氣候變化是當今社會人類生存與發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%，超過了汽車行業與工業。而著眼于可持續未來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自美國建筑師協會FAIA的專家Bruce Wright關于使用織物和動態遮陽系統對現有建筑進行適應性再利用、以及減少隱含碳排放方面的研究視角和觀點。

圖源：kingspan

 

建筑環境會向周邊環境排放大約40%的隱含碳，這是當前建筑設計師在開始設計各類項目前需要牢記在心的基礎參數，也是建筑設計領域的標準底線。在設計建筑物或基礎設施時，必須首先考慮專業方面的未來需求，甚至還要兼顧地球的未來。

 

“聯合國氣候路線圖提出了到2030年實現二氧化碳排放量減少12%的目標，”FTL工作室創始合伙人、美國建筑師協會會員、領先能源與環境設計（LEED）認證專業人士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重要。”

 

然而，Goldsmith認為沒有足夠時間將現有基礎設施更換為新型的可持續發展的建筑物。“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。”

 

 可持續發展策略

Framework of sustainable strategies

 

目前已經有諸多專業術語用于表述設計師在解決可持續發展設計問題過程中使用的相關策略：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鍵因素：

 

1.建筑能源使用

重點關注暖通空調效率和建筑圍護結構的隔熱能力；

2.太陽熱增益

3.自維持建筑

專注于凈零能源設計方案或使用太陽能、風能收集裝置實現負能耗建筑。

本文將提出的策略，同時也是首批可持續建筑設計策略之一——使用織物和動態遮陽系統對現有建筑進行適應性再利用。

圖源：Carl B.Vernlund

 

哈特福特市醫療保健機構圓形劇場采用發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，在穹頂和下部圍護結構之間采用黑色網狀織物提供被動散熱能力。

 

適應性再利用

Adaptive reuse

 

在過去的幾十年里，美國建筑師協會（AIA）對建筑公司的年度賬單進行了匯總分析，其中值得關注的一個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，設計目標應該是盡可能多地保留現有設施結構，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結構建造以及采光和聲學設計，我們所選擇的材料是實現環境保護作用的關鍵所在”，Goldsmith繼續介紹道，“通過適應性地重復使用盡可能多的現有材料來限制新材料使用是一項全新的設計挑戰，這能夠產生創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，同時為我們提供全新的綜合用途設施。”

 

動態遮陽

Dynamic solar shading

 

歐洲遮陽組織（ES-SO）最近的一項研究報告稱，“到2050年，使用動態外墻遮陽可以節省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產生碳排放量的基線數據，并將其與動態遮陽方式經歐盟法規認可并在建筑行業廣泛實施后的潛在碳排放量進行了比較。

ES-SO主席、瑞典Shade Academy創始人AndersHall表示：“研究結果令人震驚，在通常情況下，到2050年歐洲會有45%的建筑需要安裝空調；而實際情況是，該比例下降為28%，這意味著按照當前數據空調安裝率不會再增加。換算成能源消耗相當于每年節省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辦公樓所開展的一項案例研究證實了建筑物外部自動調節遮陽系統的有效性。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，也是我推進實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，該建筑外立面的65%裝有玻璃，玻璃內外兩側都安裝了自動調控百葉窗，室內部分的百葉窗還可供個人手動控制使用以及進行遮光度調節。“配合其他節能技術，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能的辦公樓之一。”

圖源：Shade Academy

 

采用動態遮陽可節省高達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，其內部有大約2,500個木制百葉窗并使用內部動態遮陽技術減少熱增量。

 

衡量未來成功，前途仍任重道遠。任何想推動這一重大變化進程的建筑師都清楚，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同合作，并對建造環節的各個技術層面進行重點研究。正如Goldsmith總結的那樣，通過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展更新過程的配方，能為老舊基礎設施帶來新生。”

 

但具體實現是需要智慧的。Hall說：“唯一能妥善做到這一點的方法是，在早期設計過程中與規范制定者、工程師和產品制造商之間進行恰當合作。行業也涌現出了越來越多的整體‘環境設計顧問’，以及從事于更大規模的、多學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早期設計合作的。

 

在“雙碳”發展趨勢下，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、維護為一體的專業膜結構企業，也將積極開發并探索更多膜結構建筑遮陽方案，滿足多場景建筑遮陽及節能需求。

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

 

作者：Bruce Wright,FAIA

 

公司介紹

 

深圳市佛蘭空間膜結構有限公司，一家專業從事空間結構建筑一體化的公司，15年來我們致力于膜結構建筑前沿領域的開發和應用，專項研發了一系列具有針對性的屋蓋系統，并獲得多項專利產品，已為600+客戶在相關體育設施體育領域（體育看臺、球場、健康驛站等）、公共設施領域（商業、文化、娛樂、景觀、交通等）、環保設施領域（煤棚、污水池除臭罩、污染地塊修復等）、工業設施領域（倉庫、廠房等）提供集設計、施工、安裝、維護為一體的鋼膜結構、屋蓋系統工程服務。