Slupinski afhandling 1 del - Read

aarch.dk

Slupinski afhandling 1 del - Read

SOL-SLØR

DEL 1

INDHOLDSFORTEGNELSE

Forord..............................................................................................................................................001

Resumé – Dansk............................................................................................................................. 003

Summary – English......................................................................................................................... 005

1. Projektet og dets faglige baggrund............................................................................................ 007

1.1 Projektets motiv og mål...................................................................................................... 008

1.2 Problemstilling – generelt................................................................................................... 008

1.3 Problemstilling - fokus........................................................................................................ 015

1.4 Afhandlingens opbygning................................................................................................... 019

2. Materialeudforskning – den metodiske tilgang.......................................................................... 021

2.1 Præstation som sammensmeltning af funktion og perceptuel kvalitet.............................. 023

2.2 Bygningsfacaden som præstation og som materiale

- de 2 tilganges potentialer i udforskning af facademateriale........................................... 025

2.2.1 Bygningsfacadens præstationsorienterede koncept.................................................. 026

2.2.2 Bygningsfacadens materialeorienterede koncept...................................................... 027

2.3 Udvælgelse af projektets metode....................................................................................... 029

3. Lysets Materiale - solceller ........................................................................................................ 031

3.1 Introduktion........................................................................................................................ 031

3.2 Solcelletyper baseret på krystallinsk siliciumteknologi...................................................... 036

3.2.1 Mono- og polykrystallinske siliciumwafer-solceller................................................... 036

3.2.2 Hybrid-siliciumsolceller.............................................................................................. 041

3.2.3 Ribbon-siliciumsolceller............................................................................................. 041

3.2.4 Monokrystallinske tynd-silliciumsolceller.................................................................. 043

3.2.5 Spherical-siliciumsolceller ......................................................................................... 045

3.3 Solcelletyper baseret på Tyndfilmsteknologi...................................................................... 047

3.4 Farvestofbaserede solcelleteknologier .............................................................................. 053

3.5 Antirefleksbelægning.......................................................................................................... 056

3.6 Elektriske ledebaner ...........................................................................................................057

3.7 Fra solcelle til panel til array............................................................................................... 060


3.7.1 Fra solcelle til panel................................................................................................... 060

3.7.2 Fra panel til array....................................................................................................... 062

3.8 Panelindkapsling................................................................................................................. 063

3.9 Økolomiske Aspekter ......................................................................................................... 067

3.9.1 Økologi - Indlejret energi i solceller og dens regenereringstid................................. 067

3.9.2 Økologi - Orientering mod sollyset............................................................................ 067

3.9.3 Økonomi - Hvorfor er de eksisterende solceller så dyre i anskaffelsespris? ............ 069

3.9.4 Økonomi - Solcellepaneler i stedet for facademateriale............................................ 069

3.10 Afslutning.......................................................................................................................... 071

4. Lysets Præstation - visuel perception og lysfiltrering................................................................ 073

4.1 Introduktion........................................................................................................................ 073

4.2 Synssansens opbygning og funktion................................................................................... 074

4.3 Det optiske indeklima og den lysfiltrerende facade ........................................................... 092

4.4 Afslutning ........................................................................................................................... 101

5. Forskningsmetoden i praksis - undersøgelsesteknikker.............................................................103

5.1 Forskningsområde – lysfiltreringsprincipper...................................................................... 105

5.2 Eksperimentsetting - undersøgelsesomgivelser................................................................. 107

5.2.1 Forsøgsmodellen........................................................................................................ 108

5.2.2 Laboratorium 01: Kunstig himmel............................................................................. 112

5.2.3 Laboratorium 02: Kunstig sol..................................................................................... 115

5.3 Eksperimentevaluering – evalueringsparametre og observationsteknikker...................... 119

SOL-SLØR - DEL 2 Undersøgelsesteknikker og laboratorieundersøgelser.................................................. DEL 2

5.3.1 Belysningsstyrkefordeling – KVANTITATIV MÅLING.............................................................. DEL 2

5.3.2 Kontrastforhold – KVANTITATIV MÅLING............................................................................. DEL 2

5.3.3 Gennemsigtighed – subjektiv vurdering............................................................................... DEL 2

5.3.4 Modellering – subjektiv vurdering........................................................................................ DEL 2

5.3.5 Farvegengivelse – subjektiv vurdering................................................................................. DEL 2

5.4 Eksperimentvariation – undersøgelsesvariabler i de 5 eksperimentgrupper......................120

5.4.1 Undersøgelsesvariabler i eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster.................................... DEL 2

5.4.2 Undersøgelsesvariabler i eksperimentgruppe B – Vinkelselektivt mønster............................... DEL 2

5.4.3 Undersøgelsesvariabler i eksperimentgruppe C – Transparent grå-filter.................................. DEL 2

5.4.4 Undersøgelsesvariabler i eksperimentgruppe D - Transparent farve-filter............................... DEL 2

5.4.5 Undersøgelsesvariabler i eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling....................... DEL 2

5.4.6 Evalueringsparametrenes sammenhæng.............................................................................. DEL 2

5.5 Eksperimentdokumentation – et eksempel.........................................................................122


6 Laboratorieundersøgelser..................................................................................................................... DEL 2

6.1 Observationer for eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster...................................................... DEL 2

6.2 Observationer for eksperimentgruppe B – Vinkelselektivt mønster................................................. DEL 2

6.3 Observationer for eksperimentgruppe C – Transparent gråfilter..................................................... DEL 2

6.4 Observationer for eksperimentgruppe D - Transparent farve-filter................................................. DEL 2

6.5 Observationer for eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling.......................................... DEL 2

6.6 Opsamlende konklusion på de gennemførte eksperimenter...............................................125

6.6.1 Observationer samt konklusion for

eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster............................................................. 126

6.6.2 Observationer samt konklusion for

eksperimentgruppe B – Vinkelselektivt mønster....................................................... 128

6.6.3 Observationer samt konklusion for

eksperimentgruppe C – Transparent grå-filter........................................................... 130

6.6.4 Observationer samt konklusion for

eksperimentgruppe D - Transparent farve-filter........................................................ 132

6.6.5 Observationer samt konklusion for

eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling................................................ 134

6.6.6 Opsamling .................................................................................................................. 135

6.6.7 Konklusion for de anvendte undersøgelsesteknikker ................................................136

7. Arkitektoniske potentialer for lysfiltrerende solceller................................................................ 139

7.1 Generelt – lysfiltrerende solceller som gennemsigtig ”kosmetisk”.................................... 139

7.2 Translucens - Eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling.................................. 146

7.3 Perforeret transparens - Eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster.............................. 150

7.4 Vinkelselektiv transparens - eksperimentgruppe B – vinkelselektivt mønster...................164

7.5 Gråzoner - eksperimentgruppe C – transparent grå-filter.................................................. 170

7.6 Kalejdoskop - eksperimentgruppe D – Transparent Farvefilter......................................... 174

7.7 Opsamling........................................................................................................................... 181

Kildeliste......................................................................................................................................... 184

Publikationsliste............................................................................................................................. 195

Bilag 1: Eksperimentdokumentation......................................................................................................... DEL 2

Bilag 2: Afgangsprojekt........................................................................................................................... DEL 2


Forord

Dette Ph.d.-projekt er blevet til i et multidisciplinært samarbejde mellem Arkitektskolen Aarhus (AAA) og

Teknologisk Institut. Desuden indeholder projektet to uundværlige studieophold på Norges Teknisk-

Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) på sammenlagt 10-måneder. Projektet hører under et nordisk

solcelleprogram finansieret af Nordisk Energiforskningsprogram (NEFP), som jeg takker meget for at have

støttet sådan et multidisciplinært projekt som dette. Jeg har opdelt mine tak efter fagligt og personligt

indhold.

Faglige tak

Jeg vil først og fremmest takke min hovedvejleder arkitekt cand.arch. Ph.d. Poul Bæk Pedersen samt mine 2

projektvejledere: fysiker cand.scient. Ph.d. Hanne Lauritzen og arkitekt cand.arch. Ellen Kathrine Hansen.

Alle tre har både støttet mig fagligt og stillet motiverende krav til mit forskningsarbejde. Ellen Kathrine

Hansen vil jeg desuden takke for at have vækket min interesse for bygningsintegration af solceller under 6.

semester af mit arkitekturstudie. Derudover vil jeg også takke min første hovedvejleder arkitekt cand.arch.

Uffe Lentz for at have sat mig i gang med ph.d.-projektet.

Jeg vil sende en stor og betydningsfuld tak til NTNU (www.ntnu.no) og SINTEF Byggforsk (www.sintef.no) i

Trondheim for stor faglig støtte, for en meget venlig modtagelse, for fine studieomgivelser, for

deltagelsesmulighed i 2 ph.d.-kurser på NTNU og for den uundværlige adgang til NTNU’s

dagslyslaboratorium med al dets udstyr. Jeg vil især takke Anne Grete Hestnes, Barbara Matusiak, Birgit

Cold, Käthe Hermstad, Inger Andresen, Tommy Kleiven, Annemie Wyckmans, Turid Worren, Igor Sartori og

Øyvind Aschehoug for alle at have bidraget med fagligt feedback og venlighed.

Stor tak til Teknologisk Institut (www.teknologisk.dk) for faglig støtte, gode studieomgivelser, tilgang til

materialeprøver samt dygtige kollegaer, der altid var frisk på at tage faglige spørgsmål op – især tak til

Hanne Lauritzen, Lars Bo Molnit, Signe Dahl Wedel, Thomas Laursen, Helle Ullerup og Jens Christiansen.

Jeg vil ligeledes takke Arkitektskolen Århus (www.aarch.dk) for gode studieomgivelser samt mulighed for

deltagelse i ph.d.-grundkursus samt andre faglige seminarer med faglige diskussioner – især en tak til

Anders Munch og Jørgen Dehs.

Jeg vil sige mange tak til Photosolar (www.photosolar.dk) med Eik Bezzel Hansen i spidsen for faglig støtte

samt tilgang til materialeprøver til min forskning. Samtidigt vil også takke Faktor3 (www.faktor-3.dk) med

Barbara Bentzen og Peter Behrensdorf Poulsen i spidsen for faglig støtte samt udveksling af meninger om

solceller og design.

For hjælp med grafiske illustrationer, med fotografering samt korrekturlæsning vil jeg gerne takke Katarzyna

Slupinski, Adriana Slupinski, Lotte Bertelsen, Christina Gredsted, Malte Frid-Nielsen, Marek Szysz samt

Joanna Beszczynska.

Personlige tak

Jeg vil først og fremmest takke personer tæt på mig – min Mor, Urzula, og Far, Grzegorz, samt mine Søstre;

Adriana og Katarzyna samt min dejlige kæreste, Eva Kann Nielsen, for både at have støttet mig, men også

prikket til mig, så jeg ikke stod stille med arbejdet. Jeg vil ligeledes takke Gud – kilden bag naturlove – for

moralsk inspiration til at arbejde med bæredygtige aspekter, der kan være til gode for mange andre end

bare for min egen nysgerrigheds tilfredsstillelse.

Jeg vil sende en stor tak til to af mine ekskærester: til Lotte Bertelsen for at have bidraget med mange gode

stunder samt tålmodigt støttet mig op igennem den første halvdel af dette forskningsprojekt og til Christina

Gredsted for ligeledes at have bidraget med mange gode stunder og støtte i den midterste del af dette

forskningsprojekt.

Jeg vil også takke mine venner for at prikke til mig for at få mig i sving til at blive færdig med afhandlingen

og samtidigt sørget for, at jeg fik min portion af rock n’ roll og adspredelse – især en tak til i alfabetisk

rækkefølge: Johnny Behnke, Bjørn Børgesen, Daniel Ngai-Kocher, Filip Misiak, Astrid Palm og Joen

Østergård. Samtidigt vil jeg også takke den smukke Trondheims søde befolkning – og især mine samboere

under mine 2 studieophold: Tore Andreas Garshol, John Reinert Davidsen, Ingunn Øgreid, Linn Therese

Thuv, Alexander Knudsen og Alex Rødseth for at få mig til at falde meget let til og samtidigt bidrage med

masser af sjove stunder.

1


Jeg vil også takke personligt min projektvejleder, Hanne Lauritzen, for løbende at have udvist tiltro til mit

arbejde og givet mig indtryk af, at jeg var på rette spor med min afhandling – også når jeg selv troede jeg

var på afveje. Sidst, men ikke mindst vil sende en tak til de søde biblioteksdamer på NTNU, for at lade mig

låne nogle af bøgerne i meget laaang tid.

2


Resumé – Dansk

En stor del af solcelleforskningen ligger i dag i det tekniske område med ydelse, produktionsoptimering og

holdbarhed som hovedmålet. Hvis solcellerne kun betragtes som energikilde, kan de fra brugernes

synspunkt betragtes som en meget langsigtet investering pga. en lang økonomisk tilbagebetalingstid. Den

bæredygtige gevinst kan først mærkes engang i fremtiden. Dette projekts tilgang går ud på at skabe en

øjeblikkelig gevinst ved at fokusere på perceptuelle kvaliteter i udformningen af solcelleruder – kvaliteter,

der kan opleves lige så snart, solcellepanelerne er installeret. Derfor er udgangspunktet i denne ph.d.-

afhandling at se solcellerne som et facademateriale frem for kun som en energikilde.

Projektet har sin baggrund i det multidisciplinære samarbejde, som arkitekten Ellen Kathrine Hansen fra

Arkitektskolen Aarhus har etableret med fysikerne Hanne Lauritzen og Eik Bezzel Hansen fra daværende

PEC-Group på Teknologisk Institut, som bl.a. forsker i nye typer translucente solceller.

Teknologisk Institut har i forbindelse med fokus på bygningsintegration af solceller efterlyst metoder og

teknikker til arkitektonisk formgivning af lysfiltrerende solcellepaneler. Dette projekt har derfor et todelt

formål. På den ene side skal projektet undersøge forskningsteknikker, der kan bidrage til udformning af

lysfiltrerende solcellepaneler. På den anden side skal projektet udforske, hvordan lyset kan filtreres med

facadeintegrerede solceller og indikere deres arkitektoniske potentialer.

Emnet for projektet er derfor lysfiltrerende solcelleruder med mønstre i lille skala – både mikro- og

mesoskala – samt hvordan disse solcelleruder påvirker det optiske indeklima. Der fokuseres således på

lysfiltrerende solceller set indefra bygningen og ikke udefra.

Dette projekt er delt op i en teoretisk fase og praktisk fase. Den teoretiske fase danner en base for den

praktiske fase, der består af en beskrivelse af de anvendte undersøgelsesteknikker, udførelsen af

eksperimenterne og deres evaluering. Projektet starter med indkredsning af emneafgrænsning og

metodebeskrivelse i henholdsvis kapitel 1 og kapitel 2. Herefter kommer projektets teorifase bestående af

kapitel 3 med teori om solceller samt kapitel 4 med teori om dagslysrelaterede aspekter i byggeri. Teorierne

overføres efterfølgende til praksis i formuleringen af undersøgelsesteknikkerne i kapitel 5. Disse teknikker

gennemføres i praksis og registreres i kapitel 6. Herefter vurderes de anvendte undersøgelsesteknikker med

henblik på at kunne bidrage til udformningen af facadeintegrerede solcellepaneler. Ligeledes vurderes

undersøgelsernes lysmæssige resultater. Disse resultater perspektiveres i kapitel 7 til arkitektur med

lignende facademæssige virkninger, hvor der peges på arkitektoniske potentialer indenfor de forskellige

måder at filtrere dagslysets med solceller på. Perspektiveringen tager udgangspunkt i primært de sidste 15

års arkitektur, hvor der kan spores en interesse for en slørende facadestoflighed, der udforsker tilstanden

mellem transparens og lysblokering.

Den udvalgte forskningsmetode er eksperimentmetoden, hvor man under kontrollerbare laboratorieforhold

kan manipulere de ønskede forskningsvariabler og undersøge deres udfald for at kunne formulere bestemte

sammenhænge mellem årsag og virkning, der kan bruges i et designmæssigt perpsektiv.

Undersøgelsesteknisk anvendes der fysiske forsøg ved brug af en skalamodel med en udskiftelig facade

opstillet i 2 dagslyslaboratorier – en med diffust himmellys og en med direkte sollys. Dermed har man

mulighed for at undersøge, hvordan lyset filtreres iggennem facadens solcellerude ved disse 2 meget

forskellige, men ofte forekommende dagslystilstande. Selve modellen er en skalamodel af et generisk,

funktionsløst rum, hvor de lysfiltrerende solcelleruders påvirkning af det optiske indeklima undersøges med

solcelle-attrapper.

Noget, der har vist sig at være en udfordring i forbindelse med brug af en skalamodel, knytter sig til

målestoksforhold på de mikroskopiske mønstre som solcelleattrapper. Problematikken omkring skalamodel til

undersøgelse af mikroskopiske solcellemønstre er, at mikroskopiske mønstre som for eksempel mikrolameller

eller mikroperforering ikke kan skaleres ned, da deres størrelse på forhånd er så lille, som den nu kan

fremstilles. Desuden, hvis lysfiltrerende mønstre skaleres på mikroskopisk skala kan dets interaktion med

lyset blive helt anderledes, da man nærmer sig en mønsterstørrelse, som direkte påvirker spredningen af de

forskellige lysbølgelængder. Derfor ville en skalering af mikroskopiske mønstre muligvis forvrænge

undersøgelsernes resultater, hvilket er grunden til, at der i skalamodellen benyttes et mønsterudsnit i

målestok 1:1. Der bruges altså 2 forskellige skala i samme modelundersøgelse, med en hypotese om, at

undersøgelsen giver et korrekt billede af det optiske indeklima, da lysspredningen og dermed lysretningen

bibeholdes, hvilket resulterer i en korrekt lysfordeling og kontrastforhold.

3


Facadeeksperimenterne er udført i 5 eksperimentgrupper baseret på forskellige lysfiltreringsprincipper. De

forskellige eksperimentgruppers indvirkning på det optiske indeklima vurderes såvel kvantitativt med

måleudstyr som subjektivt med observation, notation samt fotoregistrering. Evalueringsparametrene

inkluderer gennemsigtighed, farvegengivelse, modellering, belysningsniveau samt kontrastforhold.

Observationerne peger på både potentialer og risici ved de forskellige eksperimentgrupper med deres mange

virkninger indenfor lysniveau, lysretning og blændingsforhold ved de forskellige mønstre med variation i

mønstrets form, skala og orientering. Indenfor de foskellige eksperimentgrupper peges der også på

interessante udformningsmuligheder for solcelleruder i form af grafiske rastermønstre, gennemsigtig

solafskærmning, tonede overgange samt farvet transparens.

Dog viser de fleste eksperimenter, at en supplerende lysjusterende lag er nødvendig på interiørsiden af et

lysfiltrerende solcellepanel for at undgå sekundærblænding ved direkte sollys.

Samtidigt vurderes også de anvendte undersøgelsesteknikker i lyset af hvor anvendelige, teknikkerne kan

være i en designproces, og hvor reele deres observationer virker.

God fornøjelse med læsningen.

Forsideillustration: Idé til en solcellerude udformet af små solceller i stregkodestørrelse på baggrund af

kunstværket "Bar Code Jesus" af Scott Blake. Hver streg kan bestå af for eksempel en sliver-solcelle,

hvor værkets helhedsmotiv skaber en filtrerende vekselvirkning med udsigten i kraft solcellerudens

forskellige grader af lystransmittans.

Illustration: www.barcodeart.com modificeret af Artur Slupinski

4


Summary - English

A big part of research in photovoltaics for buildings today has its focus on technical issues such as electricity

conversion effect, durability and material efficiency during production. However, if photovoltaics only are to

be considered as an energy source, they can be regarded as a rather long term investment from a user

perspective due to a long economical payback time. The ecological effect can only be noticed sometime in

the future. The focus in this project is to create an instant reward through perceptual qualities in the design

of photovoltaics - qualities you can enjoy as soon as the photovoltaic panels are installed. Therefore, the

starting point of this PhD thesis is to see photovoltaics as a facade material rather than just as an energy

source.

The project has its background in a multi-disciplinary collaboration established by the architect Ellen Kathrine

Hansen from Aarhus School of Architecture with physicists Hanne Lauritzen and Eik Bezzel Hansen from

Danish Technological Institute – both conducting research on new types of translucent photovoltaics.

In this regard Danish Technological Institute has called for architectural design methods and techniques for

the building integration of lightfiltering photovoltaics.

Therefore this project has a twofold purpose. On one hand, the purpose of the project is to study techniques

that can contribute to the design of buildingintegrated lightfiltering photovoltaics. On the other hand, the

project should explore how light can be filtered with façadeintegrated photovoltaics and identify their

architectural potentials.

The theme of the project is lightfiltering photovoltaics in glass facades with patterns of small scale - both

micro and mesoscale - and how these patterns affect the optical indoor environment. Therefore the focus is

on lightfiltering photovoltaics seen from inside the building and not from the outside.

This project consists of a theoretical phase and a practical phase. The theoretical phase provides a base for

the practical phase, which formulates research techniques, the conduction of the experiments and their

evaluation. The project starts with the formulation of a research question in chapter 1 and methodology in

chapter 2. The project continues then with theory about photovoltaics in chapter 3 and about daylighting

related aspects in chapter 4. This theory is then translated into practice through the formulation of the

research techniques in Chapter 5 which are implemented and recorded in Chapter 6. Then the applied

investigation techniques are evaluated in regard to how they can contribute to the design of the

lightfiltering photovoltaic facade panels. Likewise, the results from these lightfiltering studies are evaluated

and juxtaposed to existing architectural examples with similar lightfiltering effects in Chapter 7, which

identifies architectural potentials within the different ways to filter daylight with photovoltaics. The focus is

mainly on architecture from around the last 15 years that displays an interest in a facade materiality with

veiling qualities that explore the state between transparency and lightblocking.

The selected research method is the experimental method, where one can manipulate the chosen research

variables in a laboratory setting and examine their outcomes in order to formulate cause and effect

relationships that can be used in a design process.

The research technique draws on physical experiments using a scale model with a replaceable facade in a

setting consisting of 2 daylight laboratories - one with diffuse sky light and one with direct sunlight. This

research technique should provide information on how light is filtered through the lightfiltering photovoltaic

pattern at these 2 very different but often occurring daylight conditions.

The model itself is a scale model of a generic, functionless space with lightfiltering photovoltaic pattern

encapsulated in a glass façade. The interior space is where the influence of the optical environment is

examined in the various experiments using exchangeable photovoltaic imitation in the facade. The applied

research techniques include both quantitative measurements and subjective evaluation.

One thing that has proven to be a challenge in the use of a scale model is experimentation with photovoltaic

patterns at a microscopic scale. The microscopic patterns such as micro-louvers or micro-perforation are

physically difficult to scale down, because their size is already as small as it can be manufactured.

Moreover, if lightfiltering micro-patterns are scaled further down the microscopic scale, their interaction with

light might be completely different when approaching a pattern size that directly affects the spread of the

5


different wavelengths of light. This can potentially cause optical distortion such as interference. At this level

it becomes a different pattern with a different visual effect rather than the same pattern on another scale.

Therefore, in order not to distort the research results the scale model applies a lightfiltering pattern in real

size - 1:1. This means 2 different scales in the same model with a hypothesis that the experiments give a

probable simulation of the optical indoor environment with correct light guidance, light direction and

translucency.

The facade experiments are conducted in 5 experiment groups based on different principles of light filtering.

The impact on the optical interior environment is assessed both objectively with measuring equipment and

through a subjective evaluation. The assessment parameters include transparency, color rendering,

modeling, illumination level and glare condition.

The observations illustrate both the risks such as secondary glare and the potentials for photovoltaic glazing

design such as graphical raster patterns, transparent solar control, tinted transitions and colored

transparency. However, most of the experiments show that an additional light regulating layer is needed on

the interior side of a photovoltaic pattern in order to avoid secondary glare in direct sunlight.

Finally the applied research techniques are also evaluated on the basis of the usefulness and probability of

their observations.

Enjoy the reading

Cover Illustration:

Idea for a photovoltaic window consisting of small photovoltaic stripes with the size of a barcode stripe. The pattern is

based on the artwork "Bar Code Jesus" by the artist Scott Blake. Each line can consist of for example a sliver-cell

photovoltaic, where the pattern creates a visual interaction between the view and the various degrees of light

transmission.

Photography source: www.barcodeart.com modified by Artur Slupinski

6


1. Projektet og dets faglige baggrund

Dette Ph.d.-projekt med titlen ”Sol-Slør – udvikling af en undersøgelsesteknik til design af lysfiltrerende

solcelleruder” hører under et nordisk solcelleprogram, ”Nordic PV - Solar Electricity, from Materials to System

Integration”, finansieret af Nordisk Energiforskningsprogram (NEFP). Projektet er en del af et

multidisciplinært samarbejde mellem Arkitektskolen Aarhus og Teknologisk Institut og indeholder to

forskningsophold på Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) på sammenlagt 10 måneder.

Projektet skal være med til at bygge bro imellem den perceptuelle og den tekniske materialetilgang i

udvikling af facadeintegrerede solcellepaneler. Derfor henvender ph.d.-projektet sig til aktører indenfor

udviklingen af bygningsintegrerede solceller herunder producenter, arkitekter, ingeniører og designere.

Dette ph.d.-projekt udspringer fra det multidisciplinære samarbejde mellem Arkitektskolen Aarhus og

Teknologisk Institut, som arkitekten Ellen Kathrine Hansen fra Arkitektskolen Aarhus har etableret sammen

med fysikerne Hanne Lauritzen og Eik Bezzel Hansen fra Materialedivisionen på Teknologisk Institut, der

sammen med Forskningscenter RISØ DTU forsker i nye typer solceller som DSC-solceller, Polymersolceller og

ETA-solceller. Disse solcelletyper beskrives senere i afhandlingen.

