利桑那大學(xué)太陽(yáng)能實(shí)驗住宅

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2011-01-19 10:30:52 [收藏]

    關(guān)鍵詞：住宅 實(shí)驗 太陽(yáng)能 大學(xué)
        亞利桑那大學(xué)建筑與園林學(xué)院在太陽(yáng)能實(shí)驗住宅(SEED)研究項目中，因其先進(jìn)的智能設計而聲名遠揚。

        這項實(shí)驗是該校師生共同構思，并歷時(shí)兩年半完成的科研成果。結構上，該項研究研發(fā)出了許多新技術(shù)和結構部件。2010年10月，在華盛頓國家廣場(chǎng)為期兩個(gè)星期的展覽中，該項設計在各方面獲得高度評價(jià)，從而使亞利桑那大學(xué)應邀成為世界上僅有的20家太陽(yáng)能全面研究機構的成員之一。

        從圖片中可以看出，每個(gè)單體設計有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安裝可組成更大的居住空間。

        從地面到屋頂連續安裝著(zhù)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)?？砷_(kāi)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(xiàn)中。南部可敞開(kāi)的窗戶(hù)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(kāi)，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(kāi)啟的窗戶(hù)則采取無(wú)需常開(kāi)的策略。

        整個(gè)項目的面積并不是很大，14英尺×40英尺的設計仍讓人覺(jué)得很舒適，居住者還是可以很輕便地從室內的一端踱到另一端。輕快而連續的空間以及設計理念體現在每一個(gè)彎型模塊都通過(guò)一個(gè)3英尺厚的型心形成無(wú)縫機械連接。型心(或脊椎)包括其對面(北面)的模塊，并通過(guò)一個(gè)集合線(xiàn)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)模塊編成一組的結構中，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“多功能的建筑構件”承擔著(zhù)各種不同的功用。這些屋肋同時(shí)支撐著(zhù)南立面和屋頂，它們首先由學(xué)生用紙板進(jìn)行初步試驗，然后進(jìn)行金屬厚度測算，最后才對薄鋼板進(jìn)行鈑金。

        結構的各個(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中，鉸鏈部件一般都安裝在外立面(工程最長(cháng)裸露部分)和屋頂(屋頂有一定的傾斜以便完全安裝在屋頂的太陽(yáng)能板獲得最佳采集角度)。這種引腳也使該結構被下調至美國州際標準。這一項目的高度靈活性設計，從而能使這種太陽(yáng)能實(shí)驗住宅能從圖森運往首府或全國任何地方。

        雖然，在這些設置中，無(wú)數的概念和元素通過(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飾的水墻，是由無(wú)數單個(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)數次的物理模型試驗，經(jīng)由數控計算，最后采用真空成型而成的。

        該實(shí)驗住宅南面的窗墻對整個(gè)室內的空氣流通是整個(gè)設計理念中最關(guān)鍵的因素?？砷_(kāi)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為室外安裝的低輻射雙層玻璃與室內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(huà)，也就是說(shuō)以虹吸方式吸收了室內的熱量。這股上升的空氣然后繼續前行，流向太陽(yáng)能采集矩陣下的一個(gè)錐形缺口(文丘里效應)，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(xiàn)穿過(guò)面板正面，反射到白色屋頂表面，然后再反射到室內，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到正常單面面板能量收集率的35%。

        在談到太陽(yáng)能實(shí)驗住宅的圍護結構時(shí)，主持該項實(shí)驗的建筑與工程學(xué)院教授拉里?邁德林先生指出，這個(gè)設計就像是一個(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，就是要營(yíng)造出一種對自然的理解，從而喚醒我們對自然的責任?！?
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