订阅我们的时事通讯并保持更新
我们使用cookies是为了给您提供更好的体验。继续浏览本网站,即表示您同意我们按照我们的条款使用cookies饼干的政策.
大多数人都记得,与实地考察相比,在学校的课堂学习很无聊。只要提到我们可能走出学校大楼,去科学中心或自然温室的可能性,就能让全班同学兴奋好几天。实地考察对学生来说更有趣,专家表示,实地考察可以教会学生批判性思维、历史同理心和宽容。老师们表示,他们鼓励学生尝试新事物,减少手机短信和游戏,并建立社交互动。
旧金山探索博物馆的网站上说:“我们邀请人们自己去发现世界是如何运转的。走进龙卷风,玩光和声音,建造拱门,在显微镜下看看果蝇和斑马鱼是什么样子,测量旧金山湾的潮流,或者探索650多个动手展览。”
商业巨头、慈善家理查德·布兰森说:“学习任何东西的最好方式就是实践。”
旧金山的制冷探索馆
奥斯本公司(Osborne Co.)副总裁比尔·施瓦茨(Bill Schwartz)说:“在当时,这是一种相当不同的做法,但我们知道它会成功,并决定这样做。”他为探索博物馆(Exploratorium)的一种新的辐射制冷和供暖系统提供咨询工程师。“一旦这个非常大的项目完成并得到验证,以及其他一些项目,我们就有信心接受辐射冷却。我认为这在旧金山湾区引发了一场运动。每个人都学会了。现在没有多少新建筑在设计上没有辐射冷却。”
当探索博物馆想要扩建时,旧金山市在海滨提供了15号和17号码头。问题是,建于100多年前的15号码头的巨大棚屋已经空置了一段时间。它需要被完全掏空。安装了20多万平方英尺的新暖通空调系统。在监狱里。
如今,它每年为50万学生和游客提供展览空间,夹层为教室、会议室、办公空间和众多户外景点提供空间。探索博物馆利用旧金山湾作为散热器进行冷却和加热,这样每年可以节省大约200万加仑的水,否则这些水将被冷却器消耗掉。
取而代之的是,8台50吨重的Multistack VME II型电动水对水热泵和一对热交换器,为嵌在两层混凝土板上的交联Uponor PEX-a管道网络供电。82个区域中的每一个都有自己的控制阀和恒温器。该系统节省了94%的制冷电力,55%的供暖电力,比ASHRAE 90.1的要求高出57%。
“我们学到了一些新东西,”安装该系统的Integral Group的项目经理乔·维尼施(Joe Wenisch)说。“我们了解到辐射铺装垫如何在这些大型项目中节省大量时间。万博手机版登录本官网绑单个管子是劳动密集型的。这些垫子起了很大的作用。”
根据安装商和制造商的不同,对速度的估计从50%到80%不等。
该团队花了一年的时间记录15号码头的水温,以分析能量损失,并验证无论季节如何,系统都可以满足设计的负荷。
“我们证实,在旧金山,你绝对可以使用水源辐射系统进行冷却,”Wenisch指出。“我们在盐水方面遇到了一些挑战,所以这一边需要不同类型的维护。我认为博物馆正在认识到,一个巨大的零净建筑是可行的,但并不容易,因为它不断增加更多的展品,这需要消耗能源。他们还必须弄清楚如何防止海鸟弄脏太阳能电池板。”
建筑大部分是抛光混凝土,有限地使用了地毯。安装人员铺设了约3英寸的油管。在平板表面之下,这使得探索博物馆的展品可以在不干扰冷却系统的情况下固定。总共有13英寸。混凝土和两层钢筋由于防震的要求。
施瓦茨说:“有了这些大型的地下系统,你必须学会与结构工程团队合作。”“但这一切都是值得的。这些系统很少需要维护。它们效率很高,可以使用100年。”
芝加哥的天花板板辐射热
另一个学习的地方是理查德·j·克拉切克信息共享中心(Richard J. Klarchek Information Commons),它是位于芝加哥东北端洛约拉大学(Loyola University)的数字图书馆。它还在平板上采用了辐射流体力学,但这次是在天花板上,还有其他一些不同之处。建筑师所罗门·考德威尔·布恩兹(Solomon Cordwell Buenz)担心大学的扩建会取代一片绿地。他们希望确保作为交换,学生们会发现一个与自然高度联系并尊重环境的建筑。
这意味着一个低能耗的建筑,感觉像一个户外空间。水循环系统结合了面向密歇根湖的三窗格全景,充满氩气的窗户,地板下的通风系统和打开的窗户,让微风和海浪的声音进入。它们只能由控制系统打开,有四种不同的季节模式。
一年中有202天(温度从零下到50华氏度),自然通风系统是关闭的。来自锅炉的热水通过嵌入在拱形混凝土天花板上的8万英尺的REHAU Raupex管道泵送,加热天花板板,而地板下的通风系统将温暖的空气输送到整个空间。
