在科罗拉多落基山脉的中心地带,希里安·利亚姆·巴雷特(Cillian Liam Barrett)与甘尼森谷仁人家园(Habitat for Humanity)正在开创住宅建设的新范式。
作为Hearth Design Build的所有者,巴雷特肩负着一个使命:影响其所在行业建造不仅更经济实惠、节能高效、环保,而且对房主和建筑工人更安全的房屋。与传统建筑做法相比,他的方法可能显得非常规。然而,他热衷于创新住宅建造方式,并影响设计-建造模式的未来——这种项目交付方式由单一实体负责设计和建造结构,实现从初始概念到完工的统一工作流程。通过将过去固有的低影响、耐用建筑策略与现代建筑科学知识和当前技术相结合,巴雷特及其团队能够打造一种既增强当地经济、减少环境影响,又凝聚社区的设计和流程。
去年,巴雷特为科罗拉多州甘尼森的仁人家园监督设计并建造了一座1000平方英尺(约92.9平方米)的两居室住宅。甘尼森是一个坐落在落基山脉山谷中的社区,海拔7703英尺(约2348米)。该地区拥有美国最寒冷的冬季之一,1月平均低温为零下8华氏度(零下22摄氏度),但夏季温暖,7月平均气温为82华氏度(28摄氏度)。面临的挑战是,要为这种温差极大的气候建造一座高性能、节能且能控制温湿度的房屋——同时还要减小生态足迹,并减轻房主的经济负担。
数十年来,寒冷气候地区建筑行业的一项标准做法是在建筑内墙安装“蒸汽屏障”。近年来,美国的建筑商一直使用有毒、高全球变暖潜能值(GWP)的泡沫材料来构建这种屏障。巴雷特选择不在其项目中使用典型的内墙蒸汽屏障或泡沫材料,而是选用毒性/危险性更低的材料和“透气墙”组件。因此,他为甘尼森住宅采用的方法是打造一种双龙骨、超高气密性但透气的热围护结构,在外部包含一层连续的“智能膜”空气控制层,使任何季节性冷凝水都能轻松地双向干燥。20英寸(约50.8厘米)的墙体空腔填充有具有固有吸湿、散湿能力的材料,如未经处理的框架木材、稻草捆和纤维素隔热材料。这种“透气”墙体系统主要由纤维素构成,其中包含75%-85%的回收纸纤维,是所有隔热材料中回收成分最高的,对环境的影响也最小。
另一项设计考量是尽可能使房屋气密性良好,以实现室内温湿度控制的最大效率。该建筑的 blower door测试结果为0.33 ACH50,这是衡量房屋能效的一个非常重要的指标。甘尼森住宅的供暖和制冷通过创新的热回收通风(HRV)系统实现,该系统使用热泵回收能量并控制室内湿度,同时提供持续的新鲜过滤空气。
巴雷特知道,数据收集对于监测房屋性能、确保外部空气控制层、整体建筑设计和通风系统的有效性至关重要。在与巴雷特合作的西科罗拉多大学的里奇·斯特龙伯格(Rich Stromberg)的建议下,巴雷特选择了Onset公司经济实惠的支持蓝牙的HOBO MX2302A温湿度数据记录仪来完成这项重要任务。大约20个记录仪被部署在房屋的墙体内部和外部,用于监测室内外的温度和湿度。
“HOBO数据记录仪对于监测房屋内的温湿度极为重要。而且由于采用了蓝牙技术,只需使用智能手机或平板电脑,在距离记录仪100英尺(约30米)范围内,就能对记录仪进行配置并下载数据,”巴雷特说。“方便地收集准确数据使我们能够证明,长期存在的行业做法存在可行的替代方案,而这些替代方案最终将惠及消费者和房屋建筑商。”
除了环境效益外,现在居住在这所房子里的家庭也看到了经济收益:在完全电力驱动的房屋中,1月份(通常是甘尼森一年中最冷的月份)的电费仅为50美元。房主计划今年夏天安装净计量太阳能电池板,这所房子很快将实现无化石燃料。
目前,甘尼森谷仁人家园的另一所房屋正在规划中,巴雷特计划在该项目中也使用HOBO MX2302A数据记录仪。
“行业普遍认为,内墙没有蒸汽屏障的房屋会出现问题,而且我们需要泡沫材料才能实现高性能目标,”巴雷特指出。“我们正在证明事实并非如此,尤其是在这种干旱气候下。拥有像HOBO记录仪这样的工具,将帮助建筑商和设计师开创住宅建设的新范式,这种范式对人类和生态系统的健康影响要小得多。”