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(duì)于實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。

將太陽(yáng)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(lái)的最有希望的方法之一。

外墻應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板集成

過(guò)去，大多數(shù)建筑物的太陽(yáng)能電池板(光伏)安裝在屋頂上，但屋頂面積可能會(huì)受到限制。建筑立面提供了更大的表面積，可用于此應(yīng)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(yáng)能收集解決方案。在太陽(yáng)通常很低的挪威，建筑立面具有應(yīng)用太陽(yáng)能電池板的特殊潛力。

美學(xué)挑戰(zhàn)

然而，太陽(yáng)能電池板的美學(xué)方面可能具有挑戰(zhàn)性。普通太陽(yáng)能電池板的黑色或深藍(lán)色并不適合建筑立面，建筑師非常反對(duì)在設(shè)計(jì)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(dāng)?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(huì)接受太陽(yáng)能電池板。

設(shè)計(jì)的像素化方法

為了解決這個(gè)問題，NTNU光與色中心的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)(向長(zhǎng)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(yáng)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(shù)品一樣，像素化方法可以將不同顏色的太陽(yáng)能電池板組合在同一立面上——以平滑的顏色過(guò)渡。通過(guò)這種方式，相同或相似色調(diào)的淺色太陽(yáng)能電池板(通常具有較低的能源效率)和深色太陽(yáng)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(yáng)能立面相比，像素化的彩色太陽(yáng)能立面可以產(chǎn)生高達(dá)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(yáng)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(lái)，像素化的運(yùn)用既能尊重傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，又能為有價(jià)值的城市空間增添多彩的“空間感”。

滿足審美表現(xiàn)

通過(guò)對(duì)來(lái)自挪威、丹麥、中國(guó)、波蘭、荷蘭、、澳大利亞、美國(guó)、和巴西的300多名不同背景的參與者進(jìn)行的國(guó)際在線調(diào)查，測(cè)試了提議的像素化設(shè)計(jì)的美學(xué)性能。

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

良好的能源生產(chǎn)力

還在特隆赫姆進(jìn)行了另一個(gè)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(gè)色彩繽紛的裝修設(shè)計(jì)，色彩繽紛的太陽(yáng)能立面的能源生產(chǎn)力將是黑色太陽(yáng)能立面的80%左右。五顏六色的太陽(yáng)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(yīng)用彩色光伏提供了新穎的解決方案和設(shè)計(jì)參考。研究人員認(rèn)為，外墻集成光伏將為應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)提供有用的方法。

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