Samarbejdet startede med forskningsprojektet ”Solarcell and light, an architectural potential” i 2000 – 2001,

finansieret af Energiforskningsprogrammet (EFP), som resulterede i en slutrapport ”SOLcelle og SOLlys - et

arkitektonisk potentiale. Idégrundlag for hvordan solceller og lys kan spille sammen” af Ellen Kathrine

Hansen. Rapporten peger på kombinationen af solceller og gennemsigtighed som en potentiel

udviklingsretning for bygningsintegrerede solcellepaneler. Både Ellen Kathrine Hansen og Hanne Lauritzen

har fungeret som projektvejledere på dette ph.d.-projekt, mens arkitekten Poul Bæk Pedersen har været

hovedvejleder.

Dette multidisciplinære samarbejde blev efterfølgende udvidet til at igangsætte dette ph.d.-projekt samt

flere sideløbende bygningsrelaterede solcelleprojekter, der samtidigt har fungeret som sparring til dette

projekt. Af disse projekter kan der nævnes ”Transparent PVmodules – shading devices of the future” i 2003-

2006 samt ”LYS OG ENERGI – solceller i transparente facader” i 2006-2007, hvor sidstnævnte også havde

SBI og VELFAC som samarbejdspartnere. Begge projekter blev PSO-finansieret af Energistyrelsen. Disse

projekter har bl.a. bidraget til større publikationer som bogen ”SOLCELLER + ARKITEKTUR - en guide til

anvendelse af solceller i byggeriet” fra Arkitektens Forlag i 2005 med Ellen Kathrine Hansen som

medforfatter samt publikationen ”LYS+ENERGI+ARKITEKTUR”, som bl.a. indeholder analyser af

designprojekter fra et solcellekursus for kandidatstuderende på Arkitektskolen Aarhus i 2007.

Udover artikler har multidisciplinær undervisning af arkitektstuderende fungeret som et vigtigt

formidlingsværktøj – såvel for de ovennævnte forskningsprojekter som for dette ph.d.-projekt. Denne

undervisning i form af kurser om bygningsintegration af solceller har fundet sted i perioden 2002-2007 under

ledelse af Ellen Kathrine Hansen, hvor både Hanne Lauritzen og jeg har deltaget som undervisere og

vejledere af de studerende i deres solcelleprojekter. Disse kurser har primært fundet sted på Arkitektskolen

Aarhus samt et enkelt kursus på henholdsvis Kunstakademiets Arkitektskole i København i 2004 og på

Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet i Trondheim i 2005. Kurserne har haft forskellige varigheder

på 1-3 uger.

Dette multidisciplinære samarbejde har ligeledes resulteret i et internationalt symposium om

bygningsintegration af solceller på Arkitektskolen Aarhus i 2005 med titlen ”SUN AND ARCHITECTURE – the

energy-producing facade”, støttet af Nordisk Energiforskningsprogram med Ellen Kathrine Hansen både som

arrangør og forelæser. Symposiet bød desuden på forelæsninger af aktører fra Holland, Storbritannien, USA,

Sverige, Norge og Danmark, herunder Hanne Lauritzen, Eik Bezzel Hansen og mig med hver vores

præsentation.

En anden betydningsfuld sparringspartner til dette ph.d.-projekt har været Norges Teknisk-

Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) i Trondheim, hvor jeg har været på to forskningsophold på hver 5

måneder ad gangen i henholdsvis 2005 og 2006. Indenfor solcelleområdet fik jeg på NTNU stor sparring af

arkitekten Anne Grete Hestnes, ingeniøren Inger Andreasen og især af arkitekten Käthe Hermstad, hvor jeg

sammen med Käthe Hermstad har udarbejdet et konferencepaper med tilhørende foredrag til en

international solcellekonference, "ISES - Solar World Congress 2005" i Orlando. Også indenfor området for

dagslysanvendelse i bygninger fik jeg på NTNU stor sparring af arkitekten Barbara Matusiak, som desuden

lod mig gøre brug af universitetets dagslyslaboratorier til mine undersøgelser.

7


En anden baggrund til dette projekt ligger i solcelleindustriens fokus på forskning inden for flere typer

solceller samt på nye fremstillingsmetoder – bl.a. indenfor tyndfilmsteknologi, hvor solcellerne på flere

måder kan integreres i tag- og facadeelementer. Dette fokus peger på industriens interesse i

bygningsintegrationen af solceller med flere kvaliteter end blot elektricitetsproduktion.

Desuden, som jeg også vender tilbage til senere i dette kapitel, er der igennem de seneste 10 år realiseret

mange bygninger med lysfiltrerende facader, som ligger i overgangen mellem at være transparente og

lysblokerende, hvilket tyder på en arkitektonisk interesse i bygningens facade som en lysfiltrerende hinde

mellem ude og inde.

Markedsmæssigt er der ligeledes en stor interesse for glas som et fortrukket facademateriale, hvor solceller

netop kan bygningsintegreres med glas som indkapsling og samtidigt afhjælpe det enormt store lysindfald

igennem mange glasfacader – ofte med blænding og højt energiforbrug til afkøling som konsekvens.

Kombinationen af solceller, dagslysindtag og gennemsigtighed har således været et fælles fokus for de

førnævnte forskningsprojekter, hvor samarbejdet har handlet om, hvorledes solceller kan bidrage med

arkitektoniske kvaliteter ved brug af lysfiltrering. I denne forbindelse har Teknologisk Institut efterlyst en

udvikling af undersøgelsesmetoder og -teknikker, der kan anvendes i designprocessen af

bygningsintegrerede solceller.

Denne ph.d.-afhandling kan ses som en udfoldelse af ovennævnte kombination med det formål at formulere

et sæt undersøgelsesteknikker til brug ved designprocessen af lysfiltrerende solcelleruder samtidigt med at

udpege strategier for, hvordan dagslyset mest hensigtsmæssigt kan filtreres igennem solceller.

1.1 Projektets motiv og mål

Motivet bag dette projekt er således at styrke sammenhængen mellem teknologi og perceptuel kvalitet.

Projektet tager udgangspunkt i mange solcelleudbyderes manglende prioritering af perceptuelle kvaliteter

som et designparameter til udformning af solcellepaneler.

Dette ph.d.-projekts formål er derfor på den ene side at udvikle en undersøgelsesteknik til design af

lysfiltrerende solcelleruder for designere, arkitekter og producenter. På den anden side skal projektet udvikle

strategier for, hvordan dagslyset mest hensigtsmæssigt kan filtreres igennem solcellepaneler ved at udforske

lysfiltreringsmulighederne for de forskellige solcelletyper og pege på disses arkitektoniske potentialer.

Projektet er hverken en historisk beskrivelse af solceller eller en vejledning til anvendelse af eksisterende

bygningsintegrerebare solcellepaneler. Derfor ligger projektets fokus på solceller, før de bliver til paneler og

ikke efter – på ”hvordan solceller kan kombineres med lysfiltrering i nye facadepaneler”. Der er tale om

materialeudforskning af solcellers arkitektoniske muligheder indenfor lysfiltrering. Disse skal derfor

præsenteres på en måde, som besvarer relevante arkitektfaglige spørgsmål:

- Hvilke variationsmuligheder ligger der i solcellers udformning?

- Hvilke muligheder har solceller indenfor lysfiltrering?

- Hvordan kan designprocessen af solcellepaneler gribes an?

- Hvordan påvirkes dagslyskvaliteten af lysfiltrering igennem solceller?

- Hvilke potentialer har lysfiltrerende solceller i arkitektur?

Det konkrete mål med dette projekt er to-delt - afhandlingen skal pege på:

1. Brugbare undersøgelsesteknikker til brug ved design af lysfiltrerende solcelleruder

2. De lysfiltrerende solcellers påvirkning af dagslyskvaliteten indendørs og deres arkitektoniske potentialer

Afhandlingen skal dermed forsøge at bygge bro mellem solcellepanelproducenter, arkitekter, ingeniører og

designere ved at antyde multidisciplinære samarbejdspotentialer i designprocessen. Det, man forhåbentligt

får ud af at læse denne afhandling, er information og inspiration til at arbejde mere helhedsorienteret med

design af solcellepaneler.

1.2 Problemstilling – generelt

I industrialiserede lande er energiforbrug til bygningsdrift estimeret til at udgøre omkring 90 % af det

samlede energiforbrug gennem en bygnings levetid (Roodman et al. 1995 s. 24). Bygningsdriften indeholder

8


l.a. energiforbrug til opvarmning, ventilation og kunstig belysning. I Danmark udgør elektricitetsforbruget

omkring 1/3 af energiforbruget til den samlede bygningsdrift, mens resten er varmeforbrug (Birch & Krogbø

A/S 2004 s. 26). Desuden, så har tendensen siden 1980 været, at energiforbruget til opvarmning af

bygninger er faldende, mens elektricitetsforbruget i bygninger er stigende (Marsh et. al 2006 s. 5). Stigning i

elektricitetsforbrug kan bl.a. skyldes udbredelsen af IT og andre elektrisk drevne apparater i denne periode.

Ifølge arkitekten Rob Marsh, som er forsker hos Statens Byggeforskningsinstitut, vil målsætningen i

fremtidens bygninger være at minimere den varme solindstråling og optimere det naturlige dagslys (Marsh

2007, s.20)

Dermed er det væsentligt for bygninger at maksimere brug af vedvarende elektricitetskilder såsom solceller,

fordi solceller har mulighed for at indgå som en del af bygningens beklædning og samtidigt producere

elektricitet – støjfrit og med minimalt vedligeholdelsesbehov, eftersom der ingen bevægelige dele er og

dermed minimal slitage. På grund af dette potentiale kan solceller således ikke undgå at blive et

arkitektonisk synligt element, om man vil det eller ej. Desuden er det relevant at arbejde med solceller som

facadens lysfilter for netop at kunne begrænse den varme solindstråling, men stadigt at kunne indtage det

naturlige dagslys igennem facaden.

Selvom de første koblinger mellem el-nettilsluttede solcellepaneler og arkitektur kom frem allerede sidst i

1970’erne - med projekter af arkitektfirmaet Solar Design Associates med arkitekten Steven Strong i spidsen

- er bygningsintegrerede solceller stadigt sjældne i arkitekturen i modsætning til andre facadematerialer -

eksempelvis natursten eller aluminium.

Deriblandt var arkitekten Frank Owen Gehrys Spiller House fra 1980 i Californien et af de første til bevidst at

fremhæve solenergi som et iøjnefaldende arkitektonisk indkomponeret element – dog ikke integreret i

bygningen, men som et fritstående objekt ligesom vist i fig. 1.2a. Desuden er der i Spiller House tale om et

solvarmevarmeanlæg til varmt vand og ikke solcelleanlæg til elektricitet, selvom de ofte kan ligne hinanden.

Fig. 1.2a Spiller House af Frank Owen Gehry,

1980 – solvarmeanlæg som en del af den

arkitektoniske komposition.

Fotografi: W. Fujii

Den første bygningsintegration af solcellepaneler skete også allerede i 1980, hvor arkitektfirmaet Solar

Design Associates designede det 300 m 2 -store familiehus i Massachusetts, Carlisle House, med

solcellepaneler integreret som tagbeklædning (http://www.solardesign.com/solar-homes.html).

9


Hvorfor er solcellepaneler så sjældne i arkitekturen idag? Udover et underskud af udbud på det eksisterende

solcellemarked, som på trods af stor vækst stadigt er lille i forhold til andre energikilder, skyldes denne

arkitektoniske sjælenhed det, at solceller stadig er en unødvendigt dårlig foretagende på flere områder:

A. Ydelse i forhold til pris.

B. Design i forhold til pris/bygningsintegration.

A. Ydelse i forhold til pris

Solcellernes ydelse afspejles i den økonomiske tilbagebetalingstid – dvs. hvor lang tid tager det for

solcellerne at producere den mængde elektricitet, hvis markedspris udligner solcellernes

anskaffelsespris. Denne tilbagebetalingstid afhænger af tre faktorer:

- Solindstråling – Hvor kraftigt skinner solen på den givne lokalitet – angives i kilowatttimer

om året (KWh p.a.)

- Elektricitetspris på den givne lokalitet – angives i valuta pr. kilowatttime (kr./kWh).

- Renteniveau på den givne lokalitet – hvor dyrt er det at låne penge til installation af

solceller, akkumuleret i hele afbetalingsperioden (kr. lagt oven i solcellernes

anskaffelsespris)

Tager man de her tre ting i betragtning, så har solceller, placeret i Danmark, en tilbagebetalingstid

på op til 50 år (Wittchen et al. 2002 s. 10). Dette er længere end garantiperioden - oftest på 20-25

år, selvom solcellerne forventes at kunne virke meget længere (Wittchen et al. 2002 s. 10).

Hvis man til gengæld tager udgangspunkt i solcelleanvendelse på lokaliteter, hvor der ikke er tilgang

til et el-net – eksempelvist mange udviklingslande - kan solceller være en god forretning, da en

etablering af en elektrisk forbindelse ville i de fleste tilfælde overstige solcellernes anskaffelsespris.

På lokaliteter med tilgang til et el-net er det sjældent, at solceller kan være en økonomisk

konkurrencedygtig energikilde i forhold til andre energikilder.

B. Design i forhold til pris/bygningsintegration

Helhed og detalje i designet af et solcellepanel kan fremhæve materialets egenskaber, såsom at det

er lysafhængigt, eller at indarbejde solcellepanelers multifunktionelle potentialer som lysfiltrering

eller at kombinere panelet med naturlig ventilation. Helhed og detalje i de eksisterende

solcellepaneler efterlader dog stadigt meget tilbage at ønske. Det er relativt få udbydere, der er

begyndt at fokusere på solcellepanelers potentialer som elegant facadebeklædning, hvor

virksomheden Sunpower må siges at være blandt de førende på dette område.

Eksempelvis kan design af et solcellepanel også fokusere på maksimering af solcellepanelets

overflade ved at udforme panelet tilstrækkeligt bølget, som vist i fig. 1.2b, for at få et større

solcelleareal indenfor samme facadeareal.

Fig. 1.2b Principsnit af bølgede flader - Overfladeforøgelse ved tiltagende kurvatur, dog på

bekostning af sollysets indfaldsvinkel, hvilket kræver en afvejning i designet.

Illustration: Artur Slupinski

Ligeledes kunne man skære de monokrystallinske solceller, som uddybes i kapitel 3, til heksagoner i

stedet for de eksisterende rektangler for at minimere spild af det dyre silicium i forhold til udnyttet

solcelleareal, da en heksagon fylder en større andel af den i udgangspunkt cirkelformede

monokrystallinske solcelleskive, end en rektangel gør. På panelplan ville heksagonformede solceller

resultere i et tætpakket bikubemønster, vist i fig. 1.2c, i forhold til det eksisterende gridmønster.

10


Fig. 1.2c Trekants-, rektangel- samt heksagonmønster er de

eneste tre repetitive mønstre, hvor kanterne bliver brugt til

begge sider – mønstret efterlader ingen tomrum. Ud af de tre

figurer er de heksagonen, som har størst areal andel i forhold

til kantlængden.

Illustration: Karl von Frisch 1983

Desuden har de eksisterende solcellepaneler et gennemgående monotont udtryk med nærmest

uendelig repetition af de monotont organiserede solceller, som vist i fig. 1.2d. Ligeledes her kunne

der ligge en designudfordring: Kunne man, med udgangspunkt i solcellepanelers

fremstillingsmetoder, indarbejde variation i solcellepanelers mønstre for at bryde den eksisterende

monotoni, som eksemplificeret med pentagonmønstret i fig. 1.2e? Solcellens forskellige bestanddele

beskrives nærmere i kapitel 3.

Fig. 1.2d Almindelige solcellepaneler, hvor de kvadratiske solceller i hvert panel er arrangeret i et

repetitivt grid.

Fotografi: Artur Slupinski

Fig. 1.2e Eksempel på et mønster skabt af pentagoner, hvor der på trods af repetition opstår sporadiske,

rombeformede åbninger, da mønstret ikke ”går op” ligesom heksagon-, rektangel- eller trekantsmønstre

gør.

Illustration: Karl von Frisch 1983

Der er i dag få muligheder for udformningen af nutidens solcelleintegrerede facadepaneler, da

panelerne oftest er færdigudformet fra fabrikssiden, når de kommer i arkitektens hænder - både

hvad angår mønstre og størrelser. Det svarer eksempelvis til at træfacader udelukkende kunne fås

som store færdigudformede facadepaneler med minimale variationsmuligheder.

Udvalget indenfor solcellepaneler er foreløbigt ret ensformigt, men enkelte producenter som for

eksempel Würth Solar er dog startet med at tilbyde, om end begrænsede så i hvert fald, til en vis

grad customized tyndfilmsolcellepaneler – hvor man kan bestemme størrelsen og tætheden i et

11


udvalg af lysfiltrerende solcellemønstre, vist i fig. 1.2f. Vi ser nærmere på solcellers materielle

muligheder i kapitel 4.

Fig. 1.2f Eksempel på customized lysfiltrerende mønstre til solcellepaneler fra Würth Solar.

Kilde: wuerth-solar.de

På grund af, at solceller på facader manifesterer sig først og fremmest visuelt for betragteren,

bedømmes de i stor grad på deres visuelle udtryk. Derfor - i stedet for at se solceller som en

energikilde - må de i mindst ligeså stor grad betragtes som et facademateriale. I denne

sammenhæng er det vigtigt at påpege, at man ikke regner med nogen tilbagebetalingstid på andre

facadematerialer, som man gør på solceller, da andre facadematerialer ikke producerer nogen

elektricitet. Der er eksempelvis en evig tilbagebetalingstid på en murstensfacade, som aldrig betaler

sig tilbage, set i forhold til en solcellerude.

Delvis fleksibilitet indenfor solcellepanelers udformning kunne således være en afgørende

attraktionsparameter, eftersom facadens udtryk vil afhænge af denne. På samme måde som i en

murstensfacade, hvor man kan variere mønstre og fuger, som vist i fig. 1.2g, 1.2h, 1.2i samt 1.2j –

på trods murstenens ensartethed. Man kan derfor hævde, at solceller har mulighed for at bevæge

sig væk fra at være et på forhånd færdigt udformet panel til at være et konfigurerbart

energiproducerende facademateriale.

Fig. 1.2g Bispebjerg Bakke af Bjørn Nørgård

med Boldsen & Holm Arkitekter, 2006 – mursten

som konfigurerbart facademateriale.

Fotografi: Artur Slupinski

Fig. 1.2h Indgang til Grundtvigs Kirke af P.V.

Jensen Klint, 1927 - mursten som konfigurerbart

facademateriale.

Fotografi: Artur Slupinski

12


Fig. 1.2i Tongxian Art Center af Office DA, 2001-03 - mursten som konfigurerbart facademateriale.

Illustration: Office DA

Fig. 1.2j Gantenbein Vingård af Bearth & Deplazes, 2006 - et af de seneste eksempler på mursten som

konfigurerbart facademateriale i en lysfiltrerende facade. I denne lysfiltrerende murstensfacade er

stenene lagt af en robot ud fra bestemte algoritmer.

Illustration: ETH Zürich

Oftest sker den arkitektoniske anvendelse af solcellerne dog længe efter færdiggørelsen og

uafhængigt af solcellepanelers design, som ellers er meget afgørende for en facades udtryk. Denne

arkitektoniske håndtering er derfor reduceret til blot at sætte de fabriksdesignede paneler sammen

til en facade, hvilket til dels kan betragtes som en arkitektonisk udfordring. Havde man imidlertid

haft mulighed for at påvirke paneldesignet, ville man have mulighed for at opnå en mere helstøbt

facadeløsning tænkt sammen med bygningen i stedet for den ofte inkonsekvente lappeløsning

løsrevet fra selve bygningsdesignet. Denne mangel på kontrol over facadepanelers design fjerner

samtidigt interessen fra at bruge solceller som arkitektonisk udtryksmiddel.

På baggrund af disse ydelsesorienterede og designmæssige aspekter kan man således hævde, at de fleste

eksisterende solcellepaneler ikke tilbyder nogen øjeblikkelig gevinst for slutbrugeren – hverken økonomisk

eller designmæssigt. Den eneste gevinst ved solceller er kun den langsigtede økologiske gevinst ude i

fremtiden, hvor det reducerede CO 2 -udslip vil kunne mærkes. Derfor kan solceller let opfattes som et

miljømæssigt påtvunget teknisk installationselement, der burde skjules ligesom bygningens andre tekniske

installationer. Interessen for solcelleintegreret byggeri er ligeledes begrænset hos de praktiserende

arkitekter, eftersom muligheder for materielle udfoldelser med solceller er få og uden for arkitektens

indflydelse eller kontrol. Som bygningsarkitekt skal man kunne ”lege” med materialets udformning og udtryk

- ligesom ved mursten eller fliser. Har man ikke denne mulighed for indflydelse kan man hurtigt miste

interessen for sagen som arkitekt. På samme måde ville mursten antageligvis heller ikke have den

eksisterende interesse iblandt arkitekter, hvis de kun kunne leveres som færdiglavede paneler, der kunne

løse de tekniske beklædningskrav, men hvor det ikke vil være muligt at ”lege” med murstenens æstetiske

potentialer, som vist i de forrige fig. 1.2g, 1.2h, 1.2i samt 1.2j.

13


For at gøre solcellerne til en attraktiv facadedel er det oplagt, at lade elektricitetsproduktionen udgøre blot ét

af kravene i en solcelleintegreret facade og ikke en kvalitet i sig selv – på samme måde som det, at en bil

kan køre, blot er et krav og ikke en kvalitet i sig selv. Det er ligeledes oplagt at sigte efter en symbiose

mellem solcellers funktion og facadens andre mulige egenskaber – eksempelvis som bygningens ydre

beklædning af konstruktion og isolering. Kun ved denne symbiose kan der være tale om en faktisk

solcelleintegration. Man kan ikke tale om solcelleintegration, når solcellen er monteret på allerede færdige

facader, selvom der godt kan opstå interessante kompositioner, som vist i fig. 1.2k.

Fig. 1.2k Prisbelønnet boligbyggeri af Pugh + Scarpa Architects fra

2002. Påsatte solceller som en del af facadekompositionen, men ikke

som en facadeintegration. Bemærk desuden, at palmebladene på den

laveste palme skygger for solcellepanelerne. Det samme gør den

fremskudte blok i forhold til solcellepanelerne bagerst i billedet.

Fotografi: Artur Slupinski

For at opnå en symbiotisk integration er det således oplagt, at arkitekten kommer tidligt med i

solcellepanelers designproces for at bidrage til opsætning af panelers designkriterier i samhørighed med

resten af et givent bygningsdesign eller -type. Solcellers attraktion handler ikke om, at producenterne skal

designe en færdiglavet facade. Det handler om at have mulighed som arkitekt for at påvirke panelernes

design og dermed beholde kontrol over den arkitektur, man skaber - på samme måde som med andre

facadematerialer.

14


1.3 Problemstilling - fokus

Ifølge arkitekten Ellen Kathrine Hansens rapport ”SOLcelle & SOLlys et arkitektonisk potentiale - Idégrundlag

for hvordan solceller og sollys kan spille sammen” fra 2001 kan der ligge store arkitektoniske potentialer ved

at integrere solcellerne i en bygningsbeklædning som filtrerer dagslys, hvor en del af sollyset kan absorberes

i solcellerne, mens resten transmitteres igennem facaden til dagslysudnyttelse indenfor (Hansen 2001 s. 4).

Således får solcellepaneler den multifunktion, at de udover at absorbere lys til elektricitetsproduktion også

fungerer som skyggegiver, lysindtag og udsigtsfilter.

Det er desuden almindeligt kendt, at dagslys anses for at være den hidtil bedste lyskilde, hvad lyskvalitet

angår – især med hensyn til farvegengivelsen, hvor dagslyset er den lysmæssige reference, som alle andre

lyskilder sammenlignes med. Dagslys som rumbelysning har desuden en afgørende virkning på menneskers

sundhed og psykologisk velvære (Wyckmans 2005 s. 52). Brug af dagslys indendørs kan derfor resultere i

velvære og positiv indstilling hos bygningens brugere – eksempelvis forretningskunder, elever, patienter og

kontormedarbejdere, hvilket kan bidrage til at gøre bygningens rum både mere produktive og mere

imødekommende.

Ser man på elektricitetsforbrug til belysning i bygninger, ligger det i Danmark på over 20 % af det samlede

elektricitetsforbrug i danske bygninger (Birch & Krogbø 2004 s. 26). Her er der således også mulighed for at

spare elektricitet ved at gøre brug af en fordelagtig dagslysstrategi i facaden og en dagslysorienteret

bygningsform, så man undgår blænding samt overophedning fra direkte sol. Der er primært tale om de

bygningstyper, hvis okkupationstidspunkt er sammenfaldende med dagslysets højeste styrke -

dagsarbejdspladser, daginstitutioner, hospitaler og trafikterminaler – bygningstyper, hvor velvære,

orientering samt koncentration hos brugerne er af central betydning.

Ved at integrere solceller i lysfiltrerende bygningsfacader kan disse bidrage med energi til den elektriske

bygningsdrift samt forbedre bygningens optiske indeklima via både dagslysindtag og afskærmning mod det

blændende sollys. Det termiske indeklima vil ligeledes kunne forbedres via afskærmning mod sollyset.

Således kan store facadeflader få en mulighed for at bevæge sig væk fra blot at være beklædning til at

være en mere helhedsorienteret del af bygningen, hvor bygningsfacadens primære betydning som et

sansefilter kan tydeliggøres.

Modernismens fokus på, med glas, at udviske den visuelle grænseflade mellem inde og ude kombineret med

højt energiforbrug til aircondition som termisk indeklimaregulering fjernede facadens betydning som filter,

da klimaet blev styret kunstigt (Rabenbeck et. al 1976 s. 82). Denne mangel på facaden som filter, viste sig

senere at skabe meget besvær med at styre det termiske og det optiske indeklima og skabe velvære inde i

bygningen – primært på grund af for stor solindstråling (Rabenbeck et. al 1976 s. 82). De gennemsigtige

glasfacader blev i løbet af 1970’erne beklædt med spejlende belægning samtidigt med, at hængende

persienner bag glasset blev en permanent del af facaden og skabte dermed et filter. Ønsket om et filter som

en fast bestanddel af facaden er igen relevant, og igen her ligger der arkitektoniske potentialer for solceller.

