太阳能和建筑一体化设计 太阳能在建筑设计中的应用

核心提示

随着自然环境的日益恶化，人们对于可持续的生活方式愈发向往，可回收材料和再生能源的应用变得越来越广泛。尤其是建筑行业，为了减少碳足迹，降低能源消耗，不少设计师将目光投向了可再生能源，例如太阳能、风能以及其他创新能源。这也是未来建筑行业的必然趋势之一。在这篇文章中，数据公园将通过六个经典案例探究太阳能在建筑设计中的应用。

太阳能

太阳能这一概念我们并不陌生，简单来讲，就是将太阳光线转换为可用电能。最常见的是光伏发电， 太阳能汽车、太阳能充电宝都属于这一类。太阳能不仅可以再生，而且安全、清洁，价格便宜，堪称是可再生能源的首选。在建筑领域，它是化石燃料的最佳替代品，利用太阳能供暖、制冷，不仅可以节省电力、煤炭等能源，而且对环境也非常友好。

应用案例

The Endesa Solar Pavilion

设计：IAAC

Endesa展馆位于西班牙巴塞罗那Olimpic港口，它是加泰罗尼亚高级建筑研究所Advanced Architecture of Catalonia（IAAC）为西班牙智能城市博览会设计的作品，意在用最低的造价实现一个智能集合的结构系统。建筑最大的特色是采用多层级的结构，通过采集太阳能为自身提供电力支援。

Endesa的设计灵感来源于多功能建筑系统，展馆外墙是由太阳能砖组成的模块化构件，具有隔热、通风的优势，并且可以根据不同参数调整立面的几何形状。在建造过程中，设计团队采用数字化技术，对模块进行不断优化，最终得到了如同乐高拼图一样的灵活组件，可以大大提升施工效率，减少环境破坏。过去建筑大都是“形式追随功能”，而Endesa可以看作是“形式追随能量”的代表。

2020年，IAAC又在加泰罗尼亚自然公园打造了一个隔离舱小木屋。作为生态建筑，The Voxel由附近采伐的木材建造而成，依旧采用自给自足的模式。小屋配有太阳能电池板、独立电池储蓄库以及水处理系统，可以满足个人隔离期间的所有物质需求。

庭院家

设计：MAD

在2019年举办的“China House Vision 探索家——未来生活大展”中，马岩松带领的MAD建筑事务所推出了一个基于太阳能技术的创意作品“庭院家”。太阳设备生产商汉能（Hanergy）为其提供了技术支持。

“庭院家”采用了一种名为薄膜太阳能的技术，借此将自然环境纳入到日常生活中。整个建筑没有外墙，太阳能屋顶是设计的重点，它由木条和钢组成，整体呈波浪状。主体下方用14根细柱支撑，活动空间用玻璃幕墙隔开，内部覆盖着大量的绿植。木质屋顶的上层安装了汉能研发的233片薄膜太阳能组件，可以跟随太阳光线调整方向和角度，以高效率的实现电能转化。借由“庭院家”， MAD试图证明技术发展与自然环境并不会相斥，人与自然更可以和谐共生。

瑞士科技会议中心

由Richter Dahl Rocha & Associés设计的瑞士科技会议中心，坐落在洛桑联邦理工学院（EPFL）。它以简洁的几何形体和亮眼的色彩，赢得了业内的不少赞誉。

除了高挑巨大的屋顶，以及灵活的内部空间模块，建筑的立面设计也独具特色。它采用了由瑞士化学家Michael Grätzel发明的染料敏化太阳能电池，不仅成本便宜，工艺技术也相对简单，并且对环境不会造成破坏。瑞士科技会议中心是首个使用这一创新能源的会展中心，太阳能可以满足整栋大楼百分之十的电能需求。

由于染料敏化太阳能电池可以呈现近似玻璃的半透明状态，也就带给外立面更多可能性。艺术家Daniel Schlaepfer和Catherine Bolle赋予了玻璃幕墙红、绿、橙等不同色调，让整个建筑看起来更加时尚和炫酷。

迪拜Dynamic Tower

位于中东的迪拜，是全球最热的国家之一，每年为建筑制冷需要耗费巨大的能源。2015年，迪拜政府做出承诺，到2030年所有建筑屋顶都要安装太阳能面板。

意大利建筑师David Fisher于2008年提出了名为Dynamic Tower的概念项目，原计划2020年完成。建成后，它将成为上世界首个可以旋转的摩天大楼。Dynamic Tower共80层，高420米。得益于建筑中安装的两台超大涡轮机，每一层楼都可以单独旋转360度，从而使建筑的外观呈现出不同的姿态。建筑师David Fisher采用了“预制”的建造方式，提前将各模块完成，最后统一进行瓶装，就像乐高积木一样。

Dynamic Tower的另一大特色是将中东炙热的阳光和强大的风能转换为电力。大楼的每一面都装有太阳能板，每层之间装有风力发动机，通过太阳能和风能就能满足建筑所需的能源消耗。

麦当劳全球旗舰店

快餐巨头麦当劳在家近两年也极力追求环保可持续，除了频繁更换包装外，品牌还致力于打造零能耗餐厅。2020年7月，麦当劳在佛罗里达州奥兰多开了第一家全球旗舰店，主打零能耗。餐厅的屋顶上覆盖了一块由1066块太阳能板制成的顶棚，不仅能让店内实现100%可再生能源发电，还可以为夜晚的路灯提供电力。早在2018年，麦当劳就对芝加哥旗舰店进行了改造，打造了一个太阳能电池板组成的巨大棚架，借此为建筑提供60%的能耗需求。

苹果总部大楼及旗舰店

作为全球最具影响力的科技公司，可再生能源也是苹果极力推崇的，其总部大楼Apple Park堪称是太阳能建筑的典范。大楼的屋顶铺设了太阳能光伏发电系统，每天产生的电力可以满足高峰时期75%的能耗需求。

2020年，苹果三里屯Apple Store重新开业，不仅外观极具吸睛效果，使用可再生能源也成为其最大特色。门店屋顶使用了集成太阳能电池组的不锈钢面板，这也是苹果在中国零售店的首次尝试。

Datapark总结

过去十几年，全球各个国家都在不断建造高楼大厦，城市建设的高速发展也让建筑的能源消耗逐年提升，传统能源的不足以及环境问题日益突显。在这样的大背景下，节能建筑逐渐受到重视。而太阳能作为一种可再生清洁能源，开始广泛应用于建筑制造中。以上几个案例便向我们展示了太阳能技术在建筑设计中的可能性。

随着成本的逐步下降，其应用范围也在不断扩大，除了常见的摩天大楼、办公楼之外，科技公司和餐饮巨头们也都在其门店设计中大量使用这一新型能源，不仅可以节约成本，还能进一步树立品牌环保的有利形象。