位于韩国首尔的可再生技术公司 Hanwha Corp. 的总部大楼外立面改造时，设计重点关注两个方面：照射在建筑物每一侧的阳光量和该公司自己的光伏电池板进入新建筑围护结构。国际工程公司 Arup 是该项目的可持续性和立面顾问，与荷兰建筑公司 UNStudio 在新系统上密切合作，据 Arup 的 Vincent Cheng 博士说，该系统具有 54 种立面模块，以 239 种配置排列研究员和公司东亚可持续发展总监。
该建筑占地约 60,000 平方米，高出 29 层，位于首尔清溪川休闲运河旁。该建筑建于 1980 年代，采用传统的窗墙系统，连接到 H 梁支撑的复合板上。但近年来，这种立面“在美学和环境性能方面都有些过时”，Arup 可持续发展副总监兼东亚建筑性能和系统负责人 Tony Lam 博士指出。
因此，韩华“旨在改造其总部，以反映其作为先进、领先的可再生技术公司的地位，”Lam 解释道。
光伏电池分布优化模型
以铝制竖框和横梁为特色的新立面模块的设计和分布是基于建筑物不同侧面和部分接收到的太阳辐射和日光量。因此，在结构的南侧，太阳辐射可能最重，模块突出得更远以提供额外的遮阳。
在阳光较少的北侧，模块略微凹陷，让更多的光线进入建筑物的内部空间。Lam 补充说，遇到较大太阳辐射的立面区域被指定为“眼睛”区域，而辐射较少的区域被指定为“常规”区域。
除了模块的不同参数化设计外，立面还将 301 块韩华光伏电池板集成到新的建筑围护结构中；屋顶上还安装了另外 370 块面板。光伏系统旨在产生 100 千瓦的电力，相当于建筑物能耗的 3%。
日光照射研究
整个系统被描述为一个集成的响应式立面，旨在在一天和一个季节可能面临的各种环境条件下，在能源消耗和发电、眩光、热舒适性和其他因素方面发挥最佳性能。Lam 指出，在美学上，由于建筑遮阳功能，建筑物的外观也会根据天气和一天中的时间不断变化。
在改造过程中，原来的外立面被拆除并更换为新系统，新系统通过焊接在原 H 梁外表面的支架固定在现有结构上。
为了开发新的集成响应式立面系统，Arup 严重依赖计算机模拟“以整体优化拟议的设计，同时保持原始建筑意图，”Lam 说。这些模拟包括一个太阳辐射模型，该模型有助于消除过度遮蔽的光伏电池板；一项旨在消除可能对周围建筑物产生强烈视觉影响的光伏电池板的眩光研究；用于优化系统布线配置的阴影分析，Lam 说这有助于确定面板应该垂直连接以最大限度地提高效率；光伏面板输出的估计；热舒适模拟；能源消耗分析；采光分析；玻璃优化研究；和生命周期分析。
设计团队还使用了由 Robert McNeel & Associates 创建的 Grasshopper 优化算法来帮助确定模块化立面元素的模式。
Lam 说，这些模块是在场外制造和安装的，安装方便快捷，对大楼大约 6,500 名住户的空气质量或噪音影响极小。这对项目的成功至关重要，因为从 2017 年到 2019 年底，该建筑在施工阶段的大部分时间里一直被占用。随着改造工作的进行，一次腾空了三层楼；其他楼层仍然完全被占用和运行，直到需要对它们的立面部分进行工作。
Cheng 补充说，新的立面系统显着降低了建筑物的能源消耗，将典型楼层供暖所需的能源减少了 36%，将典型楼层照明所需的能源减少了 26% 以上。他指出，韩华已将其现有总部的使用寿命延长了大约 20 年。
此外，隐含碳分析表明，通过仅更换立面——而不是建造新建筑——该项目将潜在隐含碳排放量减少了 71%。因为韩华大楼的整体结构和原有的机械系统仍处于良好状态，”Cheng 总结道，“更换立面是最可持续的选择。”
这篇文章首次出现在 2020 年 12 月的土木工程杂志上，标题为“新的模块化立面装饰可再生技术公司的总部”。
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