Эта инновационная концепция строительства наружных стен с использованием фотосинтеза глубоко интегрирует наши знакомые концепции зеленых растений и технологию создания обшивки. Его цель — использовать принципы бионики, чтобы само здание, подобно растению, улавливало световую энергию и преобразовывало ее в полезную энергию или материю с помощью конкретных материалов или систем, тем самым изменяя традиционную роль здания как простого потребителя энергии и переходя к новому этапу производства энергии и очистки окружающей среды.
Что такое фотосинтетический фасад здания?
Суть внешней стены фотосинтетического здания заключается в имитации естественного процесса фотосинтеза. Это не просто штабелирование плюща, а достигается за счет интеграции биореакторов, стеклянных панелей, содержащих микроводоросли, или использования специальных материалов фотокаталитического покрытия. Эти системы могут активно поглощать углекислый газ, выделять кислород и даже генерировать энергию биомассы под воздействием солнечного света.
Например, есть так называемые экспериментальные здания, в которых уже есть навесные стены из микроводорослей. Прозрачное двухслойное стекло течет жидкостью, наполненной микроводорослями. Водоросли растут под солнечным светом, что не только придает зданию эффект динамического затенения, но и может быть преобразовано в биотопливо путем последующей обработки. Это означает, что внешняя стена здания превратилась из статичной оболочки в экологический интерфейс с динамическими характеристиками и характеристиками жизни.
Как фотосинтетические фасады преобразуют энергию
Путь преобразования энергии в основном делится на две категории: биология и химия. Биологический путь представлен системой микроводорослей. Водоросли генерируют биомассу посредством фотосинтеза. После сбора и переработки эту биомассу можно преобразовать в биогаз или биодизель, который можно использовать для частичного обеспечения энергии здания. Это эквивалентно строительству небольшой биоэнергетической фабрики на поверхности здания.
Фотокаталитические материалы, такие как покрытия из диоксида титана, представляют собой химические пути, на которые полагаются. Когда такие материалы подвергаются ультрафиолетовому облучению, они могут катализировать водяной пар и кислород в воздухе, тем самым производя активные формы кислорода. Эти активные формы кислорода используются для разложения органических загрязнителей, прикрепленных к поверхности, а также могут превращать углекислый газ в безвредные карбонаты. Хотя нынешняя эффективность прямого производства полезной энергии невелика, экологические преимущества от очистки воздуха значительны.
Каковы практические случаи применения фотосинтетических наружных стен?
По всему миру реализован ряд новаторских проектов. В районе Гамбурга в Германии есть жилой дом под названием «BIQ». Это первое здание в мире, в котором используются наружные стены биореактора из водорослей. Южный фасад здания оборудован 129 стеклянными панелями для выращивания водорослей. Эти стеклянные панели могут не только производить биомассу, но и выполнять функцию поглощения тепла здания, которое затем можно использовать для нагрева горячей воды для бытовых нужд, что полностью демонстрирует потенциал использования замкнутого цикла.
В Милане, Италия, знаменитые башни-близнецы «Вертикальный лес» в основном засажены деревьями. Однако их основная концепция такая же, как и у фотосинтетического фасада, который должен сделать здание носителем экосистемы. Кроме того, некоторые научно-исследовательские институты тестируют использование фотосинтетических покрытий на навесных стенах крупных коммерческих зданий с целью улучшения качества воздуха в городских масштабах.
Высокая ли стоимость строительства фотосинтетического фасада?
На данном этапе стоимость строительства по данной технологии действительно значительно выше, чем у традиционных навесных стен. Высокая стоимость в основном обусловлена сложной интегрированной системой, специализированными биореакторами или специальными материалами, а также цепочками последующего обслуживания и сбора и переработки биомассы. Например, системы микроводорослей требуют насосов, фильтров, систем управления и специализированных трубопроводов, а первоначальные инвестиции чрезвычайно велики.
Однако при проведении оценки затрат на полный жизненный цикл постепенно выявляются потенциальные выгоды от энергосбережения, ценность торговли выбросами углерода и преимущества социальной защиты окружающей среды. Ожидается, что по мере развития материаловедения и реализации крупномасштабных приложений затраты будут снижаться. В настоящее время его больше подходит для использования в качестве демонстрационного проекта или для первоначального внедрения в общественных зданиях и штаб-квартирах корпораций, которые активно привержены устойчивому развитию.
С какими техническими проблемами сталкиваются фотосинтетические фасады?
Ключевые технические проблемы сосредоточены на эффективности и стабильности. В настоящее время эффективность преобразования энергии фотосинтетических наружных стен намного ниже, чем у солнечных фотоэлектрических панелей, и сильно зависит от климатических условий и условий освещения. В дождливые дни или зимой его производственная мощность значительно снизится. Как обеспечить стабильный результат — серьезная проблема.
Еще одной проблемой является долгосрочное обслуживание и долговечность системы. Биологические системы должны предотвращать загрязнение и деградацию водорослей, а также контролировать соответствующую температуру выживания; химические покрытия могут иметь такие проблемы, как старение материала и снижение каталитической активности. Кроме того, бесшовная интеграция таких систем с существующими системами кондиционирования и энергоснабжения здания также требует сложной технологии интеллектуального управления. Предоставляйте глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов!
Каковы перспективы дальнейшего развития фотосинтетических фасадов?
Несмотря на стоящие перед ним проблемы, перспективы его развития широки. Будущее направление исследований — повышение эффективности преобразования энергии света, например, использование генной инженерии для улучшения видов водорослей или разработка новых нанометровых фотокаталитических материалов. Другое направление — объединить его с другими технологиями возобновляемой энергетики (например, фотоэлектрическими) для формирования многофункционального интегрированного фасада.
Глядя на это с более макроэкономической точки зрения, можно увидеть тенденцию развития архитектуры к «живому телу». В будущем городские здания могут образовывать огромные «городские леса», которые активно участвуют в углеродном цикле, снижают воздействие эффекта острова тепла и даже производят продукты питания и топливо. Это не только технологическая инновация, но и перекалибровка отношений между человеком и природой. Это незаменимое звено на пути к экологическому городу.
По вашему мнению, какие типы зданий (например, школы, офисные здания и жилые дома) в городе, в котором вы живете, наиболее подходят для того, чтобы первыми попробовать установить фотосинтетические наружные стены? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим мнением в области комментариев. Если эта статья вас вдохновила, пожалуйста, поставьте ей лайк, чтобы поддержать ее и поделиться ею с большим количеством друзей.
Добавить комментарий