“给这栋楼供暖很容易,因为里面挤满了电脑和人,”来自伊利诺伊州希尔赛德的唐·麦克劳兰(Don McLaughlan)说。该系统的设计者是美国埃拉拉工程公司。“我们只是加热周边。在其他季节,情况就有点复杂了。对于辐射加热,控制是非常重要的,因为用平板你不能快速改变温度,也不能发生冷凝。在洛约拉,我们在每层楼的四个点测量露点,以防止天花板温度相差小于3度。”
在大约52天的适度凉爽、低湿度的日子里(50华氏度到68华氏度),冷却是通过100%的室外空气来实现的。屋顶气象站触发控制,自动打开东西两侧的小可操作窗户。在62个温暖的日子里(68华氏度到75华氏度),辐射天花板系统与室外空气一起提供补充冷却。它从大学附近的冷冻水厂输送60到68华氏度的水。随着时间的推移,混凝土缓慢地释放冷热能。
McLaughlan说:“在打开车窗的混合动力模式下,我们使用了更大的5度余量。”“员工必须接受培训,正确使用大楼管理系统。”
在芝加哥炎热潮湿的夏季(75华氏度到95华氏度)的大约50天里,这栋建筑以完全冷却模式运行。朝东的窗户是关闭的。西窗保持敞开,通过双层墙系统排出室内的热空气。室内通过辐射天花板和地板下系统从上面和下面冷却,使用置换通风。在各种模式下,东西立面的自动百叶窗会跟踪太阳的运动,并根据需要进行调整。
McLaughlan指出,虽然控制系统是一个关键的成就,但这座建筑是创新的,因为天花板是在工厂预制的。他们每层生产80块面板,每块尺寸约为30英尺乘8英尺,可以装在平板上,然后运到现场,用起重机吊装到位。
这是预制辐射嵌入式混凝土板的第一个例子,但它不太可能是最后一个。预计在未来几年,预制将以多种方式渗透到建筑行业。
波特兰港的辐射板
另一座高效建筑利用了天花板上的辐射系统,而不是混凝土板。一栋三层,205,500平方英尺的公寓。波特兰(俄勒冈州)国际机场的港口办公室位于一座七层停车楼的顶层。天气条件和独特的建筑设计,旨在暗示一个飞机的船体,给布拉德威尔逊的团队在PAE工程提出了一些挑战。
他们选择了轻质的天花板瓷砖风格的辐射板,部分原因是“通过这种设计,我们只能在周边安装一定数量的暖通空调,而这些面板每平方英尺提供大量的冷却,”威尔逊解释说。“他们在这个设计上做得很好。这就好像节约峰值负荷比节约能源更值得考虑。在一些项目中,辐万博手机版登录本官网射是外壳热效率的驱动因素,尽管这座建筑提供了所有正确的补充技术。”
辐射板之路对威尔逊来说是一段漫长的旅程。他回忆说,有一次他在英国利兹说美国人还没有使用辐射天花板,结果被同学们嘲笑。“那是16年前的事了,”他回忆道。“最后我写了一篇关于它们的论文,现在我把它们设计成建筑物。”
威尔逊从不停止尝试新事物,并在实践中学习。他指出:“我们使用了一个高吸气扩散喷嘴,以确保通风空气进入车内。”“我们已经在解耦系统中找到了一种方法,将一些空气吹过辐射板,从中获得一些额外的调节能量。沿着同样的思路,现在我们正在研究一种叫做Wave的新产品。这是一种金属辐射天花板,也提供了一些对流。”
港口大楼的能源使用强度(EUI)为46,000 Btu/ft2/年。,比全国商业建筑能耗调查的平均办公性能低40%左右。通过将建筑物在一年内使用的总能源除以建筑物的总建筑面积来计算EUI。
该设施比按照俄勒冈州标准(ASHRAE 90.1)建造的办公室节省30%的能源。在建筑下方,200口地热井深达300英尺,为辐射系统的热泵提供地热能和制冷。“地源温度在辐射板的限制下工作得很好,”威尔逊说。“这是一种非常高效的方式。”
该建筑的专用室外空气系统处理通风和除湿;它还能从建筑废气中回收热能。
威尔逊说,你必须优化效率并管理其他考虑因素。“这是棘手;这需要深思熟虑,”他解释道。“你不能有冷凝,你也不想要热不对称,也被称为‘热头综合征’。“设计温度和应用对辐射板来说很重要。”
复兴
辐射水循环系统当然不是新的,但正如这三个项目所示,它们不断改进,设计师不断创新。万博手机版登录本官网在准备这篇文章的过程中,我们在全国各地发现了其他类似的伟大项目,包括住宅应用程序,这些在这里没有万博手机版登录本官网提到。会不会是辐射流体力学找到了新的信徒?
著名科学家洛伦·艾斯利说:“如果这个星球上有魔法的话,那就是水中的魔法。”我们采访过的几个流体力学冠军都提到了水的高比热容和导热性。除了提高能源效率和节约冷水机用水外,水循环系统通常可以避免对化石燃料的依赖,并且似乎可以无故障工作数十年。它们会严重威胁到强制空中系统在北美的主导地位吗?
有一些迹象表明,中国的市场渗透率正在提高。根据市场和市场研究,2014年全球地暖市场价值46.5亿美元,到2020年将以每年近9%的速度增长。欧洲比美国更大、更活跃,但差距不大。但统计数据已经足够了。
关注学生!不要再读那些无聊的市场预测和辐射设计理论了。别听我唠唠叨叨。走出办公室,到现场去。实地考察时间到了!只管去做。安装一些辐射系统。孔子说:“我听见却忘记了。我看见了,我记得。我知道,我理解。”