Dette filter udgøres ofte af justerbare lameller som solafskærmning ”foran” facaden, der kan give indtryk af

at være en efterfølgende påsat installation til at korrigere for den bagvedliggende facades manglende evne

til at håndtere variation i dagslyset. Sådan en solafskærmning kan minde om et midlertidigt ”stillads”, der

forsøger at indpasse sig i facadens komposition, som vist i fig. 1.3e, frem for at være en integreret del af

facaden, som vist i fig. 1.3f, hvor solafskærmning er lig med facaden.

15


Fig. 1.3e Prisbelønnet kontorbygning af arkitektfirmaet Herzog + Partner, 2001 – den påsatte

solafskærmning kan give indtryk af at være et midlertidigt stillads.

Fotografi: Robertino Nokolic/ artur, Köln

Fig. 1.3f Kontorbygning med mange vundne priser i Berlin af

arkitektfirmaet Sauerbruch Hutton Architekten, 1999 - solafskærmning

som en integreret del af den vestvendte dobbeltglasfacade. Facaden er lig

med solafskærmning.

Fotografi: Annette Kisling, Berlin

Nu hvor der er udviklet så mange byggesystemer til glas, kan solceller med fordel forsøge at tage nytte af

det og tilpasse sig til disse systemer, eftersom solceller oftest er indkapslet i glas. Glasset er stadigt meget

populært i arkitekturen, og intet peger på, at det skulle forsvinde. Ellers ville der ikke være den store

udvikling, der sker indenfor glasområdet. Indenfor glassets dynamiske materialeegenskaber kan der

eksempelvis nævnes foto-, termo- eller elektrokromt glas, der kan skifte farve eller transparensgrad i forhold

til omgivelsernes påvirkninger som henholdsvis lysniveau, temperatur eller elektricitetsgennemstrømning,

beskrevet senere i kapitel 4. Det er dog først og fremmest den formmæssige udforskning af glas, der

16


kommer tydeligst til udtryk i arkitektur – eksempelvis bølget glas i facaden på Porto Opera af arkitektfirmaet

OMA eller dobbeltkrumt lamineret glas som overdækning og lydreflektor til en balkonscene af Eric Owen

Moss, vist i fig. 1.3g. Der er i disse projekter anvendt krumt glas med så forskellige hensigter som akustik,

konstruktiv styrke og så selvfølgeligt den krumme glasforms optiske virkning med forskellige grader af

transparens og refleksion.

Fig. 1.3g Udendørs balkonscene, The Umbrella af

Eric Owen Moss, 1996 - Formmæssig udforskning

indenfor fremstilling af glaspaneler.

Illustration: ericowenmoss.com

Samtidigt sker der en domesticering af ”nye” materialer – især smart materials, som forklares senere i

kapitel 4 – hvilket tegner et billede af et marked, der er nysgerrigt efter letanvendeligt teknologi for

eksempel energiøkonomiske potentialer eller interaktive virkninger, der skaber sammenhæng mellem objekt

og bruger, eksemplificeret med en farveskiftende stol i fig. 1.3h.

Fig. 1.3h Stol, som skifter farve ved

varmepåvirkning og dermed efterlader midlertidigt

brugernes spor

Illustration: Teknologisk Institut

Der er igennem de sidste par årtier realiseret flere interessante kunstinstallationer, som den vist i fig. 1.3i,

der peger på en tiltagende kunstnerisk fascination for lyssansning som fænomen og direkte udtryksmiddel.

Her skal der primært nævnes kunstneren Olafur Eliasson og arkitekten James Carpenter, hvis

lysinstallationer og især dagslysinstallationer, ofte sat ind i en arkitektonisk kontekst, gør betragteren

opmærksom på selve det at se. Deres værker bestræber sig ofte på at understrege lysets iboende

egenskaber gennem spejlinger, filtreringer og brydninger via en udforskende brug af materialers optiske

egenskaber.

17


Fig. 1.3i James Carpenter Design Associates. Dichroic Light

Field, 1995 – østvendt glasinstallation med dikrosike glasskiver

retvinklet på facaden af Millenium Tower i New York

Fotografi: David Sundberg

Man kan derfor godt hævde, at sammenfaldet mellem den fornyede interesse i facaden som visuel filter,

udviklingen indenfor glas i byggeriet, domesticering af ”nye” materialer og den kunstneriske fascination af

lyset som fænomen underbygger udforskning af solcellers muligheder som et materialelag i en lysfiltrerende

facade.

Endvidere, eftersom solceller kan blive mere attraktive i arkitektonisk sammenhæng, hvis man som arkitekt

har indflydelse på udformning af solcelleruder, er det i dette projekt min opgave at undersøge, hvordan

sådan et udformningsarbejde kan gribes an, samt hvordan dagslyset mest hensigtsmæssigt kan filtreres

igennem solcelleruder. Derfor har jeg besluttet mig for en todelt problemformulering:

1. Hvordan kan filtrering af dagslys igennem solcelleruder i en facade

undersøges for at kunne bidrage til udformning af lysfiltrerende

solcellepaneler?

2. Hvordan kan filtrering af dagslys igennem solcelleruder i en facade

bidrage til bygningers optiske indeklima?

Den første del af problemformulering skal kunne pege på hensigtsmæssige undersøgelsesteknikker, man

som arkitekt kan bruge under udformning af lysfiltrerende solcelleruder. Undersøgelsesteknikkerne skal

afprøves i praksis for at kunne vurdere, hvor brugbar og konkret information de giver om dagslysfiltrering

igennem solcelleruder

Afprøvning af undersøgelsesteknikkerne er dog ikke kun nødvendig for at vurdere teknikkernes egnethed i

en designproces. Afprøvningen skal også bidrage til besvarelsen af problemformuleringens anden del ved at

pege på, hvordan dagslysfiltrering igennem solcelleruder kan bidrage til det optiske indeklima – både med

hensyn til lyskvalitet og med hensyn til facadens gennemsigtighed.

Dermed er udvalget og gennemførelse af undersøgelsesteknikkerne en forudsætning for at kunne besvare

begge dele af problemformuleringen. Undersøgelsesteknikkerne er derfor afhandlingens centrale

omdrejningspunkt.

En afsluttende perspektivering af undersøgelsernes resultater til eksisterende arkitektoniske værker skal

supplere undersøgelsesteknikkernes besvarelse af den anden del af problemformuleringen og dermed pege

på lysfiltrerende solcelleruders arkitektoniske potentialer.

18


1.4 Afhandlingens opbygning

Afhandlingen er sammensat af følgende 3 segmenter, som lægger ud med en teori, og forbinder den med

projektets praktiske segment, hvorefter der zoomes ud til en helhed:

Teori - Metode, Solceller samt Dagslys og visuel perception

Afhandlingen starter med en teoretisk del, hvor projektets metodiske tilgang bestemmes og der udføres en

informationsindsamling om dagslys og solceller, som skal anvendes i afhandlingens efterfølgende praktiske

del. Den teoretiske del består af kapitlerne 2, 3 og 4.

Praksis – Undersøgelsesbeskrivelse, Observationer, Konklusion

Med udgangspunkt i den teoretiske dels informationsindsamling indeholder afhandlingens praktiske del de

undersøgelsesteknikker samt de eksperimenter, der udføres. Herefter beskrives observationerne af de

udførte eksperimenter, som til sidst samles op i en konklusion, der besvarer den todelte problemformulering.

Den praktiske del er beskrevet i kapitlerne 5 og 6.

Perspektivering – Arkitektoniske potentialer

Formålet med den afsluttende perspektiverende del er at se på, hvilke paralleller der er mellem eksisterende

arkitektur og lysfiltrerende facader, som kunne pege på de lysfiltrerende solcelleruders arkitektoniske

potentialer. Den perspektiverende del består af kapitel 7.

Rent fysisk er afhandlingen delt op i to dele:

SOL-SLØR – DEL 1: udvikling af undersøgelsesteknikker til design af lysfiltrerende solcelleruder

SOL-SLØR – DEL 2: undersøgelsesteknikker og laboratorieundersøgelser

Denne opdeling gør, at der i del 1 holder sammen på den brede problematik omkring solceller, dagslys og

facaden som et optisk filter. Del 1 består derfor af segmenterne Teori samt Perspektivering. Imens beskriver

del 2 nøgternt de anvendte undersøgelsesteknikker, de gennemførte undersøgelser og deres observationer –

del 2 svarer derfor til afhandlingens praktiske segment. Del 1 opsummerer blot undersøgelserne for

derigennem at få en mere flydende overgang fra problemformulering til konklusion samt perspektivering,

mens de uddybende detaljer i del 2 skal støtte del 1 fra siden, så de kan flettes ind i læsningen af del 1. Der

er således ikke tale om en første og en anden del, men del 1 og del 2 som supplement til del 1. Derfor er

kapitlerne i del 2 nummereret kronologisk i forhold til kapitlerne i del 1 – som underafsnit til henholdsvis

kapitel 5 og kapitel 6 ud af afhandlingens i alt 7 kapitler. Således beholdes overblikket over, hvor del 2 hører

henne i afhandlingen.

19


2. Materialeudforskning – den metodiske tilgang

Formålet med dette kapitel er at indkredse projekteres metodiske tilgang. Kapitlet tager udgangspunkt i

begrebet præstation og bevæger sig via forskellige facadebetragtninger til udvælgelse af en metodisk

tilgang. Kapitlet er, efter en introducerende del, bygget op af følgende dele:

1. Indkredsning af begrebet præstation ud fra funktionelle og perceptuelle betragtninger

2. Betragtninger om en bygningsfacade ud fra præstation og materiale

3. Udvælgelse af projektets metode

Projektets metodiske tilgang tager udgangspunkt i det faktum, at solcellers arkitektoniske potentialer ikke er

særligt godt kendt iblandt arkitekter eller bygherrer. Mange betragter solceller, som på forhånd udformede

paneler med minimale variationsmuligheder. Dette afspejles i en stor del af den hidtidige litteratur, som

forsøger at skabe forbindelse mellem solceller og arkitektur, hvor der ofte lægges ud med at beskrive

solcellers principielle virkemåde og derefter springe direkte over til det færdigt fremstillede solcellepanel

uden at tage fat i selve udformningen af solcellepanelet andet end at den blot skal producere strøm. Ved

den arkitektoniske vurdering af det færdige solcellepanel ses der via realiserede bygningseksempler sjældent

på baggrunden for solcellernes udformning i et givet projekt som for eksempel samspil med bygningens

form, bygningens omgivelser, hvordan solceller filtrerer lys i et givent rum, hvordan panelernes beslag spiller

sammen med solcellernes stoflighed etc. Ofte handler en vurdering om, hvordan solcellerne føjer sig ind og

undgår at forstyrre bygningens arkitektoniske udtryk, hvorimod det ville være mere interessant for en

arkitekt at få belyst, hvordan solceller netop kan være et arkitektonisk aktivt element. Det er desuden

sjældent, man læser en dårlig arkitektonisk vurdering af bygningsintegrerede solceller, selvom brug af

solceller på ingen måde garanterer forbilledlig arkitektur – man får nærmest et indtryk af, at bare det

handler om bæredygtighed, så er det nok til at være godt.

I så fald er det behandlede emne ikke solcellepanelets design, men snarere en vejledning til solcellepanelets

eksisterende placering i byggeriet, hvor selve solcellepanelets udformning tages umiddelbart for givet. Det

svarer til, at mursten kun blev udbudt som præfabrikerede vægge uden variationsmuligheder indenfor

murstensstørrelse, fuger eller forbandt.

Anvendelse af solcellepaneler i byggeri giver ofte indtryk af at komme sent med i designprocessen. Dette

kan resulterer i manglende overensstemmelse mellem bygningens og panelets udformning, hvor man ender

med at bruge såkaldte dummy-paneler flere steder på bygningen. Dummy-paneler er attrapper uden

elektriske forbindelser, der kan bruges hvis nogle af solcellepaneler er placeret på steder, som er i skyggen

det meste af dagen. Dette lyder umiddelbart usandsynligt, men forekommer faktisk i flere bygninger i

Danmark. I sådan en anvendelse af solceller er der blot tale om, at solceller føjer sig ind under bygningens

design uden nogen form for gensidighed mellem bygning og solceller.

Anvendelsen af attrapper pga. skygger gør sig eksempelvis gældende i domicil for Københavns Energi, vist i

fig. 2a, hvor hele 40 % af solcellepanelerne på den vestvendte frontfacade er dummy-moduler uden, at man

kan se forskel på dem og de rigtige paneler (Berg et al. 2005 s. 72). Denne domicilfacades produktion af den

bæredygtige solcellestrøm er således kun 60 % af det, den giver udtryk for. Det skyldes, at solcellerne på

denne vestvendte facade skygges af 5 fremskudte betonskiver, der fungerer som store vertikale lameller for

netop at skygge for den sydvestlige sol, hvilket umiddelbart er en direkte modsigelse til den dybe placering

af solcellerne. Dette kunne have været undgået ved at placere solcellerne frem i facaden i plan med

skivernes yderste kant, hvilket ville give mere berettiget facadeudformning med sammenhæng mellem

udformning og materiale.

21


Fig. 2a Domicil for Københavns Energi tegnet af Schmidt Hammer Lassen,

færdiggjort i 2005 - eksempel på manglende symbiose mellem solceller og

bygningsdesign – 40 % af solcellerne på den vestvendte facade er attrapper, da de

skygges af de lodrette skiver.

Fotografi: Artur Slupinski

Med dette ph.d.-projekts udforskning af solcellers materielle kvaliteter vil jeg gerne forsøge at tage fat i

selve panelets design ved at betragte solcellen som et konfigurerbart facademateriale, der kan mere end

blot at producere dyr elektricitet. Solcellers arkitektoniske materialeudforskning skal således gerne pege på

potentialer for, hvordan solcellepaneler kan designes til at være en helhedsorienteret del af facaden og

bygningen.

I forbindelse med udforskning af ”nye” materialer kan man pege på en række spørgsmål, man som arkitekt

eller designer gerne vil have svar på:

- Hvordan ser materialet ud?

- Hvad er materialets udformningsmuligheder?

- Hvad er dets funktionelle muligheder og begrænsninger?

- Hvilke perspektiver er der for materialets fremtid?

Med andre ord handler det i dette projekt om materialets manipulationsmuligheder i forhold til dets

præstation, hvilket uddybes i næste afsnit.

22


2.1 Præstation som sammensmeltning af funktion og perceptuel kvalitet

Dette projekt omhandler materielle manipulationer af solceller i forhold til den præstation, som disse

manipulationer resulterer i og evalueres på. Derfor er det vigtigt først at få belyst præstationsbegrebet. Jeg

har i dette projekt valgt at erstatte ordet funktion med præstation pga. den kvantitative synsvinkel, som

funktionen ofte optræder i. Denne kvantitative form for funktion viste sig som en stærk eksponent for den

effektive, højt industrialiserede modernisme bl.a. hos arkitekten Hannes Meyer, hvis arkitektoniske værdier

groft sagt kunne reduceres til en lang liste med målbare tekniske mindstekrav, som skulle overholdes og

som samtidigt var lette at adoptere i den industrielle målbare fremstillingsproces og i diverse

bygningsstandarder (Jones 1999 s. 79).

Derimod kan præstation defineres som en sammensmeltning af funktion og perceptuel kvalitet. Præstation

handler derfor om, hvad udformning af et materiale skal kunne gøre for brugeren. Den perceptuelle kvalitet

som en del af en genstands præstation kan skærpe fokus på et givent objekt og i sidste ende bidrage til at

udløse et bestemt adfærd – eksempelvist på en legeplads.

Perceptuel kvalitet knytter sig til perception, som er den sanselige oplevelse via de fem sanser på et rent

fysisk plan, hvor man kan føle behag eller ubehag (Hesselgren 1985). Efter perception bearbejdes

sanseindtrykkene af kognition, som er en tolkning af den fysiske oplevelse i forhold til det, vi allerede har

erfaret i livet – bl.a. kundskab, kulturel sammenhæng, objektets formål samt egne forventninger (Kolstad

1997). Perceptuel kvalitet handler derfor om umiddelbar indtryk.

Perceptuel kvalitet har en stor betydning ved førstehåndsindtryk af bygninger. Især i boliger kan den

perceptuelle kvalitet ved eksempelvis udformning og placering af bygningens vinduer ofte kan være af større

betydning med hensyn til udsigten ud af vinduet end de mere funktionelle aspekter som for eksempel

dagslysindtaget igennem vinduet eller orientering efter passiv solvarmeindstråling.

I forbindelse med bygningsfacader ligger fokus ofte på visuelle aspekter, hvilket også er tilfældet for

solcellerne, hvis de skal anvendes som facademateriale. Derfor vil begrebet perceptuel kvalitet i denne

afhandling blive brugt i tilknytning til det visuelle - synssansen.

Således handler perceptuel kvalitet om at vække sanserne og artikulere oplevelsens karakter i sig selv – ikke

ulig det græske begreb ”aisthetikos”, som angår det at fornemme eller iagttage og er en forløber for

æstetikbegrebet (www.denstoredanske.dk). Et eksempel på perceptuel kvalitet som sansevækning kan ses i

lyskunstnerens Joost van Santens lysindtag, vist i fig. 2.1b, artikulerer lysets sammensætning af forskellige

bølgelængder, lysets adfærd og selve måden at se lyset på.

Fig. 2.1b Artikulering af lysets sammensætning - Joost van Santens prismatiske lysindtag i venterum på Geneve

Børnehospital, 2001, som bryder lyset op i dets forskellige bølgelængder - farver.

Illustration: http://www.joostvansanten.nl/

Med andre ord så kan perceptuelle kvaliteter artikulere det givne objekts beskaffenhed og kan derfor være

en præferencefaktor – selv på en afvejet bekostning af funktionen. Således handler det ikke om et objekts

funktionalitet, men om et objekts evne til at opfylde behov – om et objekts præstation.

23


Derfor vil det i forbindelse med lysfiltrerende solcelleruder være meningsløst at undersøge, hvilke solceller

ser mest attraktiv ud, og forsøge at sætte resultatet ind i en facitliste, da det kun bliver en midlertidig

smagsdom, som kan være forældet allerede om et år eller to.

I stedet kan man hævde, at det i dette projekts tilfælde er mere brugbart at undersøge relationer imellem

interiørets dagslyskarakter og forskellige materielle manipulationer – en undersøgelse af facadens

lysfiltreringsmekanismer – perceptuelle undersøgelser, hvis resultater efterfølgende kan bruges i

designprocessen.

Derfor ligger vægten i dette projekt ikke på funktion eller smag men på præstation – funktion

sammensmeltet med perceptuel kvalitet, hvor der skal udføres lyseksperimenter med udgangspunkt i

solceller og synssansen – en præstationsorienteret forskningsmetode, med plads til både målbar og

subjektiv evalueringsteknik. Den udvalgte forskningsmetode skal desuden evalueres i sig selv – hvorvidt den

kan bidrage til udformning af lysfiltrerende solcellepaneler.

Udgangspunktet for udvælgelsen af en forskningsmetode bunder således i en præstations- og

materialeorienteret tilgang, som beskrives nærmere på de næste sider.

24


2.2 Bygningsfacaden som præstation og som materiale

- de 2 tilganges potentialer i udforskning af facademateriale

Indenfor udvikling af nye produkter taler man ofte om henholdsvis en PULL-strategi og en PUSH-strategi.

Teknologiudvikling baseret på en PULL-strategi sker ved, at man står med et problem eller en hensigt og

udvikler en teknologi, der kan løse dem. PUSH-strategi er den omvendte rækkefølge, hvor man har en

allerede udviklet teknologi og leder efter dets anvendelsesmuligheder. Mange af de højteknologiske

responssive materialer, der kan tilpasse bestemte egenskaber til omgivelsernes ændringer, er oftest en

teknologi-PUSH (Addington et al. 2005 s. 11). Disse såkaldte smart-materials, som vi vender tilbage til i

kapitel 3, kan være opdaget ved et tilfælde i forbindelse med anden forskning

Bygningsintegration af solceller kan derfor siges at være PUSH-strategi – solceller er ikke udviklet pga.

byggeri, men pga. rumfart, hvor de i 1950’erne var en PULL-strategi. Bygningsintegrationen af solcellerne

kræver derfor en udforskning af mulige anvendelser af solcellers potentialer som en del af bygningsfacaden.

Med udgangspunkt i PUSH- og PULL-strategien finder jeg det væsentligt at danne sig et 2 tosidet overblik

over, hvad solcellen på den ene side kan rent materielt, og på den anden side hvilket formål solceller kan

tjene i facadens præstation. Solcellers potentialer i arkitekturen vil således træde tydeligst frem i en

overlapningszone mellem en bygningsfacades præstation og solcellers materielle egenskaber.

Der ligger efter min mening potentiale i at koble de to strategier sammen i udforskning af nye materialers

muligheder til to materialetilgange, hvilket er diagrammatisk vist i fig. 2.2a. I sådan en spiralformet

kombinationstilgang kan man med udgangspunkt i et sæt præstationshensigter udforske det givne

materiales muligheder vidt og bredt (mutere materialet) og løbende lære, hvorvidt de forskellige variationer

kan gavne eller sågar forbedre den ønskede præstation, hvilket igen kan pege på nye ønsker og dermed

variationsmuligheder af de materielle ”mutationer”.

Fig. 2.2a Designproces, som kredser mellem

det præstationsorienterede og det materialeorienterede,

hvor materialet ”muteres” på

egne præmisser og evalueres via den ønskede

præstation, hvilket igen skubber materielle

”mutationer” til yderligere variation.

Illustration: Artur Slupinski

Bygningsfacaden har i kraft af den teknologiske udvikling samt den gradvise ændring i bygningers behov

været udsat for en gennemgribende udvikling – både indenfor facadens materielle organisation samt

forventningerne til facadens præstation. Efter oliekrisen i starten af 1970’erne kom der stor fokus på

facadens energimæssige præstation, hvilket siden har bundet facaden sammen med forskningen indenfor

højteknologiske materialer herunder forskellige glastyper samt forskellige interaktive systemer (Sørensen

2003 s. 47). Der er løbende blevet eksperimenteret med flerlagsglas og forskellige former for coatings til

vinduesglas – eksempelvis solglas, der skulle forbedre glasfacaders energimæssige præstation.

I den sammenhæng er det essentielt at skildre en bygningsfacade ud fra henholdsvis den

præstationsorienterede og den materialeorienterede tilgang. Disse to tilgange kan så danne et

udgangspunkt for afsøgning af solcellers facadepotentialer via det præstationsorienteredes og det

materialeorienteredes indbyrdes kobling, hvor de kan danne gensidigt grundlag for hinanden.

25


2.2.1 Bygningsfacadens præstationsorienterede koncept

Bortset fra facadens robuste resistens mod udefrakommende farer er det en bygningsfacades formål at

optræde som en sanselig overgang mellem ude og inde både som social filter ved at regulere forholdet

mellem privathed og orientering via indkig og udkig samt som klimafilter ved at regulere bygningens

termiske, atmosfæriske, akustiske samt optiske indeklima.

En stor del af grundlaget for en bygningsfacades præstation kan tilskrives menneskets sanseapparat.

Sanseapparatet fungerer som et kommunikationsmedie og sender forskellige signaler fra omgivelserne til

hjernen i form af energistimuli af de 5 sanser. Ændring i temperatur, fugtighed, lugt eller lysniveau er

eksempler på sådanne signaler. På baggrund af de sansede signaler frembringer kroppen øjeblikkeligt en

passende selvregulerende reaktion for ikke at tage skade. Et eksempel på kroppens reaktion er kroppens

selvkøling, hvor kroppen ved for høj temperatur begynder at svede og derefter lade væsken fordampe. Når

væsken fordamper dvs. skifter fase fra væsketilstand til gastilstand, så optager den store mængder varme

fra kroppen til denne faseskifteproces, hvorved kroppen nedkøles (Behling 2000 s. 36). Et andet eksempel

på kroppens selvregulerende reaktion er hudens beskyttelse mod solens UV-stråling ved at øge produktion

af melanin, det mørke pigment med den solbrændte farve (Swerdlow 2002 s. 52).

De 5 sanser og deres tilhørende sanseorganer er som bekendt øre for høresansen, øje for synssansen, næse

for lugtesansen, tungen for smagesansen og hud for følesansen.

Dermed er kroppens hud således ikke blot indpakning, men i ligeså stor grad et sanseorgan på samme måde

som øjet eller øret. Det er derfor ikke korrekt at tale metaforisk om en bygningsfacade som et bygningens

hud eller bygningsskind, medmindre facaden kan frembringe en selvregulerende reaktion via eget

sanseapparat, der kan opsnappe forskellige signaler fra omgivelserne – en adapterende facade, ofte

betegnet som en intelligent facade. Hvis ikke facaden indeholder et sanseapparat i form af f.eks. sensorer,

er der mere tale om en filtrerende membran, der påvirker vore sansers udstrækning via enten transmittering

eller blokering af de forskellige sanseinput som for eksempel lys eller lyd.

Bygningsfacaden skal således hjælpe mennesket med kroppens egen energikrævende selvregulering ved at

være med til at skabe et sansemiljø omkring kroppen, som er i overensstemmelse med menneskets

velværebehov. Med andre ord, så filtrerer facaden den mængde sansepåvirkninger fra, som har en negativ

påvirkning på interiørets sansemiljø og leder således kun en nyttig mængde sansepåvirkninger igennem.

Eksempelvis kan man have en facade, som optisk er åben og lukket forskellige steder på facaden. Dermed

vil man kunne kombinere behovet for privathed sammen med dagslysindtag, solafskærmning og visuel

forbindelse til udendørsomgivelser for lettere at kunne orientere sig – både rumligt via den givne udsigt og

tidsligt via dagslysets retning.

Ikke ulig kropsbeklædning, er facademembranen således en sanselig hjælp til menneskekroppen ved at

skabe en ønsket grad af privathed samt reducere kroppens energiforbrug til selvregulering – det vil sige

skabe et komfortabelt indeklima – både termisk, atmosfærisk, akustisk og optisk. Eftersom klimaet udenfor

bygningen ikke er statisk, men under konstant forandring, skal bygningsfacaden have mulighed for at kunne

tilpasses til disse forandringer. Hvis denne tilpasning sker automatisk, som vejret skifter udenfor, så kan man

tale om en adapterende, en intelligent facade, der kan fungere som bygningens sanseorgan og dermed med

rette kan kaldes bygningsskind. Er der i stedet tale om en manuel tilpasning foretaget af brugeren på

baggrund af brugerens eget sanseapparat, eksempelvis med gardiner, er der tale om facaden som

sansefilter styret af brugeren og dermed er der ikke tale om et bygningsskind. Der findes ikke desto mindre

facader, der kombinerer begge dele ved både selv at kunne adaptere sig, men også til enhver tid at kunne

overtages af brugerstyring og dermed brugerens eget sanseapparat.

