建筑物消耗了全球約三分之一的能源，造成了40%的溫室氣體排放。減少碳排放和在建筑物中使用可再生清潔能源對于實現(xiàn)全社會的碳中和目標至關重要。

將太陽能電池板集成到建筑物中是減少碳排放和支持可持續(xù)未來的最有希望的方法之一。

外墻應用于太陽能電池板集成

過去，大多數(shù)建筑物的太陽能電池板(光伏)安裝在屋頂上，但屋頂面積可能會受到限制。建筑立面提供了更大的表面積，可用于此應用。

先前的研究表明，立面集成光伏(FIPV)是一種新興且必不可少的太陽能收集解決方案。在太陽通常很低的挪威，建筑立面具有應用太陽能電池板的特殊潛力。

美學挑戰(zhàn)

然而，太陽能電池板的美學方面可能具有挑戰(zhàn)性。普通太陽能電池板的黑色或深藍色并不適合建筑立面，建筑師非常反對在設計中使用沉悶的顏色。

此外，挪威到處都是色彩繽紛的房屋，其中許多已有數(shù)百年歷史。傳統(tǒng)建筑的色彩吸引游客，呈現(xiàn)當?shù)鼐用衩利惖?ldquo;地方感”。

如果這意味著所有房屋都必須是黑色或深色，那么很難想象建筑師或業(yè)主會接受太陽能電池板。

設計的像素化方法

為了解決這個問題，NTNU光與色中心的一個研究團隊(向長英和BarbaraSzybinskaMatusiak教授)提出了一種新方法，即在建筑外墻配備彩色太陽能電池板，以高效生產(chǎn)能源。

像馬賽克圖片或“新印象派”藝術品一樣，像素化方法可以將不同顏色的太陽能電池板組合在同一立面上——以平滑的顏色過渡。通過這種方式，相同或相似色調(diào)的淺色太陽能電池板(通常具有較低的能源效率)和深色太陽能電池板(通常具有良好的能源效率)可以組合在一起，從而為整體立面產(chǎn)生可接受的能源效率。

研究表明，與完全黑色的太陽能立面相比，像素化的彩色太陽能立面可以產(chǎn)生高達85%–93%的能量。

更重要的是，像素化方法可以采用局部調(diào)色板——這是局部上下文中典型顏色的集合。

例如，下圖顯示了特隆赫姆市的典型顏色。建筑師可以要求光伏公司為太陽能電池板生產(chǎn)與現(xiàn)有建筑外墻完全匹配的顏色。如此一來，像素化的運用既能尊重傳統(tǒng)設計，又能為有價值的城市空間增添多彩的“空間感”。

滿足審美表現(xiàn)

通過對來自挪威、丹麥、中國、波蘭、荷蘭、、澳大利亞、美國、和巴西的300多名不同背景的參與者進行的國際在線調(diào)查，測試了提議的像素化設計的美學性能。

調(diào)查顯示，使用像素化方法的設計受到大多數(shù)人的青睞，并且它們被認為比非像素化的普通顏色設計更令人愉悅。此外，大多數(shù)參與者認為使用當?shù)厣实脑O計適合城市環(huán)境。

良好的能源生產(chǎn)力

還在特隆赫姆進行了另一個案例研究，其中像素化方法用于三棟高層住宅公寓的小型區(qū)域。

為高層公寓創(chuàng)建了一個色彩繽紛的裝修設計，色彩繽紛的太陽能立面的能源生產(chǎn)力將是黑色太陽能立面的80%左右。五顏六色的太陽能立面產(chǎn)生的電力可以覆蓋這些住宅總家庭能源消耗的26%左右。

該研究為在城市環(huán)境中大規(guī)模應用彩色光伏提供了新穎的解決方案和設計參考。研究人員認為，外墻集成光伏將為應對氣候變化和實現(xiàn)碳中和社會提供有用的方法。

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