北卡罗来纳大学夏洛特进入太阳能迪卡侬2013年的概念家庭,是一个由四个连接的室内和室外空间组成的概念家庭城市生活环境。

室内全年适应最大限度的舒适,并向一个私人的、充满植物的外部生活区开放。混凝土和玻璃技术的创新,结合简单技术的创造性使用,培育了一种健康的城市生活方式,由太阳能供电、供暖,甚至制冷。

太阳能迪卡侬

Solar Decothlon是由美国能源部主办的两年生事件,挑战大学团队设计,建造和操作太阳能的房屋,这些房子具有成本效益,节能和吸引力。太阳能迪卡侬的目的是教育学生和公众了解清洁能源产品和设计解决方案所呈现的省钱机会和环境效益。该活动还展示了与今天可用的可再生能源系统结合了节能建筑和设备的舒适性和可负担性。该计划还为参与的学生提供了独特的培训,准备他们进入我们国家的清洁能源劳动力。

Urbaneden最独特的特点之一是可伸缩架的太阳能光伏(PV)面板,其使用各种自动化分组组件自动化。可伸缩架在冬季留在屋顶上,以允许阳光从南部窗户墙上散到溪流。在夏季,架子延伸到露台上,以提供阴影并冷却外部生活空间。该架子由三个1HP逆变器值电动机提供动力,连接到三个40:1Ironhorse®变速箱。电机由三个GS2可变频率驱动器控制,从DO-MORES™PLC接收串行命令。一系列接近传感器和过度行程限制开关用于定位并为机架提供故障安全操作。家庭的居民通过15“C-MERERS®触摸板控制机架的移动。

工程的挑战

报名UrbanEden的电气工程学生领导Charles Truong总结了工程挑战:“在我们最初的设计概念中,PV架系统是由一些微控制器通过串行通信和继电器与各种组件(如HMI、vfd和传感器)交互控制的。设计本身很复杂,需要一组学生来设计、编程、开发和调试。完成这项任务需要几周的时间。我们没有时间和资源投入到设计中。我们需要一个更简单、更快的解决方案。”

解决方案:做更多的plc

在解释解决方案时,张说:“后来我遇到了Do-more PLC。尽管我之前很少有PLC编程经验,但我发现Do-more PLC简单易用。编程包对用户非常友好,仿真/调试界面也非常出色。”他利用内置的Modbus指令与vfd快速建立了RS-485通信,并在不到两个小时的时间内将它们置于程序控制之下。此外,Truong发现在C-more人机界面和Do-more之间建立沟通也非常快速和简单。“我惊讶于编写C-more HMI和使用它访问Do-more PLC中的各种数据寄存器是多么容易。人机界面和PLC之间的接口是无缝的。”他总结道:“AutomationDirect组件真的让我们的设计和开发过程变得轻而易举。我只希望在加州搬家和重新组装整个房子能这么容易!”

用于创建家庭的设计理念是由夏洛特市在城市核心的再投资中作为繁荣区域的焦点的启发。超高效的Urbanden表示致力于对可持续性,活力,多样性和技术创新的承诺。房子提供了复杂的城市氛围,同时帮助占用者通过对城市的热情来减少他们的碳足迹,尊重和亲密,性质。

Urbaneden的其他有趣功能包括使用预铸造的地缘聚合物水泥,从而重新发明历史建筑材料。这种地质聚合物水泥为城市噪音提供了声音屏障和传统混凝土的碳足迹减少了90%。四间客房包括室内和室外部件,可最大限度地提高效率,舒适性和灵活性。可重新配置的空间和元素包括起居室和家庭办公室。

客厅设有娱乐中心,可转换为折叠床,以容纳过夜的客人。外部生活墙或垂直花园在提供食物、鲜花和充满植物的房间氛围的同时提供了隐私。

除了可伸缩的太阳能电池板之外,房屋建设中使用的其他技术包括混合动力车无源主动液体辐射冷却系统,其单独泵送能量以控制温度,与传统不同
液体循环加热的系统。一个嵌入式的“毛细管”系统通过大质量的预制混凝土墙循环冷却水,到达安装在屋顶上的热交换器。热交换器除去积聚在壁上的热量,从而在不使用压缩机或制冷剂的情况下实现冷却。地聚合物的使用产生了一种独特的不含硅酸盐水泥的混凝土粘结剂,这是地聚合物混合物在建筑围护结构中的最早应用之一。

UrbanEden最初的设想是一个城市填充项目,旨在吸引年轻的专业人士和空巢老人,他们重视地理位置的便利、创新技术、城市和自然环境之间的平衡,以及可持续特征。目标市场将享有方便的位置,步行距离内的许多餐饮、购物和娱乐景点,并靠近城市的轻轨系统。

Unc Charlotte的学生在北卡罗来纳州的校园设计并构建了家园。然后他们必须拆卸结构并将其运送到加利福尼亚竞赛。该设计的模块化方法对于这种大规模的承诺至关重要。然后学生随后在加利福尼亚州欧文的橙县伟大的公园旁边跟随零件,重新组装家庭,为比赛做好准备。他们从美国,加拿大,加拿大甚至两支来自欧洲的两支球队加入。二十个球队在10个类别中争夺谢谢教师奖。UNC团队在所有类别中竞争,并在工程类别中实现了第三位。但最好的结果来自公众的投票。Thousands of visitors to the park toured all the homes over a 10-day period and voted the UNC entry as the top “People’s Choice” award, indicating that of all the homes on display, UrbanEden was the one that most people would wish to call home.

现在竞赛已经结束,UrbanEden模块已经回到了北卡罗来纳大学夏洛特校区,房子将在今年夏天重新组装,作为一个生活和学习的实验室,允许进一步的研究、演示和监测房子的创新技术。

麦克丹尼尔的芯片,
AutomationDirect

关于Urbanden:
http://urbaneden.uncc.edu

关于太阳能十项全能:
www.solardecathlon.gov.

额外的照片:
http://solardecathlon。tumblr.com

最初发布于2014年6月9日