Eftermontering af tage i Pennsylvanias Rustbælte

Den dramatiske afindustrialisering af store dele af Pennsylvania i 1980'erne og 1990'erne efterlod mange områder i staten alvorligt behov for revitalisering. Engang er pulserende og travle samfund blevet efterladt i opløsning. forringede gader, forladte fabrikker og bygninger og tomme butiksvinduer findes i byer som New Kensington, Pennsylvania, en by beliggende 28 miles nordøst for Pittsburgh.

Esther Obonyo, lektor i ingeniørdesign og arkitektonisk teknik, blev tildelt $ 25, 000 tilskud fra Penn State's Institutes of Energy and the Environment til at designe og teste en ny tagkomposit. Projektet er en del af et igangværende økonomisk udviklingsinitiativ i byen New Kensington. Initiativet blev stimuleret af et Invent Penn State seed -tilskud, der finansierede oprettelsen af ​​Penn State New Kensington's Corner LaunchBox iværksættercenter og coworking space, en hjørnesten for byens revitaliserings- og udviklingsindsats.

Gennem Corner Launchbox, Penn State New Kensington campus kansler, Kevin Snider, arbejder på at lokke nye virksomheder til samfundet ved at fremhæve New Kensingtons overkommelige ejendomsmarked. Et mål med programmet er at finde omkostningseffektive måder at forbedre og eftermontere bygningselementer i forfald for at hjælpe med at tilskynde til forretningsvækst i området.

For at indsamle data om bygningselementerne, repræsentanter fra Penn State New Kensington har arbejdet sammen med byens embedsmænd for at engagere medlemmer af lokalsamfundet i forbedringssamtalen. Et panel bestående af Obonyo; Snider; Clive Randall, direktør for Materials Research Institute (MRI) og professor i materialevidenskab og teknik ved Penn State; og Steve Leonard, en branchebaseret innovationsleder, brugte også tid på at diskutere problemet og mulige løsninger under MR's Materialeforskningsdag 2017 i oktober.

De indsamlede data og oplysninger peger på problemer med utætte tag som en topprioritet for at forbedre lokale bygninger i New Kensington-området.

Med hjælp fra co-efterforskerne Randall, Snider, og Ali Memari, Bernard og Henrietta Hankin-stolen i boligbyggeri, direktør for Pennsylvania Housing Research Center og professor i arkitektonisk teknik og civilingeniør, Obonyo håber at løse dette problem.

Ifølge Center for Miljøinnovation i Tagdækning, hvert år installeres næsten 4 milliarder kvadratfod tagbeklædning alene i USA. Omdækning af eksisterende bygninger tegner sig for tæt på 3 milliarder kvadratmeter.

Fordi byggematerialer kan svare til en tredjedel af de samlede byggeomkostninger, Obonyo og hendes team arbejder på et koncept, der bruger innovative materialer, reducerer omkostningerne, sænker energiomkostningerne og optimerer brugen af ​​ressourcer.

Teamets indledende konceptuelle model, en gummi-type membran som ethylen propylen dien terpolymer (EPDM) vil blive installeret oven på den gamle, utætte tage. Aluminiumspaneler vil spille en rolle som ballast for at forhindre bevægelse. At producere energi, et tyndfilm solcellelag vil blive fastgjort til panelerne.

"Vi mener, at vores foreslåede multifunktionelle løsning er mere omkostningseffektiv, fordi den adresserer de eksisterende fugtrelaterede holdbarhedsproblemer, samtidig med at bygningens klimaskærmes energieffektivitet og miljømæssige bæredygtighed forbedres, " sagde Obonyo.

Både simuleringer og laboratorietestning vil blive brugt til at bestemme modellens praktiske funktion i forhold til vandtætning, isolering og minimering af kondens. Forskerholdet vil bruge de indsamlede data til at forfine den indledende prototype for at levere en detaljeret, bæredygtigt og energiproducerende tagdækningssystem.

Obonyo ser også ud til at undersøge yderligere udfordringer, New Kensington står over for i fremtiden. Smuldrende fundamenter; problemer med spildevand, vand og strøm; rum til ældning; og arbejdsstyrkens demografi og meningsfulde uddannelseserfaringer i K-12 skolesystemet stiger til toppen af ​​hendes projektliste.

"Transformationel brug af bæredygtige byggematerialer vil resultere i betydelige økonomiske fordele, reduktion af byggeomkostninger og samtidig øget brug af knappe materialer [i området], " sagde Obonyo.