하이브리드 워터의 구성 측면

Jul 25, 2023

날짜: 2023년 2월 13일

저자: Matyas Gutai, Shwu-Ting Lee, Bumpei Magori, Yu Morishita, Abolfazl Ganji Kheybari 및 Joshua Spencer

원천:외관 디자인 및 엔지니어링 저널, 8(2), 127–152.

DOI:https://doi.org/10.7480/jfde.2020.2.4784

물로 채워진 건물 외피는 고체와 유체 구성 요소(일반적으로 물로 채워진 유리 또는 강철 껍질)가 있는 하이브리드 구조입니다. 이 논문은 물로 채워진 외관 구조를 개발하는 데 따른 과제를 소개하고 이를 건물 규모의 실행 가능한 건축 시스템으로 활용할 가능성을 평가합니다. WFG(Water-filled glass)는 과거에도 연구되어 왔으며, 건물 외피의 에너지 관리를 위해 물층의 흡수를 이용하여 에너지 절감을 달성하는 기존 건물의 독립 창 요소로 제시되었습니다. 결과는 시스템이 패널과 건물 부품 사이에 유체가 흐를 수 있는 통합된 건물 외피로 조립되면 WFG의 효율성이 더욱 향상될 수 있음을 시사합니다. 이 논문은 저자가 설계하고 건설한 이러한 설계 매개변수를 갖춘 두 개의 실험적인 '물집' 건물을 제시합니다. 이 건물의 중요성은 연결된 물이 채워진 봉투가 처음으로 만들어졌다는 것입니다. 논의에서는 물로 채워진 파사드에 대한 두 가지 건축 방법을 제시하고, 다양한 기후에 대한 실행 가능성을 평가하고, 기술의 설계-시공 측면을 소개하고, 기존 건축 방법과의 비교를 제공합니다.

유체-고체 건물 외피는 냉각 부하를 낮추고, 흡수된 열을 재사용하고, 외피 부분과 건물 나머지 부분 사이의 열 차이 균형을 맞추면서 추가 건축 요소(예: 외부 차양)를 만들어 운영 및 내재 에너지 모두에 상당한 절감 효과를 제공합니다. 구식.

구조 재료는 건축 환경의 생태발자국에 중요한 영향을 미칩니다. 이는 특히 건물의 에너지 효율성과 열 쾌적성에 중요한 역할을 하는 건물 외피에 적용됩니다. 특히 창 대 벽 비율(WWR)이 높은 건물 외피는 유리 외관이 에너지 집약적 재료를 사용하고(Adalberth, 1997) 운영 에너지 수요를 증가시키기 때문에(Gasparella, Pernigotto, Cappelletti, Romagnoni, & Baggio, 2011). 유리 봉투의 혁신은 특히 내재 에너지와 운영 에너지를 모두 낮출 수 있는 경우 건물의 환경 영향에 긍정적인 변화를 가져올 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 특히 저에너지 건축에 비해 제로에너지 건물에 대해 더 높은 수명주기 평가(LCA)가 보고된 경우이며(Ramesh, Prakash, & Shukla, 2010), 이는 주로 내재에너지 구성요소(예: 추가된 PV)로 인해 발생합니다. 또는 태양 전지 패널) 후자와 비교할 때 전자입니다. 이는 내재에너지를 증가시키지 않고도 에너지 성능을 향상시킬 수 있는 혁신이 필요하다는 것을 의미합니다.

건물 외피의 에너지 관리 측면에서 광학적으로 투명한 창문에 대한 현재 연구 상태는 네 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주는 코팅, 동적 또는 활성 유리를 사용한 태양열 이득(SHGC)을 다룹니다. 이에 대한 솔루션에는 Low-E 코팅(Cui & Mizutani, 2016), 전기 변색 유리 또는 EC(DeForest et al., 2015), 부유 입자 장치 유리 또는 SPD(Ghosh, Norton, & Duffy, 2016) 및 폴리머 분산 액정이 포함됩니다. 또는 PDLC(Hemaida, Ghosh, Sundaram, & Mallick, 2020). 두 번째 범주는 다층 유리와 같은 건물 외피의 열 저항(U-값)을 개선하는 것입니다(Arici, Karabay, & Kan, 2015). 세 번째 접근 방식은 차광을 통해 냉각 수요를 줄이는 것입니다(Tao, Jiang, Li, & Zheng, 2020). 마지막 해결책은 유체 매체, 즉 유리에 통풍되는 공기 흐름을 활용하는 것입니다. 예를 들어 외부 공기를 사용하여 유리 자체를 냉각하거나 공기가 내부 공간으로 들어가기 전에 공기를 예열하는 데 사용할 수 있습니다(Ismail, Salinas). , & 헨리케스, 2009). 공기 순환에 대한 대안은 태양 에너지를 포착하고 잠재적인 에너지 부하를 재생 가능 에너지원으로 바꾸는 이점이 있는 "순환 수실"을 활용하는 것입니다(Chow, Li, & Lin, 2010).