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耐久性和弹性太阳能外墙,5 项基本建筑原则

在设计外墙时,各种因素都会影响其构思。从构图、地理和环境因素来看,外立面包含了一系列塑造建筑围护结构的姿态,是环境与建筑内部生活之间的界面。在此背景下,当代建筑力求丰富外立面的作用,通过技术创新最大限度地发挥其潜力。如今,技术已经融入到建筑中,创造出更具质感和表现力的建筑,探索多样化的材料,并促进循环和低碳建筑的发展。

外墙是建筑物的皮肤,全球对有效利用建筑环境资源的需求日益增长,因此有必要利用建筑物外墙的日照。为此,考虑到建筑环境与技术的密切联系,光伏建筑一体化技术(BIPV)在为建筑外墙创造新的美感和最大限度地减少对环境的影响方面发挥了更重要的作用。这些系统兼具技术能力和美学品质,使太阳能外墙美观、耐用且富有弹性。它们通过将可持续能源生产无缝融入建筑物,对建筑环境产生了积极影响。

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Student Experience Minervahaven / VURB Architects. Image © Stijn Bollaert

BIPV 技术代表了解决环境问题的新途径,其非传统特性为设计提供了自由度。此外,该技术在当代项目中的应用也使其脱颖而出,展示了建筑中创新外墙系统的潜力和品质,如 SolarLab 的概念。

全年能源生产

太阳能在任何季节都能有效利用,无需全年都有强烈的直射阳光。将太阳能电池板战略性地安装在外墙而不是屋顶上,即使在冬季时间较长、太阳入射率较低的地区也能获得能源。这种方法通过适应不同的气候条件来提高太阳能的效率,从而确保全年性能稳定。

位于挪威海于格松的 Breidablikk Gården 大楼就体现了这一理念,大楼东西两侧的外墙板向南倾斜,以增加能源生产,并为办公室遮阳。此外,纱帘的使用减少了制冷需求。这样一来,建筑的外立面就变得非常吸引人,而且还能发电,不仅提升了建筑的外观美感,还成为城市改造如何在持续提供清洁能源的同时提升城市形象的最佳范例。

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Breidablikk Gården. Image Courtesy of SolarLab

打造更生动的门面

此外,Breidablikk Gården 办公楼还采用了各种尺寸和形状的定制雨幕外墙。这一选择使外墙充满活力,尤其值得一提的是,大楼的基本体量是一个矩形棱柱,这促使项目建筑师 Peter Feltendal 评论说:“虽然大楼是一个方盒子,但效果却更加生动”。此外,各向异性色彩(根据光线的折射而改变色调)完全掩盖了无眩光外墙背后的高效光伏技术。

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Breidablikk Gården - Detail. Image Courtesy of SolarLab

这种太阳能外墙解决方案具有多种形状和倾斜面板,充分利用了覆层系统提供的设计自由度,创造出充满活力和吸引力的建筑,其光伏系统可抵御部分阴影,即使在严酷的冬季也能确保较长的运行寿命。

我们利用 SolarLab 太阳能电池板的变化进行创作,它的颜色会随着光线在其涂层上的折射而改变。这是一种利用太阳能电池板本身元素的方式。——Peter Feltendal,项目建筑师

极少维护和耐气候性

除了与众不同的美感,太阳能外墙板还以其耐用性和复原力著称。由于认识到外墙在保持结构完整性的同时,还需要经受恶劣天气条件的考验,因此这些系统的设计能够经受恶劣天气的考验,适应当地条件,并采用耐用材料制作,使其能够抵御极端温度、风压和雪荷载。

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Copenhagen International School Nordhavn / C.F. Møller. Image © Adam Mørk

此外,在维护方面,太阳能外墙板只需最低限度的维护,其生产使用可持续能源,并采用 30-80% 的可回收材料,SolarLab 称。这种对耐用性和环境责任的双重强调,使其成为一种经济实用的解决方案,适用于各种建筑类型,无论是新建建筑还是改造项目。

严格测试

太阳能幕墙系统的测试对于确保其弹性至关重要。在这种情况下,冲击测试--包括将一个重达 45 公斤的球掉落到完全钢化的玻璃上--确保 BIPV 外墙解决方案能够经受碰撞而不破裂或碎裂。此外,还要进行耐火测试,将安全性和耐用性放在首位。

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Student Experience Minervahaven / VURB Architects. Image © Stijn Bollaert

另一方面,BIPV 外墙系统的定制化允许对特定方法进行探索,从而有助于制定考虑特定项目额外标准的提案。通过原型的实施和样品的开发,有可能产生满足特定要求的替代方案。

设计时考虑可持续性

通过整合太阳能外墙的特质并优先考虑可持续设计,太阳能外墙以其耐用性和强度脱颖而出,展示了多代人的使用寿命。太阳能外墙经过专门设计,在其使用寿命结束后可进入循环资源经济,主要使用可回收材料和可持续能源,从而最大限度地减少对环境的影响。

这种方法在角度、方向和颜色(模仿金属或陶瓷的外观)、光洁度、纹理、尺寸和形状方面转化为一种变革性的可定制建筑技术。它提供了设计所需的灵活性,在不影响质量、建筑完整性或美观的前提下,以弹性和耐用的解决方案替代传统的覆层。

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Copenhagen International School Nordhavn / C.F. Møller. Image © Adam Mørk

利用光伏建筑一体化(BIPV)等技术,可以更容易地设计出具有吸引力和可持续发展的建筑,为建筑外墙赋予新的用途。SolarLab 认识到全球对建筑环境中资源高效利用的需求日益增长,因此充分利用建筑外墙的日照,提高建筑的整体效益。此外,他们还帮助全面关注单个项目决策如何对社区产生积极影响。

要了解更多关于SolarLab及其解决方案的信息,请访问他们的网站或参考产品目录

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引用: Tovar, Enrique. "耐久性和弹性太阳能外墙,5 项基本建筑原则" [Durable and Resilient Solar Facades: 5 Essential Architectural Principles] 01 4月 2024. ArchDaily. (Trans. July Shao) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/1015110/nai-jiu-xing-he-dan-xing-tai-yang-neng-wai-qiang-5-xiang-ji-ben-jian-zhu-yuan-ze>

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