苏黎世联邦理工学院（ETH）的科学家们用大理石废料制造了环保的3D打印墙板，这种墙板可以被动地控制湿度，减少排放，提高繁忙室内区域的舒适度。

无论是在办公室会议室、博物馆展览厅，还是政府办公室的等候区，人们聚集的空间经常会因为空气迅速变浓而出现明显的空气质量下降。这种影响部分是由于湿度增加。办公室和行政大楼的通风系统通常用于为这些空间除湿并保持舒适的气氛。虽然机械除湿是有效的，但它消耗大量的能源，并且根据电力来源，可能对环境产生负面影响。

鉴于这些挑战，苏黎世联邦理工学院的研究人员探索了一种被动式室内除湿的新方法。在这种方法中，高湿度被吸收并暂时储存在由吸湿、吸湿材料制成的墙壁和天花板中。这些材料不是依靠机械系统来去除水分，而是自然吸收湿度，然后在通风时释放出来，提供了一种节能环保的替代方案。

“我们的解决方案适用于现有通风系统不足的高流量空间，”监督ETH研究项目的可持续建筑教授纪尧姆·哈伯特（Guillaume Habert）说。

大理石采掘的废料

哈伯特和他的研究小组遵循循环经济的原则，寻找合适的吸湿材料。起点是大理石采石场的细磨废料。需要粘合剂将这种粉末制成防潮墙和天花板组件。这项任务是由一种地聚合物完成的，这是一种由偏高岭土和碱性溶液（硅酸钾和水）组成的材料。

碱性溶液激活偏高岭土，并提供一种地聚合物粘合剂，将大理石粉末结合在一起，形成固体建筑材料。地聚合物粘结剂与水泥相当，但在生产过程中排放的二氧化碳更少。

在ETH项目中，科学家们成功地制作了一个20 × 20厘米、4厘米厚的墙壁和天花板组件的原型。由数字建筑技术教授本杰明·迪伦伯格（Benjamin Dillenburger）领导的小组使用3D打印进行生产。在这个过程中，大理石粉被分层涂上，并通过地聚合物粘结剂（粘结剂喷射打印技术）粘合。本杰明·迪伦伯格说：“这一过程可以有效地生产各种形状的部件。”

湿度控制组件增加舒适度

将地聚合物和3D打印相结合来生产储湿层是一种可持续建筑的创新方法。建筑物理学家玛格达 波萨尼（Magda Posani）在苏黎世联邦理工学院领导了这种材料吸湿特性的研究，最近在芬兰埃斯波的阿尔托大学担任教授。该项目基于材料科学家Vera Voney的博士论文，由高级研究助理Coralie Brumaud和建筑师Pietro Odaglia监督，他们在ETH开发了材料和3D打印机。

玛格达 波萨尼总结了研究项目的主要成果，他说：“我们能够通过数值模拟证明，建筑构件可以显著降低室内空间的湿度。”

在模拟中，假设葡萄牙波尔图的一个公共图书馆里有15人使用的阅览室的墙壁和天花板已经完全用吸湿组件内衬起来。玛格达 波萨尼计算了湿度超过舒适区的频率和程度，即在一年的时间里，这个虚拟阅览室的相对湿度为40%到60%。

以此为基础，他计算出了不适指数，这是一个表示过高或过低湿度导致的舒适度损失的数字。如果阅览室安装了防潮组件，与传统的涂墙相比，不适指数可以降低75%。如果使用5厘米厚的组件而不是4厘米厚，不适指数将下降85%之多。

比通风系统更环保

吸湿的墙壁和天花板组件是气候友好型的，即在30年的生命周期内，它们比通风系统产生的温室气体排放量要低得多。在模拟计算中，墙壁和天花板组件也与粘土石膏进行了比较，粘土石膏自古以来就在使用，也被动地调节室内空间的空气湿度。事实证明，这种老技术比吸湿组件更有利于气候变化。然而，灰泥对水蒸气的储存能力较低。

ETH的研究表明，地聚合物和3D打印的结合可以用来生产有效缓冲水分的墙壁和天花板组件。在概念验证之后，原则上，该技术已准备好进一步开发和规模化用于工业生产。与此同时，研究仍在继续。在与都灵理工学院和阿尔托大学合作的一个项目中，苏黎世联邦理工学院正在努力生产温室气体排放量更低的墙壁和天花板组件。因为有一件事是明确的：如果瑞士想要在2050年前实现净零排放的目标，它需要在建造和使用过程中尽可能少地排放温室气体的建筑。

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