含有微藻并利用机器学习产生能量的双层建筑立面

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考虑到供暖和能源使用成本，运营一栋建筑通常成本高昂，占全球二氧化碳排放量的 37% 。随着加拿大各地建造越来越多的商业和混合用途建筑，使用可持续能源措施来管理其环境影响对于地球的健康至关重要。
滑铁卢大学的研究人员现已开发出一种创新的双层建筑立面，其中含有微藻并利用机器学习来产生能量。
关于该技术的两篇论文《建筑立面光合生物能发电的优化模型》和《建筑立面微藻生物质监测神经网络》分别发表在《可再生能源杂志》和《技术|建筑+设计杂志》上。
建筑工程主任兼建筑学院教授 Mohamad Araji 博士说：“微藻在建筑中的应用将节能建筑转变为可持续的生命系统，可以捕获碳、降低热负荷并减少能源需求和成本。”
“我们希望扩大微藻的使用范围，使建筑物成为能源净生产者，实现自给自足，并独立于电网。如果我们能将这种可再生能源系统整合到高层建筑的外墙中，其总表面积比建筑物的屋顶还要大，这可能会改变游戏规则。
在具有双层立面或两层玻璃墙之间有空腔的建筑物中，两面墙之间的空间内装有光生物反应器，可以生长微藻来吸收阳光并提供室内遮荫以达到隔热的目的。
Araji 和机械与机电一体化工程系的博士毕业生 Adham Elmalky利用软件模拟和机器学习，研究了建筑玻璃墙的不同几何形状（从平面到曲面），以优化光生物反应器的性能。结果表明，它使微藻生物量增加了 80%，这将有助于提高建筑物的能源效率。
“我们的系统改进了微藻在室内温度控制中的应用，我们设想，有了合适的建筑基础设施，这种增加的生物质可以转化为生物燃料，用于建筑物的发电。该系统可以稳定甚至逆转建筑物经常经历的室内热量的潜在损失，”Elmalky 说。
这种创新的可再生能源发电方法特别适用于加拿大等寒冷气候国家。建筑物需要大量燃料来保持冬季温暖和正常运转，而屋顶则因积雪而无法使用。
展望未来，滑铁卢大学的工程师计划与业界和其他研究团队合作，推进光生物反应器的设计，重点是重新设计内玻璃壁和其他测试结果。