HydroSKIN 是一种超活性立面，可吸收雨水进行蒸发冷却，已在德国斯图加特大学校园内的一栋 12 层建筑中进行了测试。照片：轻型结构与概念设计研究所
全球城市化和致密化正在引发关于设计如何降低建筑物对地球供暖影响的新思考。对于玻璃幕墙的高层建筑来说尤其如此，它们会变得滚烫并产生热岛效应。在建筑物和其他密封表面上，只有约 10% 的雨水被蒸发；其余的降水通常最终大量流入下水道系统，越来越多地导致洪水泛滥。
德国斯图加特大学正在探索针对这些问题的一种设计和工程解决方案，研究人员去年 10 月展示了他们声称的第一个水活性立面，它通过吸收系统释放的雨水来调节建筑物外墙和内部的温度在炎热的天气进行蒸发冷却。
“这是使建筑环境适应我们时代紧迫挑战的一个里程碑，”该大学轻型结构和概念设计研究所 (ILEK) 的研究助理兼幕墙发明者克里斯蒂娜·艾森巴特 (Christina Eisenbarth) 宣称。
被称为HydroSKIN 的立面由外部多层 3D 纺织品组成，充当集水器和蒸发器。根据 ILEK 去年秋天发布的研究摘要，它是这样工作的：
- 它的第一层是面向外部的透水网眼或针织面料，可以让水进入并过滤掉杂质和昆虫。
- 第二个内层是导水间隔织物，其绒头纱线可以调动流入和流出的水，并提供具有大表面积的开放式多孔结构，用于空气循环和促进蒸发。
- 第三层可以集成到系统中以优化水储存和蒸发性能。第四层含水层，可能是箔纸，位于内部，提供排水和收集功能。
HydroSKIN 的发明者 Christina Eisenbarth 正在演示该系统。照片：轻型结构与概念设计研究所
这些层通过压力配合组装，并通过防水的 Keder 织物固定在框架型材中。
基于纺织品和薄膜的外壳系统的厚度可以在 20 到 60 毫米之间变化，具体取决于环境条件和性能要求。根据风力驱动的降雨量，框架型材的供水和排水管道的深度可能在 50 到 100 毫米之间。
HydroSKIN 非常适合高层建筑研究人员在实验室以及斯图加特和新加坡的建筑物中测试了他们的概念。截至发稿时，艾森巴特正在澳大利亚准备在悉尼的建筑物上测试 HydroSKIN。
迄今为止的研究结果支持立面的效率及其在高层建筑中的潜力。例如，研究发现，在 29 米以上的建筑高度上，撞击立面的每平方米相关风雨 (WDR) 总产量超过了每平方米垂直落下的降水量。换句话说，与同样大小的屋顶表面相比，立面可以吸收更多的雨水，而且这种差异在海拔更高的地方变得更加明显。
在实验室测试中，研究人员证明，由于 HydroSKIN 的蒸发效应，温度降低了约 10 度。去年 9 月，对位于斯图加特大学 Vaihingen 校区的世界上第一座自适应高层建筑进行的初步测量“表明冷却潜力甚至更高，”Eisenbarth 说。
多层纺织立面系统由纺织外层和内层、用于流体流动的活性中间层和无纺布绝缘层组成。资料来源：ILEK
去年，在这座 12 层、36.5 米高的校园高层建筑的第 10 层对五个不同的 HydroSKIN 原型进行了原型安装和气象评估。2023 年，将在大楼的第 9 层进一步测试 HydroSKIN，并结合将纺织隔热层和其他功能层集成到系统中的单元化玻璃幕墙。
BD C无法确定 HydroSKIN 离商业可行性还有多远。（ILEK 常务董事兼工作组负责人 Walter Haase 博士说，澳大利亚的测试结果应该会在今年夏天的某个时候出炉。）但 ILEK 的论点是，该系统可以改装到新的或现有的任何立面表面上建筑物。
该系统已在德国斯图加特大学校园内的一栋 12 层建筑中进行了测试。照片：轻型结构与概念设计研究所
一方面，它的质量——在每平方米干重 1 千克到 5 千克/平方米饱和之间——优于其他外墙填充材料，例如蜂窝混凝土（~150 千克/平方米）、木板结构（~125 千克/平方米） )、隔热复合系统 (~63 kg/sm)，甚至三层玻璃 (~45 kg/sm)。此外，HydroSKIN 的设计在美学上不显眼，其各层的框架结构便于拆卸和回收所有组件。
Eisenbarth 说，虽然 HydroSKIN 的长期适用性尚未得到证实，但 ILEK 已经有制造商排队生产它。
