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日前,荷蘭大學生使用3D打印技術(shù)造出一款可被安裝在墻體內(nèi)的立面系統(tǒng),其中3D打印出的復雜結(jié)構(gòu),提供了隔熱和儲熱的功能。儲熱、隔熱的雙重系統(tǒng),意味著住戶可以輕易調(diào)控房屋內(nèi)部的溫度。對于該系統(tǒng)而言,控制熱量很簡單,只需要控制液體的流動。
近日,荷蘭的學生使用3D打印技術(shù)進行的一項研究,將有可能改變未來房屋的建設模式。該項目名為Spong3D,由代爾夫特理工大學與埃因霍芬理工大學合作完成,它向我們展示了立面系統(tǒng)將如何最大化建筑物的熱力性能,而提高其熱力性能的關鍵所在,正是其中復雜的3D打印結(jié)構(gòu)。該立面系統(tǒng)可以適用于不同的氣候狀況,并且有可能對傳統(tǒng)建筑業(yè)造成一定的沖擊。
Spong3D是一款可被安裝在墻體內(nèi)的立面系統(tǒng),其中3D打印出的復雜結(jié)構(gòu),提供了隔熱和儲熱的功能。立面大小不一的空洞提供了必要的隔熱能力,而邊緣溝渠中的液體則提供了儲熱的能力以備不時之需。儲熱、隔熱的雙重系統(tǒng),意味著住戶可以輕易調(diào)控房屋內(nèi)部的溫度。對于該系統(tǒng)而言,控制熱量很簡單,只需要控制液體的流動,將其作為一種熱介質(zhì),在必要的時候填充或排空空洞中的氣體即可。隨著季節(jié)的變化和外部的溫度波動,房子內(nèi)部的溫度能維持在一個恒定的水平。而用于加熱或空調(diào)系統(tǒng)的能源的明顯減少,也使得特定的建筑物受到環(huán)境負面影響的可能性降低。Spong3D是概念的實踐。研究者想要探索影響儲熱和隔熱的因素,最大化3D打印的生產(chǎn)過程,檢驗立面系統(tǒng)對房間的具體影響。為了優(yōu)化立面的熱性能,實驗團隊制作了不同的樣品進行測試。這些實驗的目的,是盡可能的降低系統(tǒng)中的流動阻力,實現(xiàn)足夠好的水密性,進而減少隨后的生產(chǎn)時間。第一組樣本的設計基于有序的,多面體細胞結(jié)構(gòu),由低熱導率的PETG絲3D打印而成。這些樣品在熱量標準以及結(jié)構(gòu)魯棒性上都有著不錯的表現(xiàn),但在3D打印的過程上有一定的挑戰(zhàn)性。研究人員運用更加光滑的幾何結(jié)構(gòu),使得打印中的錯誤減少,最終,立面系統(tǒng)成功的被制作出來。立面系統(tǒng)上的溝渠,是基于血管或葉脈設計而成的。兩個反向泵被集成在正面外部的層板中,降溫時,液體首先被輸送至內(nèi)部來吸收熱量,然后輸送到面板外層,以釋放吸收的熱量。相反的,液體將會首先被輸送至面板外部,吸收熱量,然后被輸送回面板內(nèi)部,為建筑物提供熱量。整個過程中,泵體也會與水箱相連,以備不時之需。為了評估Spong3D的實際效果,研究人員對它的熱沖擊進行了模擬實驗。根據(jù)實驗模型得出,在正常的夏季環(huán)境中,立面系統(tǒng)可以實現(xiàn)每平方米25瓦的冷卻功率,這個數(shù)字相當于一個常見辦公環(huán)境中所吸收熱量的50%。而立面系統(tǒng)在冬季的表現(xiàn),甚至要比夏季還要好。在溫和的冬季,12平方米的辦公環(huán)境可以從立面中獲得4.8kWh的熱能。也就是說,立面系統(tǒng)可以提供平均供熱水平大約70%的熱量。正是鑒于這些研究結(jié)果,建筑師、室內(nèi)設計師和其他環(huán)境相關的領域都應對Spong3D項目的未來發(fā)展加以密切關注。
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