弗吉尼亞理工大學(xué)參加了2009年美國能源部太陽能十項全能挑戰(zhàn)賽，并榮獲2010歐洲太陽能十項全能的第一名。該學(xué)校的作品是一個能源優(yōu)化的“智能”房屋，面積800平方英尺，采用了Thomson和科爾摩根公司的主動運動控制系統(tǒng)來降低房屋的總體暖通空調(diào)負載。

      通過與Thomson和科爾摩根公司合作，流明屋的設(shè)計團隊可以采用滿足自己準(zhǔn)確性能需求的技術(shù)，而不會為了適應(yīng)可用的運動技術(shù)而降低設(shè)計目標(biāo)。弗吉尼亞理工大學(xué)研究中心主任Robert Dunay說：“我們需要的組件應(yīng)當(dāng)能夠應(yīng)對嚴(yán)酷和不斷變換的環(huán)境條件，并能夠隨時準(zhǔn)備接受第三方的控制信號，且接口要非常靈活和方便。我們對運動控制系統(tǒng)提出了非常嚴(yán)格的要求，而Thomson和科爾摩根的運動控制解決方案可以完全滿足我們的要求”。

      流明屋設(shè)計中蘊藏的理念是建造一個可持續(xù)的智能房屋，能夠在任何時候都保持最佳的能效。弗吉尼亞理工大學(xué)項目協(xié)調(diào)人Joseph Wheeler教授說：“當(dāng)天氣好的時候，房屋會自動打開，并且不使用能源。反過來，當(dāng)天氣變壞時，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)房屋的自我保護?！?/p>

      流明屋集中體現(xiàn)了“整體建筑設(shè)計”的建設(shè)方法，所有的房屋組件和系統(tǒng)都按照協(xié)同工作的目標(biāo)設(shè)計和建造，從而最大限度地提高用戶的舒適度并實現(xiàn)環(huán)保。其核心是一個集成的環(huán)境控制系統(tǒng)。

      Wheeler解釋說：“流明屋擁有自己的氣象站，帶有一個“被動/主動”環(huán)境控制系統(tǒng)，可以減少能耗并使效率最大化。簡單地說，氣象站與控制系統(tǒng)進行通訊，然后控制系統(tǒng)再通知Thomson和科爾摩根運動系統(tǒng)來打開或關(guān)閉房屋。如果房屋需要隔熱，那么隔熱屏蔽就會閉合；如果房屋需要遮陽，那么遮陽屏蔽就會閉合；而如果房屋需要隱秘時，遮蔽屏蔽就會閉合，同時不會影響自然通風(fēng)。”

工作方式

      流明屋采用分層的系統(tǒng)，包括一系列機電化的遮蔽屏蔽和能夠根據(jù)天氣變化進行調(diào)節(jié)的絕緣面板。每個屏蔽和面板的重量可以達到1千磅，而且還可能因暴露在變換的環(huán)境中而承受很強的動態(tài)荷載，因此移動這些屏蔽和面板的機構(gòu)必須非常強勁。

      遮蔽屏蔽組件通過超級智能滾珠襯套（Super Smart Ball Bushing® ）軸承安裝在Thomson 60 Case® 小型圓軌組件上，并通過由科爾摩根AKM™伺服電機提供動力的Thomson RapidTrak皮帶驅(qū)動直線運動系統(tǒng)帶動。絕緣面板和遮蔽屏蔽起到“蚌殼”的作用，可以保護房屋不受環(huán)境因素的影響，并且由帶有科爾摩根AKM伺服電機的RapidTrak系統(tǒng)懸掛和移動。房屋還采用Thomson PPA PowerPac執(zhí)行器作為光伏陣列的一部分，可以跟蹤日光并進行發(fā)電，該裝置可以根據(jù)季節(jié)自動適應(yīng)日光角度的變換。

      弗吉尼亞理工大學(xué)學(xué)生小組的組長David Clark說：“可變反饋裝置提供了一定程度的速度和功率控制，除了總體能源控制外，我們可以在必要的時候以每分鐘300英寸的速度移動面板，而僅需1.5 amps的功率。使用這么少的能量來操控這些面板有很大的意義，這意味著我們可以不必啟動暖通空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)然，根據(jù)天氣情況和強風(fēng)及風(fēng)向變換引起的動態(tài)荷載變化，功率需求也會有所變化，因此有時候我們需要通過調(diào)整功率來優(yōu)化性能。而基本原則是我們能夠控制能耗并使效率最大化?！?/p>

      流明屋可以不斷地監(jiān)測天氣情況，并根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)遮蔽屏蔽和絕緣面板，因此弗吉尼亞理工大學(xué)的學(xué)生們使用了Thomson 1-10 Micron® NemaTRUE Planetary® 減速機，將其插入到科爾摩根AKM伺服電機和軌道驅(qū)動器之間來增加轉(zhuǎn)矩的潛力，并且可以將電機放慢以避免面板移動過快。Clark說：“一般來說，我們不需要1萬個不同的止動裝置，能夠可靠地達到正確的位置就可以了?！?/p>

手動超馳的應(yīng)用

      和所有自動化裝置一樣，這里也需要有手動超馳的情況。流明屋使用iPhone和iPad作為接口元件，和帶有數(shù)字和模擬輸入的科爾摩根S200伺服驅(qū)動器一起實現(xiàn)建筑控制系統(tǒng)的手動超馳。Clark解釋說：“建筑控制系統(tǒng)從iPhone或iPad那里接收信息，將1-10的信號進行解釋后向每個伺服驅(qū)動器發(fā)送一個低壓信號（0-10伏特）。驅(qū)動器接收到該信號后，會轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確的位置數(shù)，然后將屏蔽和絕緣面板送到正確的位置?！?/p>

      iPhone和iPad可以自動調(diào)整流明屋的平面布置，用戶只需在iPhone或iPad 用手指輕點即可越過控制系統(tǒng)來改變屏蔽和面板的位置，而且還可以用來控制房屋的很多部分，包括鎖門和開門等。例如，流明屋的前門帶有一個RFID標(biāo)簽，可以通過按鈕遠程控制開門和鎖門。如果需要讓鄰居進入房屋以便將狗放出，那么可以通過手機業(yè)務(wù)在任何很遠的位置實現(xiàn)這一點。

當(dāng)前的潛在應(yīng)用

      Dunay說道：“流明屋中實現(xiàn)的一些概念的真正意義在于，它以較小的規(guī)模為我們展示了通過更加智能的百葉窗型系統(tǒng)對現(xiàn)有的住宅和商業(yè)建筑進行翻新，不僅能夠遮陽還能夠隔熱，從而實現(xiàn)更高的能效。例如，通過能夠感知太陽位置并進行相應(yīng)調(diào)節(jié)的窗簾、遮蔽和百葉窗，控制系統(tǒng)能夠自動對天氣條件做出反應(yīng)甚至加以利用，這對于減少暖通空調(diào)的使用和降低能耗有著重大意義?！?/p>