Att omsätta byggnadsvetenskap i praktiken

En 100 år gammal byggnad kommer snart att bli en provplats för banbrytande byggteknik.

Fraunhofer-institutet i södra Boston är i slutskedet av ett rehabprojekt som kommer att kunna testa prestandan hos framväxande byggnadsteknologier, såsom elproducerande fönster och nya isoleringsmaterial. Det 13 våningar höga tegelmagasinet, som kommer att hysa Fraunhofers sol- och byggnadsforskare, syftar till att förbruka ungefär hälften av energin i en jämförbar struktur.

Byggnader står för cirka 40 procent av växthusgasutsläppen i USA och mer i städer som New York där det är närmare 80 procent. I synnerhet kommersiella byggnader slösar ofta mycket energi genom att värma och belysa obebodda byggnader, vilket gör dem till ett område för förbättring.

Problemet för arkitekter är inte bristen på produkter – gröna byggnadskonferenser är fyllda med allt från återvunnet byggmaterial till solmarkiser. Utmaningen är att välja de produkter som ger bäst avkastning på investeringen och att anpassa dem till en övergripande design.

Fraunhofers Building Technology Showcase, som förväntas öppnas i mars, använder endast hyllprodukter, varav de flesta doneras av ett 40-tal tillverkare. Ombyggnaden på 23 miljoner dollar av den 50 000 kvadratmeter stora historiska strukturen finansieras delvis av stats- och stadsbidrag för ekonomisk utveckling som en del av ett försök att utveckla Innovation District i Boston.

Här är några av de unika egenskaperna jag såg under en rundtur på platsen som fortfarande är under uppbyggnad:

Augmented Reality : Entrén på första våningen till Building Technology Showcase kommer att ha en utställning öppen för allmänheten, ett försök att skapa intresse för byggnadsvetenskap. Besökare kommer att kunna använda ett nytt visualiseringsverktyg för att lära sig om byggnadens mekaniska system.

Fraunhofers ingenjörer skrev en iPad-applikation som låter människor rikta surfplattan mot en vägg eller golv och se en animering av rören och kanalerna under. Displayen, som också kan användas av professionella, kommer också att visa data, såsom omgivningstemperatur, tryck och flödeshastigheter.

En app för förstärkt verklighet låter besökare se de mekaniska systemen bakom väggar och golvet och se realtidsdata om vad de gör. Det är en del av en utställning utformad för att utbilda allmänheten och proffs om byggnadsvetenskap. Kredit: Martin LaMonica

Testbädd för byggmaterial : Fraunhofers byggnadsforskare kommer att använda själva byggnaden för att testa prestandan hos solenergiteknik på plats och effektiviteten hos nya typer av belysning och HVAC-system.

Den södervända väggen kommer att ha olika smarta glasteknologier, inklusive fönster som färgas automatiskt för att hålla värmen ute samtidigt som dagsljus och elproducerande fönster maximeras. Forskare kommer även att kunna mäta prestandan hos fönster eller värmesystem i speciella klimatkammare, fristående strukturer där komponenter kan bytas ut för tester.

Även isoleringen i denna byggnad är instrumenterad. Showcase-byggnaden kommer att prova många typer av isolering på väggarna, inklusive vakuumpaneler som använder gas, snarare än cellulosa eller glasfiber, som den faktiska isolatorn. Sensorer placerade på varje vägg kommer att samla in temperatur- och fuktighetsdata för att mäta den jämförande prestandan.

Byggnaden kommer delvis att drivas av en rad solpaneler i ett parkeringsgarage bredvid (eftersom det är en historisk byggnad kunde de inte placeras på fasaden). Forskarna hoppas kunna använda den här generationen för att testa mikronätsteknologier, enligt Dirk Mahling, chef för gruppen för distribuerade elektriska energisystem vid Fraunhofer Boston. Under ett strömavbrott kan byggnaden potentiellt fungera delvis, eller skapa ett mikronät med grannen Gillette för att arbeta på ett ben när nätet är ute.

Deep Energy Retrofit. En av utmaningarna inom grön byggnadsdesign är att göra dramatiska energireduktioner till befintliga byggnader som trots allt representerar majoriteten av byggnadsbeståndet. The Building Technology Showcase lägger isolering på insidan av tegelväggar och tak, vilket kräver att designers noggrant övervakar fukt. Vakuumisoleringspanelerna, som är gasfyllda kapslingar täckta av strukturskum, lovar så mycket som R40 isolering per tum, enligt projektledaren Alex Cheimets.

En av de sällan använda produkterna som Fraunhofer Building Technology Showcase kommer att testa är vakuumisolerade paneler, där luft inkapslad i en skumstruktur fungerar som en utmärkt isolator. Kredit: Martin LaMonica

Byggnaden kommer att använda effektiv belysning och VVS-system, inklusive kylbafflar. Kallt vatten leds genom strukturer ovanför för att kyla luften runt det, som faller ner i rummen. Generellt sett, genom att ha en kraftigt isolerad och tät konstruktion kan designers spara pengar med mindre värme- och kylutrustning. Och vissa metoder, som förkylning av konferensrum före möten, kommer att vara ett annat sätt att förbättra den övergripande byggnadseffektiviteten, säger Cheimets.

Dölj