Der kan ligge designpotentialer i at betragte facaden som en dynamisk sansefiltrerende overgangszone –

facaden en dynamisk udvekslingstilstand, der betragtes som en transition mellem interiør og eksteriør frem

for som en klart defineret barriere. En sådan overgangszone er eksemplificeret i fig. 2.2.1a, hvor selve

bygningsfacaden består af et kæmpe gardin, der kan trækkes fra og dermed afgøre, hvor eksteriør møder

interiør - om terrassen betragtes som værende indenfor eller udenfor bygningen.

26


Fig. 2.2.1a Curtain Wall House af Shigeru Ban, 1995 – Facade som en overgangszone frem for som en grænselinie

Illustration: Shigeru Ban Architects

Denne udveksling i facaden kan ske i begge retninger - eksempelvis varmeenergiudveksling med konduktion

indefra ud og solvarmestråling udefra ind. En facade har således en dobbeltsidet præstation og skal derfor

ikke kun betragtes indefra men også udefra. Dette er især tydeligt i forbindelse med facadens optiske

udveksling, der også sker i begge retninger i forbindelse med facadens gennemsigtighed fra begge sider

som eksempelvis udsigt, indsigt, blænding og dagslysudnyttelse indenfor.

Dog uanset, om facaden betragtes som en udvekslingstilstand eller barriere, så har udvekslingstilstanden

imidlertid altid eksisteret i bygningsfacaderne – eksempelvis i form af kuldebroer, utætheder og ikke mindst

dagslysåbninger. Udviklingen i facadens tektonik har til gengæld gjort denne udvekslende præstation mere

kontrollerbar i forhold til specifikke behov og situationer således, at facadens filtrerende udveksling kan ses

som et kontrollerbart potentiale. Som førnævnt har især facadens energibesparende præstation været i

fokus siden oliekrisen i 1970’erne med forskning i energibesparende/-producerende bygningsteknologi

(Sørensen 2003 s. 47). Det var i denne forbindelse, at solceller påbegyndte deres indtog i bygninger.

Der kan derfor ligge designpotentialer for en kobling af solceller med facadens optiske udveksling, som kan

bidrage til at understrege solcellernes lysfiltrerende præstation i forhold til deres elektricitetsproducerende

egenskaber.

2.2.2 Bygningsfacadens materialeorienterede koncept

Ligesom idéen om en bygningsfacades præstation har flyttet sig fra barriere til overgang, så har facadens

materialitet ligeledes ændret sig fra at være en massiv væg af et materiale til at være en lagdelt væg fyldt

med infrastruktur af strømme og teknologi, som stadigt aftager i skala og dermed sammensmelter denne

infrastruktur til én sammensat beklædning, hvor materialet bliver lig med infrastruktur (Kennedy et al. 2001

s. 9). Facadens materielle opbygning handler således om arrangering af forskellige materialelag i bestemte

rækkefølger mellem inde og ude – som en dynamisk transition frem for som en statisk barriere.

Siden arkitekten Mike Davies fra Richard Rogers’ tegnestue i 1981 publicerede en artikel om et

facadekoncept, han kaldte ”den polyvalente væg”, er der opstået paradigmet om den ”intelligente facade”,

der kan fungere optimalt under forskellige klimatiske forhold (Davies 1981 s. 55). Den polyvalente væg blev

af Davies beskrevet som en mikro-tynd sandwichfacade indeholdende forskellige lag af højteknologiske

materialer, der i kraft af deres adapterende egenskaber kunne optimere facadens klimatiske præstation til

de givne forhold. En superfacade, der kunne beskytte mod regn, vind og sol samt tilbyde termisk isolering,

ventilation og dagslys. Mike Davies’ idé, vist i fig. 2.2.2a, tog således udgangspunkt i mulige materielle

egenskaber, som den teknologiske udvikling tegnede.

27


Fig. 2.2.2a Mike Davies’ polyvalente facade med de forskellige materialelag og til højre

som bygningsfacade set i plan med Nord opad, hvor der billedligt vises forskellige former

for respons i forhold til varmestråling såvel udefra som indefra.

Illustration: Mike Davies

Solceller er i sit grundprincip en del af denne materielt lagdelte infrastruktur, der kan absorbere lyset og

omdanne det til elektricitet, som kanaliseres via lederbaner og ledninger til forbrug. Solcellers opbygning i

sig selv er en sammensætning af flere materielle lag, der hver for sig er manipuleret med henblik på at

optimere solcellers strømproduktion. Solcellernes egenskaber kommer vi tilbage til i kapitel 3.

Denne optimerende manipulation af materialet er synlig igennem store dele af menneskets historie som et

alternativ til at bruge materialer i deres oprindelige form. I stedet skilles det oprindelige materiale ad og

sættes sammen på en ny måde ud fra en bestemt hensigt samt ud fra materialets strukturelle muligheder.

En materialedekonstruktion med resultater som eksempelvis krydsfiner, tekstiler, beton og ikke mindst

solceller. Dette sker ikke kun i den menneskelige verden, men eksisterer også i andre dele af naturen såsom

hos fugle, termitter og hvepse, der alle manipulerer det forhåndenværende materiale og tilpasser det til den

specifikke brug, som vist i fig. 2.2.2b (Pallasmaa 2002 s. 20). På samme måde kan man betragte udformning

af solcellepaneler, som formgivning med flere manipulerbare facadematerialer, der til sammen bl.a. kan

producere vedvarende elektricitet.

Fig. 2.2.2b Fuglerede af ler, gødning og hø samt hvepserede af selvfremstillet papir

– materialemanipulation i dyreverdenen

Fotografi: Günther Ziesler og Camera Press/ Hans Pfletschninger

28


2.3 Udvælgelse af projektets metode

For at finde solcellers formgivningspotentialer er det her nødvendigt at se bort fra solcellernes eksisterende

standard og fokusere mere på materialets formgivningsmæssige muligheder samt anvendelseskriterier. Fra

dette udgangspunkt kan solceller betragtes som et facademateriale, der kan manipuleres på mange

forskellige måder med respekt for dets originale funktion - strømproduktion.

Man kan betragte facadens anvendelsesaspekt – i dette projekt den optiske præstation - som en

evaluerende afgrænsning af udforskningsområdet, mens afprøvning af solcellers materielle variationer kan

ses som et forsøg på at udvide udforskningsområdet.

Denne materiale- og præstationsorienteret tilgang kræver dog en informationsindsamling om solcellernes

materielle aspekter samt om lysets præstationsmuligheder.

Afhandlingens arbejdsgang indeholder således 3 følgende faser:

Fase 01 – Den teoretiske fase

En kombination af den materialeorienterede og den præstationsorienterede tilgang forudsætter

et kendskab til begge områder. Projektmetodens første fase er derfor en

informationsindsamling og vil bestå af de 2 næste kapitler - kapitel 3 om Solceller som

facademateriale og kapitel 4 om Lys som facadepræstation. Disse vil beskæftige sig med

henholdsvis facadens optiske præstation herunder dagslysets perceptuelle kvaliteter samt

dagslysudnyttelse og med solcellers materielle muligheder. Denne organisering kan således

pege tilbage til den måde, nye teknologier udvikles på – PULL og PUSH – anvendelses- og

teknologiorienteret. Disse 2 kapitlers informationsindsamling vil således give den teoretiske

baggrund til udformning af praktiske undersøgelser af solcelleruder – ikke af facadedesign.

Fase 02 – Den praktiske fase

I de efterfølgende kapitler 5 og 6 vil udvalgte kombinationer mellem solceller og

dagslysfiltrering blive undersøgt nærmere.

Det, der skal undersøges, er solcellers potentialer som en del af en lysfiltrerende facade samt

hvilke undersøgelsesteknikker kan være brugbare ved udformning af lysfiltrerende solceller.

Den praktiske fase skal således forsøge at svare på den todelte problemformuleringen fra

kapitel 1. Disse potentialer undersøges via udvalgte materielle variationer indenfor

lysfiltreringsprincipper, som er materielt mulige med forskellige solcelletyper – såvel nutidens

som morgendagens solcelletyper.

Dermed vil den teoretiske fase i kapitel 3 og 4 udmunde i en praktisk fase i kapitel 5 og 6, der

bruger den opnåede viden fra den teoretiske fase til at gennemføre praktiske undersøgelser.

Kapitel 5 vil først beskrive de udvalgte undersøgelsesteknikker samt undersøgelsesparametre.

De gennemførte undersøgelser og deres observationer opsamles herefter i kapitel 6, hvor der

også konkluderes på de brugte undersøgelsesteknikkers potentialer i forbindelse med

udformning af lysfiltrerende solcellefacader.

Fase 03 – Resultater i perspektiv

Afhandlingen afsluttes med en perspektivering i kapitel 7, hvor der zoomes ud til arkitektur for

at belyse de forskellige undersøgelsesresultaters potentialer i arkitekturen?”

En typisk forskningsmetode ved undersøgelser af bygningselementer og bygningsmaterialer er

eksperimentmetoden (Groat et al. 2002 s. 16). Eksperimentmetoden indebærer systematiske undersøgelser

af bestemte variationer under kontrollerede forhold og oftest en objektiv vurdering - mest via kvantitative

målinger, så man kan sammenligne variationerne objektivt (Groat et al. 2002 s. 252). Eksperimentmetodens

kontrollerede forhold giver mulighed for at gentage eksperimenterne for evt. at undersøge korrektheden af

en given vurdering eller vurdere flere variationer ud fra de samme parametre på et senere tidspunkt.

Dette kræver selvfølgeligt en manipulerbar opstilling, hvor man ved ændring af et bestemt variabel, kan

observere det variabels betydning for udfaldet ved det givne forsøg (Groat et al. 2002 s. 252). Efter flere

29


forsøg kan man således konkludere, om der er kausalitet mellem et variabel og udfald ved bestemte

forsøgsvariationer. Derfor er der i eksperimentmetoden ofte tale om laboratorieforhold.

Eksperimentmetoden er blevet betegnet som den essentielle videnskabelige forskningsmetode og bærer

således også præg af det postpositivistiske forskningsparadigme, som den hører ind under (Groat et al. 2002

s. 251). Postpositivismen betragter virkeligheden, som noget, der kan vurderes og forklares objektivt

indenfor en given sandsynlighed (Groat et al. 2002 s. 32). I den postpositivistiske paradigme forsøger man

således gradvist at nå frem til en sandsynlig sandhed via fakta og dermed skabe viden (Groat et al. 2002 s.

32). Dette gør det postpositivistiske forskningsparadigme til et grundlæggende startpunkt for megen

videnskabelig forskning (Groat et al. 2002 s. 36).

Eksperimentmetoden er imidlertid ikke egnet til alle problemstillinger, da den netop skal operere under

meget kontrollerede forhold. Det er blevet påpeget, at eksperimentmetoden mister alle de uforudsigelige

hændelser, der kan ske ved undersøgelser udført i den ”virkelige verden” – eksempelvist ved

adfærdsundersøgelser, hvor man i stedet kan bruge case-study-metoden, som forudsætter cases (Groat et

al. 2002 s. 346). Uanset om man snakker undersøgelser af adfærd i byrum eller af eksisterende

brokonstruktioner, er et case noget, som allerede eksisterer i ”den virkelige verden” i sit eget kontekst og

netop derfor har resulteret i et bestemt sammenhæng (Yin 1994 s. 13). Eksempelvis kan man her nævne

cases i Jane Jacobs adfærdsstudier af forskellige byrum i New York præsenteret i hendes klassiske bog, ”The

Death and Life of Great American Cities” (Jacobs 1961).

I dette projekts tilfælde, hvor jeg skal finde egnede undersøgelsesteknikker samt udlede de mest

hensigtsmæssige lysfiltreringsprincipper på baggrund af bestemte materialevariationer, er

eksperimentmetoden passende pga. muligheden for at undersøge forskellige variationer under

sammenlignelige, kontrollerbare forhold og dermed udlede en given variabels kausalitet. Desuden vil

anvendelsen af eksperimentmetoden med de udvalgte undersøgelsesteknikker være et eksperiment i sig

selv. Desuden kan man som førnævnt gentage undersøgelserne for at efterprøve deres korrekthed eller

afprøve endnu flere variationer under de samme sammenlignelige forhold og dermed udvide undersøgelsens

omfang på et senere tidspunkt.

De næste to kapitlers fokus på materiale – solceller - og præstation – dagslysudnyttelse – i henholdsvis

kapitel 3 og 4 skal udmunde i et sæt undersøgelsesteknikker samt undersøgelsesparametre til projektets

eksperimenter. Hvordan eksperimentmetoden gennemføres helt konkret og med hvilke

undersøgelsesteknikker vil blive specifikt beskrevet i kapitel 5 - med udgangspunkt i den opnåede indsigt fra

kapitel 3 og 4.

30


3. Lysets Materiale - solceller

3.1 Introduktion

Dette kapitel skal fokusere på solcellers materielle aspekter i en lysfiltrerende solcellerude. Formålet med

dette kapitel er at indsamle og præsentere information om solcellers materielle egenskaber samt

forudsætninger for deres integration i lysfiltrerende facadepaneler. Dette kapitel skal derfor beskrive, hvad

solceller består af samt hvordan solceller materielt kan manipuleres. Dette kapitel skal sammen med det

næste kapitel 4 om facadens lysmæssige præstation danne grundlag for udformning af undersøgelserne,

beskrevet i kapitel 5.

Som diagrammatisk vist i fig. 3.1a, er produktionsteknologi meget afgørende for solcellens materielle

egenskaber. Således er dette kapitel bygget op omkring de forskellige produktionsteknologier med tilhørende

solcelletyper, som beskrives individuelt via deres egenskaber, materielle sammensætning,

manipulationsmuligheder samt muligheder for at indgå som mikroskopiske og mesoskopiske mønstre i

lysfiltrerende facadepaneler.

Herefter zoomes der ud til mere generelle aspekter ved bygningsintegrerede solceller såsom, hvordan de

enkelte paneler kobles sammen på en bygningsfacade, hvilket kan være afgørende, når man vil skabe

variation i facaden med forskellige solcellepaneler eller har en krum eller takket facade.

SOLCELLENS MATERIELLE EGENSKABER

Fig. 3.1a Baggrunden for kapitlets opbygning baseret på graden af afgørende påvirkninger.

Pilene angiver påvirkningsretningen.

Solceller er en på forhånd udviklet teknologi, hvor de første paneler fra midten af 1950’erne - et af dem vist i

fig. 3.1b - havde en energikonverteringseffektivitet på 6 % (NREL). En solcelles

energikonverteringseffektivitet – herefter benævnt blot som en solcelles effektivitet – angiver hvor meget

elektricitet en solcelle kan producere i forhold til den energimængde fra sollyset, som rammer solcellen.

Mange af de første paneler fungerer stadigt om end med en effektivitet faldet ned til omkring 1,5 % - altså

¼ af den oprindelige effektivitet efter 50 år i funktion (NREL). Den garanterede levetid på de eksisterende

kommercielle solcellepaneler på 20 - 30 år er således ikke ensbetydende med, at panelerne stopper med at

virke efter 30 år. Solceller skulle gerne kunne fungere i meget længere tid, dog med lavere effektivitet.

31


Fig. 3.1b Et af de første solcellepaneler fremstillet omkring 1954 med

solceller fra Bell Telephone Laboratories. Panelet blev først anvendt som

strømkilde til telefonapparat.

Fotografi: Artur Slupinski

Udvikling af de moderne solceller tog udgangspunkt i 1950’ernes forskning indenfor rumfart og accelererede

kraftigt i forbindelse med 1960’ernes Apollo-program. Hensigten var, at man på missioner til det ydre rum

ikke behøvede at medbringe tunge batterier til drift af elektronisk udstyr på rumfærgerne, men i stedet

kunne producere elektricitet lokalt fra sollyset med påsatte solcellepaneler, som vist i fig. 3.1c, der kunne

foldes ud og drejes mod solen som træblade (Behling 2000 s. 219). Rumfartsindustriens solcelleforskning

har bl.a. bevirket, at solcellernes effektivitet er firdoblet igennem de sidste 50 år (Behling 2000 s. 219).

Fig. 3.1c Den Internationale Rumstation ”ISS” i 2007 – de brunlige bånd er solcellepaneler til drift af elektronisk udstyr

ombord på stationen. Rumfarten anvender nogle af de mest effektive solcelletyper - bl.a. af gallium arsenid (GaAs) med

en effektivitet på 30 %.

Fotografi: NASA

I lyset af oliekrisen i 1970’erne og den efterfølgende opmærksomhed på energiressourcer og miljø begyndte

denne mobile strømkilde at udforske potentielle energimarkeder – såvel indenfor forskelligt bærbart udstyr

som eksempelvist lommeregnere, ure eller flydende havbøjer som indenfor byggeri. Solceller er en af de

CO 2 -reducerende energikilder, der kan have relevans for byggeri, da solceller kan integreres i bygningens

32


ydre beklædning som et arkitektonisk element, der støjfrit producerer elektricitet, som vist i fig. 3.1d.

Desuden har solceller et minimalt vedligeholdelsesbehov, da der ingen mekaniske dele er.

Fig. 3.1d Tyndfilmsolceller integreret i den skærmende facade på en skole i Imst

af Rainer Priker ArchiteXture fra 1996 – en lydløs elektricitetsproduktion på

stedet.

Illustration: Rainer Pirker ArchiteXture

Der findes mange forskellige typer solceller. Det er dog de gængse krystallinske siliciumsolceller, oftest

blålige eller sorte, der dominerer solcellemarkedet med en samlet andel på ca. 94 % af de hidtil installerede

solceller anno 2003 – 56 % tilhører de polykrystallinske solceller, 34 % de monokrystallinske solceller og 4

% ribbon siliciumsolceller (Ahm 2004). Resten af markedet er opdelt i 4 % for de, oftest rødlige, amorfe

siliciumsolceller samt 1 % for andre solcelletyper i 2003 (Ahm 2004). De forskellige solcelletyper beskrives

senere i dette kapitel.

Tendensen på markedsfordeling mellem 1999 og 2003 har været, at de polykrystallinske solcellers andel er

vokset med 15 procentpoint på bekostning af de monokrystallinske og de amorfe siliciumsolcellers andel,

hvor begge typer har mistet 7-8 procentpoint hver i samme periode (Ahm 2004).

Solceller hører ind under de såkaldte smart materials – materialer, der bedst kan defineres i kraft af

materialernes dynamiske handlinger i stedet for at blive defineret ud fra bestemte materielle

sammensætninger (Kroschwitz 1992). Der er tale om handlinger, som skal være responsible til lokale

energiinput samtidigt med, at disse handlinger skal være reversible, forudsigelige og øjeblikkelige

(Addington et al. 2005 s. 10). Smart materials kan derfor godt være sammensat af flere materialer,

kompositmaterialer – et simpelt termostat kan eksempelvis betegnes som et smart material. Smart materials

bliver til tider også kaldet intelligente materialer pga. deres reversible adaptionsevne, som har et sansende

og selvoptimerende karakter.

Smart materials kan deles op i 2 typer afhængigt af materialets responsform (Addington et al. 2005 s. 14):

Smart materials type 1

Smart materials type 2

Smart materials type 1 giver respons ved at ændre egenskaber – eksempelvis skifter fotokrome materialer

farve eller transparens som respons til niveauændring i ultraviolet lys (Addington et al. 2005 s. 15).

Smart materials type 2 giver respons ved at transformere omgivelsernes energistimuli fra en energiform til

en anden – eksempelvis omdanner piezoelektriske materialer ændringer i tryk/vibrationer til elektricitet –

piezoelektriske materialer kan bruges i bl.a. mikrofoner og højtalere til henholdsvis at omdanne lydbølger

(luftvibrationer) til elektriske impulser og omvendt (Addington et al. 2005 s.103).

33


Solceller hører således ind under smart materials type 2 under betegnelsen fotovoltaiske materialer,

eftersom de kan transformere energien i stråling til elektricitet – en energiform til en anden.

Dog skal smart materials ikke forveksles med high-performance materials, som godt kan give indtryk af at

være ”smarte” pga. deres specialdesignede egenskaber, men ikke være reversibelt responssive (Addington

et al. 2005 s. 14). For eksempel er belægninger, der har forskellige grader af gennemsigtighed i forhold til

synsvinkelen – såkaldte privacy-filtre - et high-performance material og ikke et smart material. Ligeledes er

mange af nye kompositmaterialer – eksempelvis kulfiberkompositmaterialer – heller ikke smart materials.

Solcellers virkemåde, billedligt vist i fig. 3.1e, kan helt forenklet beskrives som en kontinuerlig kredsløb af

elektroner ud, ind og igennem solcellen opretholdt af lysets indfald på solcellen. Der er tale om, at solcellen

har to sider, hvoraf den ene har et overskud af elektroner – den negativt ladede side, som oftest vil være

den solvnendte side. Elektronerne i denne side eksciteres af lys – eksempelvis sollys – hvilket får dem til at

vandre ud af solcellen via de sølvfarvede lederbaner udenpå solcellens negativt ladede side. Lederbanerne er

nærmere beskrevet i kapitel 3.6. Når elektronerne er uden for solcellen udgør de elektrisk strøm. Denne

elektricitet er i form af jævnstrøm, som efterfølgende omformes til en mere brugbar vekselstrøm i en

tilkoblet inverter, beskrevet nærmere i kapitel 3.7. Efter at elektronerne har forladt solcellens negativt ladede

lag, kommer der nye elektroner ind i den negativt ladede side fra den positivt ladede side. Den positivt

ladede side har ikke et overskud af elektroner. Den positivt ladede side modtager de nu manglende

elektroner ind udefra via lederbanerne udenpå solcellens positivt ladede side – svarende til de elektroner,

der oprindeligt har forladt solcellen. Således opstår der et kredsløb af elektroner, der skaber elektrisk strøm.

Dette kredsløb opretholdes af lysets indfald på solcellen. Fjernes lyset fra solcellen, stopper dette kredsløb.

-

+

Fig. 3.1e Snit-diagram over solcellers principielle

virkemåde: lyset eksciterer elektroner i solcellens negativt

ladede lag – lag med overskud af elektroner (rødt) –

hvorefter de vandrer ud af cellen i form af elektricitet for

derefter at vende tilbage til solcellens positivt ladede lag –

lag uden overskud af elektroner (gråt) - som returnerer

elektronerne til solcellens negative lag. Dette kredsløb kan

fortsætte, så længe der er lys til at drive den.

Kilde: Lauritzen

Illustration: Artur Slupinski

Tabellen i fig. 3.1f giver et overblik over de forskellige solcelletyper, som enten er på det kommercielle

marked eller er angiveligt tæt på at komme ind på markedet, hvilket også fremgår af markedsandelen,

angivet i tabellen i række otte.

34


Almindeligvis grupperes solcelletyperne kronologisk op i generationer – første, anden og tredje generation

solceller svarende til henholdsvis wafersiliciumsolceller, tyndfilmsolceller og nyere typer solceller såvel af

silicium som af andre materialer.

I stedet for blot at være en kronologisk beskrivelse af solcelletyperne, skal beskrivelsen af de forskellige

solcelletyper i denne afhandling grupperes omkring de tilhørende produktionsteknologier. Grunden til denne

gruppering er, at de forskellige produktionsteknologier har visse fællestræk i deres designpotentialer –

eksempelvis om en given solcelletype kan struktureres i mikroskopisk mønster eller om solcelletypen kan

gøres bøjelig – begge egenskaber angivet i række tre og fire i fig. 3.1f. Formålet med denne rækkefølge er

således, at gøre forståelsen af de forskellige solcelletyper brugbar i et arkitektonisk designperspektiv. Som

tabellen i fig. 3.1f viser, har jeg valgt at gruppere solcellerne i produktionsteknologier, der spænder fra faste

skiver til tynde belægninger: krystallinsk siliciumteknologi, tyndfilmsteknologi og farvestofbaserede

teknologier.

Solcellernes effektivitet angives både som Lab-Effekt i laboratoriefremstillede solceller samt som PANEL-

EFFEKT, hvor flere industrielt fremstillede solceller er forbundet og indkapslet i et panel. Lab-Effekt er altid

højere end PANEL-EFFEKT, da solcellerne i laboratoriet er omhyggeligt fremstillet – ofte manuelt, så alle dele

er af højeste kvalitet. PANEL-EFFEKT ved de industrielt fremstillede solcellepaneler er yderligere lavere end

Lab-Effekt, da der altid vil være et tab ved at forbinde flere solceller sammen. PANEL-EFFEKTEN er således

den mest relevante af de to, når det handler om bygningsintegration af kommercielt tilgængelige solceller.

Lab-Effekten peger til gengæld på fremtidsudsigter for en eventuel stigning i effektiviteten for paneler

indenfor en given solcelletype som resultat af igangværende forskning.

Solcelle-

TEKNOLOGI:

KRYSTALLINSK SILICIUMteknologi

TYNDFILMteknologi

FARVESTOFbaserede

teknologier

Solcelletyper:

Monokr.

Si

Polykr.

Si

Hybrid

Si

Ribbon

Si

Monokr.

Tynd-Si

Sphelar

Si

Amorf

Si

CdTe

CIS/

CIGS

GaAs

Polymer

DSC

DESIGN-

EGENSKAB

Mønsterskalapotentiale:

DESIGN-

EGENSKAB

Bøjelighedspotentiale:

MESO-SKALA

IKKE-BØJELIG

mikro-skala

BØJELIG

DESIGN-

EGENSKAB

Egenfarve:

BLÅ eller

SORT -

ensfarvet

BLÅ

krystalliseret

SORT -

ensfarvet

BLÅ eller

SORT -

ensfarvet

MØRKE-

BLÅT -

ensfarvet

SORTE

PRIKKER

SORT eller

RØD/

VIOLET -

metallisk

SORT eller

GRØNLIG

- metallisk

SORT –

ensfarvet

MØRKE-

BRUN -

ensfarvet

RØDLIG –

ensfarvet

RØDLIG –

ensfarvet

PANEL-EFFEKT

(%):

15 - 18 13 - 16 17 13 12 - 17 - 8 9 10 27 - 5

Lab-Effekt (%): 25 20 20 20 19 - 13 16 19 36 4 12

Markedsandel

2003 (%):

34 56 - 4 - - 4 0,6 0,4 - - -

Transparensmulighed

i

solcellens eget

materiale

- - - - - - - - - - - JA

Fig. 3.1f Tabel over egenskaber ved forskellige solcelletyper.

