建筑師是否試圖滿足建筑2030挑戰或者追求他們自己的節能使命，他們有機會設計出能夠限制碳排放并能抵御氣候變化的建筑。 為了幫助建筑師實現他們的目標，化學和材料科學的新浪潮正在將創新材料和建筑系統推向市場。從先進的絕緣泡沫到多壁覆層，這種下一代高性能材料將有助于加速節能設計。  1.更智能的windows通過納米技術啟動 普林斯頓大學研究人員預測未來智能窗戶可以節省高達40%能源成本。研究人員開發了一種新型智能窗戶，可以控制進入建筑的光和熱量，并通過窗戶本身的透明太陽能電池自行供電。 這項技術以薄膜的形式沉積在玻璃上，研究人員正在開發一種靈活的版本，可以很容易地應用于現有的窗戶。最終，房主和建筑經理可以在手機上使用一個應用程序來調整一天中通過窗戶的陽光量，以幫助節省供暖和制冷成本。  納米技術薄膜由微結構棱鏡制成，通過光學方式將超過80%的日光向上重定向，并將其擴散以實現均勻分布。 2.工程木制品達到新高度 想想令人印象深刻，戲劇性的彎曲梁在家里和比以往任何時候都高的混合木建筑。交叉層壓木材(CLT)板對建筑師來說是一種相對較新的材料，可以用來幫助滿足這些設計目標。CLT報價某些優勢就能源效率而言。CLT也可以做成10英尺寬，40英尺長，1英尺多厚的尺寸。對于工程木制品，木質纖維加固木材，使它比100%回收塑料更有潛力。此外，塑料起著保護木材不腐爛的外部屏障的作用。相比之下，只有大約63%的樹可以用于實木，復合板可以允許超過95%的樹被使用。 3. 結構隔熱板變成灰色 的主要組成部分SIPs泡沫和定向刨花板(OSB)比其他結構建筑系統消耗更少的能源和原材料。雖然建筑專業人員已經依賴SIPs來提高能效，但面板的新進展將進一步增強整個建筑圍護結構的隔熱性能。例如，一些制造商現在生產面板石墨聚苯乙烯(GPS)絕緣，容易被其識別灰色這有助于將面板的R值提高到更高的水平——有時高出20%以上。在某些情況下，建筑專業人員和建筑師可以指定更薄的面板，同時仍然滿足能源法規要求。SIPs還可以幫助建筑師達到LEED白金認證和無源之家標準。  一些制造商現在正在生產石墨聚苯乙烯絕緣面板，這種面板很容易通過灰色來識別，這有助于提高面板的R值..圖像由巴斯夫提供 4. 真空隔熱板(VIP)為較小的家庭和小房子提供好處 趨勢表明美國家庭變得越來越小貴賓可提供一種有效且節省空間的隔熱解決方案。VIPs由一種包裹在氣密外殼中的多孔核心材料組成。截留在這些層中的空氣被抽空，然后封套被熱封。芯材可防止隔熱板在排除空氣時碎裂。加拿大國家研究委員會(NRC)已經在NRC設施對這些屋頂隔熱板進行了五年的監測和分析，發現一些重要部件預計將保持超過80%30年后的熱性能。  這種薄型真空隔熱技術有可能在空間有限的情況下增加熱阻，實現零能耗建筑。圖片由道康寧提供 5.采光提高了效率 墻面涂層是建筑視覺效果的重要組成部分，也是其環境足跡的重要組成部分——熱橋是建筑能量損失的主要原因之一。為了實現采光需求和能源效率，例如，納米凝膠填充聚碳酸酯在一種新型的半透明墻壁和天花板上可以使用板材多壁系統。此外，用于擠出聚碳酸酯片材的能量通常是制造玻璃的能量的一小部分。聚碳酸酯板也很耐用——抗沖擊能力是玻璃的250倍，而且幾乎不易碎；它們被測試在40到120攝氏度(40到240華氏度)范圍內工作，能夠承受更極端的天氣，如風暴、冰雹或暴風雪。用于填充聚碳酸酯板的絕緣納米凝膠由化學或物理交聯的合成聚合物或生物聚合物組成，有助于提高能源效率，可構建高達節能50%與單層玻璃相比。  聚碳酸酯板可以使用互連結構，這消除了對垂直型材的需要，從而降低了成本并提高了美觀性。SABIC提供的圖片 6.下一代墻板節能 建造新房子需要大量的材料，其中許多不會被完全使用，并且需要廢物處理。用于構件框架住宅的新一代面板可能會提供一個更節能的解決方案。這些面板替代品可能需要比木條少40%的木材產品，并可能減少98%的廢物。這種新型鑲板墻取代了傳統的外墻板，結合了聚異氰脲酸酯(聚異)外部連續絕緣噴涂聚氨酯泡沫(SPF)在墻洞內，兩者都安裝在場外鑲板設施上。帶有膠帶接頭的連續隔熱層也起到了耐候屏障的作用，可以消除對房屋包裝等特定材料的需求。  用于構件框架住宅的新一代面板為建筑師和建筑商提供了節能解決方案。 7.植物屋頂系統(也被稱為“綠色”屋頂)提供了長期的彈性 許多建筑師都知道植物屋頂系統可以防止水進入建筑物，減少雨水徑流，減少對城市下水道系統的壓力，減少與徑流相關的水道污染。也許不太為人所知的是某些系統如何延長屋頂的壽命，進而年復一年地提高能效。怎么做？綠色屋頂系統中使用的防水膜結合了聚氯乙烯材料科學，保護屋頂免受紫外線和極端溫度的影響，這些影響通常會導致屋頂系統收縮和膨脹。許多這樣的綠色屋頂已經存在了30多年了，根據《整棟建筑設計指南》。一個新的大型城市植物屋頂可能會捕獲高達每次暴雨事件產生17，000加侖雨水，或每年1819000加侖。收集的雨水可以用來給植物澆水，減少灌溉需求達50%。  綠色屋頂有助于保護屋頂免受紫外線的破壞，并為居住者提供美麗的美學特征。圖片由西卡提供 8.創新的3D打印提高了散熱性能 很快有一天，建筑外部的元素可以用大型3D打印機打印出來，以最大限度地提高效率。荷蘭研究人員最近測試了這個想法；使用3D印刷立面系統優化建筑的熱性能。這個系統被稱為海綿3D，它很硬，但很輕。研究人員認為，這種新材料結合了多種功能，根據一年中不同的氣候條件優化了熱性能。它的工作原理是將隔熱的空氣腔和儲存可移動熱物質的外立面通道結合在一起。Spong3D正處于概念驗證階段，研究前景廣闊。  |
