略论建筑表皮材料的设计.docx

略论建筑表皮材料的设计1传统表皮材料的创新性应用许多传统建筑材料如粘土、木材、竹子等在漫长的人类建筑史中发挥了重要作用。SDE2010竞赛规则中特别强调传统建筑材料的创新性应用其目的是鼓励各参赛团队对传统建筑材料进行发掘使得传统材料在新技术新工艺的激发下焕发新的活力。法国格里诺博尔大学的参赛作品“ArmadilloBox”采用了粘土材料并对其进行了创新性应用（图1）。粘土是一种古老的建筑材料传统粘土具有良好的蓄热、存湿能力并有较好的防火性能随着新型加工技术的产生工业化粘土制品开始应用于建筑表皮主要包括粘土砖、粘土板及粘土涂层等。在作品中粘土饰面板应用于建筑内墙一方面粘土饰面板为优秀的蓄热体能有效延缓温度波动；另一方面粘土所特有的吸湿性对室内湿度的保持有益。除此之外还采用了粘土辐射板系统（WEM）WEM以布置于建筑内墙面的粘土辐射板为末端用水作媒介通过WEM辐射板将热量或冷量辐射出去用于建筑制冷或采暖。试验证明该方式具有良好的效率。中国同济大学的参赛作品“BambooHouse”采用了中国南方传统的建筑材料———竹子。竹子重量轻弹性和韧性好其特有的空心结构决定了竹子的抗弯强度比实心杆件强加之竹子生长周期短耐腐蚀性好使其成为良好的建筑表皮材料。BambooHouse中竹子通过技术处理后应用于建筑的柱、梁、墙及屋顶等多处尤其是外墙。BambooHouse的外墙由两层结构构成内层是SIP板（StructuralInsulationPanel）外层是将竹子用铁丝连接起来固定于其后的内墙板中间形成了空腔该结构使其具有良好的保温隔热性能。建筑的南侧外墙将太阳能光电板（PV板）与竹子结合起来在满足太阳能发电的同时还表达了对中国传统文化的尊重。2新型光伏表皮材料的建筑一体化随着太阳能利用技术的不断发展光伏材料逐步应用于建筑表皮光伏组件与建筑墙体、门窗、遮阳板及屋顶等结合形成了光伏表皮。光伏表皮为技术性表皮具有双重作用它既承担传统建筑表皮保温隔热的作用又能利用太阳能发电发热。与以往建筑设计中常采用遮挡、隐藏光伏组件的处理方式不同SDE2010参赛作品中光伏表皮与建筑高度集成光伏表皮自身独特的肌理形成的技术美已成为建筑立面不可或缺的组成部分。德国柏林技术和经济专业大学的参赛作品“LIV-INGEQUIA”中（图3）设计理念清晰建筑形式完整。屋顶的隐框太阳能光电板（PV板）与屋顶无缝拼接浑然一体建筑风格协调。建筑南立面采用薄膜太阳能光电池所组成的遮阳折叠门具有遮阳与太阳能光伏发电的双重功效并形成了较好的室内外景观。建筑的外墙和屋顶均由黑色经过热处理的木材组成以增加建筑的被动蓄热能力。在这里光伏表皮不再是附加的装饰而是整个建筑有机的组成部分。德国斯图加特应用技术大学的参赛作品“Home+”（图4）在其建筑屋顶和东西立面上设置太阳能光电板。东西立面外墙的太阳能光电板为多晶硅光电模块采用了特殊工艺使得光电板呈金黄色渐变的立面效果一改传统光电板单调的黑灰色。屋顶的光电板为单晶硅光电模块创造性地采用了新型的光伏/热系统（PV/T）。该系统将吸热板布置于光电板背面吸热板后附有铜管铜管中以水为媒介将光电板发电时产生的热量通过水传输到水箱中储存。该方式在保存了热量的同时降低了光电板自身温度提高了发电效率。3表皮材料的复合化与可调节性建筑外部环境周期性的变化要求建筑表皮须具有调节的能力达到维持室内环境在人体舒适度范围内的目的。单一材料组成的表皮已无法应对复杂的外部环境变化因此建筑表皮材料的复合化成为必然趋势。复合表皮通过新技术将一系列单层材料组合形成具有多重功能的表皮。该复合表皮并非单层材料的简单叠加而是每个单层均可独立调节并与建筑的保温隔热、遮阳通风结合在一起。美国弗吉尼亚理工大学的参赛作品“Lumenhaus”采用了一种称为“Eclipsis”的系统（图5）。这是一种具有完整结构能够调节的复合系统具有外遮阳、保温隔热及自然通风等多重作用。构造层次从外而内分别为不锈钢圆孔片组成的调光遮阳板、半透明的聚碳酸酯保温隔热板、可推拉纱窗、可推拉玻璃门、纱质窗帘五部分。各部分通过开启和闭合均可进行独立调节。外层调光遮阳板的孔洞经精心设计通过计算确定圆孔遮光片前后倾斜角度以达到对进入室内阳光的控制同时保证了室内的自然通风。半透明的聚碳酸酯保温隔热板是良好的保温隔热材料Lumenhaus的自动控制系统根据室内外温度变化控制保温隔热板的开启闭合使室内温度保持稳定。Lumenhaus的屋顶太阳能光电板构成了屋顶的热缓冲层避免阳光直射造成的温度波动同时太阳能板还能根据日光高度的不同自动调节角度以达到最高发电效率。西班牙加泰罗尼亚理工大学的参赛作品“LOW3”（含义是低造价、低能耗、低影响）（图6）该住宅由内