Il sole di mezzogiorno premendo un pulsante
All'ETH di Zurigo c'è una stanza in cui il sole splende con la semplice pressione di un pulsante, come a mezzogiorno nel Sahara o a gennaio a Berlino. I ricercatori la usano per testare sistemi di costruzione, componenti e materiali di nuova concezione.
In breve
- Nel laboratorio Zero Carbon Building Systems, i ricercatori possono simulare diverse condizioni climatiche per testare nuovi sistemi di costruzione, componenti e materiali.
- Un sole artificiale composto da centinaia di potenti diodi luminosi può imitare il percorso del sole per testare l'effetto della radiazione solare.
- Le pareti, i pavimenti e i soffitti del laboratorio possono essere sostituiti da prototipi. Ciò significa che possono essere testati sul posto e sviluppati rapidamente.
In che misura il nuovo materiale da costruzione protegge dal caldo di mezzogiorno a Marrakech? Come deve essere stampata la nuova facciata affinché non diventi troppo fredda nell'inverno berlinese e troppo calda in estate?
I ricercatori dell'ETH possono ora simulare tutto questo in un edificio grigio-argento sull'H?nggerberg, lo Zero Carbon Building Systems Lab. Il laboratorio è stato avviato da Arno Schlüter, l'ETH Professor of Architecture and Building Systems.
Per edifici che sfruttano il sole
Nel nuovo laboratorio, i ricercatori possono testare in modo più semplice e rapido le prestazioni dei sistemi edilizi, dei componenti e dei materiali di nuova concezione in diverse condizioni climatiche. La posizione del sole, la composizione della radiazione, la temperatura e l'umidità possono essere regolate in modo da corrispondere a quasi ogni punto della terra, in ogni giorno dell'anno.
Il fulcro del laboratorio è una novità mondiale: un sole artificiale composto da centinaia di potenti diodi luminosi, collegati a un braccio girevole, grazie al quale il sistema può imitare il percorso del sole in varie località del mondo. Il simulatore è stato sviluppato dal gruppo di Schlüter in collaborazione con partner industriali.
Oltre alla stanza con il sole artificiale, ci sono altre due celle di prova sul lato sud dell'edificio che sono esposte alla luce naturale del sole e al clima esterno.
Testare i componenti più velocemente
Una particolarità del laboratorio è che le pareti esterne, i soffitti e i pavimenti delle tre celle di ricerca possono essere scambiati e dotati di prototipi. In questo modo, i componenti edilizi che vengono sviluppati nel laboratorio di produzione robotica adiacente, ad esempio, possono essere immediatamente testati per verificarne le prestazioni in dimensioni reali e sviluppati più rapidamente.
Un esempio è una facciata semitrasparente realizzata in polimero stampato, che utilizza la sua struttura per schermare o lasciar passare la luce del sole a seconda dell'angolo di incidenza. ? stata sviluppata dal gruppo di Schlüter insieme ai ricercatori del gruppo dei professori Fabio Gramazio e Matthias Kohler dell'ETH e di Benjamin Dillenburger nell'ambito del Centro nazionale di competenza per la ricerca (NCCR) Digital Fabrication.
Presto saranno testati anche componenti stampati in 3D per le facciate che possono condurre passivamente il calore solare dalla facciata all'interno degli edifici o, se necessario, avere un effetto isolante, grazie a una sofisticata macrostruttura.
Anche la facciata solare adattiva viene ulteriormente sviluppata nel laboratorio. Il gruppo di Schlüter. I pannelli solari mobili si adattano alla posizione del sole, massimizzando così il rendimento energetico. Possono anche fare ombra o lasciar passare i raggi solari, in modo da richiedere meno energia per il riscaldamento o il raffreddamento.
Nel laboratorio Zero Carbon Building Systems, il sistema intelligente imparerà dalle interazioni degli utenti ad allineare i pannelli in modo da massimizzare la produzione di energia e il comfort. Poiché le stanze di ricerca sono accessibili e abitabili, è possibile includere e valutare anche il comportamento degli utenti.
In cammino verso edifici a impatto climatico zero
Il laboratorio intende contribuire a rendere gli edifici a impatto climatico zero nella produzione e nel funzionamento. Schlüter afferma che: "Se si vogliono ridurre le emissioni di gas serra degli edifici, i materiali, la tecnologia costruttiva e il comportamento degli occupanti svolgono tutti un ruolo. Nel laboratorio Zero Carbon Building Systems Lab possiamo studiare l'interazione di questi fattori".
Diverse discipline condurranno ricerche insieme nel laboratorio: Architetti e ingegneri civili, informatici e scienziati dei materiali. Il laboratorio avrà anche un ruolo importante nella formazione degli studenti: dottorandi e master, ad esempio, troveranno spazio per gli esperimenti e impareranno come si possono sviluppare edifici rispettosi del clima. Il laboratorio sarà aperto anche a ricercatori esterni e a collaborazioni industriali.