氣候變化是當(dāng)今社會人類生存與發(fā)展面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，建筑物排放的二氧化碳占碳排放總量的40%，超過了汽車行業(yè)與工業(yè)。而著眼于可持續(xù)未來的建筑設(shè)計方案則能在源頭上起到降低能耗的作用。

 

今天，佛蘭空間將為您分享來自美國建筑師協(xié)會FAIA的專家Bruce Wright關(guān)于使用織物和動態(tài)遮陽系統(tǒng)對現(xiàn)有建筑進(jìn)行適應(yīng)性再利用、以及減少隱含碳排放方面的研究視角和觀點。

圖源：kingspan

 

建筑環(huán)境會向周邊環(huán)境排放大約40%的隱含碳，這是當(dāng)前建筑設(shè)計師在開始設(shè)計各類項目前需要牢記在心的基礎(chǔ)參數(shù)，也是建筑設(shè)計領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)底線。在設(shè)計建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施時，必須首先考慮專業(yè)方面的未來需求，甚至還要兼顧地球的未來。

 

“聯(lián)合國氣候路線圖提出了到2030年實現(xiàn)二氧化碳排放量減少12%的目標(biāo)，”FTL工作室創(chuàng)始合伙人、美國建筑師協(xié)會會員、領(lǐng)先能源與環(huán)境設(shè)計（LEED）認(rèn)證專業(yè)人士Nic Goldsmith談到，“控制隱含碳排放和運營減排對建筑物的未來及其對地球的影響而言至關(guān)重要。”

 

然而，Goldsmith認(rèn)為沒有足夠時間將現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施更換為新型的可持續(xù)發(fā)展的建筑物。“這需要一百年的時間，而我們沒有這么多時間。必須尋找替代解決方案。”

 

 可持續(xù)發(fā)展策略

Framework of sustainable strategies

 

目前已經(jīng)有諸多專業(yè)術(shù)語用于表述設(shè)計師在解決可持續(xù)發(fā)展設(shè)計問題過程中使用的相關(guān)策略：LEED綠色建筑認(rèn)證、EERE零碳建筑方案、EC3建筑隱含碳排放量計算器等。這些策略涉及到影響碳排放三大關(guān)鍵因素：

 

1.建筑能源使用

重點關(guān)注暖通空調(diào)效率和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱能力；

2.太陽熱增益

3.自維持建筑

專注于凈零能源設(shè)計方案或使用太陽能、風(fēng)能收集裝置實現(xiàn)負(fù)能耗建筑。

本文將提出的策略，同時也是首批可持續(xù)建筑設(shè)計策略之一——使用織物和動態(tài)遮陽系統(tǒng)對現(xiàn)有建筑進(jìn)行適應(yīng)性再利用。

圖源：Carl B.Vernlund

 

哈特福特市醫(yī)療保健機構(gòu)圓形劇場采用發(fā)光聚四氟乙烯涂層玻璃織物。在穹頂桅桿接觸屋頂織物的部位，FTL使用四氟乙烯箔皮以獲取更多的光線射入。同時，在穹頂和下部圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間采用黑色網(wǎng)狀織物提供被動散熱能力。

 

適應(yīng)性再利用

Adaptive reuse

 

在過去的幾十年里，美國建筑師協(xié)會（AIA）對建筑公司的年度賬單進(jìn)行了匯總分析，其中值得關(guān)注的一個重要趨勢是舊建筑改造設(shè)計與再利用的比重增加。

 

“能夠幫助解決困境的策略很少，其中之一就是將適應(yīng)性再利用作為對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重新利用的設(shè)計方法”，Goldsmith補充道，“設(shè)計可持續(xù)性更多地受到材料選擇的影響，而不是項目的空間組織。”

圖源：Carl B.Vernlund

 

FTL工作室最近完成了康涅狄格州一座閑置棒球場的再利用和改造。“這座體育場建于90年代，我們的第一感覺是建筑形狀相對理想”，Goldsmith介紹稱，“因此，設(shè)計目標(biāo)應(yīng)該是盡可能多地保留現(xiàn)有設(shè)施結(jié)構(gòu)，同時給它增加一個引人注目的全新外殼。”

 

FTL通過使用全織物覆蓋頂棚和特色的入口遮陽檐幕來減少隱含碳排放量。與原先的棒球隊門票收入相比，項目的投資回報率增加了十倍。

 

“無論是將可再生大塊木材還是超輕型薄膜用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造以及采光和聲學(xué)設(shè)計，我們所選擇的材料是實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)作用的關(guān)鍵所在”，Goldsmith繼續(xù)介紹道，“通過適應(yīng)性地重復(fù)使用盡可能多的現(xiàn)有材料來限制新材料使用是一項全新的設(shè)計挑戰(zhàn)，這能夠產(chǎn)生創(chuàng)造性和可持續(xù)的解決方案，讓現(xiàn)有建筑重獲新生并最大限度地減少隱含碳排放，同時為我們提供全新的綜合用途設(shè)施。”

