氣候變化是當今社會(huì )人類(lèi)生存與發(fā)展面臨的最嚴峻挑戰之一，建筑物排放的二氧化碳占碳排放總量的40%，超過(guò)了汽車(chē)行業(yè)與工業(yè)。而著(zhù)眼于可持續未來(lái)的建筑設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(lái)自美國建筑師協(xié)會(huì )FAIA的專(zhuān)家Bruce Wright關(guān)于使用織物和動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)系統對現有建筑進(jìn)行適應性再利用、以及減少隱含碳排放方面的研究視角和觀(guān)點(diǎn)。

圖源：kingspan

 

建筑環(huán)境會(huì )向周邊環(huán)境排放大約40%的隱含碳，這是當前建筑設計師在開(kāi)始設計各類(lèi)項目前需要牢記在心的基礎參數，也是建筑設計領(lǐng)域的標準底線(xiàn)。在設計建筑物或基礎設施時(shí)，必須首先考慮專(zhuān)業(yè)方面的未來(lái)需求，甚至還要兼顧地球的未來(lái)。

 

“聯(lián)合國氣候路線(xiàn)圖提出了到2030年實(shí)現二氧化碳排放量減少12%的目標，”FTL工作室創(chuàng )始合伙人、美國建筑師協(xié)會(huì )會(huì )員、領(lǐng)先能源與環(huán)境設計（LEED）認證專(zhuān)業(yè)人士Nic Goldsmith談到，“控制隱含碳排放和運營(yíng)減排對建筑物的未來(lái)及其對地球的影響而言至關(guān)重要。”

 

然而，Goldsmith認為沒(méi)有足夠時(shí)間將現有基礎設施更換為新型的可持續發(fā)展的建筑物。“這需要一百年的時(shí)間，而我們沒(méi)有這么多時(shí)間。必須尋找替代解決方案。”

 

 可持續發(fā)展策略

Framework of sustainable strategies

 

目前已經(jīng)有諸多專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)用于表述設計師在解決可持續發(fā)展設計問(wèn)題過(guò)程中使用的相關(guān)策略：LEED綠色建筑認證、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(diǎn)關(guān)注暖通空調效率和建筑圍護結構的隔熱能力；

2.太陽(yáng)熱增益

3.自維持建筑

專(zhuān)注于凈零能源設計方案或使用太陽(yáng)能、風(fēng)能收集裝置實(shí)現負能耗建筑。

本文將提出的策略，同時(shí)也是首批可持續建筑設計策略之一——使用織物和動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)系統對現有建筑進(jìn)行適應性再利用。

圖源：Carl B.Vernlund

 

哈特福特市醫療保健機構圓形劇場(chǎng)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(xiàn)射入。同時(shí)，在穹頂和下部圍護結構之間采用黑色網(wǎng)狀織物提供被動(dòng)散熱能力。

 

適應性再利用

Adaptive reuse

 

在過(guò)去的幾十年里，美國建筑師協(xié)會(huì )（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(gè)重要趨勢是舊建筑改造設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性再利用作為對現有基礎設施進(jìn)行重新利用的設計方法”，Goldsmith補充道，“設計可持續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(chǎng)的再利用和改造。“這座體育場(chǎng)建于90年代，我們的第一感覺(jué)是建筑形狀相對理想”，Goldsmith介紹稱(chēng)，“因此，設計目標應該是盡可能多地保留現有設施結構，同時(shí)給它增加一個(gè)引人注目的全新外殼。”

 

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

 

“無(wú)論是將可再生大塊木材還是超輕型薄膜用于圍護結構建造以及采光和聲學(xué)設計，我們所選擇的材料是實(shí)現環(huán)境保護作用的關(guān)鍵所在”，Goldsmith繼續介紹道，“通過(guò)適應性地重復使用盡可能多的現有材料來(lái)限制新材料使用是一項全新的設計挑戰，這能夠產(chǎn)生創(chuàng )造性和可持續的解決方案，讓現有建筑重獲新生并最大限度地減少隱含碳排放，同時(shí)為我們提供全新的綜合用途設施。”

 

動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)

Dynamic solar shading

 

歐洲遮陽(yáng)組織（ES-SO）最近的一項研究報告稱(chēng)，“到2050年，使用動(dòng)態(tài)外墻遮陽(yáng)可以節省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而在當前和將來(lái)產(chǎn)生碳排放量的基線(xiàn)數據，并將其與動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)方式經(jīng)歐盟法規認可并在建筑行業(yè)廣泛實(shí)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：“研究結果令人震驚，在通常情況下，到2050年歐洲會(huì )有45%的建筑需要安裝空調；而實(shí)際情況是，該比例下降為28%，這意味著(zhù)按照當前數據空調安裝率不會(huì )再增加。換算成能源消耗相當于每年節省56太瓦時(shí)，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(kāi)展的一項案例研究證實(shí)了建筑物外部自動(dòng)調節遮陽(yáng)系統的有效性。Hall談到：“在我之前從事項目銷(xiāo)售工作的幾年時(shí)間里，這是第一個(gè)在合作中真正采用整體方案的項目。我們在現場(chǎng)挖掘開(kāi)始前一年就在討論建筑遮陽(yáng)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(shí)施的最令人愉快的項目之一，因為所有的參與方都達成了共識并做到了相互理解與尊重。”

 

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

圖源：Shade Academy

 

采用動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)可節省高達60%的空間冷卻用電，自動(dòng)遮陽(yáng)也能最大限度地利用太陽(yáng)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，其內部有大約2,500個(gè)木制百葉窗并使用內部動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)技術(shù)減少熱增量。

 

衡量未來(lái)成功，前途仍任重道遠。任何想推動(dòng)這一重大變化進(jìn)程的建筑師都清楚，靠單打獨斗是無(wú)法做到這一點(diǎn)的。這將需要與建筑過(guò)程的所有參與者協(xié)同合作，并對建造環(huán)節的各個(gè)技術(shù)層面進(jìn)行重點(diǎn)研究。正如Goldsmith總結的那樣，通過(guò)織物元素增強現有建筑結構的再利用是“一種可適用于許多城市和郊區可持續發(fā)展更新過(guò)程的配方，能為老舊基礎設施帶來(lái)新生。”

 

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

 

在“雙碳”發(fā)展趨勢下，建筑節能勢在必行，膜結構建筑，憑借膜材良好的透光率及保溫隔熱性，已正在助力節約能源。佛蘭空間膜結構，作為集設計、施工、安裝、維護為一體的專(zhuān)業(yè)膜結構企業(yè)，也將積極開(kāi)發(fā)并探索更多膜結構建筑遮陽(yáng)方案，滿(mǎn)足多場(chǎng)景建筑遮陽(yáng)及節能需求。

文章來(lái)源|《Specialty Fabrics Review》2023年8月刊

 

作者：Bruce Wright,FAIA

 

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