Data: Sandia, ECN, Frauenhofer ISE, Universität Stuttgart, 26th IEEE PVSC, US National Renewable Energy Laboratory (NREL), University of South Wales

(UNSW), P A Energy samt produktblade fra forskellige solcelleproducenter.

35


3.2 Solcelletyper baseret på krystallinsk siliciumteknologi

Solceller indenfor denne teknologi er baseret på silicium, der danner krystaller under fabrikationsprocessen.

Krystallinsk Siliciumteknologi er den mest udbredte samt ældste kommercielle solcelleteknologi. Silicium,

som er den største bestanddel af disse solcelletyper og dermed af deres pris, fik man oprindeligt fra

elektronikindustriens affald. Mængden af siliciumaffaldet er dog ikke længere tilstrækkeligt stor til at forsyne

solcelleindustrien og derfor er flere virksomheder begyndt at fremstille silicium specielt til solcelleindustrien.

Selvom der er tale om den ældste kommercielle solcelleteknologi, fortsætter udvikling indenfor krystallinsk

solcelleteknologi stadigt. Meget af denne forskning fokuserer på alternative produktionsmetoder, hvilket

samtidigt er med til at påvirke mulighederne for panelernes udformning. Den overordnede hensigt med

denne forskning lader til at være en besparelse af det dyre siliciumforbrug uden en tilsvarende reduktion af

panelernes effekt – man stræber efter højere effekt pr. anvendt mængde silicium i et panel.

3.2.1 Mono- og polykrystallinske siliciumwafer-solceller

Disse to typer krystallinske siliciumsolceller er, som førnævnt, de mest udbredte på markedet for

kommercielt tilgængelige solcellepaneler. De monokrystallinske siliciumsolceller er bedst kendt fra paneler

som firkantede eller runde skiver i sort eller mørkeblå ensartet farve, mens de polykrystallinske

siliciumsolceller er bedst kendt som de mørkeblå krystalchangerende firkantede skiver. Begge solcelletyper

er vist i fig. 3.2.1a.

Fig. 3.2.1a Til venstre og i midten ses kommercielle paneler med monokrystallinske siliciumsolceller – som cirkler og

som rektangler. Til højre ses paneler med de changerende polykrystallinske siliciumsolceller

Fotografi: Artur Slupinski

De monokrystallinske solcellepaneler udnytter energien i sollyset med en effektivitet på 15 - 18 %, mens de

polykrystallinske solceller har en effektivitet på 13 - 16 % samtidigt med, at de sidstnævnte panelers

anskaffelsespris er lavere pr. m 2 end de monokrystallinske panelers (Ahm 2004).

Monokrystallinsk silicium fremstilles via en såkaldt Czochralski-proces, hvor man med en kimdanner trækker

en enkelt krystal i højrent silicium op ad det over 1400 o C varme smeltede silicium (Vedde 2004). Helt

forenklet kan man trække en billedlig parallel til måden at fremstille stearinlys på, hvor vægen dyppes

gentagne gange i smeltet stearin, som under afkøling danner en rund stav omkring vægen. Den

resulterende silliciumkrystal har form som en rund stav med diameter på 10 – 15 cm (Vedde 2004). Denne

diameter er bestemt ud fra produktionsprocessens krav til en stabil og jævn temperatur under afkølingen af

silicium og dannelsen af krystallen (Vedde 2004). Denne runde stav skæres efterfølgende i 0,3 mm tynde,

ikke-bøjelige skiver, som en pølse. Disse runde skiver, kaldet wafers, skæres ofte af i kanten til rektangler

for at kunne pakkes tættere sammen i et panel. De runde wafers kunne dog også skæres til sekstanter samt

36


evt. trapezer, hvilket ville minimere spild. Således er størrelsen på hver enkelt solcelle i et panel begrænset

af materialet og dets fremstilling.

Ved polykrystallinsk silicium støbes der en stor, oftest rektangulær, blok, der efterfølgende skæres lodret i

rektangulære staver. Disse staver skæres efterfølgende i 0,3 mm tynde wafers, ligesom monokrystallinsk

silicium. Derfor er polykrystallinske siliciumsolceller oftest rektangulære, selvom trekantsformen også vil

kunne skæres ud af sådan en blok, da den ligesom rektangelmønster har gennemgående skæringslinier,

men hjørnerne i de skrøbelige wafers ville være mere sårbare med risiko for knæk.

Disse wafers, udgør så udgangspunktet for selve solcellen, som efterfølgende påføres elektriske lederbaner

på for- og bagsiden, beskrevet senere i kapitel 3.6. Før der påføres lederbaner skal disse wafers dopes – en

slags doping med elektroner - så den solvendte side får flere elektroner end skyggesiden – den side, der

vender væk fra solen. Det er disse overskydende elektroner, der slås løs af solens stråler og sættes i omløb

ud af solcellen på elnettet, som tidligere beskrevet i kapitel 3.1.

Selvom disse to solcelletyper optræder oftest i de kendte makroskopiske mønstre med wafers på omkring 10

cm x 10 cm, er det dog muligt at skære disse wafers op i mindre størrelser og dermed gå ned i mønsterskala.

Et eksempel på polykrystallinske solceller skåret op i mindre wafers er vist i fig. 3.2.1b, der viser en

mobil solcelleoplader fra firmaet Solio.

Fig. 3.2.1b Bærbar solcelleoplader fra firmaet Solio med

polykrystallinske siliciumwafers skåret op i små størrelser.

Illustration: www.methodshop.com

Med sådanne små krystallinske solcellewafers, som dem vist i fig. 3.2.1b, kan man arbejde med mønstre i

betydeligt mindre skala end i de eksisterende krystallinske solcellepaneler. Denne nedgang i mønsterskala

fra makroskopisk til mesoskopisk kan give flere grafiske muligheder for arrangering af solcellerne i et panel,

hvilket især kan være interessant i lysfiltrerende solcellepaneler med glas på begge sider af solcellerne, som

vist i fig. 3.2.1c, hvor de gennemsigtige åbningers form og placering kan have ligeså stor oplevelsesmæssig

betydning som selve solcellearealet. Der er dog et stort materialespild på op til hele 50 % under den

eksisterende saveproces i form af siliciumstøv, hvilket er en af grundene til, at de fleste paneler anvender

den eksisterende waferstørrelse uden at skære dem op yderligere i mindre eller andre former (Deutsche

Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 25).

37


Fig. 3.2.1c Lysfiltrerende facadepaneler med runde siliciumsolceller

Kilde: www.nrel.org

Desuden har de fleste lysfiltrerende solcellepaneler hele arealet tæt fyldt med solceller, da de netop er

designet ud fra el-produktion som det altoverskyggende kriterium. Der er dog intet i vejen for at arbejde

med forskellige grafiske udtryk, hvilket netop kan blive interessant ved mindre waferstørrelser end dem i de

eksisterende solcellepaneler, som vist i forrige fig. 3.2.1a. Især hvis de lysfiltrerende solcellepaneler tænkes

som en helhedsorienteret del af en bygningens rum, så kan der arbejdes med udformningen af gulv-til-loft

solcellepaneler med forskellige dækningsgrader afhængigt af højden, som vist i eksperimenterne udført af

arkitektstuderende på Arkitektskolen Århus i fig. 3.2.1d.

Fig. 3.2.1d Modelstudier af forskellige lysfiltrerende kompositioner

med rektangulære solceller. Studieprojekt af Anders Lyhne, Mette

Balle Rasmussen, Rasmus Challi Simonsen og Birita Wardum

Kilde: Berg et al. 2005

Desuden findes der på det kommercielle marked polykrystallinske solceller, hvor selve waferen er

lysfiltrerende. Der er tale om yderligere bearbejdede wafers med lysfiltrerende perforeringer. Eksempelvis

har firmaet Sunways fræset parallelle mikroskopiske riller på den ene led på forsiden og på den anden led på

38


agsiden. Rillerne er dybere end halvdelen af waferens tykkelse, hvilket giver mikroskopiske huller på de

steder, hvor forsidens og bagsidens riller krydser hinanden, som vist i fig. 3.2.1e Effektiviteten falder i takt

med, at hularealet forøges, men ved et hulareal på 10 % er effektiviteten på disse solceller 10 % inklusive

hullerne (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 24).

Fig. 3.2.1e POWER-solceller - lysfiltrerende solceller med huller der, hvor riller på

for- og bagsiden krydser hinanden, som vist på tegningen til venstre.

Illustration: Sunways

Disse perforerede siliciumsolceller kan fås med et samlet hulareal på op til 30 % af solcellen (Deutsche

Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 24). Dette betyder dog et yderligere materialespild under

fræsningen af det dyre silicium, som er med til at fordyre solcellen. Omvendt kan lysfiltreringen muligvis

være med til at gøre den slags solceller mere attraktive på markedet og resultere i stigende efterspørgsel.

Både mono- og polykrystallinske siliciumsolceller absorberer stort set det samme udsnit af dagslysets

farvefarvespektrum, selvom den farve, de reflekterer og som dermed er deres synlige farve, kan variere

mellem sort og mørkeblåt (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 47). Dette kan ses i fig. 3.2.1f,

der viser spektralfordelingskurver for lysabsorptionen hos flere solcelletyper, hvoraf den blå kurve er for de

krystallinske siliciumsolceller. En spektralfordelingskurve for lysabsorption viser, hvor intensivt lyset

absorberes ved dets forskellige bølgelængder. Intensiteten i dagslysets stråling er vist med en

spektralfordelingskurve i baggrunden, der også viser de synlige lysbølgelængder, angivet som et

farvespektrum med en regnbuelignende graduering.

Fig. 3.2.1f Spektralfordelingskurver for forskellige solcelletypers

lysabsorption set i forhold til spektralfordelingen for dagslysets stråling -

angivet som ”spectrum AM 1.5”. Den synlige del af dagslyset er fremhævet

som et regnbuelignende farvespektrum.

Kilde: ISET Kassel

39


Ifølge de krystallinske solcellers spektralfordelingkurve absorberer de krystallinske solceller store dele af det

usynlige infrarøde lys, hvilket gør de krystallinske solceller varme, samt det rød-gule lys, som hører til den

mest intensive del af dagslysets stråling (Katic). Solcellernes absorption af det overvejende rød-gule lys

indenfor det synlige spektrum resulterer i en refleksion af den tilsvarende komplementærfarve – mørkeblå,

som netop er grunden til de fleste krystallinske solcellers farve.

Begge solcelletyper kan dog også fremstilles i andre farver, som vist i fig. 3.2.1g. Dette er dog både dyrere

og kan reducere solcellens effektivitet i tilfælde af, at den reflekterede farve modarbejder solcellernes

ovennævnte absorptionsfordeling af de forskellige farver lys. Fremstillingen af solceller i andre farver

beskrives nærmere i kapitel 3.5.

Fig. 3.2.1g Polykrystallinske siliciumsolceller i flere farver, hvilket

dog reducerer solcellens effektivitet

Fotografi: Artur Slupinski

De krystallinske solcellewafers er ikke bøjelige – tværtimod er de meget skrøbelige og kan let knække,

hvorfor de ofte er indkapslet i glas, som vi vender tilbage til i kapitel 3.7 om solcelleindkapsling. Den eneste

måde disse waferbaserede solcellepaneler kan gøres bøjelige er ved at skære de enkelte wafers op i mindre

striber, så panelet kan have bøjelige led mellem solcellerne uden at bøje selve solcellen, som vist i fig.

3.2.1h.

Fig. 3.2.1h Faste krystallinske siliciumsolcellestriber

i indkapsling med bøjelige led

Illustration: www.faktor-3.dk

40


3.2.2 Hybrid-siliciumsolceller

Med deres sorte farve ligner de hybride siliciumsolcellers til forveksling de monokrystallinsk siliciumsolceller,

som vist i fig. 3.2.2a. De hybride siliciumsolceller tager udgangspunkt i de ovennævnte monokrystallinske

wafers og har derfor lignende potentialer for bygningsintegration med henblik på at indgå som mønstre i

lysfiltrerende solcellepaneler.

Fig. 3.2.2a HIT-solcellepanel fra Sanyo med

runde sorte wafers.

Illustration: http://www.sunconnex.com

De hybride solceller er et vigtigt forskningsområde mange steder med henblik på at øge effektiviteten af de

monokrystallinske siliciumsolceller, selvom de på nuværende tidspunkt kun produceres af SANYO under

navnet HIT for Heterojunction with Intrinsic Thin layer. Hybrid-siliciumsolcellen består af en negativt ladet

monokrystallinsk siliciumwafer omgivet, som en sandwich, af to tyndfilmslag af amorfe siliciumsolceller -

amorfe siliciumsolceller beskrives i kapitel 3.3 (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 38).

Koblingen mellem wafer- og tyndfilmteknologi giver en meget effektiv solcelle med en effektivitet på 17,3 %

(Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 38).

3.2.3 Ribbon-siliciumsolceller

Ribbon-siliciumsolceller minder i den færdige rektangulære udformning og effektivitet på ca. 13 % meget

om de mono- og polykrystallinske siliciumsolceller (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 25).

Ribbon-solceller er polykrystallinske i deres struktur, dog er der pga. deres produktionsproces langt færre

urenheder i disse end ved de gængse polykrystallinske solceller, så de med deres farvemæssige ensartethed

minder visuelt om de monokrystallinske solceller. Desuden er ribbon-siliciumsolceller med en markedsandel

på 4 % anno 2003 et kommercielt alternativ til disse (Ahm 2004).

Det, som er anderledes fra de to ovennævnte solcelletyper, er produktionsmetoden, der først og fremmest

optimerer materialeforbruget, hvor det er hensigten at nå ned på et samlet materialeforbrug svarende til kun

1/5 af de mono- og polykrystallinske solceller uden at miste effektiviteten, hvilket giver potentialer for store

omkostningsbesparelser (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 25). Desuden kan ribbonsiliciumsolcellers

produktionsmetode resultere i flere udformningsmuligheder - eksempelvis i form af

solcellebånd med en større længde end de monokrystallinske wafers, som vist i fig. 3.2.3.b.

Ribbon-siliciumsolceller fremstilles allerede på forhånd som en tynd og lang flade med minimalt

materialespild. Ribbon-solceller fremstilles ved at dyppe 2 kvarts eller kulfiberstænger med 8-10 cm

mellemrum i et bad af smeltet silicium. Ved at trække stængerne langsomt op af siliciumbadet formes der en

tynd hinde af silicium mellem stængerne, som danner det lange solcellebåndet – ordet ”bånd” på engelsk

hedder ”ribbon”. Processen er illustreret i fig 3.2.3a (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 25).

Den tynde flade i ribbon-solceller, vist i fig. 3.2.3.b, er ca. 0,3 mm – som ved de krystallinske siliciumwafersolceller,

men uden spild til saveprocessen som ved de krystallinske wafers (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 25). Det er desuden et fremtidigt hensigt at reducere denne tykkelse ned til 0,1 mm

41


(Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 25). Tykkelsen på denne siliciumhinde varierer i takt med

hastigheden på optrækningen af stængerne – jo hurtigere desto tyndere og mere bøjelig kan hinden blive.

Fig. 3.2.3a Ribbonsolcellens fremstillingsproces.

Illustration: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

Fig. 3.2.3b Ribbon-solcelle som et langt og

bøjeligt bånd før opskæring

Illustration: Evergreen Solar

De førnævnte 2 stænger kan også erstattes af grafitskiver – eksempelvis forbundet i en ottekant, som

dyppes i silicium og trækkes op, hvor der så dannes en lignende hinde formet som et ottekantet rør, vist i

fig. 3.2.3c, der efterfølgende skæres op i hjørnerne til otte lange bånd.

Fig. 3.2.3c Fremstilling af en 8-kant ribbon-rør, der efterfølgende

skæres til plane solceller.

Illustration: RWE Schott Solar

42


Efterfølgende laserskæres den tynde flade til forskellige former, der senere kobles sammen i et panel. I dag

skæres de fleste ribbon-solceller dog i rektangler af forskellige størrelser, selvom de kan skæres i andre

former - eksempelvis trekanter, trapezer, romber - eller i andre størrelser, hvilket især kan åbne op for

mange mønstermuligheder, som det vist i fig. 3.2.3d, lavet af rektangler.

Fig. 3.2.3d Mønster skabt af roterede rektangler.

Illustration: www.scriptographer.com

Når disse solcellebånd er skåret i mindre stykker, har man så det tilsvarende til wafers, der senere dopes

med elektroner og påføres antirefleksbelægning samt de elektriske lederbaner på for- og bagsiden,

beskrevet i henholdsvis kapitel 3.5 og 3.6.

Til trods for disse materialemæssige fordele var ribbon-solcellernes markedsandelen kun 4 % anno 2003

(Ahm 2004). Dette kan skyldes det, at der er tale om en relativt ny solcelletype, som kommercielt set først

er ved at få fodfæste på markedet. Dog med den store materialebesparelse af det dyre silicium - vel at

mærke uden væsentlig nedgang i strømproduktion, må de kommercielle potentialer anses som store for

ribbon-siliciumsolceller.

Der er også andre lignende måder at fremstille så tynde solceller på, herunder den såkaldte dendritic web

fremstillingsproces, der ligesom Ribbon-fremstillingsprocessen har til hensigt at kunne fremstille bøjelige

siliciumhinder ned til 0,1 mm tykkelse. For nærmere beskrivelse af denne dendritic web solcellefremstilling

se Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 27.

3.2.4 Monokrystallinske tynd-silliciumsolceller

Blandt nye krystallinske siliciumsolceller med store potentialer for byggeri finder man også de

monokrystallinske tyndfilmsceller, der kan have en tykkelse på helt ned til 0,05 mm, hvilket gør solcellerne

bøjelige samtidigt med at reducere materialeforbruget af det dyre silicium (www.originenergy.com.au/sliver).

Der er flere forskellige måder, at fremstille så tynde monokrystallinske siliciumsolceller.

En tyndfilmsolcelle, som angiveligt er tæt på at blive kommerciel, kaldes Sliver Cell og består af tynde

bøjelige siliciumstriber lagt side om side i et panel, som vist i fig. 3.2.4a (www.originenergy.com.au/sliver).

43


Fig. 3.2.4a Sliver solceller - monokrystalinsk tynd-siliciumsolceller i striber samt som lysfiltrerende og bøjelige paneler.

Illustration: www.originenergy.com.au/sliver

Disse tynde striber fremstilles ved først skære en monokrystallinsk siliciumstav i tykke wafers på 1mm, dope

skiven på den ene side og beklæde den med heldækkende lederbaner på for- og bagsiden. Efterfølgende

skærer man så striberne ud af disse wafers ved at skære den enkelte wafer i tynde stribeskiver på tværs af

waferen, som vist i fig. 3.2.4b.

Fig. 3.2.4b Sliver solceller - monokrystalinsk tynd-siliciumsolceller i

striber med udgangspunkt i et 1 mm tyk siliciumwafer.

Illustration: http://www.sliver.com.au

Det betyder, at striberne, når de bliver lagt i panelet, ikke kommer til at have det positivt og negativt ladede

lag på bagsiden og forsiden, men derimod side om side. De heldækkende lederbaner, som waferen blev

dækket med før skæringen af striberne, udgør nu lederbanerne langs sidekanten af striberne, som gør det

let at forbinde striberne side om side.

Eftersom både solcellens negative og positive lag vender til begge sider, kan Sliver-cellen belyses fra begge

disse sider – den er bifacial. Dette har man udnyttet i designet af et Sliver-panel således, at glas i panelets

skyggeside, er beklædt med lysreflekterende lag ind mod solcellerne, som vist i fig. 3.2.4c. Således vil en del

af det lys, som ellers ville være kommet igennem panelet imellem solcellerne, blive reflekteret tilbage mod

solcellernes skyggeside, vist med de hvide pile i fig. 3.2.4c, og dermed forøge deres elektricitetsproduktion.

44


Fig. 3.2.4c Sliver solceller - monokrystalinsk tynd-siliciumsolceller i

striber indkapslet med et reflekterende lag på skyggesiden.

Illustration: http://www.sliver.com.au

En enkelt stribes effektivitet i laboratoriet er på knapt 20 %, mens effektiviteten for et helt panel afhænger

af, hvor meget mellemrum der efterlades mellem striberne. Med denne dobbeltsidede udnyttelse af

siliciumstriberne kan sliver solceller opnå den samme ydelse som en gennemsnitlig monokrystallinsk

siliciumsolcelle med kun 1/10 af materialeforbruget (Blakers et al. 2004).

3.2.5 Spherical-siliciumsolceller

Spherical-siliciumsolcellen kan billedligt forklares som en monokrystallinsk solcelle, der er ”foldet” til en

kugle, hvis yderside er dopet med elektroner (http://www.kyosemi.co.jp). Dermed udgør kuglens yderside

det negativtladede lag, mens kernen er positivtladet, som vist i fig. 3.2.5a

Fig. 3.2.5a Sphelar-kugle set i snit med det

negativtladede lag på ydersiden og en

positivtladet kerne.

Illustration: Kyosemi Corp.

Kuglerne får deres form og størrelse under en produktionsproces, hvor man under et fald af halvanden

sekunds varighed simulerer vægtløshed for at kunne forme smeltede siliciumdråber til en perfekt kugleform,

mens de afkøles under faldet og bliver hårde (http://www.kyosemi.co.jp). Processen er omtalt mere

detaljeret på http://www.kyosemi.co.jp/product/pro_ene_sun_e3.html. Disse kugler har en diameter på

under 2 mm og sammenkobles i et gennemsigtigt panel med mikroskopiske wires, hvor den ene kugles

yderside forbindes til den næste kugles inderside via et lille hul i kuglen. Denne forbindelse gentages fra

kugle til kugle, så de danner nærmest en perlerække af sphelar-siliciumkugler, der efterfølgende indkapsles i

gennemsigtigt materiale – fast eller bøjeligt, som vist i fig. 3.2.5b.

45


Fig. 3.2.5b Bøjelige sphelar-solcellepaneler i forskellige udformninger

Illustration: Kyosemi Corp.

Kugleformen har samme tværsnit uanset hvilken retning, lyset kommer fra, hvilet gør, at dens

elektricitetsproduktion ikke forandres væsentligt ved sollysets forskellige vinkler igennem dagen. Denne

fordel kan gøre sphelar-solcellerne egnede til både faste installationer – eksempelvis på bygninger – samt til

mobile anvendelser som tøj, tasker eller køretøjer. Udover at skabe gennemsigtighed gør mellemrummet

mellem kuglerne det, at solcellekuglerne ikke skygger for hinanden ved skarpe lysvinkler.

Selvom disse solceller fremstilles af flere producenter som Kyosemi, Fujipream, Photowatt samt Sphelar

Solar Power, er panelerne stadigt på prototypestadie (Morega et al. 2006). Der er dog fremstillet enkelte

elektricitetsproducerende paneler til eksperimenter, der peger på, at denne lysfiltrerende solcelleteknologi

kan have potentialer indenfor bygningsintegration (Christoffersen et al. 2008).

46


3.3 Solcelletyper baseret på Tyndfilmsteknologi

Baggrunden for udviklingen er tyndfilmsolceller er at komme med billigere alternativer til de dyre

waferbaserede siliciumsolceller i kapitel 3.2.1 samt kapitel 3.2.2. Tyndfilmsolcellerne har det til fælles, at de

er tynde, bøjelige og kan fremstilles i lange, teoretisk uendelige, bånd, der kan sammenkobles i paneler af

forskellige størrelser, som vist i fig. 3.3a. Tyndfilmsolcellernes produktionsmetoder kræver væsentligt mindre

energi samt et minimalt materialeforbrug. Eksempelvist har amorfe tyndfilmsiliciumsolceller et

materialeforbrug på kun 2 % af de waferbaserede siliciumsolcellers materialeforbrug (Deutsche Gesellschaft

für Sonnenenergie 2005 s. 31).

Fig. 3.3a Eksempler på bøjelige tyndfilmsolcellepaneler i 2 forskellige størrelser.

Illustration: Teknologisk Institut samt United Solar Ovonic

De forskellige solcelletyper indenfor tyndfilmsteknologien består af forskellige halvledermaterialer – silicium

og andre. Indenfor tyndfilmsteknologi finder man solcelletyper som amorfe siliciumsolceller, CIGS-/CISsolceller,

CdTe-solceller samt GaAs-solceller, vist i fig. 3.3b. CIGS står for CopperIndiumGalliumDiselenid, CIS

står for CopperIndiumDiselenid, CdTe står for CadmiumTellurid og GaAs står for GalliumArsenid.

De rødlige – til tider også sorte - amorfe siliciumsolceller har med en markedsandel på 4 % anno 2003 bedst

fat i det kommercielle marked indenfor tyndfilmsolcellerne, mens CIGS-/CIS-solceller samt CdTe-solceller har

en sammenlagt markedsandel på 1 % (Ahm 2004). GaAs-solceller anvendes pga. af deres høje pris kun i

forbindelse med rumfart og er ikke-eksisterende på det kommercielle marked. De forskellige solcelletypers

effektivitet er meget forskellig, som vist i tabellen tilbage i fig.3.1f.

Fig. 3.3b CIGS/CIG-solcelle, Amorf siliciumsolcelle, CdTe-solcelle samt GaAs-solcelle

Illustration: Würth Solar, RWE Solar, Antec Solar

Som vist i fig. 3.3c, skyldes farven på tyndfilmsolcellerne, den andel af det synlige lys, som disse

solcelletypers materialesammensætning absorberer. Her skal især fremhæves den amorfe siliciumsolcelle,

angivet med rød kurve, der på trods af en forholdsvis lav effektivitet, absorberer stort set kun det synlige lys

med absorptionens højeste intensitet i den cyanfarvede del svarende til himmellysets farve, hvilket gør den

mindre følsom overfor overskyet vejrtilstand set i forhold til spektralfordelingskurver for de to andre

solcelletypers absorption. Denne egenskab giver den amorfe siliciumsolcelle mere uafhængighed af vejret og

dermed en mere stabil ydelse på årsbasis.

