Talking ScienceΣτο ETH Zurich, υπάρχει ένα δωμάτιο όπου ο ήλιος λάμπει με το πάτημα ενός κουμπιού. Τη μια ώρα είναι μεσημέρι στη Σαχάρα, την άλλη είναι Ιανουάριος στο Βερολίνο. Οι ερευνητές το χρησιμοποιούν για να δοκιμάσουν νέα κτιριακά συστήματα, εξαρτήματα και υλικά.
Εν συντομία
- Στο εργαστήριο Zero Carbon Building Systems Lab, οι ερευνητές μπορούν να προσομοιώσουν διαφορετικές κλιματικές συνθήκες για να δοκιμάσουν νέα κτιριακά συστήματα, εξαρτήματα και υλικά.
- Ένας τεχνητός ήλιος κατασκευασμένος από εκατοντάδες ισχυρές διόδους εκπομπής φωτός μπορεί να μιμηθεί την πορεία του ήλιου για να δοκιμάσει την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας.
- Οι τοίχοι, τα δάπεδα και οι οροφές του εργαστηρίου μπορούν να αντικατασταθούν με πρωτότυπα, ώστε να μπορούν να δοκιμαστούν επιτόπου και να αναπτυχθούν γρήγορα περαιτέρω.
Πόσο καλά προστατεύει το νέο οικοδομικό υλικό από τη μεσημεριανή ζέστη στο Μαρακές; Πώς πρέπει να τυπωθεί μια νέα πρόσοψη ώστε να μην κάνει πολύ κρύο τον χειμώνα του Βερολίνου και να μην κάνει πολύ ζέστη το καλοκαίρι;
Οι ερευνητές του ETH Zurich μπορούν τώρα να προσομοιώσουν αυτό το ένα προς ένα στο εργαστήριο Zero Carbon Building Systems Lab, ένα ασημί γκρι κτίριο στο λόφο Hönggerberg. Το εργαστήριο ξεκίνησε από τον Arno Schlüter, καθηγητή Αρχιτεκτονικής και Κτιριακών Συστημάτων στο ETH Zurich.
(Video: ETH Zurich / Girts Apskalns and Nicole Davidson): https://www.youtube.com/watch?v=SyqiecAmBjE&t=1s
Για κτίρια που μαζεύουν τον ήλιο
Στο νέο εργαστήριο, οι ερευνητές μπορούν να δοκιμάσουν πιο εύκολα και πιο γρήγορα την απόδοση των νέων κτιριακών συστημάτων, εξαρτημάτων και υλικών κάτω από διαφορετικές κλιματικές συνθήκες. Η θέση του ήλιου, η σύνθεση της ακτινοβολίας του, η θερμοκρασία και η υγρασία μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να αντιστοιχούν σχεδόν σε οποιοδήποτε σημείο της Γης οποιαδήποτε ημέρα του χρόνου.
Στην καρδιά του εργαστηρίου βρίσκεται μια παγκόσμια πρωτιά: ένας τεχνητός ήλιος κατασκευασμένος από εκατοντάδες ισχυρές διόδους εκπομπής φωτός. Αυτά είναι στερεωμένα σε έναν κινητό βραχίονα, επιτρέποντας στο σύστημα να μιμείται την πορεία του ήλιου σε διαφορετικές τοποθεσίες. Ο προσομοιωτής αναπτύχθηκε από τον όμιλο Schlüter σε συνεργασία με συνεργάτες του κλάδου.
Εκτός από το δωμάτιο τεχνητού ήλιου, υπάρχουν δύο άλλες δοκιμαστικές κυψέλες στη νότια πλευρά του κτιρίου που εκτίθενται στο φυσικό ηλιακό φως και στο εξωτερικό κλίμα.
Δοκιμή εξαρτημάτων πιο γρήγορα
Αυτό που κάνει το εργαστήριο ξεχωριστό είναι ότι οι εξωτερικοί τοίχοι, οι οροφές και τα δάπεδα των τριών ερευνητικών κυψελών μπορούν να αφαιρεθούν και να τοποθετηθούν πρωτότυπα. Με αυτόν τον τρόπο, τα δομικά στοιχεία που αναπτύσσονται στο διπλανό εργαστήριο Robotic Fabrication Lab, για παράδειγμα, μπορούν να δοκιμαστούν αμέσως σε πλήρες μέγεθος για την απόδοσή τους και να τελειοποιηθούν πιο γρήγορα.
