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Mettere in pratica la scienza delle costruzioni
Un edificio di 100 anni diventerà presto un banco di prova per le tecnologie di costruzione all'avanguardia.
Il Fraunhofer Institute a South Boston è nelle fasi finali del progetto di riabilitazione che sarà in grado di testare le prestazioni delle tecnologie edilizie emergenti, come finestre per la produzione di energia e nuovi materiali isolanti. L'ex magazzino in mattoni di 13 piani, che ospiterà i ricercatori di scienze solari e edilizie di Fraunhofer, mira a consumare circa la metà dell'energia di una struttura comparabile.
Gli edifici rappresentano circa il 40% delle emissioni di gas serra negli Stati Uniti e di più in città come New York, dove è più vicino all'80%. Gli edifici commerciali, in particolare, spesso sprecano molta energia riscaldando e illuminando gli edifici non occupati, il che li rende un'area matura per il miglioramento.
Il problema per gli architetti non è la mancanza di prodotti: le conferenze sulla bioedilizia sono piene di tutto, dai materiali da costruzione riciclati alle tende solari. La sfida è scegliere i prodotti che offrono il miglior ritorno sull'investimento e inserirli in un design complessivo.
Il Building Technology Showcase di Fraunhofer, che dovrebbe essere aperto a marzo, utilizza solo prodotti standard, la maggior parte dei quali sono donati da circa 40 produttori. Il retrofit di 23 milioni di dollari della struttura storica di 50.000 piedi quadrati è stato parzialmente finanziato da sovvenzioni per lo sviluppo economico statale e comunale come parte di uno sforzo per sviluppare l'Innovation District a Boston.
Ecco alcune delle caratteristiche uniche che ho visto durante un tour del sito ancora in costruzione:
Realtà aumentata : L'ingresso al primo piano del Building Technology Showcase ospiterà una mostra aperta al pubblico, uno sforzo per generare interesse per la scienza delle costruzioni. I visitatori potranno utilizzare un nuovo strumento di visualizzazione per conoscere i sistemi meccanici dell'edificio.
Gli ingegneri di Fraunhofer hanno scritto un'applicazione per iPad che consente alle persone di puntare il tablet verso una parete o un pavimento e vedere un'animazione dei tubi e dei condotti sottostanti. Il display, che potrebbe essere utilizzato anche da professionisti, mostrerà anche dati, come temperatura ambiente, pressione e portate.
Un'app di realtà aumentata consentirà ai visitatori di vedere i sistemi meccanici dietro le pareti e il pavimento e visualizzare i dati in tempo reale su ciò che stanno facendo. Fa parte di una mostra progettata per educare il pubblico e i professionisti sulla scienza delle costruzioni. Credito: Martin LaMonica
Banco di prova per materiali da costruzione : Gli scienziati edili Fraunhofer utilizzeranno l'edificio stesso per testare le prestazioni delle tecnologie solari in loco e l'efficacia di nuovi tipi di sistemi di illuminazione e HVAC.
La parete esposta a sud avrà diverse tecnologie di vetro intelligenti, comprese le finestre che si oscurano automaticamente per mantenere il calore fuori mentre massimizzano la luce del giorno e le finestre che producono elettricità. I ricercatori saranno anche in grado di misurare le prestazioni di finestre o sistemi di riscaldamento in speciali camere climatiche, strutture autonome in cui i componenti possono essere sostituiti per i test.
Anche l'isolamento in questo edificio è strumentato. L'edificio Showcase proverà molti tipi di isolamento sulle pareti, compresi i pannelli sottovuoto che utilizzano il gas, anziché la cellulosa o la fibra di vetro, come isolante vero e proprio. I sensori posizionati su ciascuna parete raccoglieranno i dati di temperatura e umidità per misurare le prestazioni comparative.
L'edificio sarà parzialmente alimentato da una serie di pannelli solari su un parcheggio adiacente (dato che si tratta di un edificio storico, non possono essere posizionati sulla facciata). I ricercatori sperano di utilizzare quella generazione in loco per testare le tecnologie delle microreti, secondo Dirk Mahling, direttore del gruppo di sistemi di energia elettrica distribuita al Fraunhofer Boston. Durante un'interruzione di corrente, l'edificio potrebbe potenzialmente funzionare parzialmente o creare una microrete con il vicino Gillette per operare su una gamba quando la rete è fuori uso.
Retrofit energetico profondo. Una delle sfide nella progettazione di edifici ecologici consiste nel ridurre drasticamente l'energia negli edifici esistenti che, dopo tutto, rappresentano la maggior parte del patrimonio edilizio. Il Building Technology Showcase sta isolando l'interno delle pareti in mattoni e del soffitto, il che richiede ai progettisti di monitorare attentamente l'umidità. I pannelli isolanti sottovuoto, che sono involucri riempiti di gas ricoperti da schiuma strutturale, promettono fino a R40 di isolamento per pollice, secondo il project manager Alex Cheimets.
Uno dei prodotti raramente utilizzati da Fraunhofer Building Technology Showcase sono i pannelli coibentati sotto vuoto, in cui l'aria incapsulata in una struttura in schiuma agisce come un eccellente isolante. Credito: Martin LaMonica
L'edificio utilizzerà sistemi di illuminazione e HVAC efficienti, comprese le travi fredde. L'acqua fresca viene convogliata attraverso strutture sopraelevate per raffreddare l'aria circostante, che scende nelle stanze. In generale, avendo una struttura fortemente isolata e stretta, i progettisti possono risparmiare denaro con apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento più piccole. E alcune pratiche, come il preraffreddamento delle sale conferenze prima delle riunioni, saranno un altro modo per migliorare l'efficienza complessiva dell'edificio, afferma Cheimets.