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作者：金西亚·夏米洛索利、安蒂戈妮·玛利亚·坎姆皮塔基、康斯坦蒂诺斯·阿尔克塔斯·乌恩格里尼斯希腊,甘尼亚,克里特技术大学,建筑学部
译者：亚洲新能源 克里夫
当代的记录表明存在巨大的能源消耗,特别是在大型建筑中,随着气候条件和不同的入住需求的动态参数需要对适应气候的外壳进行一个广泛的研究.随着创新外观组件和智能动力系统不断增长的多样化,发现简化设计方法正变得越来越重要.智能材料为成熟技术的整合可以导致更简单,成本效益更低和用户更友好的动力解决方案.
本文着重对气候响应遮阳系统的研究,提供一个现有的动力学遮阳系统的案例,并提出优化的形状记忆合金(论文范文As)的实施评价.这些材料表现出有预编程,连接到特定的温度值的形式设置的独特能力.由于这一事实,形状记忆合金可以是—个附加智能组件并可以作为致动器、控制器和传感器使用的轻量级的固态替代品.建筑构件可以是独立的中间媒介,通过材料本身整合其适应性.在反馈系统中使用形状记忆合金的一个优点是,传感器／执行器的周期可以完全内部化,大大降低了系统的复杂性,形成一个构成模型.
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在本文中我们特别尝试确定现有的动力学遮阳系统,可以用形状记忆合金制动器组件进行提升和改进.此外,我们也探索形状记忆合金所提供的新奇的美学潜力和能力在外立面上的更有趣的形态变化的设计应用.在这种形式下,遮阳元件将提供在建筑内部调整环境的能力,并直接改变了人们看待问题的方式.
研究问题的方法是基于计算机模拟和实验室规模的镍钛合金丝模型实现的.我们的目的是展示这种实施方法的可能性以及限制.我们研究以形状记忆合金为基础技术的气候应变遮阳系统技术的目标是对新建筑以及现有建筑的影响,以回避复杂的控制系统的出现.我们相信,这些非机械动力系统在外墙上的运用可能促使建筑师们设计出更加无缝,更生态学的建筑作品,并具备了更广泛高效的潜能对社会大众产生积极的影响.我们希望本文的研究成果将助力形状记忆合金一体化技术在建筑结构领域的进一步的研究.
1．响应遮阳系统案倒评价
我们努力了解不同设计标准动力学遮阳系统的优点和缺点,涉及到三个主要类别：低科技,高科技和生物系统.这种分类反映了我们在不同的设计评价技术的研究方向,即响应遮阳系统,其中包括广泛使用的技术；集成先进的新技术设计；以及最后,在广泛的类别中来受启发于自然的设计.评价标准简要解释如下：
1.1案例研究：低科技
这种低复杂度的遮阳系统包括电动玻璃天窗与丝绸印花.
这座建筑是响应遮阳系统中最具代表性的一个应用案例.以自动百叶窗为基础的系统为建筑提供了一层防晒表皮,并由电子传感器和执行器进行控制.电动百叶窗系统的低复杂度给予他们最有效的成本解决方案,这也是这种系统成为希腊国内最广泛使用响应遮阳系统的主要原因.
1.2案例研究：高科技
无论是高审美素质的外观和设计遮阳系统的复杂性是显而易见的.
阿拉伯世界研究所是一个美学、技术高度在应变性建筑上高度结合的一个典型案例.让·努维尔（法国建筑师）,灵感来源于阿拉伯moucharabieh风格而设计了一种机械孔型方板组成的几何立面,并与论文范文计算机进行连接,并能实时控制建筑的透明度.由于维护成本过高,目前正面已经被冻结,并有很大比例的孔损坏.
1.3案例研究：生物学启发
建筑的包层来源于自然的创意,包括能够响应太阳照射角度的护罩.
滨海艺术中心一海湾大剧院是一个典型的借鉴自然的采用几何简化形式的响应型建筑表皮设计的案例.覆层的灵感来源于大自然形态和样式.建筑的遮阳系统包括结合了三角铝遮阳板结构的玻璃钢网架空间.护罩则是由电脑控制开关来保护建筑免受新加坡热带气候条件下的阳光直射.
