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亞利桑那大學太陽能實驗住宅

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時間：2011-01-19 10:30:52 [收藏]

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        亞利桑那大學建筑與園林學院在太陽能實驗住宅(SEED)研究項目中，因其先進的智能設計而聲名遠揚。

        這項實驗是該校師生共同構思，并歷時兩年半完成的科研成果。結構上，該項研究研發出了許多新技術和結構部件。2010年10月，在華盛頓國家廣場為期兩個星期的展覽中，該項設計在各方面獲得高度評價，從而使亞利桑那大學應邀成為世界上僅有的20家太陽能全面研究機構的成員之一。

        從圖片中可以看出，每個單體設計有5個支架(分別平行安裝在兩個軌道中)，由此組成一個屋頂呈彎型，面積為63平方米的可供4人棲息的居所。這些模塊化的單體連續安裝可組成更大的居住空間。

        從地面到屋頂連續安裝著胡桃木硬質板材和木條，整個住宅給人一種溫馨、恭迎的感覺。可開啟的整個天窗使整個居室沐浴在南北方向充足的自然光線中。南部可敞開的窗戶由眾多高2.13米、寬1.28米的活動窗頁組成，窗頁可向外推開，東西向的自然風可經此進入，從而可保持居室空氣的自然流通，其它可開啟的窗戶則采取無需常開的策略。

        整個項目的面積并不是很大，14英尺×40英尺的設計仍讓人覺得很舒適，居住者還是可以很輕便地從室內的一端踱到另一端。輕快而連續的空間以及設計理念體現在每一個彎型模塊都通過一個3英尺厚的型心形成無縫機械連接。型心(或脊椎)包括其對面(北面)的模塊，并通過一個集合線路、管道、太陽能熱水和制冷銅管的裝置連為一體。

        每五個模塊編成一組的結構中，包括平板，經激光切割的薄鋼板折疊而成的屋肋，這些作為“多功能的建筑構件”承擔著各種不同的功用。這些屋肋同時支撐著南立面和屋頂，它們首先由學生用紙板進行初步試驗，然后進行金屬厚度測算，最后才對薄鋼板進行鈑金。

        結構的各個組件都通過鉸接的方式連接至地板引腳。世界上任何地方的工程建設中，鉸鏈部件一般都安裝在外立面(工程最長裸露部分)和屋頂(屋頂有一定的傾斜以便完全安裝在屋頂的太陽能板獲得最佳采集角度)。這種引腳也使該結構被下調至美國州際標準。這一項目的高度靈活性設計，從而能使這種太陽能實驗住宅能從圖森運往首府或全國任何地方。

        雖然，在這些設置中，無數的概念和元素通過一種巧妙而簡單的方式相互作用，最大的亮點還是那驚人的水墻。這面安裝在南面作為內飾的水墻，是由無數單個的可回收的塑料容器組成，并通過管道而相互連接為一體，每10個塑料收集容器形成一個編組直接連接到一個隱藏在地面容積為30加侖的水囊中。

        真空泵把水泵到眾多的容器中，從而形成一堵液態特朗勃墻(相當于3英尺厚的混凝土磚墻)，半透明的溫水把從太陽中獲取的熱量釋放到人所居住的空間。這些塑料容器，其理想的形狀和壁厚是經過學院無數次的物理模型試驗，經由數控計算，最后采用真空成型而成的。

        該實驗住宅南面的窗墻對整個室內的空氣流通是整個設計理念中最關鍵的因素。可開啟的百葉(可在冬季關閉)位于南立面底部，架空的地板下收集的熱空氣因為室外安裝的低輻射雙層玻璃與室內安裝的水墻之間的溫差而向上流通。這股通過水墻流通的空氣冷卻了單個的塑料收集容器，換句話，也就是說以虹吸方式吸收了室內的熱量。這股上升的空氣然后繼續前行，流向太陽能采集矩陣下的一個錐形缺口(文丘里效應)，從而使屋頂天花板底部得到冷卻。

        太陽能采集器是雙面都能吸收能量的，即兩面都能吸收太陽的光芒。未被吸收的射線穿過面板正面，反射到白色屋頂表面，然后再反射到室內，由面板“背面”吸收利用。盡管經過空氣冷卻，所吸收的能量仍能達到正常單面面板能量收集率的35%。

        在談到太陽能實驗住宅的圍護結構時，主持該項實驗的建筑與工程學院教授拉里?邁德林先生指出，這個設計就像是一個選擇性的過濾器，讓使用者以一種積極的心態與環境中對自己有利的因素形成互動。邁德林教授進一步指出，“我們的目標，就是要營造出一種對自然的理解，從而喚醒我們對自然的責任。”
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