研究人员将在巴斯自然保护区展示节能的“生物墙系统”

10/23/2018

如果建筑物的外墙可以“出汗”,在炎热的日子里为自己降温,并最终降低空调成本,那会怎么样?

玛丽·席勒·迈尔斯艺术学院和生物系的副教授佩特拉·格鲁伯(Petra Gruber)博士计划用她的“活墙系统”(LIWAS)来回答这个问题和其他问题:这是一种节能的多板墙,部分由真菌根和叶状、可蒸发或“出汗”的陶瓷板组成,它位于自然、艺术和建筑的交汇处。

这个有生命、会呼吸、会出汗的墙系统的原型正在巴斯自然保护区的生物和野外研究站安装,格鲁伯和她的团队将于10月30日星期二下午5点在那里发表公开演讲。

视频:“活墙”

“我们试图将生物体的特征整合到墙壁设计中,这样我们就可以将一些有趣的生命品质融入到我们的建筑环境中,”格鲁伯说,他是一名建筑师,也是我们仿生学研究与创新中心的成员,该中心是一个跨学科中心,致力于受自然启发的创新。

格鲁伯和我们综合生物科学(IB)项目的博士生阿里安娜·鲁普(Ariana Rupp)一直在研究叶片形态(或叶片的形状和质地)与蒸散作用之间的关系。蒸散作用是植物通过蒸发(类似于人类排汗的过程)消散湿度,从而使自己降温的过程。

改善蒸发和冷却

“我们已经发现了一些植物叶子的形状和冷却效果之间的关系。”格鲁伯说。“将这些形状转化为技术可能是提高立面蒸发系统效率的一种途径。”

在1万美元的学院研究委员会夏季奖学金的支持下,格鲁伯和她的学生研究团队——包括鲁普、IB博士生蒂博·胡埃特和初级生物医学科学专业的布赖恩·弗雷西——在格鲁伯的生物设计实验室里花了几个月的时间,把这些形状转化为陶瓷板。陶艺助理教授德鲁·伊波利蒂(Drew Ippoliti)和艺术助理讲师谭雅·朗(Tanya Long)协助设计和制作。

格鲁伯解释说,这种叶子状多孔板的设计目的是收集和保持水分,促进水分有效蒸发。这将有助于防止雨水的快速流失(以及随之而来的污水溢出的风险),并允许立面实际上“出汗”和冷却,减少对空调的需求。

“给一栋建筑降温比给它加热需要更多的能量,”她说。“因此,冷却外墙对于未来的建筑设计来说是一个非常有趣的概念。”

有机积木

格鲁伯的团队与克利夫兰redhouse工作室的创始人兼首席建筑师克里斯托弗·毛雷尔(Christopher Maurer)合作,还设计了一套由菌丝体材料制成的墙板,这些材料由真菌的密集根系网络固化。当真菌孢子被添加到有机废物的基质中,如木屑、纸屑或锯末,菌丝体就会在有机基质中生长。材料必须放入模具或支架中,以确定被菌丝体固化后的形状。经过干燥或烘烤过程,就形成了一种固体的、连贯的、轻质的材料。

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博士生Ariana Rupp拿着一个新烧制的陶瓷板,这将是“生活墙系统”的一部分。

格鲁伯说:“这是一种非常可持续的制造建筑材料的方法。”他指出,菌丝体材料可以用于隔热,在涂上一层涂层后,使其更具耐候性,可以用于室外应用,如包层和外墙,甚至可以用于家具。“而且它非常轻……所以如果你运输材料,如果你处理它……这一切都非常容易,并且为运输节省了能源和资源。”

与陶瓷板一样,未涂覆的菌丝体材料自然保持水分,促进蒸发和冷却。

格鲁伯还对菌丝板长时间暴露在自然环境中会发生什么很感兴趣。具体来说,她渴望看到这些面板是否被苔藓、蕨类植物和其他生物所居住,这表明它们有可能被用作“绿色墙壁”的基底,也被称为垂直花园,在公司建筑、机场和其他公共室内变得越来越普遍。

格鲁伯说:“考虑到越来越多的人生活在城市环境中,在城市空间中重新引入绿色空间是人们目前真正追求的东西。”

她补充说,在接下来的几个月里,LIWAS原型将作为太阳能板户外性能的不同方面的测试平台,如热性能、蒸发效率和耐候性,以评估测试大规模实验太阳能板原型的潜力。