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低碳未来,膜结构与动态遮阳在建筑领域的绿色革新

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人气:780 发表时间:2023-12-07

气候变化是当今社会人类生存与发展面临的最严峻挑战之一,建筑物排放的二氧化碳占碳排放总量的40%,超过了汽车行业与工业。而着眼于可持续未来的建筑设计方案则能在源头上起到降低能耗的作用。

 

今天,佛兰空间将为您分享来自美国建筑师协会FAIA的专家Bruce Wright关于使用织物和动态遮阳系统对现有建筑进行适应性再利用、以及减少隐含碳排放方面的研究视角和观点。


图源:kingspan

 

建筑环境会向周边环境排放大约40%的隐含碳,这是当前建筑设计师在开始设计各类项目前需要牢记在心的基础参数,也是建筑设计领域的标准底线。在设计建筑物或基础设施时,必须首先考虑专业方面的未来需求,甚至还要兼顾地球的未来。

 

“联合国气候路线图提出了到2030年实现二氧化碳排放量减少12%的目标,”FTL工作室创始合伙人、美国建筑师协会会员、领先能源与环境设计(LEED)认证专业人士Nic Goldsmith谈到,“控制隐含碳排放和运营减排对建筑物的未来及其对地球的影响而言至关重要。”

 

然而,Goldsmith认为没有足够时间将现有基础设施更换为新型的可持续发展的建筑物。“这需要一百年的时间,而我们没有这么多时间。必须寻找替代解决方案。”

 

 可持续发展策略

Framework of sustainable strategies

 

目前已经有诸多专业术语用于表述设计师在解决可持续发展设计问题过程中使用的相关策略:LEED绿色建筑认证、EERE零碳建筑方案、EC3建筑隐含碳排放量计算器等。这些策略涉及到影响碳排放三大关键因素:

 

1.建筑能源使用

重点关注暖通空调效率和建筑围护结构的隔热能力;

2.太阳热增益

3.自维持建筑

专注于净零能源设计方案或使用太阳能、风能收集装置实现负能耗建筑。


本文将提出的策略,同时也是首批可持续建筑设计策略之一——使用织物和动态遮阳系统对现有建筑进行适应性再利用。



图源:Carl B.Vernlund

 

哈特福特市医疗保健机构圆形剧场采用发光聚四氟乙烯涂层玻璃织物。在穹顶桅杆接触屋顶织物的部位,FTL使用四氟乙烯箔皮以获取更多的光线射入。同时,在穹顶和下部围护结构之间采用黑色网状织物提供被动散热能力。

 

适应性再利用

Adaptive reuse

 

在过去的几十年里,美国建筑师协会(AIA)对建筑公司的年度账单进行了汇总分析,其中值得关注的一个重要趋势是旧建筑改造设计与再利用的比重增加。

 

“能够帮助解决困境的策略很少,其中之一就是将适应性再利用作为对现有基础设施进行重新利用的设计方法”,Goldsmith补充道,“设计可持续性更多地受到材料选择的影响,而不是项目的空间组织。”



图源:Carl B.Vernlund

 

FTL工作室最近完成了康涅狄格州一座闲置棒球场的再利用和改造。“这座体育场建于90年代,我们的第一感觉是建筑形状相对理想”,Goldsmith介绍称,“因此,设计目标应该是尽可能多地保留现有设施结构,同时给它增加一个引人注目的全新外壳。”

 

FTL通过使用全织物覆盖顶棚和特色的入口遮阳檐幕来减少隐含碳排放量。与原先的棒球队门票收入相比,项目的投资回报率增加了十倍。

 

“无论是将可再生大块木材还是超轻型薄膜用于围护结构建造以及采光和声学设计,我们所选择的材料是实现环境保护作用的关键所在”,Goldsmith继续介绍道,“通过适应性地重复使用尽可能多的现有材料来限制新材料使用是一项全新的设计挑战,这能够产生创造性和可持续的解决方案,让现有建筑重获新生并最大限度地减少隐含碳排放,同时为我们提供全新的综合用途设施。”

 

