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“光.水.綠色的韻律”之太陽能利用技術
時間:2014-04-24 來源:imsia
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 ——第三屆“嘉普通”杯太陽能設計競賽三等獎作品解讀

    剛拿到設計場地開始,我們就利用Ecotect對場地的自然環境進行了分析,從而得出結論:場地位于小區最南側,無其他建筑物遮擋產生陰影,需考慮南側, 西側的防曬隔熱,并且南向與頂部太陽能資源豐富,可充分利用。

 
本次設計的建筑為會展建筑,有較大的屋頂可予以利用,可以考慮將屋頂作為太陽能利用的主要部分,同時建筑南向無建筑遮擋,太陽能資源也很豐富。


 
在屋頂部分,會展建筑的展覽部分多為大跨度建筑,有大面積的屋頂可以收集太陽能,同時由于跨度太,展館內的自然采光與自然通風往往有所欠缺,考慮到會館內的自然采光、通風與太陽能利用等多方面,將屋頂設計為鋸齒形的屋面,很好的解決了采光和通風的問題,而角度恰為太陽能的最有利角度,更加利于太陽能的利用。


 
建筑的南側的太陽光照充足,而且夏季需要采取遮陽措施。怎樣充分利用南向太陽能同時又能夠達到遮陽效果成了設計中的一個難點。水幕太陽能幕墻很好的解決了這個問題,它集合了光伏發電板、水幕墻及智能控制系統3項技術,巧妙地實現了玻璃幕墻建筑的“冬暖夏涼”。從剖面分析,建筑的玻璃幕墻分為三部分,由外及內依次是:太陽能光伏發電板、外層玻璃、空氣層以及伴有潺潺流水的最后一層玻璃。設計中每一層的玻璃都被加厚,盡力降低因熱傳遞造成的能量損失。建筑玻璃幕墻中的光伏發電板所產生的電能無法滿足整個建筑的能耗,但在其與水幕墻的共同作用下,展館的能耗已遠小于同類建筑。

    適應夏熱冬冷性氣候的可調節性幕墻結構該建筑幕墻系統工作有兩種模式,分冬季模式和夏季模式。



 
1.“冬季模式”:外層幕墻的所有通風口關閉,太陽能光伏發電板依舊運作,給建筑提供部分用電,在夏季開啟的水幕墻關閉,其間的空氣層被太陽能光伏電板的余熱及太陽輻射加熱,通過風機將熱新鮮的熱空氣源源不斷地送往室內(見圖11a)。

    2.“夏季模式”:外層幕墻的所有通風口開啟,太陽能光伏發電板將產生的電能供給水泵,通過水泵的輸送,水幕從上而下流經最后一層幕墻,帶走建筑的熱量;在水幕墻的水簾、光伏發電板的陰影以及外部幕墻通風口的共同作用下,其間的空氣層被降溫,從而起到給建筑降溫的作用(見圖11b)??諝庠丛床粩嗟厮屯覂?br />
    在建筑的外表皮設置太陽能光伏光熱一體化系統,有利于進一步提升太陽能的轉換效率,達到為建筑提供電力、熱水及采暖的多重作用。

    在設計后期,我們團隊對太陽能板的選取和光伏板的發電量做了較為詳細的計算,從滿足綠色建筑的可再生資源的發電量,為設計提供了更有力的證據。

    我們是來自重慶大學的周琳和李文龍,這個設計是大學時期的最后一個設計,我們采取了“1+1”的合作模式,即“建筑專業+暖通專業”,一個負責前期的建筑設計,以及對太陽能利用的整體把握,一個則負責將太陽能的利用量化,做出精確地計算。不同的專業,不同的思維,我們在設計中相互碰撞,相互學習,同時也在太陽能利用方面共同分享,共同進步。
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