光伏建筑一體化景觀設計策略
時間:2022-09-27 14:46:36
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【摘要】文章以中國(青海)太陽能光伏展示館建設項目為例,重點討論從光伏特性出發來引導光伏建筑一體化景觀設計的應用及方向。基于光伏特性的景觀設計,應該兼顧光伏產品的形態特征及發電功能,景觀構圖及色彩應迎合光伏產品的形態表現,表達光伏特有的視覺藝術特征,營造光伏產品的景觀空間,實現實際意義上的“光伏+景觀”。
【關鍵詞】光伏建筑一體化;光伏特性;景觀設計
1背景
1.1光伏景觀發展背景
光伏景觀,已不單純局限于景觀構件與光伏產品的結合,光伏產品多樣性以及可塑性,決定著其多元化發展的道路。國內外已有許多成功的光伏景觀案例,設計模式也開始轉變,從一開始單純地景觀構件面上鋪設光伏材料,逐漸拓展到與景觀創作相結合,與空間使用功能相結合,甚至從光伏特性出發來引導景觀設計[1]。中國(青海)太陽能光伏展示館建設項目,正是以景觀創作及空間創作為思路,融合建筑光伏,景觀光伏,以及光伏科普等多項屬性,從光伏特性出發來引導景觀設計,為光伏建筑一體化設計提供新思路。
1.2項目背景
太陽能光伏展示館建設項目位于青海省海西州德令哈新區,項目以太陽能驅動創新為主題,是展示海西州太陽能發電的發展現狀與前景,促進當地太陽能產業投資與交流的場所,是太陽能科技的大眾科普教育基地。項目總用地面積28779㎡。項目包括太陽能科技廣場與展覽館兩部分。其中展覽館建筑占地面積約3940㎡,建筑最高點高度12.8m。項目結合建筑光伏一體化設計的要求,主要在展覽館的屋頂及南立面設置光伏發電裝置,并結合室外廣場的光伏景觀設計,可以解決部分建筑日常照明用電。建成后第一年上網發電量為55.14萬kW·h。在運行期25年內的年平均發電量為50.35萬kW·h,年平均綜合利用小時數為1441.864h。
2項目應用
2.1總體理念
2.1.1項目核心功能1)科普教育。展示館以一條故事線,串聯五個主題,全面的科普光伏技術的過去、現在及未來。可滿足各類參觀者需求,包括零基礎的大眾以及光伏產業投資人等。2)科技展示。項目的展示分為兩部分,一是展示館建筑內的光伏產業技術展示,包括各類光伏組件及電氣設備等。二是室外展場,展示各種類型的光伏產品應用,以及最新光伏科技產品。包括各類型組件應用,光伏運行模式應用,以及光伏景觀產品展示應用等。3)交流推廣。項目為各類光伏產業人員提供集中交流會議場所,同時為海西州的光伏產業發展起到推廣作用。2.1.2設計理念本項目以光伏建筑一體化為核心設計理念,以科普展示宣傳為核心功能,通過“光伏+建筑+景觀”,應用當下主流光伏產品,打造太陽能光伏科技展示應用一體化項目。展覽館建筑單體的設計理念是依據海西州上午及下午最佳太陽方位角的夾角,形成建筑的基本形體,其次運用光伏建筑一體化技術,將光伏組件布置于建筑的外圍護結構,包括外墻及采光天窗,實現光伏與建筑的有機融合。室外科技展示廣場,結合景觀設計及光伏產品綜合功能展示,與建筑單體相呼應,共同組成太陽能光伏展示館建設項目。
2.2方案各階段
本項目方案策劃主要分為三個階段,前期策劃階段,方案推敲過程,最終方案確定。1)策劃階段。前期策劃階段為項目指明了方向。從光伏本體特性出發,包括光伏展覽策劃,光伏建筑設計方案,光伏景觀策劃方向等。其中,光伏景觀方案方向為:①提出方案構圖理念,以“硬直線條自由交錯”為理念表達光伏組件的肌理。②以展覽館建筑單體為景觀核心,建筑單體成為景觀的一部分。③景觀設計的核心理念為光伏科技應用展示廣場。2)方案推敲方案推敲階段,在策劃階段基礎上,確定了展覽館建筑單體方案及光伏科技應用展示廣場的基本方案。光伏科技應用展示廣場,明確以硬直線條完成基本構圖,將建筑單體布置于整個場地的最北端,建筑正立面朝向室外科技展示廣場,與廣場的構圖相呼應。構圖劃分出景觀道路、集散廣場及科技展示分區。明確室外科技廣場的主入口在南側,由多條景觀道路到達建筑單體(見圖1)。圖1室外展場平面3)最終方案最終確定方案,在已明確的基本構圖基礎上,將各類主流光伏產品作為主角,布置于硬直線條劃分出的科技展示區。產品分區組織,將各類光伏產品歸類,以不同光伏產品的形態特征,配合室外方案的基本形態,配合建筑物,最終形成一個光伏科普展示場。其中展示的光伏產品為主流最先進的產品,各類產品以各種形態,除了自身光伏的屬性,同時還兼顧景觀屬性,以濃烈的工業風格,表達光伏產業的科技感,同時實現科普展示的功能。為滿足全局的展示,在展場的西南角,設置光熱展示觀光塔,登塔可全局參觀本項目(見圖2)。