动态遮阳

Dynamic solar shading

 

欧洲遮阳组织(ES-SO)最近的一项研究报告称,“到2050年,使用动态外墙遮阳可以节省60%的机械冷却所需能源”。该项研究由TheGuidehouse研究小组完成,确定了欧洲各地因使用空调而在当前和将来产生碳排放量的基线数据,并将其与动态遮阳方式经欧盟法规认可并在建筑行业广泛实施后的潜在碳排放量进行了比较。




ES-SO主席、瑞典Shade Academy创始人AndersHall表示:“研究结果令人震惊,在通常情况下,到2050年欧洲会有45%的建筑需要安装空调;而实际情况是,该比例下降为28%,这意味着按照当前数据空调安装率不会再增加。换算成能源消耗相当于每年节省56太瓦时,或减少了58%的温室气体排放量。”



图源:Shade Academy

 

2010年围绕瑞典哥德堡商业办公楼所开展的一项案例研究证实了建筑物外部自动调节遮阳系统的有效性。Hall谈到:“在我之前从事项目销售工作的几年时间里,这是第一个在合作中真正采用整体方案的项目。我们在现场挖掘开始前一年就在讨论建筑遮阳解决方案。对我而言,这不仅是全新的项目体验,也是我推进实施的最令人愉快的项目之一,因为所有的参与方都达成了共识并做到了相互理解与尊重。”

 

Hall介绍称,该建筑外立面的65%装有玻璃,玻璃内外两侧都安装了自动调控百叶窗,室内部分的百叶窗还可供个人手动控制使用以及进行遮光度调节。“配合其他节能技术,该建筑的年平均能耗约为40千瓦时/平方米,截至今日这栋建筑仍然是瑞典最节能的办公楼之一。”



图源:Shade Academy

 

采用动态遮阳可节省高达60%的空间冷却用电,自动遮阳也能最大限度地利用太阳能,从而减少冬季的供暖热损耗。这座位于澳大利亚悉尼的办公楼具有闭合空腔立面,其内部有大约2,500个木制百叶窗并使用内部动态遮阳技术减少热增量。

 

衡量未来成功,前途仍任重道远。任何想推动这一重大变化进程的建筑师都清楚,靠单打独斗是无法做到这一点的。这将需要与建筑过程的所有参与者协同合作,并对建造环节的各个技术层面进行重点研究。正如Goldsmith总结的那样,通过织物元素增强现有建筑结构的再利用是“一种可适用于许多城市和郊区可持续发展更新过程的配方,能为老旧基础设施带来新生。”

 

但具体实现是需要智慧的。Hall说:“唯一能妥善做到这一点的方法是,在早期设计过程中与规范制定者、工程师和产品制造商之间进行恰当合作。行业也涌现出了越来越多的整体‘环境设计顾问’,以及从事于更大规模的、多学科交叉立面工程实践的方案集成和控制专家”,这些人是可以真正促进早期设计合作的。

 

“双碳”发展趋势下,建筑节能势在必行,膜结构建筑,凭借膜材良好的透光率及保温隔热性,已正在助力节约能源。佛兰空间膜结构,作为集设计、施工、安装、维护为一体的专业膜结构企业,也将积极开发并探索更多膜结构建筑遮阳方案,满足多场景建筑遮阳及节能需求。


文章来源|Specialty Fabrics Review20238月刊

 

作者:Bruce Wright,FAIA

 

公司介绍

 

深圳市佛兰空间膜结构有限公司,一家专业从事空间结构建筑一体化的公司,15年来我们致力于膜结构建筑前沿领域的开发和应用,专项研发了一系列具有针对性的屋盖系统,并获得多项专利产品,已为600+客户在相关体育设施体育领域(体育看台、球场、健康驿站等)、公共设施领域(商业、文化、娱乐、景观、交通等)、环保设施领域(煤棚、污水池除臭罩、污染地块修复等)、工业设施领域(仓库、厂房等)提供集设计、施工、安装、维护为一体的钢膜结构、屋盖系统工程服务。

 

此文关键词:膜结构,低碳未来,绿色革新
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