冬暖夏凉房不是梦 荷兰造出3D打印墙内立面系统

日前，荷兰大学生使用3D打印技术造出一款可被安装在墙体内的立面系统，其中3D打印出的复杂结构，提供了隔热和储热的功能。储热、隔热的双重系统，意味着住户可以轻易调控房屋内部的温度。对于该系统而言，控制热量很简单，只需要控制液体的流动。

近日，荷兰的学生使用3D打印技术进行的一项研究，将有可能改变未来房屋的建设模式。该项目名为Spong3D，由代尔夫特理工大学与埃因霍芬理工大学合作完成，它向我们展示了立面系统将如何最大化建筑物的热力性能，而提高其热力性能的关键所在，正是其中复杂的3D打印结构。该立面系统可以适用于不同的气候状况，并且有可能对传统建筑业造成一定的冲击。

Spong3D是一款可被安装在墙体内的立面系统，其中3D打印出的复杂结构，提供了隔热和储热的功能。立面大小不一的空洞提供了必要的隔热能力，而边缘沟渠中的液体则提供了储热的能力以备不时之需。储热、隔热的双重系统，意味着住户可以轻易调控房屋内部的温度。对于该系统而言，控制热量很简单，只需要控制液体的流动，将其作为一种热介质，在必要的时候填充或排空空洞中的气体即可。随着季节的变化和外部的温度波动，房子内部的温度能维持在一个恒定的水平。而用于加热或空调系统的能源的明显减少，也使得特定的建筑物受到环境负面影响的可能性降低。Spong3D是概念的实践。研究者想要探索影响储热和隔热的因素，最大化3D打印的生产过程，检验立面系统对房间的具体影响。为了优化立面的热性能，实验团队制作了不同的样品进行测试。这些实验的目的，是尽可能的降低系统中的流动阻力，实现足够好的水密性，进而减少随后的生产时间。第一组样本的设计基于有序的，多面体细胞结构，由低热导率的PETG丝3D打印而成。这些样品在热量标准以及结构鲁棒性上都有着不错的表现，但在3D打印的过程上有一定的挑战性。研究人员运用更加光滑的几何结构，使得打印中的错误减少，最终，立面系统成功的被制作出来。立面系统上的沟渠，是基于血管或叶脉设计而成的。两个反向泵被集成在正面外部的层板中，降温时，液体首先被输送至内部来吸收热量，然后输送到面板外层，以释放吸收的热量。相反的，液体将会首先被输送至面板外部，吸收热量，然后被输送回面板内部，为建筑物提供热量。整个过程中，泵体也会与水箱相连，以备不时之需。为了评估Spong3D的实际效果，研究人员对它的热冲击进行了模拟实验。根据实验模型得出，在正常的夏季环境中，立面系统可以实现每平方米25瓦的冷却功率，这个数字相当于一个常见办公环境中所吸收热量的50%。而立面系统在冬季的表现，甚至要比夏季还要好。在温和的冬季，12平方米的办公环境可以从立面中获得4.8kWh的热能。也就是说，立面系统可以提供平均供热水平大约70%的热量。正是鉴于这些研究结果，建筑师、室内设计师和其他环境相关的领域都应对Spong3D项目的未来发展加以密切关注。