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光电幕墙和生态幕墙技术的概况和发展趋势

光电幕墙的产生是在二十世纪初期,由于世界经济的发展,在一些国家出现能源危机,因此光电幕墙开始研发。那么什么是光电幕墙呢?它是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体的新型建筑幕墙,它是用光电池、光电板技术,把太阳光转化为电能,它关键的技术是太阳能光电池技术。太阳能光电池是利用太阳光的光子能量,使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动,从而产生电压,这称为光电效应。 
     
  多个太阳能光电池经加固处理,镶嵌在特殊的透明度极高的低铁玻璃中,彼此之间经过其背面的导线相连,从而构成了一个整体的光电板。光电板的尺寸规格可以根据实际工程的幕墙分格方案进行量体定型制作,在阳光照射下产生直流电,所有光电极产生的电能,通过多极集成电路整流,变压等过程,转化成供使用的交流电,送入用户电网。此幕墙体现了智能化特点,把太阳能光电技术集成到幕墙中不占有建筑面积,且太阳能光电板优美的外观,具有特殊的装饰效果,更赋予建筑物鲜明的现代科技色彩。 
     
  设计时除考虑光电池组、光电板、导线、集成电路、整流器等各因素外,还需考虑幕墙传统的安全、防护、密封、装饰等功能,各项指标必须满足国家标准规定,使其达到最佳使用效果。还要考虑安装方向,安装阳光照射时间长的部位,如墙楣部分或屋顶等应面南或东南、西南方向。还有双层玻璃幕墙,它是由双层结构组合而成的幕墙,内层一般都有能够开启的门窗,在外层幕墙的遮挡下,室外环境再恶劣也能保证内层门窗的正常开启,外层幕墙的进出风口和内层门窗的开启均能控制,内外层之间的热通道,可利用太阳能产生烟囱效应或温室效应,从而做到既保证必要的通风、换气,又能够节约能源。它的原理,早在二十世纪三十年代就有人提出并进行实践,如当时法国建筑师皮埃尔卡洛设计的玻璃住宅就利用了这个原理,到二十世纪80年代首先在德国得到较为广泛的应用。如德国杜伊斯堡的商业促进中心幕墙工程、波恩邮政总局大楼幕墙工程、法国巴黎大学研究所幕墙工程、美国纽约的西方化学中心幕墙工程,被誉为典型的高层建筑的双层玻璃幕墙,这一高新技术产品的幕墙,在提高幕墙的隔热性能、生态环保功能和节省能源消耗等方面都有很大的突破。 
     
  其次是生态幕墙,它是随着建筑生态化的发展而发展的,何为生态建筑呢?根据建筑物的使用功能或使用要求,能够改变建筑生态和建筑色彩的建筑称之为生态建筑。根据使用功能或使用要求,能够改变生态和色彩的建筑幕墙称之为生态幕墙,生态幕墙是生态建筑的一种,是生态外围护结构的建筑。它是以“可持续发展”为战略,以使用的高新技术为先导,以生物气候缓冲层为重点,节约资源,减少污染,是健康舒适的生态建筑外围护结构。 
     
  生物气候缓冲层(BBL)是指在生态系统结构的框架内,通过建筑构件或建筑群体之间的组合关系,对建筑实体和建筑细部等进行设计和处理,在建筑与周围生态环境之间,建立的一个缓冲区域,既可以在一定程度防止各种极端气候对室内影响,又可以强化各种微观气候调节的效果,进而满足人们种种舒适的要求,并且能够达到适当节能的目标。BBL大到如街道、广场等空间,也可以是建筑物的外围护结构,建筑物的中庭等空间,还可以小到建筑物的细部构造等,它以超出常规建筑学和建筑工程学的范畴,成为一个系统工程,而要建筑师、结构工程师和幕墙工程师熟悉机械传动原理,了解机械加工、装配以及物理、化学和自动控制等相关科学专业的知识,需要多学科的协调,各专业的通力合作。 
     
   生态建筑与生态幕墙在三维空间中,引入了时间,在功能及美学上具有独特的意义,可以称其为“四维建筑”,即静与动,封闭与开放,收敛与张开,空间与时间,使建筑和幕墙更具有鲜明的音乐韵律。改变了传统建筑和幕墙终身不变的形态和色彩,拓宽了建筑和幕墙的新视野和新技术,对现代建筑和幕墙的实践和理论是一种补充和拓展,有着独立的价值和意义。这种幕墙在德国研发和使用较早,技术成熟得到广泛的发展,典型工程如德国柏林得比斯大厦、法兰克福银行大厦以及美国纽约42大街的新摄影棚、英国建筑研究所办公楼、荷兰戴尔夫特大学图书馆等都属这类幕墙。 
     
  由此可见,幕墙的发展是随着科学的进步,综合技术的开发利用,特别是新技术、新工艺、新材料的发展而精华的,所以生态幕墙是科学技术的综合体现。

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