將生物技術跟建築外牆相結合的前沿設計理念,是光合作用建築立面,借助在建築表面集成包含有微藻類的透明面板或者生物反應器,這些立面不但能夠發電以及生產生物燃料,而且還可以調節室內溫度以及改善空氣質量,這種設計把建築從能源消耗者轉變成能源生產者,屬於可持續建築裡重要的發展方向,伴隨城市密度上升和氣候變化加劇,光合作用立面為建築行業給予了可行性高的環保解決辦法。
光合作用立面如何改善城市空氣質量
在光合作用立面裡,微藻的光合作用進程發揮作用,有效吸收城市環境中的二氧化碳。這些微藻生物反應器,能夠捕獲周圍空氣中的碳分子,還能把它們轉化成生物質與氧氣。跟傳統的建築外牆不一樣,這種立面系統實實在在地在持續淨化空氣,為密集的都市區域給出了自然的空氣過濾解決辦法。
實際應用裡,這些立面系統顯著改善局部空氣質量,研究顯示,一棟有光合作用立面的中型建築,每年吸收碳量等同於20輛汽車排放的,此技術尤其適配交通擁堵城市區域,能直接處理車輛排放污染物,給周邊居民營造更健康生活環境。
光合作用建築如何實現能源自給
能源可再生是通過微藻的生長行為以及收穫進程在光合作用立面裡產生的,微藻積累生物質是於光合作用期間完成的,生物質能夠定期被收集起來進而轉化成生物燃料,並且在系統方面還能夠捕獲於當前過程當中出現的熱能,熱能可為建築供應熱水或者用以輔助供暖,如此便形成了能源生產體系具備多層次的情況。
存在這樣一種能源生產模式,它能讓建築達成部分或者完全的能源自給自足。在理想狀態之下,那種有著充分光合作用立面被覆蓋的建築,能夠滿足其自身大部分的電力需求,尤其是在與高效的能源存儲系統相結合的時候。一些示範項目表明,在光照充足的地區,這類系統甚至能夠向電網輸送多餘的電力,從而真正達成建築的能源正效益。
光合作用立面如何調節室內溫度
立面借助光合作用,經其生物層給建築帶來天然隔熱成效,微藻液體於面板內循環之際,能夠吸納太陽輻射熱量,削減直接傳入室內的熱量,此機制夏季尤為有效,可大幅降低空調能耗,同時維持室內溫度穩定且舒適。
冬季時,這套系統也能夠起到保溫功效,微藻層能夠捕獲太陽能,進而將其轉變為熱能,以此輔助建築供暖,一些先進系統還能夠依據季節對微藻密度加以調整,從而優化熱工性能,這種具備自適應特點的溫度調節能力,讓建築於不同氣候狀況下都可以維持舒適的室內環境。
光合作用立面的維護成本如何
對於光合作用立面的維護而言,主要涵蓋微藻培養系統的監控以及清潔有關工作,要定期去檢查生物反應器的密封性,以此來確保不存在洩漏風險,與此同時還要監控微藻的生長狀態,適時給其補充營養液,這些維護工作相較於傳統幕牆而言的確是更為複雜的,是需要專業的技術給予支撐的。
從持久投資的視角而言,這般立面的運營收益能夠抵減掉一部分維護成本。藉由能源生成以及節能成效,建築所有者能夠省下數目可觀的能源費用支出。伴隨技術趨向成熟以及維護體係得以完善,預估在未來的五至十年期間,這類系統的投資回收期限將會從當下的10年縮減至5至7年。
光合作用立面適合哪些建築類型
有一種立面,它是目前最適宜新建大型商業以及與公共相關建築方面的光合作用體現。這些建築一般有著較大的外牆面積,這種面積條件下能夠去安裝具備足夠規模的生物反應器系統。與此同時,這類建築的業主常常會有更願意投向長期可持續技術的傾向,並且還具備對於初期有著較高投資所需承擔的相應能力。
對於既有建築進行改造時,光合作用立面的運用就需要更多些著想,建築結構的承載力,現有外牆的狀況以及管道的佈置都是關鍵要素,當前最為可行的辦法是在局部立面或者遮陽構件裡面融入這種技術,在漸漸查核其應用性之後再拓展應用的範圍。
光合作用立面的未來發展前景
生物材料科學進步的情況下,建築技術也在提升,光合作用立面朝著更高效率方向發展,還朝著更低成本方向發展。研究人員在開發新一代微藻菌株,這些改良品種有更快的光合作用速率,這些改良品種有更強的環境適應性。同時,更輕薄的生物反應器材料在研發,還將進一步降低結構要求。
今後十年,我們能夠預見到光合作用立面會跟更多智能技術相融合,借助物聯網傳感器以及人工智能算法,系統能夠在實時狀態下對微藻生長條件作出優化,從而將能源產出最大化,伴隨規模化生產以及安裝經驗的不斷積累,這種綠色建築技術的成本會持續降低,進而讓其變成更多建築項目的可行之選。
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