47


Fig. 3.3c Absorptionskurver for forskellige solcelletyper set i forhold

solens stråling. Den synlige del af solens stråling er fremhævet som et

regnbuelignende farvespektrum.

Kilde: ISET Kassel

De amorfe siliciumsolceller kan afhængigt af indkapslingen være bøjelige. Disse er oftest rødlige, men

forekommer også i sort farve. De har en ensartet overflade, som dog godt kan være changerende og skifte

farve ved bestemte synsvinkler, som vist i fig. 3.3d. De amorfe solceller udnytter solens stråler med en

effektivitet på 5 - 8 %, men er billigere i m 2 -pris end de krystallinske wafersolceller i kapitel 3.2.1.

Fig. 3.3d En fleksibel amorf siliciumsolcelle fra Flexcell, der har mulighed for

at blive indarbejdet i krumme flader. Bemærk den changerende farvevirkning.

Fotografi: Artur Slupinski

Den materielle forskel mellem de amorfe og de krystallinske siliciumceller er, at hvor materialestrukturen i de

krystallinske solceller har en retningsbestemt form, der danner synlige krystaller, så har de amorfe solceller

ingen krystaller, og materialestrukturen er uden retningsbestemt form - amorf. Dette resulterer i en

forholdsvis lavere effektivitet, men også i en langt mindre energikrævende produktionsproces.

De førnævnte hybrid-siliciumsolceller, omtalt i kapitel 3.2.2, indeholder også amorfe siliciumsolceller i form

af en tynd belægning på for og bagsiden af en monokrystallinsk wafer – som en sandwich.

48


CIGS/CIS- og CdTe-solceller kan ligesom de amorfe solceller være bøjelige afhængigt af indkapslingen.

CIGS/CIS-solceller har en sort ensfarvet overflade, mens CdTe-solceller er iriserende grønlige, som tidligere

vist i fig. 3.3b. Deres effektivitet ligger på henholdsvis 10 og 9 %.

Der er dog diskussion om disse solcellers potentialer i bygningsindustri (Andersson et al. 1998). Som en af

deres hovedingredienser indeholder CIGS/CIS-solcellerne indium, som er et sjældent materiale, der

samtidigt også efterspørges af elektronikindustrien (Andersson et al. 1998). Lignende problemstilling gør sig

gældende i CdTe-solceller, der indeholder tellurid. (Andersson et al. 1998). Dette kunne bl.a. være en af

grundene til, at både CIS/CIGS- samt CdTe-solcellerne kun havde en markedsandel på sammenlagt 1 % i

2003. Desuden indeholder CdTe-solceller også cadmium, som på trods af, at det også findes i mange

batterier, er giftigt og dermed kan markedsføringsmæssigt stride imod konceptet om solceller som en ”sund”

energikilde.

De mørkebrune GaAs-solceller har den højeste paneleffektivitet på 27 % og bruges stort set kun i

rumfartsindustri pga. deres høje anskaffelsespris på gallium (Poulsen). GaAs-solceller indeholder desuden

den giftige arsen.

Derudover findes der indenfor tyndfilmsolceller også de såkaldte tandem- eller multi-junction-solceller,

som er komponeret af flere lag forskellige solcellematerialer, der hver især er optimeret til at absorbere et

specifikt udsnit af dagslysets spektrum, som vist i spektralfordelingskurverne for deres absorption i fig. 3.3e .

Designpotentialer i multi-junction-solceller kan sidestilles med de andre tyndfilmsolceller i kraft af deres

lignende materialitet.

Fig. 3.3e Spektralfordelingskurver for absorption i en trippel amorf multijunction

siliciumsolcelle med forskellige absorptionslag set individuelt og

samlet i forhold til solens stråling angivet med den orange kurve.

Kilde: Uni-Solar

Den mest udbredte produktionsmetode indenfor tyndfilmsteknologi kaldes sputtering, som billedligt minder

om spraying eller pådampning. Sputtering indebærer, at enkelte molekyler deponeres på et substrat i

ekstremt tynde lag – ned til nanoskala - ved en temperatur på 200–500 o C. Efter flere gentagelser af

processen får man en lagdelt struktur, der udgør tyndfilmsolcellens væsentligste bestanddel. Sputteringprocessens

energiforbrug ligger langt under de krystallinske siliciumwafers energiforbrug, fordi det

sputterede lag er ned til 99 % tyndere end de skårede lag ved de krystallinske wafersolceller samtidigt med,

at materialespild under produktionen er minimalt (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 31).

I modsætning til de krystallinske siliciumsolcellers produktion af enkelte wafers, fremstilles tyndfilmsolceller

som hele paneler direkte på indkapslingen allerede under deponeringsprocessen. Disse paneler kaldes raw

modules – rå paneler, som senere indkapsles på den anden side til færdige paneler.

Fremstillingssekvensen af tyndfilmsolceller kan anes i snittegningen i fig. 3.3f. Fremstillingen sker ved, at

først sputteres et el-ledende lag, der på den solvendte side er transparent for ikke at blokere for sollyset, et

såkaldt transparent conductive oxide – transparent ledende oxid - forkortet TCO (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 32). Efterfølgende skæres der parallelle adskillende kanaler i TCO, enten mekanisk

eller med laser, hvorpå der sputteres et heldækkende lag af selve solcellematerialet. Igen skæres der

gennemgående kanaler i solcellematerialet, hvorpå der igen sputteres et heldækkende el-ledende lag

49


efterfulgt af laserskårne kanaler i dette (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 32). Afhængigt af

solcelletypen kan rækkefølgen også være omvendt med sputtering af TCO til sidst.

Som også vist i fig. 3.3f, danner denne fremstillingsproces adskilte solcellestriber, der via den skiftevise

berøring mellem de 2 lederbane-lag danner en serieforbindelse, antydet med den røde strømlinie på

tegningens snitflade.

Fig. 3.3f Eksempler på kanalmønstre skåret ud i tyndfilmsolceller

Design: Artur Slupinski

Disse kanaler mellem solcellestriberne er oftest parallelt inddelt, som vist i fig. 3.3b, men laserskæringen af

kanalerne i cellens forskellige lag kan ligeså godt have en kurvet eller kantet form i stedet for de lige

parallelle liner. Dette vil kunne resultere i langt flere variationsmuligheder uden at miste solcellens

effektivitet, da afstanden mellem de laserskårne kanaler kan stadigt være den samme, som hvis kanalerne

var lige linier, hvilket er vigtigt ved en serieforbindelse i panelet, som omtales senere i kapitel 3.7.1.

Fig. 3.3g Eksempler på kanalmønstre med ens mellemareal, der kunne skæres ud i tyndfilmsolceller i stedet for lige

linier.

Design: Artur Slupinski

Ved at gøre afstanden mellem solcellestriberne større kan man desuden opnå gennemsigtighed i kanalerne

og dermed i panelet. Dette kan yderligere forstærkes ved at skære flere kanaler på tværs af solcellestriberne

og opnå et lysfiltrerende gridmønster, som vist i fig. 3.3h.

50


Fig. 3.3h Eksempel på en glasfacade med tyndfilmsolceller, hvor der

er skåret et lysfiltrerende gridmønster i.

Fotografi: Artur Slupinski

Disse kanaler behøver heller ikke at være retvinklet på solcellestriberne, hvilket ellers ofte er tilfældet, men

kunne også skæres i en skrå vinkel. Desuden kan man arbejde med forskellige tætheder indenfor disse små

lysfiltrende solcellemønstre, hvor solcellerne ligger helt tæt i facaden ved gulvet og loftet, mens de via en

glidende overgang fjernes helt for at åbne op for udsigten i facadens øjenhøjde.

Dette giver mulighed for at arbejde med mønstre ned til en mikroskopisk skala i lysfiltrerende glaspaneler,

der på afstand vil optræde som en tonet gennemsigtig flade, som alligevel vil kunne absorbere solstråler.

Dette mikroskopiske mønster vil kunne designes med forskellige lysafskæringsvinkler, hvor åbningerne i

mønstret er i samme størrelsesorden, som det trykte mønstrets tykkelse. Således kan man skabe

mikroskopiske lamelmønstre, der eksempelvis absorberer den høje, varme sommersol, mens man stadig

beholder transparensen, som vist i fig. 3.3i.

Fig. 3.3i Lysfilterstudier på Teknologisk Institut med

synsvinkelafhængig mikroperforering, hvor gennemsigtigheden

er størst ved perpendikulær synsvinkel.

Fotografi: Artur Slupinski

51


Effekten er kendt fra de såkaldte privacy-filters, vist i fig. 3.3j, der bruges ofte til elektroniske displays i

eksempelvis pengeautomater samt i bærbare computerskærme, hvor privacy-filteret placeres på

displayet/skærmen afskærer sigtbarheden af skærmens indhold, hvis synsvinklen bliver for skarp.

Fig. 3.3j Privacy-filter med synsvinkelafhængig transparens. Til højre ses en opskåret detalje af det mikroskopiske

lamelmønster med millimeterlineal øverst i billedet for størrelsesforhold.

Fotografi: 3M og Artur Slupinski

På prototypestadie arbejdes der også med nærmest usynlige mikroperforerede tyndfilmsolceller, hvor

solcellernes persienne-virkning kan bremse effekten af en højtstående sommersol uden at spolere udsigten,

som vist i fig. 3.3k. Dette skal både kunne begrænse temperaturstigningen i rummet og blændingen fra

sollyset (www.photosolar.dk).

Fig. 3.3k Lysfiltrerende prototyper fra firmaet PhotoSolar med et mikroskopisk mønster, der har en persiennelignende

virkning, som lukker af for høje solvinkler uden at forstyrre udsigten.

Kilde: PhotoSolar

52


3.4 Farvestofbaserede solcelleteknologier

Formål med disse solcelletyper, som jeg har kaldt for farvestofbaserede, er at kunne tilbyde laveffektive

solceller til lavt pris, så ydelsen i forhold til prisen bliver høj.

Selvom denne gruppes solcelletyper, DSC-solcellen og Polymer-solcellen, har mange forskelligheder, er der

flere ting, der binder dem. Her er der primært tale om, at begge solceller omsætter sollys til elektricitet ved

brug af farvestof, der billedligt kan sammenlignes med blæk. I begge solcelletyper prøver man sig desuden

med fremstillingsteknikker, kendt fra andre brancher, som ikke har så store renhedsbehov som de

krystallinske solceller og tyndfilmsolceller, hvilket kan give en lavere fremstillingspris samt generelt nye

udformningsmuligheder. Begge solcelletyper fokuserer derfor på serigrafi som produktionsmetode, hvilket

stadigt er under afprøvning i laboratorierne (Krebs 2004). Serigrafi er en teknik kendt fra kunst- og

tekstiltrykverdenen som en effektiv metode til at duplikere detaljeret grafik i mange eksemplarer ved brug af

skabeloner med åbne og lukkede felter i rammer, som der trykkes igennem direkte på solcellens indkapsling.

I forbindelse med solcellerne indeholder processen mere præcision via højteknologisk udstyr, men principielt

er der tale om samme princip, som vist i fig. 3.4a. Efter serigrafi af både solcellen og lederbaner, skal

solcellen sentiseres – varmebehandles i en ovn – samt indkapsles fra den anden side (Krebs 2004). Det er

desuden ikke udelukket, at man i fremtiden også vil kunne tage forskellige printteknologier i brug til

fremstilling af disse solceller i stedet for serigrafi (Lauritzen). Dette åbner op for at kunne arbejde i

mikroskala som ved lysfiltrerende tyndfilmsolceller beskrevet i kapitel 3.3.

Fig. 3.4a Serigrafi af en polymersolcelle på Risø DTU

Kilde: www.risø.dk/solarcells

Dye-Sensitized Solcelle (DSC-solcellen), også kaldet Grätzel-solcellen efter dens schweiziske skaber Michael

Grätzel, er en solcelle der benytter sig af forholdsvis billige materialer og produktionsmetoder.

Hovedindholdet i DSC-solcellen er primært industrikemikalier som farvestof og TiO 2 , der er kendt fra

eksempelvist hvid maling og fra tandpasta, og som kan trykkes via serigrafi (Lauritzen).

Den del af solcellen, der rent faktisk bliver trykt, er ikke selve farvestoffet, men den hvide TiO 2 . TiO 2 har en

porøs struktur af mikroskopiske kugler kaldet anatase, som farvestoffet sætter sig omkring pga. kuglernes

overfladespænding – dvs. hvis TiO 2 er påført i mønstre, så vil farvestoffet blive tiltrukket af titandioxiden og

dermed resultere i farvede mønstre (Lauritzen). Den porøse struktur kan lægges i så tyndt et lag, at en del

af lyset kan penetrere igennem det, så selve solcellen kan blive gennemsigtig, som vist i fig. 3.4b.

53


Fig. 3.4b En DSC-solcelle fra Teknologisk Institut med tydelig gennemsigtighed

Fotografi: Artur Slupinski

Lige nu ses de fleste DSC-solceller med en rødlig farvestof, men på sigt skal DSC-solcellens farvestof kunne

fremstilles i forskellige ønskede farver, som vist med attrapper i fig. 3.4c, hvilket giver mange arkitektoniske

muligheder ikke ulig gotikkens farvede glasmosaikvinduer.

Fig. 3.4c Attrapper af DSC-solcellens fremtidige muligheder med farvet transparens.

Fotografi: Artur Slupinski

For DSC-solcellen er levetiden endnu uvist, da teknologien er ret ny. Den forventede levetid er dog på over

20 år (Lauritzen). På grund af DSC-solcellens simple produktionsapparat samt materialeindhold kan dens m 2 -

pris forventes at ligge tæt på gængse termoruder.

Fra DSC-solcellen er der ved at udspringe en ny, men lignende solcelletype, kaldet ETA-solcellen for

Extremely Thin Absorber. Dens potentialer for bygningsintegration er meget ens med DSC-solcellen, men

ETA-solcellen er på nuværende tidspunkt i et meget tidligt stadie i dens udvikling. For mere information om

ETA-solceller kan der evt. rettes henvendelse til Risø DTU.

Polymersolcellen, også kaldt gummiceller eller plastikceller, er på laboratoriestadiet, men kan have

potentialer i byggeri. Ligesom DSC-solcellen kan den også trykkes via serigrafi samt på bøjelige substrater,

som vist i henholdsvis fig. 3.4a og fig. 3.4d (Krebs 2004).

54


Fig. 3.4d Bøjelige polymersolceller fra Risø DTU trykt

via serigrafi.

Kilde: http://www.risoe.dk

Den har en lav effektivitet, som panelmæssigt forventes at kunne nå op på 5 %, men også en ret lav pris –

helt ned til 100 kr. pr. m 2 (Krebs 2004). Det er dog usikkert hvor langt et levetid sådan en celle vil kunne få

– i 2004 var den på under en måned (Krebs 2004). For mere information om polymer-solcellen se venligst

http://www.risoe.dk/Research/sustainable_energy/Solar_energy.aspx.

55


3.5 Antirefleksbelægning

Før de krystallinske silliciumwafers sættes sammen til et panel, får de en anti-refleks belægning direkte på

deres solvendte overflade, som minimerer deres lysrefleksion. Dermed kommer der mere lys ind til solcellen,

hvilket øger dens elektricitetsproduktion. Krystallinske solceller uden en anti-refleksbelægning reflekterer op

til 1/3 af lyset, hvilket kan resultere en tilsvarende nedgang i deres ydelse (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 28). Til gengæld har hverken tyndfilmsolceller eller de farvestofbaserede solceller

brug for en antirefleksbelægning – deres farve er materialebestemt (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 59).

Det er tykkelsen på denne belægning, der resulterer i de forskellige farver på de krystallinske solceller, der

alle i udgangspunkt er metalgrå. Belægningsfarven tilpasses ofte til de krystallinske solcellers spektrale

sensitivitet, så den farve, de reflekterer, ikke befinder sig i den del af spektret, hvor solcellen ellers ville

absorbere mest, som vist i dens absorptionskurve i fig. 3.5a. Derfor har de krystallinske solceller oftest den

karakteristiske mørkeblå eller til tider sorte farve. Solcellers refleksion af den mørkeblå farve betyder nemlig

størst absorption af dens komplementærfarve - det gul-orange lys, hvor de krystallinske solceller også

absorberer mest indenfor det synlige spektrum, og hvor dagslysets intensitet er højest. Den sorte

solcellefarve betyder, at solcellen absorberer alle synlige farver – tilsammen hvidt lys, som er farvesummen

af dagslysets forskellige lysbølgelængder.

Fig. 3.5a Spektralfordelingskurver for lysabsorption i flere solcelletyper i

forhold solens stråling. Den krystallinske siliciumsolcelles absorption er

angivet med den blå kurve, mens den synlige del af solens stråling er

fremhævet som et regnbuelignende farvespektrum.

Kilde: ISET Kassel

Ved at variere tykkelsen på denne anti-refleks belægning kan man opnå andre farver på de krystallinske

solceller, som vist i fig. 3.5b (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 28). Det er dog langt fra alle

farver, der maksimerer solcellens effektivitet - tværtimod. Lyse farver eller gullige farver vil være mest

hæmmende for solcellens effektivitet, som vist i fig. 3.5b, da de netop reflekterer den del af farvespektret,

hvor sollyset er mest intensivt samtidigt med, at refleksionen udgør en stor grad ved solceller med lyse

farver.

Fig. 3.5b Eksempel på farvede polykrystallinske siliciumsolceller i hierarkisk rækkefølge med den mest effektive på

13,2 % yderst til venstre og den mindst effektive med 11,8 % yderst til højre. Til sammenligning har de

optimalfarvede solceller en effektivitet på 13 – 16 %.

Kilde: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005

56


3.6 Elektriske lederbaner

For at trække strømmen ud af solcellen har man elektriske lederbaner forbundet til både den negativt og

den positivt ladede side af solcellen. Lederbaners funktion er at opsamle de af solen exciterede elektroner,

som tidligere nævnt i kapitel 3.1, og lede dem henholdsvis ud af og tilbage til solcellen, som tidligere vist i

fig. 3.1e.

På de krystallinske solceller ses lederbanerne oftest som et netværk af tynde metalbaner i parallelle linier,

som vist i fig. 3.6a.

Fig. 3.6a Krystallinske solceller med de elektriske lederbaner påtrykt via serigrafi

Fotografi: Ukendt

Det handler for lederbaner om at opsamle et maksimalt antal elektroner – elektricitet – fra den belyste

solcelle, før elektronerne når at lande på en ”fri” plads – et såkaldt ”hul”, som er blevet forladt af en anden

elektron.

Dermed er det væsentligt, at nettet af lederbaner på de krystallinske solcellers overflade dækker tættest

muligt. Samtidigt blokerer lederbaners net på solcellens overflade for lysets tilgang til solcellen. Derfor

handler det om at opnå et fordelagtigt kompromis mellem lederbaners arealminimering og

tæthedmaksimering på den solbelyste side af solcellen for bedste ydelse. Det nuværende standardmønster

med de parallelle linier, vist i fig. 3.6a, er angiveligt optimeret i forhold til dette (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 30). Lederbanerne påføres oftest via serigrafi og for at opnå minimal modstand i

lederbanerne og dermed kunne gøre dem smallere, bruges der ofte sølv til lederbanerne på den solvendte

side af solcellen.

En anden designstrategi indenfor lederbaner vil være at gøre en dyd ud af nødvendigheden og bruge

solcellens lederbaner bevidst til at skabe forskellige grafiske mønstre, som vist i fig. 3.6b og 3.6c. Det har

vist sig, at, i forhold til det standardiserede optimale lederbanemønster, har de specialdesignede

lederbanemønstre i fig. 3.6b et effektivitetstab på maks. 1/20, så længe den samlede areal af lederbaner

holdes i niveau med det optimale lederbaneareal.

Fig. 3.6b Eksperimenter med lederbanemønstre, hvor man i eksemplet yderst til højre har placeret lederbanerne

manuelt på solcellen - bl.a. på grænserne mellem cellens krystaller, hvilket kunne forøge solcellens effektivitet, da det

netop er disse krystalgrænser, hvor solcellen er mindst effektiv.

Kilde: Atomic Institute of the Austrian Universities

57


Fig. 3.6c Eksperimenter med flere lederbanemønstre.

Kilde: www.ecn.nl

Udviklingen indenfor lederbaner til krystallinske solceller har også fokuseret på at placere forsidens

lederbaner inde i solcellen ved at laserfræse meget smalle kanaler til dem - ned til 0,02 mm brede, men til

gengæld bedre til at fange elektronerne pga. deres dybde (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s.

29). Denne teknologi kaldes Saturn-teknologi, og kan også anvendes til at minimere solcellens lysrefleksion

ved at skabe såkaldte lysfælder, som består af en mikroskopisk grov pyramidelignende tekstur, som vist i

fig. 3.6d. Denne tekstur gør, at lyset i mindre grad reflekteres væk fra solcellen og i større grad spejles

internt mellem de mikroskopiske pyramider, som for hver gang absorberer en del af det reflekterede lys.

Med Saturn-teknologiens minimering af lederbaners bredde, kan solcellen blive helt ensfarvet med en meget

mørk og mat solcelleflade uden et synligt lederbanemønster.

Fig. 3.6d Snit igennem en lederbane påført med serigrafitryk til venstre

og lederbane påført med Saturn-teknologi til højre. Bemærk også den

pyramidelignende tekstur påført med Saturn-teknologi til højre. Begge

snit er i samme målestoksforhold.

Kilde: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

En anden måde, at opnå usynlige lederbaner på er brugt af solcellefirmaet Sunpower, vist i deres

kommercielle solcellepaneler i fig. 3.6e. Her sidder både de negative og de positive lederbaner på bagsiden

side om side isoleret fra hinanden (Sunpower).

58


Fig. 3.6e Et monokrystallinsk solcellepanel med usynlige lederbaner på bagsiden

Kilde: SUNPOWER

Lederbaner på de krystallinske solcellers bagside består oftest af en heldækkende metalplade, da skyggen

på bagsiden ikke et problem. Her kan der også være mulighed for at bearbejde denne ledeflade

teksturmæssigt, hvis den skal være synlig indefra ved lysfiltrerende solcellepaneler.

Ved hybrid solcelleteknologi er lederbanerne magen til de krystallinske solcellers lederbaner. Derimod er

lederbanerne ved tyndfilm-solcelleteknologi er afløst af en gennemsigtig heldækkende metaloxid-ledeflade,

såkaldt transparent conductive oxid-lag (TCO-lag), på solcellens solvendte side, mens der på skyggesiden er

en lysblokerende metalfilm, føromtalt i kapitel 3.3 og vist i fig. 3.3f (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 32). Lignende transparente lederbaneløsninger arbejder man med i DSC- samt

polymersolceller, som yderligere suppleres af tynde parallelle baner af sølv uden for det solaktive areal for at

lede elektroner ud videre fra TCO-laget.

59


3.7 Fra solcelle til panel til array

For at trække den producerede elektricitet ud af solcellepanelerne er disse koblet sammen med flere

paneler, hvorefter hele anlægget forbindes til en inverter. Inverteren, også kaldet DC-AC konverter,

konverterer solcellernes jævnstrøm (DC) til el-nettets vekselstrøm (AC), så den bliver brugbar på lig fod med

strømmen fra stikkontakten (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 82). Inverteren kan enten

forbindes direkte til el-nettet, hvorfra man senere kan tage strømmen ind igen, eller via bygningens egen elinstallation,

således at den solcelleproducerede strøm først bruges i bygningen, hvorefter en evt.

overproduktion ledes ud på el-nettet (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 83).

3.7.1 Fra solcelle til panel

For at opbygge den ønskede strømspænding på panelets elektricitetsproduktion samt forbedre

håndterbarheden under montage og transport sættes solcellerne sammen til et panel.

I dag kan man fremstille de kommercielle paneler på op til 250 cm x 380cm (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 54). Dette betyder, at man kan have lysfiltrerende solcellepaneler i fuld etagehøjde

helt uden horisontale sprosser imellem bygningens etagedæk. Den stigende panelstørrelse hænger sammen

med flere tekniske fordele som for eksempel færre elektriske forbindelser i solcelleanlægget og færre

montagepunkter, men til gengæld tungere paneler at håndtere.

Som billedligt vist i fig. 3.7.1a, er der to forbindelsesmuligheder – parallel forbindelse og serieforbindelse.

Ved at forbinde solcellerne parallelt kan man forøge den solcelleproducerede strømstyrke - antal Ampere -

mens strømspændingen - antal Volt - forbliver på samme niveau som ved en enkelt solcelle (Deutsche

Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 68). Ved at forbinde solcellerne i en serieforbindelse, de såkaldte

strenge, sker det omvendte - strømstyrken forbliver på samme niveau som ved en enkelt solcelle, mens

strømspændingen opbygges for hver solcelle, der bidrager til strengen (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 67). I langt de fleste paneler er solcellerne serieforbundet i strenge (Deutsche

Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 67).

Det serieforbundne panels strømspænding kan yderligere forøges ved at koble de enkelte paneler i strenge,

når de sættes sammen i solcellefelter - de såkaldte arrays.

Fig. 3.7.1a Diagram over parallelforbindelse til venstre og serieforbindelse til højre. Ved serieforbindelsen stiger

strømspænding for hver solcelle, mens strømstyrken forbliver den samme. Ved parallelforbindelse sker det omvendte.

Illustration: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

Afhængigt af solcelletype, fremstilles panelerne ved at sætte enkeltproducerede solceller sammen, som ved

de krystallinske siliciumsolceller, eller ved producere solcellerne allerede i sit udgangspunkt som paneler,

ligesom ved tyndfilmsolceller og de farvestofbaserede solceller.

Når solceller i et panel er forbundet i strenge, er det vigtigt, at alle solceller i en streng giver samme

strømstyrke – antal Ampere. Dette betyder oftest, at solcellerne i et panel skal være af samme type,

størrelse og farve. Dette skyldes deres serieforbindelse, hvilket gør, at den mindst producerende solcelle

sætter en øvre produktionsgrænse for de andre solcellers elektricitetsproduktion (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 73).

