兼顧節(jié)能與美觀

【摘要】隨著全球氣候變暖以及人們對(duì)節(jié)能建筑的實(shí)踐，建筑遮陽(yáng)技術(shù)和太陽(yáng)能技術(shù)也得到了很快的發(fā)展，如何將兩者結(jié)合并實(shí)現(xiàn)技術(shù)與美感的統(tǒng)一是對(duì)建筑師的新挑戰(zhàn)，本文結(jié)合國(guó)外已落成的光伏遮陽(yáng)建筑一體化設(shè)計(jì)案例，總結(jié)兼顧節(jié)能與美觀的一體化設(shè)計(jì)的方法，以期為我國(guó)光伏遮陽(yáng)建筑的發(fā)展帶來(lái)啟示。

【關(guān)鍵詞】光伏；遮陽(yáng)；建筑節(jié)能；美觀

1、研究背景

歐盟早在2002年頒布的“建筑能效指令”（Enerqy Performance of Buildinqs Directive）中提出了在2020年實(shí)現(xiàn)新建筑零能耗的目標(biāo)。為此歐洲各國(guó)積極展開(kāi)零能耗建筑的探究和實(shí)踐，尤其是大量現(xiàn)有建筑被節(jié)能改造。而隨著太陽(yáng)能技術(shù)的不斷成熟，光伏建筑一體化設(shè)計(jì)已經(jīng)形成新的趨勢(shì)，2012年12月6日.主題為“太陽(yáng)能建筑表皮”（solar Building Skins）的第7屆能源論壇（Energy Forum）在意大利布列瑟農(nóng)舉行。論壇圍繞“發(fā)展中的太陽(yáng)能技術(shù)”、“光伏建筑一體化的挑戰(zhàn)、策略與經(jīng)驗(yàn)”、“增強(qiáng)的自然采光和遮陽(yáng)”等八個(gè)議題展開(kāi)討論。預(yù)示著未來(lái)的光伏建筑將更加普及，而一體化設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)與美感的統(tǒng)一，是對(duì)建筑師們的新挑戰(zhàn)。

太陽(yáng)能建筑又稱“光伏建筑一體化”BIPV（Building Integrated PhotoVoltaics）是指光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑物外部維護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，且與建筑物一起設(shè)計(jì)、施工和安裝。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，大部分地區(qū)夏季的光照對(duì)建筑產(chǎn)生過(guò)多的熱量，需要做防曬措施，太陽(yáng)能板結(jié)合遮陽(yáng)設(shè)計(jì)即光伏建筑與遮陽(yáng)的一體化設(shè)計(jì)可謂一舉兩得。光伏遮陽(yáng)建筑一體化設(shè)計(jì)不僅巧妙利用遮陽(yáng)板最大限度遮擋陽(yáng)光的特點(diǎn)，在上面集成高轉(zhuǎn)換率的太陽(yáng)能面板，從而達(dá)到幕墻功能和發(fā)電功能的完美統(tǒng)一。此項(xiàng)技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但是目前國(guó)內(nèi)往往只是在建筑建成后簡(jiǎn)單地加裝太陽(yáng)能板，結(jié)合立面進(jìn)行設(shè)計(jì)的不多，且大多數(shù)都安裝在屋頂上，只是簡(jiǎn)單的外掛，也不美觀。另一方面，雖然不同形式的遮陽(yáng)建筑層出不窮，但是鮮見(jiàn)與光伏電板相結(jié)合的案例。

2、光伏遮陽(yáng)與建筑一體化設(shè)計(jì)策略

2.1光伏產(chǎn)品與遮陽(yáng)板有機(jī)結(jié)合

隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的光伏產(chǎn)品越來(lái)越多，目前就大類上來(lái)說(shuō)基本可分為兩大類，一類是晶體硅電池，一類是薄膜電池。選擇光伏產(chǎn)品要平衡建造成本、節(jié)能效率與美觀度等各要素，而在與遮陽(yáng)板相結(jié)合時(shí)需考慮材質(zhì)、顏色等方面的和諧統(tǒng)一，尤其要在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)處理好構(gòu)造細(xì)節(jié)，使太陽(yáng)能產(chǎn)品完美地與遮陽(yáng)板相結(jié)合。下表羅列了幾種主要的光伏產(chǎn)品，并注明了各自的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)。

2.2遮陽(yáng)形式與建筑風(fēng)格相得益彰

選用合適的遮陽(yáng)形式是塑造建筑造型的關(guān)鍵，尤其對(duì)影響建筑立麗的建筑外遮陽(yáng)。據(jù)北歐最大的建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)制造公司COLT的研究，建筑外遮陽(yáng)是建筑不同遮陽(yáng)形式中最有效的一種途徑。而北歐常見(jiàn)的外遮陽(yáng)形式可以分為兩大類：外置于玻璃窗的和鑲嵌于玻璃內(nèi)的。建筑師要做的就是合理選用遮陽(yáng)形式，使光伏遮陽(yáng)板很好地融入于建筑立面中。極具創(chuàng)意的遮陽(yáng)形式會(huì)給建筑立面帶來(lái)豐富的造型變化，例如利用活動(dòng)的光伏遮陽(yáng)板的瑞典查爾姆斯理工大學(xué)辦公樓Kuggen，其建筑的平面造型是圓形，且每層為不同直徑的圓，光伏遮陽(yáng)板只設(shè)置于頂層，采用與建筑立面相吻合的曲面形狀，并利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的電能沿著軌道移動(dòng)，隨著太陽(yáng)角度的變化，靈活地為窗戶遮陽(yáng)，形成獨(dú)特的立面效果。

2.3建筑語(yǔ)境與建筑環(huán)境的和諧統(tǒng)一

光伏遮陽(yáng)與建筑的一體化設(shè)計(jì)不管是對(duì)新建成的建筑還是對(duì)已有建筑的改造，首先需要考慮建筑風(fēng)格與建筑周圍環(huán)境的統(tǒng)一，同時(shí)也要考慮與建筑功能屬性賦予的特有的建筑語(yǔ)境的和諧統(tǒng)一。例如建筑在其所屬環(huán)境的表現(xiàn)如果可以概括為三種方式：隱蔽、可識(shí)別與顯著。那么光伏產(chǎn)品作為一種新型材料與傳統(tǒng)的建筑材料有著視覺(jué)上顯而易見(jiàn)的區(qū)別，這意味著從建筑整體效果上考慮光伏遮陽(yáng)板是否是隱蔽的、可識(shí)別的還是顯著的表達(dá)于外立面。對(duì)于改造已建成的老建筑，更要從尊重與保護(hù)老建筑風(fēng)貌的角度去考慮，盡可能得使改動(dòng)效果低調(diào)與隱蔽。瑞典皇家理工學(xué)校建筑系教學(xué)樓就運(yùn)用了暗色的光伏電板嵌在玻璃幕墻中，與老建筑深褐色的磚墻形成對(duì)比，不管從光伏電板的顏色選型還是在立面上所占的比例來(lái)看都顯得和諧統(tǒng)一。

結(jié)語(yǔ)：

隨著節(jié)能建筑的發(fā)展，太陽(yáng)能建筑將更加受到業(yè)主以及建筑師的重視。本文通過(guò)總結(jié)光伏遮陽(yáng)建筑結(jié)合一體化設(shè)計(jì)的策略，呼吁建筑師能發(fā)揮更多創(chuàng)造力在太陽(yáng)能結(jié)合建筑遮陽(yáng)方面，不僅可以改善建筑立面效果，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)減少能源損耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)，相信未來(lái)能創(chuàng)造出越來(lái)越多優(yōu)秀的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。