太陽能板在建筑上的應(yīng)用

1、106atd太陽能光電板在可持續(xù)建筑立面整合設(shè)計(jì)中的美學(xué)表達(dá)AestheticsExpressionofPhotovoltaicPanelsinSustainableArchitecturalFacadeIntegratedDesign撰文張雪松中國同濟(jì)大學(xué)與美國卡耐基梅隆大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院摘要關(guān)鍵詞可持續(xù)建筑立面的發(fā)展越來越多的呈現(xiàn)出與光電板整合的趨勢，但是目前除了價(jià)格及技術(shù)因素外，光電板與立面整合的美學(xué)問題

2、限制了其在可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用。本文試圖從分析光電板材料所傳達(dá)的美學(xué)信息入手，在分析其材料的顏色、質(zhì)感及構(gòu)造基礎(chǔ)上，通過實(shí)例研究的方法，歸納了光電板在立面設(shè)計(jì)中美學(xué)表達(dá)的組織策略，為建筑師更好的應(yīng)用光電板材料提供參考?？沙掷m(xù)立面光電板美學(xué)引言可持續(xù)建筑對能源節(jié)約的要求促使太陽能發(fā)電技術(shù)在可持續(xù)建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。從視覺外觀與應(yīng)用條件而言，建筑表皮是建筑與太陽能進(jìn)行整合的關(guān)鍵位置。太陽能光電板（PhotovoltaicP

3、anel簡稱光電板）最為常見的是用于建筑屋面，但與建筑立面的整合為太陽能光電板的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域。光電板與建筑立面進(jìn)行整合除了必須具有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所要求的性能之外，對于建筑的外觀具有決定性的影響。在技術(shù)及建造領(lǐng)域，建筑在整合太陽能利用方面已經(jīng)取得了很大的成就，光電板產(chǎn)品、系統(tǒng)以及與建筑其他部分整合的潛力為建筑師在應(yīng)用創(chuàng)新的太陽能設(shè)計(jì)方面提供了豐富的設(shè)計(jì)選擇。但是目前就光電板的普及程度而言仍然有很大的距離，除了價(jià)格及效率因素外，立面整合太

4、陽能光電板的美學(xué)表達(dá)仍然是企待解決的關(guān)鍵問題。與所有的建筑技術(shù)創(chuàng)新相同，太陽能技術(shù)改變了建筑的外觀。建筑整合太陽能光電板設(shè)計(jì)，不僅關(guān)注光電板與建筑立面整合的效率、性能與構(gòu)造問題，更為關(guān)鍵的是確保光電板在立面設(shè)計(jì)中的美學(xué)表達(dá)。1太陽能光電板材料美學(xué)要素分析建筑學(xué)的中心課題之一是解決建筑的形式美問題。與屋面相比，光電板與立面的整合需要考慮更多的美學(xué)影響因素。立面作為建筑形式表達(dá)的直接反映，體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的原則，構(gòu)造工藝與美學(xué)特征。這些特征通過

5、立面各組成要素的比例、尺度、顏色、肌理、建構(gòu)、裝飾等相互整合，通過統(tǒng)一、對比、韻律等形式美的手法取得藝術(shù)主題的表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)光電板與立面的形式整合，除了了解光電板最基本的技術(shù)與原理之外，需要更好理解光電板所傳達(dá)的設(shè)計(jì)信息，并將這些設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)化為建筑立面的美學(xué)要素。1.1顏色目前市場上的光電板產(chǎn)品能夠按照建筑師的設(shè)計(jì)意圖，提供豐富的設(shè)計(jì)素材與選擇范圍。但是太陽能電池的物理性能限制了光電板的顏色表現(xiàn)領(lǐng)域。單晶硅電池（MonoCrystall

6、ineSiliconCells）由其單一連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)組成，一般呈現(xiàn)為黑色（圖1），多晶硅電池(PolycrystallineSiliconCells)則一般呈現(xiàn)為藍(lán)色（圖2），可以通過附加不同的反射膜層呈現(xiàn)多種色彩，但是對于光電板的能源生產(chǎn)效率會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。薄膜太陽能電池中的非晶硅薄膜電池(AmphousSiliconCells)與銅銦硒（CopperIndiumDiselenide簡稱CIS）薄膜電108atd另外根據(jù)模板的

7、支撐構(gòu)件不同，分為顯框光電板（FramePhotovoltaicPanel）與隱框光電板(FramelessPhotovoltaicPanel)（圖910）。顯框光電板邊框經(jīng)常用于隱藏電線，由于采用金屬框架，顯框光電板更適合于具有高技傾向的建筑類型，易于與玻璃與鋼材質(zhì)的建筑整體取得協(xié)調(diào)。隱框光電板的優(yōu)勢是不會(huì)因?yàn)檫吙虻拇嬖诋a(chǎn)生陰影，同時(shí)避免在邊框交界處累積灰塵，同時(shí)易于和各種風(fēng)格的建筑表現(xiàn)類型取得協(xié)調(diào)[4]。2立面整合太陽能光電板美學(xué)策

8、略2.1以光電板材料作為立面構(gòu)成要素太陽能光電板與立面整合具有多種設(shè)計(jì)的選擇性。光電板作為立面構(gòu)成要素一般代替建筑構(gòu)件履行建筑外圍護(hù)的功能，在節(jié)約傳統(tǒng)建筑材料同時(shí)能夠生產(chǎn)能源。根據(jù)光電板材料在立面設(shè)計(jì)中不同的構(gòu)圖組織策略，分為作為設(shè)計(jì)的點(diǎn)要素、線要素與面要素進(jìn)行分析。2.1.1光電板材料作為立面設(shè)計(jì)的點(diǎn)要素由于光電板生產(chǎn)的工業(yè)化與模度化，光電板可以代替建筑構(gòu)件與立面其他系統(tǒng)進(jìn)行任意拼裝。一般光電板與窗戶、窗間墻、遮陽篷與陽臺(tái)等建筑構(gòu)件進(jìn)