2.形状记忆合金驱动器实验实现的优化
2.1优化方法
案例研究的评价接受给定标准之间的挂靠关系,即应用和维护成本受到部件数量的影响,维护和能效受到运行和集成等级的影响,应用成本受到几何复杂度的影响.这种挂靠性表明了减少系统复杂性来优化几个因素的可能性.特别指出,通过降低遮阳系统的应用成本以及维护和能源需求可以显著降低遮阳系统的生命周期成本.这些构成遮阳系统复杂性的因素,也可以相应地通过系统的智能行为包括更少的部件和更好的整合来降低.由此我们可以在上面展示的那样定义我们所需的一个优化的遮阳系统的结果,即低成本、低复杂性以及响应行为的高度集成性.考虑到审美标准,—个中等范围的遮阳系统可能更能接触到更广大的受众,因为极端追求数值容易引起陌生带来的情绪抵触感.最后,一个影响系统生命周期成本的最最重要的因素就是它的能效值,优化范围从零能源消耗到能源获得.
2.2形状记忆合金驱动器
a马氏体b奥氏体
这些品质的大部分比如低能耗,可以在遮阳机制中整合形状记忆合金来实现.形状记忆合金是一种拥有将其微观结构从马氏体转化为奥氏体的独一无二能力的智能材料,反之亦可,它能根据热能量的输入形成与环境温度相联系的不同形状.由于这种材料可以同时作为传感器和驱动器,响应行为可以完全集成到系统设计之中,从而形成低复杂度的解决方案.这种具有较长生命周期的形状记忆合金的运用,可以引领出无缝设计方案,大大降低能量需求并减少整个响应遮阳系统的总成本.
2.3遮阳单元概念
仿生学设计不仅仅是专注于从大自然吸取灵感也要求在系统内响应行为的高度无缝集成化,因是解决高复杂度问题的一个全新领域.除了形状记忆合金的实用外,我们也基于生物启发设计的原则研究遮阳单元的概念.针对遮阳系统包括的少数部件、简单的几何造型以及受到大自然启发的形式,我们的设计整体来说受到了一种日本折纸艺术（日语：折U纸）的影响,这种技术目标就是将自然形式转化为简单实用的设计.通过纸制模型和电脑模拟,我们探索了不同折叠形状所能提供的广泛的遮阳系统的范围.
3．原型推荐
推荐的原型是使用两个对立的单向形状记忆合金驱动器.这种驱动器用来互补性地培养改变他们的微观结构,也就是意味着如果a是奥氏体,b是马氏体（反之亦然）,通过奥氏体阶段的电线作为偏差动作并进行可重复的驱动过程.
形状记忆合金驱动器通过锻造在不同的环境温度下工作,从而让这个遮阳系统来对气候条件进行及时的反应.推荐单元的形状可以从常态转向非常态,从而影响穿透建筑物阳光的总量.此外,也影响到用户的感觉和立面的形式.推荐遮阳系统包括了上述网格上的遮阳模块.这些模块的大小可以与整个空间的阳光需求量相关,从而在建筑立面上形成有趣的图样.
4．结论与未来发展
推荐原型是一个在研究进展中的工作,在分析了这个原型动力学因素之后,我们的目标局势评估遮阳结构的能源执行进程.此外,我们目标是在实验室模型基础上实现一个全面模型,从而能够研究其在实际运用中的限制.在遮阳系统中整合形状记忆驱动器可以消除能耗,减少整体成本,尤其是在考虑到未来降低形状记忆材料成本的条件下.这个原型旨在使用激发建筑师在实验形状记忆合金中构建非机械无缝设计的兴趣.
原型的进一步改进可以是关于探索其其他方面诸如遮阳单元的形式以及结构材料等等.遮阳系统的形式也可以与环境参数进行联合分析,诸如风速等,来探索提升设计性能的可能性.关于原型的材料,除了遮阳系数本身以外的一些要素,包括太阳能增速和眩光等,都可以进行检测.探索集成被动或者主动太阳能系统包括集成陶瓷部件或者是光伏电池等的可能性也很可能带来能源获得的解决方案.最后,对这个项目的未来研究工作也可能包括通过研究形状记忆论文范文物的潜力来提升驱动器的性能.
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智能遮阳系统引用文献:
[1] 智能制造系统和财务状况分析本科毕业论文范文 智能制造系统和财务状况分析类论文范文素材10000字
[2] 智能交通系统和交通专升本论文范文 关于智能交通系统和交通方面在职毕业论文范文2000字
[3] 智能照明系统和灯具本科论文怎么写 关于智能照明系统和灯具在职开题报告范文2500字
