可移動(dòng)太陽(yáng)能電池板的能量比靜態(tài)太陽(yáng)能電池板多50％左右

在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能外墻將電力生產(chǎn)與智能遮陽(yáng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)最佳的能量平衡。

加熱或冷卻內(nèi)部空間需要能量。更智能的建筑立面可以節(jié)省大量的能源。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)使用可移動(dòng)的太陽(yáng)能電池板發(fā)電，同時(shí)允許適量的陽(yáng)光或陰影適應(yīng)天氣條件和內(nèi)部使用。

ArnoSchlüter，建筑與建筑系統(tǒng)教授及其研究小組開(kāi)發(fā)了一種自適應(yīng)太陽(yáng)能幕墻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可調(diào)節(jié)各個(gè)房間，使其產(chǎn)生的能量超過(guò)一年中消耗的能量。他們剛剛在最近一期的“ 自然能源 ”雜志上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

創(chuàng)新的外立面包括安裝在輕質(zhì)鋼纜網(wǎng)絡(luò)上的可移動(dòng)太陽(yáng)能電池板陣列。它們可以單獨(dú)控制，并通過(guò)柔軟的機(jī)器人元件垂直和水平移動(dòng)。這些軟機(jī)器人執(zhí)行器是系統(tǒng)的核心：在壓力下改變其形狀的軟材料和剛性U形接頭的組合使它們能夠鎖定到位以抵御惡劣天氣甚至風(fēng)暴。

研究人員測(cè)試了該系統(tǒng)的耐候性，并在Hönggerberg校區(qū)使用多個(gè)原型進(jìn)行了測(cè)量。他們發(fā)現(xiàn)，在晴朗的夏日，可移動(dòng)太陽(yáng)能電池板的能量比安裝在建筑物外立面上的靜態(tài)太陽(yáng)能電池板多大約50%。

然而，立面不僅可以發(fā)電，還可以調(diào)節(jié)多少光和熱量透過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)內(nèi)部氣候。自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法控制面板的運(yùn)動(dòng)，以便在加熱和冷卻內(nèi)部空間時(shí)節(jié)省的成本降低了凈能量需求。同時(shí)，該算法還考慮了建筑物當(dāng)前的使用情況并相應(yīng)地調(diào)整氣候。

為了確定理論上可以減少房間能耗的程度，研究人員使用原型數(shù)據(jù)模擬了幾種情景。他們計(jì)算了在開(kāi)羅，蘇黎世和赫爾辛基建造帶有可移動(dòng)太陽(yáng)能外墻的信封的節(jié)能潛力。通過(guò)這樣做，他們對(duì)辦公室和住宅用空間進(jìn)行了模擬。

結(jié)果表明，辦公室的節(jié)能往往高于生活空間，溫暖而不是寒冷的氣候，尤其是中歐等溫帶地區(qū)。ArnoSchlüter總結(jié)了這些發(fā)現(xiàn)：“環(huán)境條件變化越大，自適應(yīng)立面的好處就越大。”

在根據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑物中，溫帶地區(qū)(在本例中為蘇黎世)的辦公空間模擬中可以看到最佳的能量平衡。在這種情況下，在一年中需要內(nèi)部供暖和制冷，自適應(yīng)外墻產(chǎn)生了舒適的室內(nèi)環(huán)境所需能量的115%。

同樣好的結(jié)果來(lái)自1920年以前建造的開(kāi)羅房屋的辦公空間模擬，需要更多的遮陽(yáng)和冷卻。在這種情況下，外立面產(chǎn)生了114%的年度能源需求。換句話說(shuō)，該研究強(qiáng)調(diào)了新舊建筑的節(jié)能潛力，但外墻必須始終與內(nèi)部空間及其使用相結(jié)合。

“我們希望解決建筑物中用戶舒適度和能源效率之間的權(quán)衡，”ArnoSchlüter說(shuō)。“從理論上講，最節(jié)能的空間將沒(méi)有窗戶。因此，我們很高興地展示建筑物內(nèi)部和外部之間的智能接口如何能夠提供最佳的用戶舒適度并產(chǎn)生多余的能量。”

Schlüter教授的團(tuán)隊(duì)很快將能夠測(cè)量自適應(yīng)太陽(yáng)能立面對(duì)物理建筑的影響：該系統(tǒng)是目前正在Dübendorf的NEST研究大樓最頂層平臺(tái)上建造的未來(lái)派“HiLo”單元的一部分。