气候适应性建筑外壳

气候适应性建筑外壳(Climate-adaptive building shell CABS)是建筑工程学中的一个术语,它描述了以动态方式与其环境变化相互作用的外墙和屋顶组。 传统建筑物具有静态建筑物封套,因此不能响应变化的天气条件和居住者要求而行动。 另一方面,气候适应型建筑外壳确实有能力随时间变化。 精心设计的CABS有两个主要功能:它们为加热,冷却,通风和照明节能做出贡献; 并对建筑物的室内环境质量产生积极的影响。

定义
Loonen等人 CABS定义如下:

适应气候的建筑外壳能够随着时间的推移反复改变其功能,特性或行为,以响应不断变化的性能要求和可变的边界条件,并以提高整体建筑性能为目标。

背景
现代建筑方法,材料科学的发展以及可控动态立面部件的可用性现在为创新的建筑围护结构解决方案提供了丰富的可能性,从而更好地响应环境背景,从而允许立面“作为活的有机体”行事。 大自然被认为是CABS最重要的灵感来源之一。 适应性在本质上是普遍存在的,而仿生学将大自然经过时间考验的想法传达给建筑物背景的努力是有益的。 人们用汗水,抖动和调整衣服的方式被许多人用作隐喻,将建筑物的皮肤看作是活的膜。 同样,一些CABS概念模仿向性:植物的定向生长或向特定环境触发方向的旋转。 光向性(即响应光的变化)和向日性(即响应太阳变化)已经有效地转化为CABS概念,能够及时收集和拒绝太阳能[59-60]。

相关概念
CABS只是一个门面概念的名称,可以用一系列不同的术语来描述。 可以使用术语“自适应”的几种变体,包括:主动,先进,动态,智能,交互式,动力学,响应,智能和可切换。 此外,响应式架构,动态架构,智能建筑等概念密切相关。 与CABS的主要区别在于适应发生在建筑物外壳层,而其他概念则考虑整体建筑方法。

适应类型
CABS中的适应机制可以分为两类。 适应行为要么基于宏观尺度上的性质或行为的变化,要么基于微观尺度上的行为。 建筑外壳的第一种适应性通常也被称为“动能包络”,这意味着存在某种可观察的运动。 宏观尺度上的适应性通常会导致建筑物外壳的配置通过移动部件发生变化。 可以观察到的运动类型差别很大,通常由以下几种动作之一来描述:折叠,滑动,展开,压痕,铰接,滚动,膨胀,扇形,旋转,卷曲等。在另一种类型的CABS (微观尺度),变化直接影响材料的内部结构。 在这里,适应性要么通过热物理或不透明光学性质的变化,要么通过从一种形式到另一种形式的能量交换来表现。 诸如形状记忆合金或温度响应聚合物之类的智能材料通常用于实现这种适应性。

值得注意的例子
虽然CABS的概念还比较新,但世界各地的建筑物中可以找到几百个概念。 以下列表显示了重要示例的概述。

构建示例
Al Bahr Towers,Aedas,阿布扎比
阿拉伯世界研究所,Jean Nouvel,法国巴黎
Heliotrope,Rolf Disch,德国弗莱堡
Burke brise soleil – 密尔沃基美术馆Quadracci Pavilion。 圣地牙哥卡拉特拉瓦,密尔沃基,威斯康星州,美国
Surry Hills图书馆,Francis-Jones Morehen Thorp,澳大利亚悉尼
Bengt Sjostrom剧院,Studio Gang Architects,罗克福德,伊利诺斯州,美国
Kuggen活动防晒霜,Wingårdharkitektkontor,瑞典哥德堡
子系统和组件
积极采光
动态绝缘
相变材料
智能玻璃