 

動態(tài)遮陽

Dynamic solar shading

 

歐洲遮陽組織（ES-SO）最近的一項研究報告稱，“到2050年，使用動態(tài)外墻遮陽可以節(jié)省60%的機械冷卻所需能源”。該項研究由TheGuidehouse研究小組完成，確定了歐洲各地因使用空調(diào)而在當(dāng)前和將來產(chǎn)生碳排放量的基線數(shù)據(jù)，并將其與動態(tài)遮陽方式經(jīng)歐盟法規(guī)認(rèn)可并在建筑行業(yè)廣泛實施后的潛在碳排放量進(jìn)行了比較。

ES-SO主席、瑞典Shade Academy創(chuàng)始人AndersHall表示：“研究結(jié)果令人震驚，在通常情況下，到2050年歐洲會有45%的建筑需要安裝空調(diào)；而實際情況是，該比例下降為28%，這意味著按照當(dāng)前數(shù)據(jù)空調(diào)安裝率不會再增加。換算成能源消耗相當(dāng)于每年節(jié)省56太瓦時，或減少了58%的溫室氣體排放量。”

圖源：Shade Academy

 

自2010年圍繞瑞典哥德堡商業(yè)辦公樓所開展的一項案例研究證實了建筑物外部自動調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)的有效性。Hall談到：“在我之前從事項目銷售工作的幾年時間里，這是第一個在合作中真正采用整體方案的項目。我們在現(xiàn)場挖掘開始前一年就在討論建筑遮陽解決方案。對我而言，這不僅是全新的項目體驗，也是我推進(jìn)實施的最令人愉快的項目之一，因為所有的參與方都達(dá)成了共識并做到了相互理解與尊重。”

 

Hall介紹稱，該建筑外立面的65%裝有玻璃，玻璃內(nèi)外兩側(cè)都安裝了自動調(diào)控百葉窗，室內(nèi)部分的百葉窗還可供個人手動控制使用以及進(jìn)行遮光度調(diào)節(jié)。“配合其他節(jié)能技術(shù)，該建筑的年平均能耗約為40千瓦時/平方米，截至今日這棟建筑仍然是瑞典最節(jié)能的辦公樓之一。”

圖源：Shade Academy

 

采用動態(tài)遮陽可節(jié)省高達(dá)60%的空間冷卻用電，自動遮陽也能最大限度地利用太陽能，從而減少冬季的供暖熱損耗。這座位于澳大利亞悉尼的辦公樓具有閉合空腔立面，其內(nèi)部有大約2,500個木制百葉窗并使用內(nèi)部動態(tài)遮陽技術(shù)減少熱增量。

 

衡量未來成功，前途仍任重道遠(yuǎn)。任何想推動這一重大變化進(jìn)程的建筑師都清楚，靠單打獨斗是無法做到這一點的。這將需要與建筑過程的所有參與者協(xié)同合作，并對建造環(huán)節(jié)的各個技術(shù)層面進(jìn)行重點研究。正如Goldsmith總結(jié)的那樣，通過織物元素增強現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的再利用是“一種可適用于許多城市和郊區(qū)可持續(xù)發(fā)展更新過程的配方，能為老舊基礎(chǔ)設(shè)施帶來新生。”

 

但具體實現(xiàn)是需要智慧的。Hall說：“唯一能妥善做到這一點的方法是，在早期設(shè)計過程中與規(guī)范制定者、工程師和產(chǎn)品制造商之間進(jìn)行恰當(dāng)合作。行業(yè)也涌現(xiàn)出了越來越多的整體‘環(huán)境設(shè)計顧問’，以及從事于更大規(guī)模的、多學(xué)科交叉立面工程實踐的方案集成和控制專家”，這些人是可以真正促進(jìn)早期設(shè)計合作的。

 

在“雙碳”發(fā)展趨勢下，建筑節(jié)能勢在必行，膜結(jié)構(gòu)建筑，憑借膜材良好的透光率及保溫隔熱性，已正在助力節(jié)約能源。佛蘭空間膜結(jié)構(gòu)，作為集設(shè)計、施工、安裝、維護(hù)為一體的專業(yè)膜結(jié)構(gòu)企業(yè)，也將積極開發(fā)并探索更多膜結(jié)構(gòu)建筑遮陽方案，滿足多場景建筑遮陽及節(jié)能需求。

文章來源|《Specialty Fabrics Review》2023年8月刊

 

作者：Bruce Wright,FAIA

 

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