Οι εξωτερικοί τοίχοι, οι οροφές και τα δάπεδα των ερευνητικών κυψελών μπορούν να αφαιρεθούν και να τοποθετηθούν πρωτότυπα. (Φωτογραφία: ETH Zurich)
Ένα από αυτά είναι μια ημιδιαφανής πρόσοψη από τυπωμένο πολυμερές, του οποίου η δομή είτε εκτρέπει το ηλιακό φως είτε του επιτρέπει να περάσει, ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης. Η πρόσοψη αναπτύσσεται από την ομάδα του Schlüter μαζί με ερευνητές από την ομάδα υπό τους καθηγητές ETH Zurich Fabio Gramazio και Matthias Kohler και με την ομάδα του Benjamin Dillenburger ως μέρος του Digital Fabrication National Center of Competence in Research (NCCR).
Σύντομα θα δοκιμαστούν επίσης εξαρτήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης για προσόψεις που, χάρη σε μια έξυπνη μακροδομή, μπορούν να μεταφέρουν παθητικά την ηλιακή θερμότητα από την πρόσοψη στο εσωτερικό του κτιρίου ή να λειτουργούν ως μονωτές εάν απαιτείται.
Επιπλέον, το εργαστήριο αναπτύσσει περαιτέρω την προσαρμοστική ηλιακή πρόσοψη που δημιουργήθηκε από τον όμιλο Schülter. Τα κινητά του ηλιακά πάνελ παρακολουθούν τη θέση του ήλιου, μεγιστοποιώντας το ενεργειακό κέρδος. Μπορούν επίσης να προσφέρουν σκιά ή να επιτρέπουν στις ακτίνες του ήλιου να περάσουν, επομένως απαιτείται λιγότερη ενέργεια θέρμανσης ή ψύξης.
Στο εργαστήριο Zero Carbon Building Systems Lab, το έξυπνο σύστημα θα εξετάσει τις αλληλεπιδράσεις των χρηστών για να μάθει πώς να ευθυγραμμίζει τα πάνελ ώστε να μπορεί να μεγιστοποιήσει τη συλλογή ενέργειας και την άνεση. Και επειδή είναι δυνατό να εισέλθετε, να ζήσετε και να εργαστείτε στις αίθουσες έρευνας, οι επιστήμονες μπορούν να συμπεριλάβουν και να αξιολογήσουν τη συμπεριφορά των επιβατών.
Στο δρόμο για κλιματικά ουδέτερα κτίρια
Το εργαστήριο στοχεύει να βοηθήσει να γίνει η κατασκευή και η λειτουργία των κτιρίων κλιματικά ουδέτερη. Ο Schlüter εξηγεί: «Αν θέλετε να μειώσετε τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από τα κτίρια, τότε πρέπει να λάβετε υπόψη τα υλικά, την τεχνολογία των κτιρίων και τη συμπεριφορά των ενοίκων. Στο Εργαστήριο Συστημάτων Δόμησης Μηδενικού Άνθρακα, μπορούμε να εξερευνήσουμε πώς αλληλεπιδρούν αυτοί οι παράγοντες».
Διαφορετικοί κλάδοι θα διεξάγουν έρευνα μαζί στο εργαστήριο: αρχιτέκτονες και πολιτικοί μηχανικοί μαζί με επιστήμονες υπολογιστών και επιστήμονες υλικών. Θα παίξει επίσης σημαντικό ρόλο στη διδασκαλία. Οι διδακτορικοί και οι μεταπτυχιακοί φοιτητές, για παράδειγμα, θα βρουν χώρο για πειράματα εκεί και θα μάθουν με το παράδειγμα και τα χέρια τους πώς μπορούν να αναπτυχθούν φιλικά προς το κλίμα κτίρια. Επιπλέον, το εργαστήριο θα είναι ανοιχτό σε εξωτερικούς ερευνητές και σε συνεργασίες του κλάδου.
Aναδημοσίευση άρθρου του Michael Walther 01.02.2024 στο ETH News. Link to original article >
