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作者：马丁·弗伦尼博士
南澳大学艺术、建筑与设计学院讲师
地球船生态住宅及Ironbank地球船负责人
监测建筑能效
随着各国政府努力减少碳排放，居民也希望降低能源费用并享受更舒适的住房，对节能建筑的需求正日益增长。在许多国家，强制性能效标准已通过建筑法规载入法律。通常会使用软件，根据玻璃朝向、隔热材料、建筑材料和当地气候等因素，预测拟建建筑的供暖和制冷能耗。
虽然这是一种很好的方式，能鼓励建筑设计师通过被动式太阳能设计等技术，更深入地思考如何减少建筑的供暖和制冷负荷，但设计师在这一目标上的成功程度尚不确定，因为通常没有验证要求。
更需要经常（或始终）进行的是所谓的“入住后评估”，即对已完工并投入使用的建筑，从其提供的室内舒适条件方面进行评估，例如空气温度和相对湿度、自然光照水平，甚至二氧化碳（CO2）浓度。
我的博士研究聚焦于一种特殊的可持续住宅——“地球船”的室内舒适条件。它诞生于美国新墨西哥州陶斯市的极端气候环境中，那里是高海拔沙漠，气温在零下20°C（零下4°F）至38°C（100°F）之间波动。
建筑师迈克尔·雷诺兹是陶斯市“地球船生态建筑”事务所的负责人，他开创了这种超高能效、节水的离网住宅，其建材包括填土方的汽车轮胎、啤酒瓶、啤酒罐以及其他可重复使用和回收的废弃物。
我曾听说这些地球船住宅无需供暖或制冷，考虑到陶斯市极为极端恶劣的气候，这似乎不可能。我想弄清楚这些建筑究竟是如何维持舒适室内温度的——而Onset公司的HOBO®数据记录仪成为了我研究中不可或缺的一部分。
我使用了Onset公司的多种独立式和网络数据记录仪，在新墨西哥州“大世界社区”的六座地球船中监测室内外温度、相对湿度、光照水平和太阳辐射。该社区是世界上最大的地球船社区，有100多人在此离网生活，实现自给自足。
借助一个连接到云记录系统的远程站，我得以通过HOBOLink®（现LI-COR Cloud）远程网站平台从澳大利亚监测其中一座地球船住宅，这使得我的数据收集能够持续更长时间。而且，我能够实时立即访问数据。部署在地球船中的独立式HOBO数据记录仪从美国寄到澳大利亚，我收到后便下载数据并开始分析。
研究结果以科学方式记录了地球船住宅异常稳定的室内空气温度，并展示了地球船设计如何随着时间推移变得更加节能——较新的“全球”型号比20世纪90年代的设计性能更优。
这启发我在南澳州的阿德莱德山建造了一座名为“Earthship Ironbank”的地球船。该建筑位于昂卡帕林加市政府辖区，是澳大利亚首个获得市议会批准的地球船。它作为床早餐（B&B）旅游住宿，旨在启发人们选择更可持续的住房。
与我在新墨西哥州陶斯市对地球船的研究类似，我正在监测Earthship Ironbank的室内舒适条件。不过这次，我使用的是支持低功耗蓝牙（BLE）的HOBO MX1101温湿度数据记录仪，它配有LCD屏幕。这是向Earthship Ironbank的客人展示室内条件的绝佳方式。此外，如果他们感兴趣，可以使用免费的HOBOconnect®应用查看该建筑近期的温度曲线图——理想情况下，这能帮助他们了解地球船住宅的节能性和舒适度。
地球船一个非常独特的设计特点是地下“土管”，它能全年提供自然空调。这些直径250毫米的PVC管埋设在18米长、1至2米深的沟槽中，将室外空气引入住宅。在这个深度，土壤温度非常稳定，因此能对通过管道的空气起到热交换作用——冬季加热空气，夏季冷却空气。空气通过屋顶高处可操作的天窗释放热空气，从而被动地驱动空气通过管道，无需风扇。
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皇家墨尔本理工大学的安德鲁·卡尔开发了一种特殊的监测装置，用于测量土管中的空气温度、湿度、风速和风向。该监测系统的核心是带有两个外部输入的HOBO U12-013数据记录仪，卡尔的装置正在揭开土管的秘密——例如，空气应以多快的速度通过土管才能达到最佳热交换效果。
最近，一款同样支持蓝牙的HOBO MX1102 CO2记录仪被用于测量通过土管的空气渗透速率。阿德莱德大学兼职副教授特里·威廉姆森进行了实验：将瓶装CO2释放到住宅中，通过MX1102记录仪收集的数据量化其衰减率。威廉姆森表示，这是一种更可靠的空气渗透测量方法，因为标准的“ blower door”测试（用大型工业风扇给房屋加压）无法代表住宅中的典型压力。虽然该测试（配合热成像相机）有助于识别空气泄漏，但非自然的高压可能会加剧并扭曲结果，而CO2衰减系统则不会产生此问题。
HOBO MX1102记录仪的另一项有趣发现是，居住者的呼吸会如何提高CO2水平。我希望能利用这款记录仪来展示地球船令人惊叹的室内花园的碳封存效果——该花园利用浴室、淋浴和洗衣机的灰水在室内种植食物。
这些可靠、准确、易用的便携式数据记录仪是重要的研究工具，在更节能建筑的开发中发挥着重要作用。此外，它们还得到了出色软件和互联网服务（HOBOware、LI-COR Cloud和HOBOconnect应用）以及OneTemp阿德莱德公司（Onset（现HOBO数据记录仪）产品的授权分销商）一流技术支持团队的支持。
在理想情况下，所有建筑的舒适条件都应得到监测，并将数据反馈给居住者和设计师，以便基于科学认知，持续开发更可持续的住宅和建筑。
Presented by
马丁·弗雷尼博士，南澳大学讲师。