太阳能板在建设上的应用.pdfVIP

太阳能光电板在可持续建筑立面整合设计中的美学表达 Aesthetics Expression of Photovoltaic Panels in Sustainable Architectural Facade Integrated Design 撰文 张雪松 中国同济大学与美国卡耐基 梅隆大学联合培养博士生 同济大学建筑与城市规划学院 摘 要 可持续建筑立面的发展越来越多的呈现出与光电板整合的趋势，但是目前除了价格及技术因素 外，光电板与立面整合的美学问题限制了其在可持续建筑设计中进一步的推广与应用。本文试 图从分析光电板材料所传达的美学信息入手，在分析其材料的颜色、质感及构造基础上，通过 实例研究的方法，归纳了光电板在立面设计中美学表达的组织策略，为建筑师更好的应用光电 板材料提供参考。 关键词 可持续  立面  光电板  美学 引言 可持续建筑对能源节约的要求促使太阳能发电技术在可持续建筑中的应用越来越广泛。 从视觉外观与应用条件而言，建筑表皮是建筑与太阳能进行整合的关键位置。太阳能光电板 （Photovoltaic Panel 简称光电板）最为常见的是用于建筑屋面，但与建筑立面的整合为太阳能 光电板的应用开辟了新的领域。 光电板与建筑立面进行整合除了必须具有外围护结构所要求的性能之外，对于建筑的外观 具有决定性的影响。在技术及建造领域，建筑在整合太阳能利用方面已经取得了很大的成就， 光电板产品、系统以及与建筑其他部分整合的潜力为建筑师在应用创新的太阳能设计方面提供 了丰富的设计选择。但是目前就光电板的普及程度而言仍然有很大的距离，除了价格及效率因 素外，立面整合太阳能光电板的美学表达仍然是企待解决的关键问题。与所有的建筑技术创新 相同，太阳能技术改变了建筑的外观。建筑整合太阳能光电板设计，不仅关注光电板与建筑立 面整合的效率、性能与构造问题，更为关键的是确保光电板在立面设计中的美学表达。 1 太阳能光电板材料美学要素分析 建筑学的中心课题之一是解决建筑的形式美问题。与屋面相比，光电板与立面的整合需 要考虑更多的美学影响因素。立面作为建筑形式表达的直接反映，体现建筑设计的原则，构造 工艺与美学特征。这些特征通过立面各组成要素的比例、尺度、颜色、肌理、建构、装饰等相 互整合，通过统一、对比、韵律等形式美的手法取得艺术主题的表达。为了实现光电板与立面 的形式整合，除了了解光电板最基本的技术与原理之外，需要更好理解光电板所传达的设计信 息，并将这些设计信息转化为建筑立面的美学要素。 1.1 颜色 目前市场上的光电板产品能够按照建筑师的设计意图，提供丰富的设计素材与选择范围。 但是太阳能电池的物理性能限制了光电板的颜色表现领域。单晶硅电池（MonoCrystalline  Silicon Cells）由其单一连续的晶体结构组成，一般呈现为黑色（图1），多晶硅电池 (Polycrystalline Silicon Cells)则一般呈现为蓝色（图2），可以通过附加不同的反射膜层呈现多 种色彩，但是对于光电板的能源生产效率会产生一定程度的影响。薄膜太阳能电池中的非晶硅 薄膜电池(Amorphous Silicon Cells)与铜铟硒（Copper Indium Diselenide 简称CIS）薄膜电 106 atd 图1 图2 图3 图4 池一般呈现为黑色（图3），碲化镉（Cadmium Telluride简称CdTe）薄膜太阳能电池则偏绿色 [1]  （图4） 。目前由于蓝色与煤黑色能够与大多数传统建筑材料例如混凝土、钢、玻璃、木材与 磁砖等取得和谐，成为建筑师设计的首选。 欧洲PVACCEPT研究机构发明了一种新的薄膜电池的生产工艺，在改变颜色的情况下不会 对光电板的效率产生影响。但是这种生产工艺需要附加特殊的生产程序，一定程度上导致产品 造价的提高。这种新的生产工艺的优势在于利用同样的技术（Screening Ceramic Printing陶瓷 丝网印刷技术）可以产生各种不同颜色与模式的太阳能光电产品。丝网印刷技术采用四色印刷 工艺，装饰图案的选择取决于设计主题的表达。设计图案呈规则的点式排列，印刷在覆盖太阳 能电池的玻璃面层上，这种点式排列方式可以保证玻璃面板光线透过率，同时使光电材料带有 字母或标志等装饰性图案，赋予光电板