建筑自适应表皮概念解析与研究进展

作为一种应对多变环境与资源短缺问题的解决办法,自适应表皮为城市与建筑可持续性提供了新的机会。在城市更新与“双碳”背景下,通过对自适应表皮概念演变的梳理,明确了其概念内涵;基于增量思维视角,总结了自适应表皮的3种总体特性;结合不同维度,阐释了3种不同划分类型;从4个方面归纳了当代自适应表皮设计的发展脉络,指出整合动态遮阳、光伏集成与农业集成等构成要素的自适应表皮是兼具环境需求与成本控制的有效设计途径之一;最后结合不同地域气候与建筑类型的应用适宜性,给出了不同地区代表性城市的自适应表皮构成要素的建议。     

高铁建筑表皮与光伏一体化设计分析

目前高铁建筑表皮与光伏一体化设计在形态上过于单一,限制了高铁建筑形式表达和更大生态节能效益的实现。基于对高铁建筑形态特征的分析,和对当前光伏组件性能的总结,探讨了在高铁建筑屋面、立面和构件系统中,创新光伏组件类型选择和集成模式的可行性。发现：①通过优化光伏组件类型的选择,可以将光伏组件转变成高铁建筑形式表达的积极要素;②随着光伏组件性能的提升,相关集成设计可以突破当前集中于屋面系统的现状,拓展到高铁立面、构件系统中。研究为进一步丰富高铁建筑表皮形式,扩大建筑光伏一体化应用规模提供了依据。     

现代建筑表皮的光伏一体化设计研究

建筑材料与建筑技术的不断进步使现代建筑表皮系统也悄然发生着变化。随着能源危机的到来,光伏发电系统的产生及成熟为现代建筑表皮的设计提供了新的灵感元素。通过对建筑光伏一体化系统（BIPV）的分析及典型建筑实例的介绍,提出含有建筑光伏一体化构成元素的绿色建筑表皮设计将会成为未来建筑表皮设计的发展趋势之一。     

建筑表皮的自适应技术与参数化设计方法

自适应建筑表皮能对室外变化的环境作出动态响应,可有效降低建筑能耗并提高室内环境舒适度,是近年来建筑学领域的研究热点之一。本文对自适应建筑表皮的发展现状进行综述,根据自适应建筑表皮的关键技术特征对其进行分类,分析讨论了不同自适应表皮的特点,以及现有理论研究、应用研究和实验研究中仍需攻克的难题,总结并探讨了参数化设计方法与流程。本文的研究工作有利于自适应建筑表皮技术的推广与应用,同时可以促进我国建筑节能工作的发展。     

光伏建筑表皮一体化设计解析——以SDE2010参赛作品为例

以光伏建筑表皮为研究对象,以2010年太阳能十项全能竞赛(SDE2010)为研究背景,分析光伏建筑表皮一体化的技术要素、美学要素及设计要点。重点通过对天津大学参赛作品设计策略和数据的分析,阐述光伏建筑表皮的设计要点。     

光伏表皮材料与高层住宅立面一体化设计研究

本文以光伏表皮材料与高层住宅立面设计为研究对象,分析了我国高层住宅发展的势在必行、光伏表皮的美学表达与设计要素,对光伏表皮构件与高层住宅立面设计的一体化设计进行了分析,阐述了一体化设计的方法。     

光伏表皮材料与高层住宅立面一体化设计研究

本文以光伏表皮材料与高层住宅立面设计为研究对象,分析了我国高层住宅发展的势在必行、光伏表皮的美学表达与设计要素,对光伏表皮构件与高层住宅立面设计的一体化设计进行了分析,阐述了一体化设计的方法。     

浅谈建筑自适应表皮组织结构和运动方式

随着近年来建筑技术的发展和建筑生态需求增加,建筑表皮向可调节、自适应方向发展。文章阐述了建筑自适应表皮的发展历程、相关概念、组织结构和运动方式,重点归纳了表皮系统感应器、控制器和执行器三个重要组成模块,以及表皮平移、旋转、折叠和变形四种常见的运动方式,为建筑师在建筑表皮设计及表皮形式创新设计方面提供新的思路。     

光伏组件作为建筑表皮时的美学语言

以建筑美学作为了解光伏建筑设计的切入点,利用设计学三大构成分析光伏组件的美学特性,进行运用形式美规律分析组件与建筑设计的一些处理手法,以期为涉足光伏建筑领域的设计师提供参考。     

建筑遮阳体系与外遮阳建筑一体化形式谱系

建筑遮阳技术对建筑室内热环境和光环境的调控具有重要作用。基于对遮阳技术层级、遮阳设置位置和遮阳材料三种分类方式的整合,构建了遮阳体系框架;系统梳理了建筑外遮阳的基本形式;着重探讨了与建筑表皮多种形态相结合的外遮阳建筑一体化形式系谱。     

活动式外遮阳与居住建筑的一体化设计

通过对活动式外遮阳的研究,总结了居住建筑中常用的活动式外遮阳的类型和特点,并根据居住建筑中外遮阳所存在的问题,阐述了活动式外遮阳与居住建筑一体化设计的若干要求,提出了一些应用建议、设计方法及实施细则,以期促进活动式外遮阳在居住建筑中的推广应用。     

现代建筑表皮设计方法探究

针对中国当今建筑表皮设计所面临的问题,以沈阳奉都大酒店方案设计为出发点,对现代建筑表皮的构成要素、营造方式两方面内容做了探索和研究,并创造性地提出建筑表皮营造方式的四种方法——光影、扭曲、构成、分形,以期为日后设计和研究起到一定的借鉴作用。     

