BIPV 的建築視野與實踐 改造台南縣政府立面

日期 2007/3/5 20:40:41 | 新聞分類: 建築

BIPV之原文「Building Integrated Photovotaics」,直譯為「建築物整合太陽光電系統」,簡言之,其主要內容在於將光電板視為一種建築構材的空間元素而產生的構築技術的實踐。

由葉世宗建築師操刀設計,台南縣政大樓以其設置容量12kWp的立面BIPV案,在兼顧遮陽、通風、造型的考量下,以遮陽板的形式呈現。限於當初光電板膠合結構玻璃的構法,尚無國內廠商之施作經驗,而仍採傳統四周邊框光電板方式設計。

↗ 整建前,三頂官帽,南向只靠窗簾無遮陽設施的正立面,前方尚有國父銅像,形成的府前圓環及馬路。


↗ 整建後,不影響主結構,利用凸簷設計「雙層皮」自然通風效應,而光電板同時兼具發電及遮陽效果。


↗ BIPV外遮陽結合Double Skin誘導通風。

概念說明

1.BIPV應用於舊建築再利用

屋齡已達27年的台南縣政大樓,結構仍安全無慮的狀況下,縣政府欲進行室內、外的整建,配合經濟部能源局補助太陽光電設置容量12kWp,恰可設置於縣政府的正面﹙朝南向﹚。由於早期建築南面未作遮陽設計,僅靠內部窗簾隔熱,基本上,只能擋直射光,於熱環境無太大作用,因此,決定以BIPV遮陽板的方式來改善現狀。舊建築不僅獲得更新還可以發電,使硬體達到有意義的生命永續。

2.政府的企業形象塑造

舊有縣政府外觀給人一種衙門的感覺,內部陳設亦維持在20年前的樣貌,蘇煥智縣長就任以後,精速實簡,強調親民及城鄉打造,縣治特區也規劃成縣民服務中心及遊憩休閒的親水廣場。立面的設計順其行政理念,以簡潔、理性、蘊涵科技的基調明示縣政府為民服務,講求效率的現代化企業精神。

3.BIPV 外遮陽結合Double Skin誘導通風

本案巧妙地將舊有立面三個官帽式的雨庇,設計成三個Double Skin煙囱效應,誘導通風的玻璃盒子,冷空氣由下方吸入,熱空氣由上方排出。再結合BIPV光電板外遮陽,且每塊模板之晶片脫開封裝,具有視覺穿透性;這樣構成的一組通風、遮陽、採光的設計,非常有效地讓辦公室空間隔絕外界的高溫並享有開闊的景觀。

4.太陽光電市電併聯系統

設置容量12kWp,採用345片35w 的BIPV光電板,並將太陽光電發電系統與市電併聯,互為補充,達到最大應用效果。

5.發電效率與立面審美的整體考量

作為一縣之首府,外觀具有超越一般公共建築形象意涵的重要性,因此,以建築立面設計的觀點,若單為發電效率考量,應將BIPV光電板由上往下外斜伸出,而立面高達16米,要外斜到完全沒遮蔭現象,幾乎要外伸出10米,在初期的評估中,即否決如此只為發電犧牲立面的方式。雖然夏天因太陽入射光角度較高,而使發電效率稍差,就BIPV的角度,發電與審美兼顧,它仍是一個值得參考的案例。


↗ 新舊空間元素各具自明性,舊有RC面飾以灰色系矽晶乳化花崗岩的厚實感,新增鋼構玻璃則展現對比的透明輕巧感。


↗ 拆除舊RC雨庇,代以複層Low-E玻璃,鋸齒狀有利減低直射熱,並呼應上方光電板的造形,下方結構鋼管,亦是雨庇的落水管。

BIPV開展建築新視野

BIPV之原文「Building Integrated Photovotaics」,直譯為「建築物整合太陽光電系統」,簡言之,其主要內容在於將光電板視為一種建築構材的空間元素而產生的構築技術的實踐。除了技術層面的克服,光電板作為建築材料,至少有下列幾點值得我們深思:

1. BIPV廣義建築物的屬性

當光電板成為建材,部份或整體地取代外牆,天花板、雨庇..等的時候,一向作為耗能實體的建築物,不再只是消極地隔熱、遮陽、通風或靠節能設備作低耗能的努力;BIPV的建築類型,讓建築物由被動耗能的客體,轉為主動產能的主體,在環保永續的範疇扮演更積極的角色。

2. BIPV拓展空間新體驗

一般以構材將建築分類為磚石建築,鋼筋混凝土建築、鋼構建築、玻璃建築…等,而光電板的構造方式適合與玻璃結合,無論是採用單晶、多晶透光型電板,或非晶的透明光電板均可採用有框玻璃或無框結構玻璃的工法施作。BIPV的空間質感與形塑的場域,開創感官的新經驗,更重要的是它提供建築物耗電量自給自足的潛力,跳脫遮風避雨的基本功能,賦予空間新的詮釋面向,這一類建築或可簡稱為「光電建築」。

3. 電能與建築審美並重

光電板若純粹以發電效率考量,則通常擺在看不見的屋頂板上方即可。BIPV更著眼於建築空間美學的向度,但並非把光電板當作裝飾品來貼。幾個基本原則仍必須注意,如板面朝南,避免周遭陰影遮蔽,和背板通風降溫考量等。至於光電板的按裝角度,應以建築本體設計概念為主導,在發電效率與審美並重的原則下設定適切的角度,諸如:取代外牆面、作成遮陽板、外延雨庇、溫室般的屋頂...等,各國皆有精彩的案例可參考。BIPV設計所需的理論層面有限,卻有豐富多樣的空間形式。


↗ 拆除舊RC雨庇,代以複層Low-E玻璃,鋸齒狀有利減低直射熱,並呼應上方光電板的造形,下方結構鋼管,亦是雨庇的落水管。


↗ 光電立面展現台南縣政府新速實簡的精神,及對節淨能源的積極推廣理念。


↗ 黑夜中單一元素的台南縣府立面,透露出內在豐富的訊息。


↗ 夜晚的台南縣政府,如發光體般,透過光電板照亮縣民廣場。


↗ 雙層皮中間通道夜間燈光。


↗ 透視雙層皮空間,格柵板既通風又可作為維修通道,晶片脫開封裝的光電板,具視覺穿透性。


↗ 由既有梁柱懸挑出的三個雙層皮的自然對流煙囪效應玻璃盒子。


↗ 由雙層皮中間通道往上看光電板。


↗ 光電板經由雷射切割成形的鋼板夾具固定在背擋上,後側結構玻璃與雨庇脫開15公分,以利空氣流通。


↗ 「數大就是美」。節淨能源的光電板也可以有特殊意像地成為永續建築的立面。



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