案例馆“绿墙”中间为太阳能水幕墙
运用太阳能光伏技术的展馆不计其数,但在太阳能板下还有潺潺流水的,恐怕只有法国阿尔萨斯案例馆“独此一家”了。通过巧妙运用太阳能发电、水源降温等技术,这幢金属钢架结构的建筑有效实现了冬暖夏凉。
从远处看,法国阿尔萨斯案例馆并不如传统建筑般四四方方,而是与地面呈微微倾斜的角度。从侧面看,它的纵剖面有点接近于平行四边形。其主要看点集中于南立面,斜斜的墙面分为两部分,一部分是被青枝绿叶覆盖的“绿墙”,另一部分是一整片玻璃幕墙。
传统概念中,玻璃幕墙是造成现代建筑夏天“温室效应”的罪魁祸首,但在这里,它却是使整幢建筑实现冬暖夏凉的关键所在。仔细看,玻璃幕墙从外到内包括三个层面,外层为太阳能电板和第一层玻璃,中间层是个可开可闭的空气层,最后一层还是玻璃,上面有水流过,构成水幕玻璃。值得注意的是,每一层玻璃都造得相当厚实,尽可能隔断因热传导带来的能量损失。外层玻璃本身,也是由两层玻璃黏合而成的“超厚”玻璃,厚度达4—5厘米。
它具体是如何运行的呢?先看“冬天模式”:所有的玻璃窗全部关闭,使得中间层成为一个密闭空气舱。经过阳光照射以及太阳光在光电板上转换成电并发热,密闭舱里的空气被迅速加热,并源源不断送往风机,就能持续地给室内各个楼面供暖。
“夏天模式”时,外层玻璃打开实现通风;同时经位于屋顶的水泵抽送,水幕以每小时48立方米的流速不断冲刷着内层玻璃,再加上太阳能板产生的阴影,三管齐下,使得中间空气层的温度有所降低,从而起到给建筑降温的作用。此时,太阳能光电板产生的能量将成为水泵的动力来源。
据介绍,玻璃幕墙上的太阳能光伏发电板面积约为72.2平方米,发电量6600瓦,虽然无法完全满足这幢3层高建筑的所有能量需求,但世博开园这几天来的运行情况表明,在和水幕的联合作用下,室内的空调能耗已经比常规同类建筑少很多。
法国设计方表示,按照原先设计,在夏季模式下,装有太阳能板的外层玻璃还能像“向日葵”般跟着太阳改变开启角度,以求得到最大照射面积,获得最多的太阳能。由于时间、成本等因素,这项“智能控制”方案最终并未实施。他们乐观表示,希望将来能在中国的大型公共建筑中看到实际应用。
冬天模式
加热供暖
太阳光在光电板上转换成电并发热,密闭舱里的空气被迅速加热,并源源不断送往风机,就能持续地给室内各个楼面供暖
气舱密闭
所有的玻璃窗全部关闭,使得中间层成为一个密闭空气舱
三层玻璃幕墙
第一层
玻璃外层为太阳能电板
第二层
可开可闭的空气层
第三层
夏季时构成水幕玻璃
开舱通风
外层玻璃打开实现通风
太阳能水幕墙实现冬暖夏凉
夏天模式
水幕降温
经位于屋顶的水泵抽送,水幕以每小时48立方米的流速不断冲刷着内层玻璃,使得中间空气层的温度有所降低,从而给建筑降温。太阳能光电板产生的能量将成为水泵的动力来源。
冬季冷风
不断从建筑底部补充气舱空气
夏季热风
不断从各个窗口吹进气舱