Afhængigt af solcelletype, kan solcellepaneler godt være følsomme overfor stedvise skygger på panelet af

eksempelvis et liggende blad på panelet eller en skyggende flagstang. Ved nogen solcelletyper som for

eksempel de krystallinske kan man risikere, at en hel streng i panelet – typisk en halv panel - stopper med at

producere elektricitet, hvis en af solcellerne bliver overskygget (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

2005 s. 72). Stedvise skygger kan undgås ved ikke at placere solceller bag antenner, konstruktionselementer

eller beplantning, hvilket rent faktisk sker jævnligt, som vist tilbage i fig. 1.2k.

60


I modsætning til de kvadratiske eller runde wafers i de krystallinske solceller, er tyndfilmsolcellerne opbygget

af lange striber arrangeret side om side og forbundet i serie, hvor man til gengæld skal være opmærksom

på lange skygger fra eksempelvis flagstænger eller høje bygninger. Lange skygger kan nemlig ”slukke” helt

for et tyndfilmspanel, hvis dets solcellestriber vender parallelt med skyggen, som vist i fig. 3.7.1d. I sådan et

tilfælde kan en hel solcellestribe blive dækket af sådan en lang skygge og dermed ”slukke” for panelets

serieforbindelse i modsætning til, hvis striberne vender på tværs af skyggeretningen (Deutsche Gesellschaft

für Sonnenenergie 2005 s. 75).

Fig. 3.7.1d Sammenhæng mellem tyndfilmspanelets orientering og

skyggernes betydning for ydelsen – skyggen langs solcellestriberne i panelet

til venstre reducerer panelets ydelse mange gange mere end skyggen på

tværs af solcellestriberne i panelet til højre.

Illustration: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

Enkelte producenter opdeler et tyndfilmspanel i yderligere mindre paneler, vist til venstre i fig. 3.7.1e, og

sætter et bypass-diode på hvert af disse. Således består et tyndfilmspanel af flere små ”paneler” – nærmest

som et lille array, hvilket svarer til at sætte en bypass-diode på hver wafer i et waferpanel i stedet for det

eksisterende 2 bypass-dioder på et helt panel. Det gør sådan et tyndfilmspanel langt mindre følsom over for

stedvise skygger. Skygger, der størrelsesmæssigt kunne dække en hel wafer og dermed ”slukke” for en hel

streng ved et waferbaseret solcellepanel, vil ved disse tyndfilmspaneler kun have en lille reduktionseffekt,

som illustreret i fig. 3.7.1e, hvor nedgangen i hele solcellepanelets ydelse vil være mere eller mindre

proportionel med den skyggede andel (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 74).

Fig. 3.7.1e Skyggens reduktion af ydelsen, angivet som det røde felt, på et

tyndfilmspanel bestående af flere små ”paneler” med bypass-dioder til venstre

og på et almindeligt waferpanel med to bypass-dioder til højre.

Illustration: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie modificeret af Artur Slupinski

Ved den endnu ikke kommercielle sphelar-teknologi forbindes de enkelte kugleformede solceller i serier, som

yderligere forbindes parallelt i panelet – en blanding af serie- og parallelforbindelse, som skal gøre sphelarpaneler

mere uafhængig af stedvisse skygger (www.kyosemi.co.jp).

Ved de andre nye endnu ikke-kommercielle teknologier som ved DSC-solceller samt de organiske solceller

minder forbindelsesmulighederne meget om dem i tyndfilmsteknologier, hvor man allerede ved

solcellefremstillingen udformer et panel af forbundne solceller, som senere forbindes med andre paneler

(Lauritzen).

61


3.7.2 Fra panel til array

Man kan yderligere bestemme spændingen og strømstyrken i et solcelleanlæg, når panelerne kobles

sammen til et array, hvor forbindelser af panelerne kan være kombinationer af forskellige serie- som

parallelforbindelser.

Det har i lang tid været almindeligt at have en central inverter for et helt solcelleanlæg. Nu ser man til

gengæld i stigende grad decentraliserede koncepter, som vist i fig. 3.7.2a og fig. 3.7.2b, med flere mindre

invertere, der kobles til hver sin streng- eller parallelforbindelse eller sågar til hver sit panel, vist i fig. 3.7.2c

(Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 134). Faktisk er der tale om flere solcellearrays, da

opkoblingen til en inverter danner et solcellearray. Fordeling på flere invertere betyder blot et solcelleanlæg

med flere solcellearrays, hvilket kan være fordelagtigt, hvis dele af solcelleanlægget er orienteret i forskellige

retninger.

Reglen er, at der ved en serieforbindelse skal være det samme antal Ampere på samtlige paneler, mens der

ved en parallelforbindelse skal være den samme Volt-tal på samtlige paneler (Katic og Poulsen 2008). Så

længe denne regel overholdes, er der mulighed for at sammenkoble paneler med forskellige farver, arealer,

orienteringer eller skyggepåvirkninger i samme array.

I panelinverterkonceptet, hvor hvert panel har sin inverter, kan alle paneler være forskellige mht. størrelse,

farve og skyggepåvirkning. Disse paneler kaldes også for AC-paneler – vekselstrømspaneler, hvor den lille

inverter kan sættes på panelrammen. Hvert AC-panel fungerer som ét lille solcellearray. Konceptet gør det

desuden simpelt at udvide anlægget med et eller flere paneler ved blot at koble flere paneler til forbindelsen.

Ulempen er den hidtidige høje anskaffelsespris på AC-paneler.

Som eksemplet i fig. 3.7.2a bekræfter, kan de enkelte arrays godt være indbyrdes forskellige i areal, form

eller farve (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 136). Der er her tale om et kæmpe

lysfiltrerende tag med mange solcellearrays bestående af lysfiltrerende solcellepaneler med 6 forskellige

grader af lysfiltrering varierende fra array til array, komponeret i forhold til dagslysbehovet de forskellige

steder inde i bygningen (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 137). Hvert solcellearray har en

tilhørende inverter placeret tæt på sig oppe på taget, som vist i fig. 3.7.2a på billedet til højre.

Fig. 3.7.2a Mont Cenis kursuscenter i Tyskland fra 1996 af arkitektfirmaet Jourda & Perraudin indeholder 3185

integrerede solcellepaneler forbundet med hele 569 invertere. De 6 forskellige slags lysfiltrerende solcellepaneler har

forskellig lystransmittans, hvilket kan ses på billedet til venstre, og er tilsvarende koblet i forskellige strenge eller

arrays med hver sin inverter placeret tæt på panelerne på taget, som vist på billedet til højre.

Illustration: www.groothuis-power.de samt Flabeg Solar International

62


3.8 Panelindkapsling

Når solcellerne kobles sammen til et panel, bliver de indkapslet i vejrbestandigt samt elektrisk isolerende

materiale – oftest glas eller forskellige typer bøjelig folie, som vist tilbage i fig. 3.3a. I dag kan man også få

termoruder med integrerede solceller indeni, som vist i fig. 3.8a (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

2005 s. 64). Således kan man sige, at man gradvist nærmer sig Mike Davies’ ide om ”den polyvalente

façade” forklaret i kapitel 2.

Fig. 3.8a Termoruder med solceller i.

Illustration: Syglas GmbH, Solon AG, Zwickert samt Flabeg Solar

Det er indkapslingen, der afgør panelets vægt, hvilket udover at stille konstruktive krav til

ophængningssystemet kan have funktionel betydning ved mobile eller bevægelige paneler. De kommercielle

standardpaneler fås desuden med og uden aluminiumsrammer.

Kravet til indkapslingen på panelets solvendte side er selvfølgeligt, at den skal transmittere mest muligt lys

til solcellen - være gennemsigtigt, klart og uden farver.

Denne gennemsigtighed inkluderer også, at de skal være rene, så evt. støv og skidt ikke blokerer for

sollyset. Overfladen skal derfor være smudsafvisende og glat for, at regnvandet kan skylle skidt og støv af.

Dette er normalt aldrig et problem, da regnvandet er nok til at holde de tiltede solceller rene. Ved en mere

eller mindre vandret placering kan manglende renhed dog godt være et problem, da skidtet ikke bliver

skyllet af, men bliver siddende på solcellepanelerne, når regndråberne tørrer. Det samme gælder solceller i

tørre, støvede områder, hvor der kræves jævnlig pudsning af solcellerne. Solcellers ydelsestab ved skidt og

støv er estimeret op til 1/10 (Addington et al. 2005 s. 183). Netop derfor anbefales minimum 15 o hældning

af solcellepaneler, så regnvandet kan klare arbejdet.

Oftest er der tale om solceller indkapslet i transparent film, oftest EVA-film eller PTFE – bedre kendt som

Teflon, som af strukturelle årsager er lamineret til glas på den solvendte side (Deutsche Gesellschaft für

Sonnenenergie 2005 s. 52).

Ved tyndfilmsbaserede solcelletyper skal det som førnævnt påpeges, at solcellerne allerede under

fremstilling deponeres på det substrat – enten uhærdet glas eller metal film - der kommer til at udgøre en

del af det færdige panel.

Som vist i fig. 3.8b, sker der en udvikling i at integrere solceller i bølgede byggekomponenter. Den bølgede

form er også med til konstruktivt at afstive byggekomponenten, som dermed kan indkapsles i tyndere og

dermed lettere materialer som plast. Ved bølgede solcellepaneler er der dog risiko for, at bølgerne skygger

for hinandens adgang til direkte sollys, som vist i fig. 3.8c. Det skal dog til gengæld bemærkes, at et bølget

panel forøger panelets areal i forhold til et plant panel. Derfor skal bølgernes betydning for skygger ses i

forhold til den forøgede solcelleareal, hvilket kan resultere i en nettogevinst af lysindtag ved et tilpas bølget

panel.

63


Fig. 3.8b Eksperimenter af firmaet Flexcell med amorfe siliciumsolceller integreret i bølgede tagplader

Kilde: Flexcell

Fig. 3.8c Snit igennem en bølget flade - krumning/vinkling i forhold til overfladeforøgelse

samt selvskygge og lysindtag.

Illustration: Artur Slupinski

Eftersom bagindkapsling af panelet er på skyggesiden af solcellerne, er materialevalget mere fritstillet. Man

kan bruge bagindkapsling med trykte mønstre eller med farver - både som opak og som transparent

materiale. Fig. 3.8d viser en facade af lysfiltrerende solcellepaneler med en farvet bagindkapsling på

bagsiden af solcellerne, som giver en farvestrålende solafskærmning i det sydvendte trapperum.

Fig. 3.8d Solcellefacade af Torsten

Masseck i Spanien 2005, hvor der er sat

farvet glas på bagsiden af lysfiltrerende

tyndfilmsolceller.

Kilde: SCHOTT Solar

Ved lysfiltrerende paneler er der desuden potentiale for at integrere andre smart materials bagved

solcellerne. Denne del af bagindkapslingen behøver ikke at være statisk, men kan netop tillade en dynamik,

64


der følger dynamikken i solstrålingen. Her kunne der arbejdes med såvel optiske som med termiske

egenskaber, eftersom begge knytter sig til solstråling.

Optisk dynamik:

En optisk dynamisk egenskab som transparensstyring kunne med stor fordel integreres i et solcellepanel.

Her kunne man - med en del af solcellens strøm - styre bagindkapslingens transparens via brug af

elektrokrome materialer, hvor man via en kort elektrisk impuls kan skifte materialets tilstand fra transparent

til translucent øjeblikkeligt, som illustreret i fig. 3.8e (Addington et al. 2005 s. 172). Der findes lignende

egenskaber i de termokrome og fotokrome materialer, der skifter transparensgrad eller farve, som vist i fig.

3.8f, via ændringer i henholdsvis temperatur og lysniveau. Især den fotokrome glasbelægning, kan have

potentialer i lysfiltrerende facader, da den, i modsætning til den termokrome belægning, ikke bliver

nedbrudt af UV-stråler (Addington et al. 2005 s. 87). Materialet er allerede kendt fra briller, som formørkes

ved højt lysniveau. I modsætning til elektrokrome materialer mister man dog som bruger direkte indflydelse

på materialets tilstand ved de termo- samt fotokrome materialer. Det, at elektrokrome materialer skal

forsynes med en elektrisk infrastruktur i form af kabler, er desuden sammenfaldende med solcellers behov

for kabler, hvilket kan udnyttes til begge materialer i panelet.

Fig. 3.8e Designforslag til et solcellepanel med elektrokromt materiale som bagindkapsling.

Design: Artur Slupinski

Fig. 3.8f Temperaturfølsomt materiale: termokromt materiale, som skifter farver efter temperatur – kan også

fremstilles som gennemsigtigt materiale, der skifter transparens efter temperatur.

Fotografi:Artur Slupinski

Termisk dynamik:

Som en termisk egenskab kunne man som et lag i panelet indarbejde materialer, der kan optage varmen fra

solcellerne for at nedkøle solcellerne og samtidigt lagre den optagede varme til senere anvendelse. Dette

kan være relevant især i forbindelse med de waferbaserede solcelletyper, der, udviser et fald i deres

effektivitet ved temperaturstigning. Lige nu sker afkøling af solceller ved, at man har et mellemrum bag

panelerne til luftgennemstrømning, som skal køle cellerne via egen termisk opdrift bag solcellerne.

Den proces, der på en effektiv måde får materialer til at lagre varme til senere tidspunkt kaldes

faseskifteproces. Faseskift sker, når et materiale skifter tilstand fra fast til flydende via smeltning eller fra

flydende til gas via fordampning og omvendt, hvilket forårsager henholdsvis optagelse eller afgivelse af

relativt store energimængder – varme (Addington et al. 2005 s. 88). Et eksempel her kan være faseskift i

vand fra fast til flydende – fra is til vand – via smeltning. For at ændre vandets temperatur fra 0 o C til 1 o C

skal der ligeså meget varme som til at ændre vandets temperatur fra 0 o C til 80 o C – denne store mængde

varme optages af vandet for at kunne skifte fase fra fast til flydende (Kraft 2004 s. 45). Som førnævnt i

kapitel 2, sker der også faseskift, når man sveder – kroppens udskilte væske skifter fase fra flydende til gas

og optager dertil store mængder varme fra kroppen for at nedkøle den.

65


For at kunne kontrollere denne faseskifteproces mere præcist mht. optagelses- og afgivelsestemperatur og

herunder tilpasse disse til specifikke anvendelser kan man med fordel anvende faseskiftende materialer –

PCM for Phase Change Materials. PCM blev udviklet allerede tilbage i 1960’erne af NASA i forbindelse med

rumfart, men anvendes i dag i bl.a. varmelagrende vægpuds samt som temperaturregulering i

militæruniformer (Kraft 2004 s. 44). PCM kan ”skræddersys” til den specifikke anvendelse bedre end de

gængse tunge materialer - eksempelvis kan et 2 cm tyk PCM-lag lagre lige så meget varme som en 24 cm

tyk murstensvæg (Kraft 2004 s. 44).

Afhængigt af temperatur skifter PCM fase mellem fast og flydende og eksisterer i dag i 3 former (Kraft 2004

s. 45):

1. PCM indkapslet i makrokapsuler af kunststof i diverse størrelser, som vist i fig. 3.8h, der kan

eksempelvis indsættes i facader.

2. PCM indkapslet i mikrokapsuler af kunststof i størrelser mellem 1/200 mm og 1/500 mm, hvor

det fremtræder som pulver, der eksempelvis kan blandes ind i puds, som vist i fig. 3.8g.

3. PCM bundet i andre materialer i form af pulver eller granulat, som kan holde på det i såvel fast

som i flydende form, og som kan videreforarbejdes til plademateriale – eksempelvis vægpaneler.

Fig. 3.8g Faseskiftende materiale (PCM) indkapslet i kugleformede mikrokapsuler og blandet ind i vægpuds.

Illustration: Fraunhofer ISE

PCM kunne derfor integreres i den inderste panelindkapsling i form af eksempelvis kapsuler eller som pulver

deponeret på solcellernes skyggeside. Når sollyset så falder på solcellerne og varmer dem op kan den

bagvedliggende PCM reducere deres opvarmning ved at optage varmen fra dem og lagre den til senere.

Senere – eksempelvis om aftenen - når PCM afgiver den lagrede varme, kan den anvendes til at forvarme

ventilationsluft udefra ved at indarbejde sådan et PCM-solcellepanel i en ventileret dobbeltfacade.

Den slags solcellepaneler er ikke set endnu, men der findes allerede, som vist i fig. 3.8h, facadepaneler med

integreret PCM for netop at lagre solens varmestråling til senere brug og dermed passivt regulere det

termiske indeklima (Kraft 2004 s. 47). Der kan fra sådan et PCM-panel ikke være langt til at integrere

solceller i det.

Fig. 3.8h Translucent PCM-facadepanel

Kilde: www.inglas.de

66


3.9 Økolomiske Aspekter

Med begrebet, økolomiske aspekter menes der aspekter, som samler økologiske og økonomiske sider ved

solceller, som i hvert af disse to ords betydning menes at være to sider af samme sag.

3.9.1 Økologi - Indlejret energi i solceller og dens regenereringstid

Solceller bliver generelt betragtet som en økologisk energikilde. Solcelleproduktionen kræver dog også

energi - procesenergi, og for de mest gængse waferbaserede solcelletyper er produktionen, som nævnt i

kapitel 3.2.1, yderst energikrævende. Desuden er der "bundet" energi i selve solcelle materialet -

materialeenergi. Solceller skal derfor regenerere både procesenergi og materialeenergi, før de kan omtales

som en økologisk energikilde.

Hvor lang tid det tager for solcellerne at regenerere den indlejrede energimængde afhænger af den

mængde sollys, der falder på dem. En beliggenhed med meget solindstråling, målt i kWh, omkring ækvator

reducerer regenereringstiden betragteligt i forhold til en beliggenhed tættere ved Jordens poler med

væsentligt mindre solindstråling. I Danmark har man en solindstråling svarende til 1000 kWh/m 2 om året på

vandret flade, mens solstråling omkring ækvatoren og Australien ligger på ca. det dobbelte (Poulsen). Det

betyder således, at solceller placeret på disse steder vil give dobbelt så meget økologisk elektricitet end de

samme solceller placeret i Danmark – både i kraft af en halvt så lang regenereringstid og i kraft af en

dobbelt så stor strømgenerering. Selv ved en optimal hældningsgrad i Danmark, som omtales i kapitel 3.9.2,

ligger solindstrålingsmængden på 1200 kWh/m 2 om året – stadigt mindre end op imod 2200 kWh/m 2 i

Australien.

For at kalkulere længden af regenereringstiden på solceller har den hollandske forsker, Alsema, fastlagt

følgende indlejrede energimængder for de 3 mest kommercielle typer solcellepaneler – uden rammer:

Monokrystallinsk Silicium: 600 kWh/m 2 , Polykrystallinsk Silicium: 420 kWh/m 2 og Amorf Silicium: 120

kWh/m 2 (Alsema 1998).

Ved den solstrålingsmængde, der er i Danmark, ligger regenereringstiden af de ovennævnte solcellepanelers

indlejrede energi under optimale forhold således på:

Monokrystallinske Silicium:

Polykrystallinsk Silicium:

Amorf Silicium:

ca. 4 år og 3 måneder

ca. 3 år

ca. 1 år og 7 måneder

I disse beregninger ikke der ikke taget panelrammer med, da der for det første findes rammeløse paneler

samt hvis solcellerne er integreret i en glasfacade, i stedet for glas, vil glasset også have benyttet sig af

rammer. Derfor er det ikke rammerne, der skal energiregenereres, men solcellefladen. Således kunne man

også have trukket glasset fra og få en yderligere nedgang i regenereringstiden.

Dette betyder, at den egentlige energiregenereringstid for en solcellefacade burde i princippet ses i relation

til det af solcellepanelet erstattede facademateriale. Differencen mellem det erstattede materiales indlejrede

energi og solcellefacadens vil resultere i en netto-energiregenereringstid, som, udover at være endnu

kortere, siger også mere om solcellefacadens økologiske betydning i den helt specifikke anvendelse.

Under optimale forhold er energiregenereringstiden for de kommercielle solceller dog stadigt kortere end

deres garanterede levetid, som ligger på 20-30 år, selvom solceller, som nævnt i dette kapitel, regnes med

at kunne fungere meget længere.

For DSC-solcellen vil energiregeneringstiden være minimal, da både dens fremstillingsproces og dens

materielle ingredienser kræver minimal energi (Lauritzen).

3.9.2 Økologi - Orientering mod sollyset

Da solcellers elektricitetsproduktion og dermed dens grad af økologi afhænger af den mængde lys, som

rammer dem, er det derfor afgørende, at de monterede solcellepaneler skal modtage mest muligt sollys på

den givne beliggenhed. Et fast solcellepanel, som skal have en effektiv hældning hele året igennem under

forskellige solhøjder, skal have en hældning mod ækvator. For jordens nordlige halvkugle er det derfor syd,

solcellerne skal rette sig efter, mens det for den sydlige halvkugle er nord. For lokaliteter tæt på ækvator er

en optimal allround solcellehældning tæt på vandret.

67


Da gennemsnittet af hele årets middagssolhøjder har en retning perpendikulært på Jordens

omdrejningsakse, svarer middagssolens gennemsnitlige højdevinkel på et hvilket som helst geografisk

placering til 90 o minus antallet af breddegrader på den givne lokalitet, som vist i fig. 3.9.2a. Dermed kan

breddegraden anvendes som et plausibelt udgangspunkt for solcellernes optimale hældning.

Fig. 3.9.2a Snit igennem Jorden - vinkler mellem horisont og middagssolhøjden på 4 forskellige tidspunkter på

året på Danmarks breddegrad – 56 o .

Kilde: Neufert 2000

Da middagssolhøjden kun optræder et kort øjeblik i løbet af dagen, mens resten af dagen er solhøjden

lavere, er den generelle tommelfingerregel, at en optimal hældning (mellem solcellepanelets bagside og

horisontalt plan) skal svare til den geografiske placerings breddegrader x 0,9 (Addington et al. 2005 s.

183). For Danmarks vedkommende svarer det til 50,4 o hældning på solcellepanelet. Således vil hældningen

også være fordelagtig ved lavere solhøjder om for- og eftermiddagen.

Den nedre hældnings- og orienteringsdiagram for solcellepaneler fra SBI viser et hældningsoptimum mod

syd, der lodret kan variere helt fra en hældning på 20 o til 60 o (Wittchen et al. 2002 s. 68). Når det kommer

til solcellepaneler på facader, hvoraf de fleste er mere eller mindre lodrette, vil solcellernes ydelse på

årsbasis kun blive udnyttet ¾ i forhold til den ovennævnte hældning. Som den vandrette akse i fig. 3.9.2b

derudover viser, behøver solcellerne ikke at være orienteret mod stik syd, men kan under optimal hældning

afvige med 30 o mod øst eller vest uden nedsat ydelse.

Fig. 3.9.2b Solcellers ydelse i forhold til hældning og orientering i

Danmark

Kilde: Wittchen et al. 2002

68


Er der derimod kun tale om, at benytte solcellestrøm på bestemte årstider, kan solcellens hældning tilpasses

til den givne sæson. Ved et strømbehov udelukkende om sommeren kan solcellens hældning være mere

vandret, mens det ved et vinterbehov forholder sig modsat. Samtidigt skal man under planlægningen huske,

at skygger fra omgivelserne om vinteren er længere end om sommeren.

3.9.3 Økonomi - Hvorfor er de eksisterende solceller så dyre i anskaffelsespris?

Den største barriere for de hidtidige solcellepaneler er den høje anskaffelsespris. Omregner man

anskaffelsesprisen for et solcelleanlæg til el-prisen på strømmen fra solcellerne indenfor den

garantiperioden, så koster denne uden statstilskud ca. 3,50 kr. - det dobbelte af kundeprisen på elektricitet

fra det danske el-net (Berg et al. 2005 s. 106).

Selvom produktionsomkostningerne pr. solcellepanel er faldet, er salgsprisen steget siden 2004, hvilket

skyldes en ubalance mellem udbud og efterspørgsel (Kreutzmann et al. 2006 s. 58). Udbuddet er ret lille i

forhold til den store efterspørgsel, og der er således ingen grund til at sænke prisen, når markedet er villig til

at aftage varerne til en høj pris – der er tale om sælgers marked.

Det lille udbud skyldes imidlertid, at produktionskapaciteten på forarbejdet silicium, som er

hovedingrediensen i stort set samtlige kommercielle solcellepaneler, ikke er stor nok til at varetage den store

solcelleefterspørgsel. Delvist tager det 3 år at bygge en ny fabrik, og delvist bliver forarbejdet silicium også

efterspurgt fra elektronik-industrien, hvilket igen er med til at holde siliciumprisen oppe (Dahlmann 2006).

Prisen kan principielt kun falde hvis der iblandt udbydere bliver større konkurrence om kunder – dvs. flere

nye udbydere på markedet eller frafald i kundekredsen.

Grunden til, at der så ikke kommer nye udbydere på markedet kan skyldes bl.a. det, at markedet er

tilskudsafhængigt. Selvom der er tale om en stor efterspørgsel med årlige stigninger på op imod 40 %,

hvilket er knap en fordobling hvert 2. år, så er der ikke tale om en selvgroet efterspørgsel men et

tilskudsstyret efterspørgsel (Wittrup 2007). I flere lande er der fra den politiske side foretaget forskellige

solcellefremmende tiltag i form af tilskudsordninger samt mulighed for salg af solcellestrøm på el-nettet.

Især i Japan og i Tyskland har sådanne tiltag resulteret i stigende efterspørgsel efter solceller, hvilket

sandsynligvis har bidraget til prisstigninger på solcellepaneler. Med andre ord kan man hævde, at et tilskud

ender i lommen på de involverede producenter i stedet for at komme kunderne til gode. De frie

markedskræfter forskydes til ulempe for brugerne.

Hvis tilskuddet lige pludseligt fjernes i løbet af kort tid, vil efterspørgslen antageligvis falde i et stykke tid.