居住建筑外遮阳节能设计研究

文中就居住建筑外遮阳系统的节能设计要点展开论述,并结合实例,采用模拟软件分析了该地区冬至日采光系数,比较三个方案得知：采用遮阳后临窗处采光系数明显下降,可起到防止眩光的作用,并提高室内光线分布的均匀度。     

垂直农业建筑表皮降温增湿效益研究

近年来用地紧缺、热岛效应、环境污染、供能紧张等城市问题日益凸显,阻碍了城市的可持续发展。垂直农业作为都市农业的一部分,可利用大量城市立面进行农业生产,不仅可降低城市对周边农业的依赖度,同时对城市微环境和建筑室内舒适度改善起到积极作用。目前垂直农业的研究热点主要侧重于垂直农业在城市中的应用和作物生产方面,建筑领域技术人员在垂直农业与微观建筑环境的研究中,特别是在模拟结合实验的研究方面仍然不足。量化垂直农业建筑表皮在夏季高温条件下的降温增湿效益,对于准确评价垂直农业建筑在夏季时的微观热湿环境和综合节能性能具有现实意义。对垂直农业建筑表皮原型模块进行了实验测试,并使用CFD数值模拟方法对其夏季热湿过程进行了模拟。实验和模拟结果都表明所述垂直农业建筑表皮在夏季有很好的降温增湿效益。白天建筑外墙外表面最高温度降低范围为3.4～11.2℃,局部空气相对湿度最大增加2.38%～4.85%。同时实验和模拟结果显著相关,也证明研究中采用的标准植株建模模拟方法的可行性。     

外遮阳一体化设计在高层居住建筑中的设计和研究

随着我国建筑技术不断进步,"节能建筑"受到全社会的日益重视和提倡。从建筑师的角度概述建筑外遮阳的研究目的及其重要意义。在此基础上,针对我国建筑外遮阳现状所存在的问题,为高层住宅遮阳设计的标准化提供解决方案,并对一体化设计中,外遮阳关键性技术和全流程的设计模式进行深入研究。     

媒体化的建筑表皮

本文分析了建筑表皮作为信息符号载体的变迁历史，指出当前信息符号正浸入整个建筑表皮，改变了建筑表皮与信息的传统关系。信息符号与建筑表皮的体化和传统实体信息符号虚拟化成为当代媒体化建筑表皮的两个重要特征。     

光伏遮阳板与建筑一体化优化设计和性能研究

针对光伏遮阳板设计特点,提出了光伏遮阳板优化设计的数学方法,建立了光伏遮阳板的传热和发电模型,并通过数值模拟方法,给出了光伏遮阳板的最优化设计,分析了其在最优化设计下的性能。研究结果表明:以合肥地区为类,采用标准效率14.5%的单晶硅电池,在最优化设计安装下,光伏遮阳板的全年平均发电效率为12.4%,年发电量达到191.2 kWh/m2.     

轻薄表皮建筑的设计理念及技术分析

本文首先论述了轻薄表皮建筑的产生,然后分析了新的设计理念和技术影响下产生的拒绝传统空间秩序的消隐建筑和与周围环境相互感知、交流、反应的媒体建筑,并提出了轻薄表皮发展出的可自我调节的“皮肤”和能为建筑提供能源动力的“心肺”,最后探讨了轻薄表皮建筑对我国建筑发展的启示。     

建筑表皮材料的精细化设计

建筑表皮是否精细对建筑物有着决定性影响,良好的建筑表皮设计能够使建筑物更加夺目。本文将针对建筑物表皮精细化设计,对其设计理念以及应用手法展开细致的探讨。     

人工智能语境下的寒地建筑表皮智能化演进

建筑表皮作为室内外环境交互界 面,是缓解室外环境不利影响、回应使用者 舒适度需求的重要系统,对建筑性能有显著 影响,对其的研究对于落实节能减排战略、 促进生态文明城市建设有重要意义。在节 能指标约束下,既有寒地建筑围护结构碳排 大、造价高,对室外环境的动态波动和室内 使用者需求的响应潜力不足,制约了寒地建 筑绿色性能的提升幅度。随着人工智能技术 的发展和人居环境品质要求的提升,寒地建 筑表皮呈现出智能化演进趋势。本文旨在分 析寒地建筑表皮智能化演进的产业需求和人 工智能语境下的技术推力;梳理建筑表皮智 能化发展脉络,解析建筑表皮智能化演进 过程中的标志性理论成果和工程实践探索; 人工智能语境下的寒地建筑表皮智能化演进* 韩昀松　王加彪　HAN Yunsong, WANG Jiabiao Intelligent Evolution of the Fa?ade for Buildings in Cold Regions in the Context of Artificial Intelligence 中图分类号 TU984.3 文献标识码 A 文 章 编 号 2095-6304（2020）02-07-08 作者简介 韩昀松（通讯作者）：哈尔滨工业大学建筑学院, 寒地城乡人居环境科学与技术工业和信 息化部重点实验室,副教授,hanyunsong@ hit.edu.cn 王加彪：哈尔滨工业大学建筑学院,寒地城乡人居 环境科学与技术工业和信息化部重点实 验室, 硕士研究生 * 国家自然科学基金项目（51708149）;中国博士后 科学基金资助项目（2017M621276） 进一步从“动态找形”“高效传动”和“智能控制”三方面阐述寒地建筑表皮智能化演进发展中 关键的科学与技术问题,拓展建筑表皮设计理论与方法体系,从而提升寒地建筑表皮智能化水 平,推动建筑产业信息化转型。