3基于光伏特性的景觀設計策略
當下,光伏設施大都被作為冰冷的基礎設施而摒棄于人的生活之外。伴隨著可再生能源比重的日益增大,能否擁有可達性、參與性和互動性的開放空間,成為當今亟須解決的問題[3]。基于光伏特性的景觀設計,應該兼顧光伏產品形態特性及光伏發電功能,使得人們從內心深處了解它,接受它并欣賞它。
3.1景觀構圖融合光伏形態
光伏產品,其自身形態,具有濃烈的科技感及工業風格,光伏材料的色彩、形態、肌理與質感,有著自身特殊的視覺表現力及形態表現力。因此,在景觀設計與光伏結合方面,應主要尊重光伏產品的自身形態特征,分別從色彩、形態及肌理等方面挖掘其表現力,進而明確景觀設計的構圖、色彩及肌理,使景觀與光伏有機融合。本項目中,最終確定的方案為硬直線條組織成的自由構圖,避免弧形及曲線。線條所交匯形成的硬直夾角,形成“硬直、切割”的肌理形態,在色彩選取上,以簡明的綠色及灰藍色為主,景觀構圖及色彩均迎合光伏產品的形態表現,表達光伏獨有的視覺藝術特征。
3.2光伏設施營造景觀空間
景觀空間營造是人為通過不同的景觀設施創造不同的空間形態,以實現不同的空間感受。傳統的景觀空間設計,以不同種類的植被,小品及景觀設施,圍合布局創造出不同尺度的空間,使人們在空間中獲得不同的感受。本項目中,利用景觀空間營造的設計手法,以光伏工程產品為主,以基礎的景觀道路及綠化設施為輔,營造出特殊的光伏景觀空間。將光伏產品作為景觀主角,依據自身形態,高低錯落布局于劃分出的空間內。人在不同的位置,移步換景,感受由光伏產品營造的形態空間,了解光伏產品的信息,體會“光伏景觀”。
3.3光伏工程產品充當景觀主角
光伏景觀產品,目前應用較廣的可分為兩大類,第一類為功能性產品,其自身以功能導向性為主,如光伏路燈主要實現光伏發電的屬性。此類產品,應用方式單一,缺乏景觀設計的藝術屬性。另一類產品,為訂制化的光伏景觀小品,此類產品為景觀設計導向為主的訂制產品,如定制化的雕塑一樣,具有針對性的設計及應用,其功能屬性較弱,景觀屬性強。在本項目中,景觀主角則為光伏行業實際應用的各類光伏產品。包括各類光伏組件的展示,運行模式的展示,特殊光伏產品的展示,以及光熱模型的展示等多個專項類型的光伏產品展示應用。各類光伏產品均按照其實際應用方式布置,包括傾角方位角計算,間距布置以及電氣布置等,同時兼顧景觀構圖的藝術性表達。整個項目的光伏產品應用,兼顧光伏自身的特性及建筑學視角的景觀構圖,實現實際意義上的“光伏+景觀”。
3.4光伏發電消納方式
光伏景觀類產品的消納模式,以產品類型的不同差異較大。功能性產品如光伏路燈、景觀燈等,其消納主要為自身的發電應用,產品自身帶儲能設備,存儲電量,按需使用。光伏景觀小品的消納模式也較單一,其功能屬性較弱,自身的發電主要作用為其自身燈光效果應用。本項目中,除建筑圍護結構光伏系統外,景觀主角為各類型實際光伏應用產品,因其自身為主流工程應用產品,因此發電量相對穩定。室外光伏與建筑單體光伏發電系統裝機總容量為349.18kW,其中單晶硅組件222.3kW、薄膜組件126.88kW,光伏系統通過400V接入展覽館配電系統,所發電能全部為展覽館自用,配電系統同時引入儲能裝置。實現實際意義上的自發自用。光伏景觀設計中,發電消納為光伏特性的核心,合理的消納方案中,才能實現發電及景觀的雙重屬性。實現真正意義上的光伏景觀。
4結語
中國(青海)太陽能光伏展示館建設項目,從光伏特性出發來引導景觀設計,融合景觀開放空間、科普展示功能及發電功能為一體,為光伏景觀設計提供新的思路。
參考文獻
[1]徐燊,廖維,黃靖.太陽能景觀的集成設計[J].中國園林,2014(2):119-124.
[2]劉飛.“技”與“藝”的統一——解讀光伏材料的建筑表現力[D].天津:天津大學,2011.
[3]張惠青.可持續能源景觀審美創作范式研究[D].天津:天津大學,2014.
作者:李旻澤 單位:中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司