Deep 潜水

在新的高科技实验室内部,正在测试未来的建筑系统

在加利福尼亚州伯克利市的一个山坡上,俯瞰旧金山湾,一群建筑科学家正在探索建筑系统集成的未来。在他们的合作伙伴中,还有另一组科学家也在高度研究-在这种情况下,是新加坡一栋七层楼房顶。

第一组是劳伦斯伯克利国家实验室(劳伦斯·伯克利国家实验室)的FLEXLAB团队,该团队自2014年以来一直在实验室条件恶劣的校园内的独立设施上,在真实条件下测试建筑产品和系统。在那里,研究人员正在测量集成建筑技术的能源性能,并在某些情况下帮助提高其效率。

自成立以来,他们的部分工作是帮助由新加坡建筑工程局领导的第二批科学家起床并开始工作。 BCA是新加坡政府资助的建筑部门。它帮助绿化了这座城市州的建筑群,并引领了整个LEED替代建筑认证Green Mark的采用,该认证强调了热带和亚热带地区建筑物的沉重的空冷负荷和被动通风的潜力。

由当地的南洋理工大学和LBNL开发的BCA的SkyLab, 去年夏天开业。它和FLEXLAB在很大程度上是独立的实体。但是,每家公司都与制造商,供应商,建筑所有者,政府,研究人员以及其他对在实际环境中评估建筑产品和系统感兴趣的小组合作,以证明它们一旦安装就将发挥性能。

LBNL商业建筑系统执行经理兼技术负责人Cindy Regnier表示:``FLEXLAB代表了商业建筑的最小规模,可让您验证多种技术组合。 “那么您可以将其推断到整个建筑范围。”

是什么 FLEXLAB?

国家可再生能源实验室 和其他研究小组可以用相对较小的规模在实际环境中测试产品和系统。 FLEXLAB之所以与众不同,是其四个独立测试台上可用的测试选项的组合。独立式单元大部分是即插即用的。用户可以根据需要添加或删除诸如门窗,照明和建筑元素之类的功能,并且可以使用新的阴影和开孔对每个门的朝南立面进行修改。

在测试单元中模拟人类体验
 

一个单元提供并排比较测试,而单独的双高空间允许用户测试多层或屋顶安装。另一个测试单元旋转以最大化相对于太阳的建筑角度和方向。除了四张床外,FLEXLAB团队还使用附近建筑物中3,000平方英尺的办公空间作为测试场所,配备传感器和乘员级控件,并定期调查乘员在该空间中的使用经验。

Regnier表示,在FLEXLAB,项目团队可以在一个屋顶下测试一系列技术,并在一组一致的参数中进行比较。她说:“尽管他们只是对建筑物的静态元素进行了模拟,但他们并没有看到完整的性能图。”

为什么选择新加坡?

尽管FLEXLAB可以跟踪太阳的角度,但其地理坐标和一般的温和气候是一个限制因素。新加坡虽然受到地理的限制,但与赤道距离要近得多。在赤道,恶劣的阳光和高湿度与海湾地区的天气相比,给建筑物带来了不同的压力。

因此,数据共享内置于FLEXLAB与SkyLab的关系中,使团队可以比较不同气候条件下建筑系统的性能。 BCA团队在一封电子邮件中对Construction 潜水表示:“ LBNL和BCA都相信利用数据共享和交换的协同作用,并且热衷于这样做。” SkyLab研究人员在FLEXLAB实习,以学习如何设置实验,校准测试台以及运行和管理测试。

雷尼耶说:“那里的合作非常牢固,[SkyLab]员工一直在支持SkyLab的启动和调试以及第一批研究实验。”

BCA的SkyLab渲染图
 

SkyLab的面积比FLEXLAB小得多,面积为1,421平方英尺,位于360度,可旋转,直径52英尺的平台上。 FLEXLAB位于郁郁葱葱的森林山丘上,而SkyLab则可眺望到城市景观,那里绿树成荫,空中花园比比皆是。

与FLEXLAB一样,即插即用,SkyLab通过其两个430.5米见方的单元(一个用于被测试的系统,另一个作为参考)提供对比测试,至少到目前为止,它们被设置为模仿办公室室内。在内部,有200多个传感器跟踪性能指标,包括室内环境质量,能耗,日光和电照明水平。

SkyLab目前有八个项目在排队,这些项目涵盖了建筑科学研究领域,例如响应性遮阳系统,冷梁,电致变色玻璃和建筑集成光伏系统。 Regnier表示,FLEXLAB和SkyLab的研究兴趣围绕着诸如空气冷却策略和主动立面技术之类的话题,它们特别适用于热带和亚热带以及采光技术和视觉舒适度。

虽然从新加坡的研究中吸取教训适用于海湾地区还为时过早,反之亦然,但两个团体都说时机已到。

建筑技术测试的未来

尽管传感器在两个站点上都捕获了定量数据,但仍侧重于记录定性信息。 Regnier的团队使用装有导热胶带和假人的假人-是的,假人穿着人们的衣服-来模拟人类在太空中的热感和体验。该团队还可以将乘员放在外部测试室中,并调查他们的经历。此外,还有单独的3,000平方英尺办公室内部的员工,可以要求他们提供有关使用空间的反馈。

对于第一个项目,FLEXLAB 与生物技术公司Genentech合作 为位于南旧金山的新255,000平方英尺的办公楼测试室内照明和信封遮蔽系统。与项目承包商合作, Webcor建筑商,研究团队为FLEXLAB的旋转测试台配备了必要的家具,立面材料,地板,照明和天花板系统,以模仿即将推出的设施。然后,该公司在不同方向进行对比测试,以确定不同的阳光角度将如何影响采光,热和视觉舒适度以及能源消耗。

项目团队在四个月的时间内对装配进行了完善,在此期间,Genentech设计团队的成员在测试台上开设了几天的车间以审查结果。与FLEXLAB中的其他项目一样,该项目遵循一个两步过程:在受控条件下对建筑系统的能力进行基准测试,然后将其移至实际的试验或试点环境中,以便实际的人参与。

雷涅尔说:``这是下一步的必要步骤。

测试人类在太空中的体验
 

展望未来,FLEXLAB和SkyLab的完全旋转能力可能会为其用户和整个建筑系统研究打开大门。他们并不孤单。例如,北卡罗来纳州立大学的建筑系统集成研究计划 一个240平方英尺的独立测试室 可以旋转以捕获不同的太阳角。 LBNL和BCA的设施更强大,而构建和管理设施的挑战涉及路由实用程序和管理操作以保护测试期间的数据质量。

同时,SkyLab希望利用其测试实验室来帮助BCA在新加坡建设正能量低层建筑,零能量中层建筑和低能量高层建筑的目标。到目前为止,新加坡将近三分之一(31%)的建筑物都通过了绿色标志认证。 277平方英里的岛国 仍然严重依赖能源进口,但它正在寻求通过采用可持续的设计和施工方法以及产生自己的可再生能源来减少其电流消耗。 

无论是产品制造商,建筑业主还是研究人员,吸引人们入场都是这两个组织目标的关键。

Regnier表示:“在您进行大规模投资之前,所有利益相关者都有机会就某些事情提供意见,对于建筑物所有者来说确实很重要。” “这对他们来说是一次真正独特的机会,可以在他们进行巨额投资之前进行验证。”

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