Det kunne være en vigtig grund til man som investor helst ikke vil overraskes, og derfor holder man sig

tilbage med at investere i omkostningskrævende produktionsanlæg til solceller, så længe markedskræfterne

forstyrres af svært forudsigelige tiltag.

Et tilskud, der derimod har klare tidsmæssige rammer og fjernes fra markedet successivt, kan ses mere som

en programmeret overgang, der fører efterspørgslen og udbuddet sammen og gør markedet gradvist frit af

tilskud. Dette så man i Japan, hvor tilskuddet til anskaffelsesprisen var helt oppe på 50 % i starten af

ordningen i 1994 og faldt i procentsatsen år for år, indtil det i 2005 blev helt udfaset (Johnson 2004 s. 26).

Samtidigt kunne man indenfor ordningen sælge sin overskudselektricitet fra solcellerne ud på el-nettet til

markedsprisen (Johnson 2004 s. 26). Denne stabiliserende overgang koblet sammen en elektricitetspris i

Japan, der er ca. det dobbelte af den danske elektricitetspris, har gjort landet til verdens største

solcellemarked – både på efterspørgsels- og på udbudssiden (Johnson 2004 s. 26).

3.9.4 Økonomi - Solcellepaneler i stedet for facademateriale

Hvis bygningsintegrerede solceller skal bidrage til fremtidens energiforsyning, skal solcellers potentielle

kvalitet som facadepanel findes ved at kigge udover solcellens energibidrag. Den dag solceller bliver en

normal del af enhver bygningsfacade, vil deres betydning som facademateriale være mindst ligeså stor som

energikilde og kan dermed være afgørende for bygherrernes interesse i at bruge solceller på

bygningsfacader, uanset hvor billige solceller i fremtiden kan blive.

Når solcellepaneler ikke blot er hæftet på en i forvejen eksisterende facade, men i stedet er integreret ind i

bygningsfacaden, forvandler solcellen sig fra at være udelukkende en energikilde til også at være et

facademateriale, hvor materialets evne til at transformere lys til elektricitet blot er en forudsætning for

interessen i materialet og ikke en kvalitet i sig selv.

69


I den sammenhæng er det relevant ikke kun at tale om solcellers energipris, men mere om solcellers

materialepris. Når et solcelleanlægs kvadratmeterpris ses i forhold til andre facadematerialers

kvadratmeterpris, som vist i fig. 3.9.4a, får man et trods alt mere konkurrencedygtigt indtryk af solceller som

et bygningsintegreret facademateriale end solceller som en energikilde. Ifølge fig. 3.9.4a kan selv de

eksisterende solcellesystemer konkurrere prismæssigt med dyre facadematerialer som poleret natursten,

men hvor solcellepaneler til gengæld også producerer elektricitet og dermed kan tilbagebetale sig selv i løbet

af bygningens levetid. Alle de andre facadematerialer vil derimod aldrig betale sig tilbage, da de kun er en

ydre beklædning uden energiproduktion.

Fig. 3.9.4a Sammenligning af kvadratmeterpriser på forskellige facadematerialer – den

røde linie indikerer den mest gængse kvadratmeterpris på solcellesystemer.

Kilde: SINTEF Bygg og Miljø

Vil man oprigtigt se på solceller som facademateriale, kan man yderligere trække den forventede

markedspris for den elektricitet, som solcellerne forventes at producere i deres levetid, fra

anskaffelsesprisen. Således får man prisen for solcellerne som, hvis de kun var beklædningsmateriale. Dertil

kan man så lægge renter til, eftersom man har betalt for ovennævnte strøm på forhånd i stedet for at have

pengene stående i banken, aktier eller måske sågar lånt pengene til solcelleanlægget. Det beløb, man så

ender med, vil jeg kalde for en beklædningspris, der kan sammenlignes med andre materialers

beklædningspris – også inklusive renter – enten for hele arealet eller pr. m 2 .

Eksempelvis kan man her nævne Det Kongelige Bibliotek i København, vist i fig. 3.9.4c. Denne bygning er

beklædt med sort granit – materialets eneste funktion er ydre beklædning. Prisen pr. m 2 på sort poleret

granit er mindst lige med prisen på en kvadratmeter solcellepaneler, hvis ikke højere (Lauritzen). Desuden

findes der kommercielle solcellepaneler, vist i fig. 3.9.4b, der kan fås i lignende visuelle udtryk som den sorte

granit. Den eneste umiddelbare forskel er så, at solceller vil betale sig selv tilbage i løbet af bygningens

levetid via den elektricitet, de producerer, mens granitten aldrig vil betale sig tilbage.

Fig. 3.9.4b OpTIC Centre i North Wales af Percy Thomas Partnership, Fig. 3.9.4c Det Kongelige Bibliotek

2003. Facaden er beklædt med sorte tyndfilmsolceller, der til forveksling af Schmidt, Hammer og Lassen, 1999.

ligner den sorte granit på Det Kongelige Bibliotek i København.

Facaden er beklædt med sort granit, der til

Fotografi: Keith Robertson

forveksling ligner sorte tyndfilmsolceller.

Illustration: www.kb.dk

Det Kongelige Biblioteks monolitiske form har antageligvis været afgørende for valget af den sorte blanke

granit som facademateriale pga. dens monumentale symbolik, der, trods bygningens højteknologiske præg,

skuer tilbage til oldægyptiske mastabaer og præcolumbianske pyramider i stedet for at være innovativ og

fremadrettet – såvel funktionelt som konceptuelt, især hvor der er tale om en bygning for viden.

70


Havde man samtidigt i solcelleindustrien udformet panelerne på baggrund af flere facadeorienterede kriterier

end blot det, at panelerne skal producere mest muligt elektricitet, så havde der muligvis været flere

forbilledlige eksempler på energiproducerende facader – eksempelvis på Det Kongelige Bibliotek med

solceller i stedet for granit.

3.10 Afslutning

Som vist i beskrivelsen af de forskellige solcelletyper, er der mange måder at filtrere dagslyset med solceller

på – såvel med plane solcellemønstre som med vinkelselektive. Derudover peger udviklingen også på

solceller som farvefiltre. På baggrund af de forskellige solcellers egenskaber og muligheder for lysfiltrering

kunne det i dette projektets være interessant at undersøge følgende lysfiltrerende mønstre:

Plane solcellemønstre i minimal størrelse med forskellig orientering

Mikroskopiske vinkelselektive mønstre med former, som kan have en lysafskærmende

persiennevirkning

Farvede lysfiltermønstre i forskellige størrelser og farvekombinationer

Grå lysfiltermønstre i varierede grader af lystransmittans såvel som uniform lystransmittans

Supplerende bagindkapsling af solcelleruden som kan bidrage til solafskærmning

Disse mønstre vender vi tilbage til i kapitel 5, hvor de forskellige eksperimenter samt den udvalgte

undersøgelsesteknik beskrives uddybende.

71


4. Lysets Præstation - visuel perception og lysfiltrering

Den lysfiltrerende facades optiske præstation handler i dette projekt om en sammensmeltning af funktionelle

aspekter som belysningsfordeling og kontrastforhold sammen med perceptuelle kvaliteter som modellering,

farvegengivelse og transparens.

Formålet med dette kapitel er at udlede, hvilke optiske aspekter ville være relevant at undersøge i

lysfiltrerende solcelleruder. Udledning af disse aspekter skal udmunde i præstationsorienterede

evalueringsparametre til projektets eksperimenter. Dette kapitels fokus kan ses som en modvægt til den

materielle fokus i det forrige kapitel om solceller.

Det efterfølgende kapitel 5 skal i sin beskrivelse af eksperimenternes undersøgelsesteknikker ”flette” de

materielle undersøgelsesvariabler sammen med de præstationsorienterede evalueringsparametre. Kapitlet

tager udgangspunkt i de aspekter af visuel perception, som kan have betydning for projektets

eksperimenter, og er bygget op af følgende dele:

- Introduktion

- Synssansen og lyset

- Optisk indeklima og den lysfiltrerende facade

- Opsamling

4.1 Introduktion

De fleste solcellepaneler har glas som indkapsling og kræver minimal vedligeholdelse. Det betyder, at der

med de mange eksisterende montagesystemer til glasfacader er stort potentiale for at integrere solcellerne

som et fast element i bygningens materielle repertoire uden store facademodifikationer.

Som nævnt i kapitel 2.3.1 om bygningsfacadens præstation, er facaden essentielt set en overgang mellem

eksteriør og interiør, der tilpasser påvirkninger udefra til indendørs behov. Således er facaden et klimatisk

filter, der filtrerer eksteriørets optiske, termiske, atmosfæriske samt akustiske klimapåvirkninger til et

komfortabelt indeklima. De klimatiske påvirkninger, som facaden ikke formår at filtrere fra, skal korrigeres

via bygningens indre materialer og installationer. Desuden er facaden også et socialt filter, der filtrerer

udsigt, indsigt samt lyd og på den måde graduerer grænseforholdet mellem den offentlige og den private

sfære.

Desuden bliver det tydeliggjort i nyere forskning, hvordan dagslysets variation på de forskellige tidspunkter

af dagen og året helt afgørende forbedrer menneskets velvære og sundhed (Christoffersen 2006). Desuden

kan dagslysudnyttelse også bidrage til at reducere energiforbrug til indendørs belysning i bygningstyper som

bl.a. kontorer, skoler og hospitaler. Disse bygningstyper er karakteriseret ved, at deres primære

okkupationstidspunkt overlapper med det tidspunkt på dagen, hvor dagslysniveauet er højest. Samtidigt er

flere af disse bygningstyper kendetegnet ved at have store glasfacader, hvis lysindtag overgår deres

dagslysbehov og resulterer i blænding samt overophedning, hvilket øger elektricitetsbehov til nedkøling.

Der er dog flere grunde til at overveje design af dagslysindtag allerede i de første projektskitser. Det er

lettere at modificere elektriske belysning end at ændre bygningsfacaden eftersom, de fleste facader kun

modificeres hvert 20 år (Duffy 1990). Derfor, når dagslysindtaget i facaden er besluttet, så er det for at blive

og ”permanent” påvirke bygningens kvalitet både indefra og udefra.

Set udefra er facaden en væg i omgivelserne på lignende måde som væggene imellem bygningens rum,

hvilket kræver en stillingtagen til, hvordan denne ydre væg vil bidrage til de ydre omgivelser uden at spolere

vilkårene indendørs. Facaden skal derfor ses som en integreret del af bygningens helhed og ikke

udelukkende som en beklædning sat uden på bygningen – især når facaden er lysfiltrerende og opleves

både udefra og indefra.

Disse overvejelser har betydning for design af lysfiltrerende solcelleruder, og i dette kapitel vil vi se på

forudsætningerne for disse. Derfor er visuel perception og dagslysudnyttelse i bygninger omdrejningspunktet

for dette kapitel, hvor der bl.a. skal besvares spørgsmål som:

• Hvilke kvaliteter har det filtrerede dagslys?

• Hvor stort lystransmissionsareal skal der bruges til tilfredsstillende dagslysbelysning?

• Er det mere effektivt at bruge dagslys direkte som rumbelysning i stedet for elektrisk belysning med

elektricitet fra solceller?

73


4.2 Synssansens opbygning og funktion

Projektets fokus på lysfiltrering kræver først og fremmest en forklaring af menneskets synssans for bedre at

kunne forstå, hvad der sker, når man ser samt, hvilken betydning synet har for belysningskrav. Denne

information om synssansen samt belysningskravene skal bidrage til at udvælge et sæt

undersøgelsesteknikker til eksperimenterne.

Over halvdelen af menneskets perceptuelle input formodes at ske via synssansen, da ca. 60 % af samtlige

nervefibre, der forbinder menneskets sanselige organer med hjernen kommer fra øjnene (Valberg 1998

s.18). Synssansen består af både øjne og hjerne, som arbejder sammen (Lechner 1991, s. 257).

Sanse-input

Lysets stråler er bølger med forskellige bølgelængder. Den elektromagnetiske stråling, af bl.a. varme eller

radiobølger, er en forudsætning for synssansens funktion. Som vist i fig. 4.2a, opfatter menneskets øje kun

en brøkdel af det elektromagnetiske spektrum - det udsnit, hvor bølgelængden ligger mellem ca. 380–760

nanometer (nm), udgør synligt lys (Valberg 1998 s.30). Infrarødt lys, hvor bølgelængden er større end 760

nm, er usynligt, men kan til gengæld sanses med huden i form af varmestråling.

Fig. 4.2a Det elektromagnetiske spektrum med tilhørende bølgelængder fra

gamma-stråler til radiobølger. I midten ses det synlige udsnit – lys.

Illustration: Tatoute

De forskellige bølgelængder sanses som forskellige farver, billedligt illustreret i fig. 4.2b. Lysets

regnbuefarvede spektrum spænder groft sagt fra violet og blåt til grønt, gult og rødt, som vist tilbage i fig.

4.2a. De violette farvestråler har den mindste bølgelængde og dermed den højeste frekvens –

vibrationshastighed.

Fig. 4.2b Lysstråler som bølger med forskellige

bølgelængder svarende til forskellige farver.

Illustration: http://www.handprint.com/HP/WCL/color1.html

74


Lys og Flade

Selvom det synlige lys er bølger med forskellige frekvenser, så opfører lyset sig ofte, som om det var

partikler, hvilket især kommer til udtryk, ved lysets interaktion med overflader. Som fig. 4.2c viser, kan der

ske 3 ting, når en lysstråle rammer en objekts flade: lysrefleksion, lysabsorption og lystransmittans.

REFLEKSION

ABSORPTION

TRANSMISSION

Fig. 4.2c Lysets interaktion med overflade: refleksion, absorption og transmittans.

Illustration: Artur Slupinski

Hvor meget lys der absorberes afhænger af materialet, mens refleksionen afhænger af materialet og af

lysets indfaldsvinkel. Generelt gælder, at jo mere retvinklet lyset falder på en flade, desto mindre lys

reflekterer fladen. Transmission afhænger også af materialet samt af indfaldsvinkel. Alle materialer kan være

lysfiltrerende, hvis bare de er tynde nok – hvilket varierer mellem de forskellige materialer. Ligesom ved

refleksionen gælder det ellers generelt, at jo mere retvinklet lyset falder på en flader, desto mere lys kan der

transmitteres.

Lægges lysets refleksionsmængde sammen med absorptions- og transmissionsmængden, vil man tilsammen

have den mængde lys, der rammer fladen.

LYSINDFALD = REFLEKSION + ABSORPTION + TRANSMISSION

Der findes tre former for refleksion og tre former for transmission afhængigt af de belyste overflades

tekstur:

Ved blank overflade:

Ved mat overflade:

Ved halvblank overflade:

Direkte / spekulær

Diffus

Diffus med retning

Ved direkte refleksion – også kaldt spekulær refleksion – er der tale om en direkte og klar spejling, hvor

lysrefleksionens retning er blot en spejling af den indkommende lysvinkel på en blank flade. Det tydeligste

eksempel på den direkte refleksion er et spejl, hvor et klart spejlbillede uden forvrængninger vidner om en

spekulær spejling.

Ved direkte transmission – også kaldt spekulær transmission – er der tale om en klar og uforstyrret

transparens, som uden forvrængning gengiver motivet på den anden side af den lystransmitterende flade –

ligesom ved en klar glasrude.

En diffus refleksion sker i alle retninger, er den derfor stortset altid ens uanset lysets indfaldsvinkel. Et

eksempel her kan være vat, som har en diffus refleksion pga. vattets tekstur.

75


En diffus transmission sker i alle retninger, hvor lyset ikke føres videre i samme retning, men spredes –

ligesom igennem matteret glas.

En diffus refleksion med retning er en blanding mellem den diffuse og den direkte refleksion. Et stykke

børstet metalplade er et eksempel på denne type refleksion, da metallets matterede tekstur er tilstrækkeligt

fint til at reflektere lyset i en given retning, men samtidigt ikke helt glat til at man ligefrem kan spejle sig i

det.

En diffus transmission med retning er ligeledes en blanding mellem den diffuse og den direkte transmission

– eksempelvis ujævnt glas.

Øjets følsomhed

De lysbølger, som rammer øjet, enten fra selve lyskilden eller fra et objekts refleksion, skal ”oversættes” via

synssansen til indtryk og efterfølgende mening af de sete omgivelser. Synssansen ser lys via øjets nethinde,

hvorpå synsfeltet projiceres igennem øjets pupil, som er den runde sorte åbning i midten af den farvede

regnbuehinde ind til øjets indre. Pupillen ændrer størrelse afhængigt af den tilstedeværende lysstyrke – ved

høj lysstyrke bliver pupillen lille for at undgå skade på nethinden og omvendt ved lavt lysstyrke. Det

projicerede lys fokuseres på nethinden af den bagvedliggende linse, som ændrer sin krumningsradius og

stiller billedet af den sete genstand skarpt på nethindens plan. Linsens kontinuerlige skarphedsindstilling af

genstande på forskellige afstande sker på brøkdele af et sekund.

Nethinden modtager det projicerede lys i form af lysbølger med forskellige bølgelængder svarende til

forskellige farver og i forskelligt antal svarende til forskellige grader af lys og mørke af den bestemte farve.

Nethinden er udstyret med mange millioner lysreceptorer eller »lysbølgemodtagere«, der registrerer de

indkomne lysbølger. Som principielt vist i fig. 4.2d, er lysreceptorerne er fordelt på 2 grupper: staver og de

kegleformede tapper (Livingstone 2002 s. 25).

Fig. 4.2d Billedligt udsnit af øjets nethinde. De

kegleformede tapper er vist i rød, grøn og blå, mens de

lidt mindre staver imellem tapperne er vist som hvide.

Illustration: Lotte Bertelsen

Tapperne opfatter alle farver og fungerer bedst ved dagslysniveau. Derfor udgør de menneskets dagssyn,

kaldet fotopisk syn. Staverne opfatter derimod kun svagt lys, eksempelvis ved tusmørke, og udgør

menneskets nattesyn, kaldes for skotopisk syn. På grund af det fotopiske syns dagslysrelateret aktivitet vil

projektet udelukkende tage udgangspunkt i dette syn.

Det fotopiske syns tapper er opdelt i 3 typer, betegnet kort-, mellem- og langbølgede typer - henholdsvis S,

M og L, baseret på den bølgelængde af lysets spektrum, som de opfatter mest intensivt. Denne opdeling af

tapperne gør, at hjernen kan oversætte fordeling mellem de tre tappetypers stimuli til forskellige farver.

Derfor er fotopisk syn et farvesyn i modsætning til det sort/hvide skotopiske syn. Som billedligt vist tilbage i

fig. 4.2c, er der groft sagt tale om rød-, grøn- og blåfølsomme tapper fordelt på 66 % røde tapper, 33 %

76


grønne tapper og kun 1 % blå tapper (Livingstone 2002, s. 43). Denne følsomhedsfordeling iblandt tapperne

gør, at det fotopiske syn er mest sensitivt overfor den grøn-gule farve med en bølgelængde på 555 nm, som

vist i fig. 4.2e. Denne farve kan således siges at fremtræde lysere for det fotopiske syn end andre farver ved

den samme lysstyrke – den er mere synseffektiv end andre farver. I tilfælde af, at alle tapper bliver

aktiveret, ses hvidt lys (Livingstone 2002, s. 17).

Som vist i fig. 4.2e, er der tale om en sansekombination af de røde, grønne og blå tapper til at sanse

millioner af de synlige farver. Dog pga. den ovennævnte mængdefordeling mellem tapperne ses langt de

fleste farver udelukkende af de røde og de grønne tapper, som kurverne i fig. 4.2e også viser.

nanometer

Fig. 4.2e Kurverne for øjets respons fordelt på de 3

receptortyper – S, M og L - groft betegnet som rød, grøn og blå

receptortype vist med de respektive farver. Nederst i

farverspektret er der markeret de respektive typers højeste

farvefølsomhed, mens den lodrette akse viser den sansede andel i

forhold til L-typens højeste følsomhed.

Illustration: http://www.handprint.com/HP/WCL/color1.html

Ved arbejde med solceller som farvefiltre – eksempelvis DSC-solceller - kan det være afgørende, at

solcelleruden indeholder farvekombinationer, der sammen absorberer lidt af hver farve for at beholde en

neutral grålig lysfarve og dermed en jævn påvirkning af øjet. Vælger man at fremhæve en bestemt farve i

kombinationen af farvefiltrene, kan det påvirke øjet stærkere ved de gullige farver end ved de blålige.

Dybdesyn

2 øjne muliggør stereoskopi – dobbeltsyn, som hjælper med at bestemme dybden og afstanden mellem de

sete objekters placering. Afstandsbedømmelsen er ikke absolut men relativ imellem objekterne og tager

udgangspunkt i et fokuspunkt. Det er i forhold til dette fokuserede objekt, at andre objekter lokaliseres i det

givne øjeblik. Da blikket aldrig står stille, finder denne lokalisering konstant sted således, at man hurtigt

danner sig et overblik over rummets helhed.

Principielt sker afstandsbedømmelsen ved at de sete objekter projiceres forskellige steder på nethinden i

forhold til det fokuserede objekt, som billedligt illustreret i fig. 4.2f. Denne projektion danner grundlag for

hjernens beregninger til lokalisering af objekterne i forhold til det sete rum.

77


Fig. 4.2f Stereoskopi med hovedfokus på genstand A, som holdes op imod genstand B’s

projektion på nethinden for at bestemme begge genstandenes placering i forhold til

hinanden.

Illustration: Akiyoshi Kitaoka

Ved store felter med repetitive mønstre bestående af mange ens elementer kan afstandsbedømmelsen dog

godt svigte. Da øjnene er placeret ved siden af hinanden og ikke over hinanden, er det kun vandret

gentagelse, der kan forvrænge dybdeindtrykket. Forvrængningen sker ved, at det samme gennemgående

mønsterelement projiceres flere steder på nethinden og gør det således svært for hjernen at regne ud, om

de gentagne elementer ligger i samme plan eller ej, da øjet kan komme til at fokusere på 2 ens elementer

og ”tro”, at det er det samme element, der er i fokus. Man kan således komme til at fokusere skeløjet.

Dette skal man være opmærksom på ved vandret repetitive facademønstre – eksempelvis som tynde

vertikale striber eller lameller, der repeteres side om side – hvor der kan opstå tvivl om afstanden mellem

betragteren og facaden, og hvor man et kort øjeblik kan blive skeløjet. Dybdeskarphed er yderligere

beskrevet af Valberg i bogen ”Lys Syn Farge” side 65 - 68.

Synsfelt – periferi- vs. centralsynet

Begge øjne dækker tilsammen et vandret synsfelt på ca. 208 o , så selvom man kigger ligeud, vil man kunne

ane en lyskilde, skråt bag øjet (Valberg 1998 s. 65). Øjnenes lodrette synsfelt er til gengæld på 130 o

begrænset af bryn og kinder (Lechner 1991 s. 258). Det betyder, at synssansen er vant til at orientere sig

horisontalt.

Udkanten af synsfeltet kaldes periferisynet. Periferisynet kortlægger rum og form som uskarpe forskelle

mellem lys og skygge. I stedet for at bruge tid på at behandle informationsfyldte detaljer scanner

periferisynet helheden og fortæller centralsynet, hvor det kan være relevant at bruge tid på detaljefokus

(Livingstone 2002 s. 68). Skarpheden i synsfeltet tager til, jo tættere den sete genstand er på centralsynet.

Centralsynet, med et synsfelt på kun 4 o , sørger for skarp gengivelse af detaljer og farver. Centralsynets

fokuspunkt bevæger sig hele tiden. Forhold mellem periferisynet og centralsynet er illustreret i fig. 4.2g.

78


Fig. 4.2g Mona Lisa af Leonardo da Vinci, 1519 som helhedsindtryk til venstre samt som opdelt indtryk på periferisyn,

nærperiferisyn samt centralsyn yderst til højre.

Kilde: Livingstone 2002

Det kan betyde, at mesoskopiske mønsterskygger aflæses kun med centralsynet ved direkte kig, hvor

periferisynet ikke aflæser detaljerne og derfor kun ser det som en ensartet flade. Ved makroskopiske

mønstre med store felter og areal imellem åbningerne kan mønstrets skygger muligvis også kunne ses med

periferisynet pga. deres store størrelse, hvilket kan give en stærkere påvirkning af synet.

2 synssystemer – Hvor-system og Hvad-system – gråtoner og farver

Synssansen kan som sagt ikke begrænses til øjet, men inkluderer også dets konstante samarbejde med

hjernen, som oversætter lysreceptorernes sanselige input af de forskellige bølgelængder til brugbar

information, som vi forstår som billeder. Input fra lysreceptorerne sorteres i to synsystemer, som neurologen

Margaret Livingstone kalder for henholdsvis Hvor-system og Hvad-system. Disse to synssystemer sender 2

forskellige sæt af oplysninger til hjernen fra øjets nethinde.

Hvor-synssystem er farveblind med dårlig skarphed, men til gengæld hurtig med hurtig opdatering af

synsfeltet og god følsomhed overfor kontraster mellem lys og skygge. Det sort/hvide Hvor-system er således

helhedsorienteret med henblik på hurtigt at kunne opfatte objekternes kanter, rumlig dybde, rumlig

placering og bevægelse.

Hvad-system bærer en mere detaljeret informationsmængde og opdaterer derfor ikke ligeså tit synsfeltet

som hvor-systemet, men til gengæld ser hvad-systemet farver og skarpe detaljer. Hvad-systemet står for

genkendelse af objekter, ansigter og tegn ved at fokusere på form, farver og detaljer.

Grunden til, at forarbejdningen af synsinformation er opdelt i disse to systemer, er, at det mere effektivt og

hurtigere for hjernen at skille objektets form og detaljer, som er mere statisk, fra objektets placering og

bevægelse, som er mere dynamisk, og kun opdatere de overordnede ændringer i synsfeltet, i stedet for

konstant at skulle opdatere både ændringer og stilstande (Livingstone 2002 s. 52). Hvor-systemet ser

således helheder samt de overordnede ændringer og guider detaljefokus i det langsommere hvadsynssystem

(Livingstone 2002 s. 51). Man kan således godt tillade sig at trække paralleller mellem

henholdsvis hvor-synssystemet og periferisynet samt hvad-synssystemet og centralsynet.

HVOR-SYNSSYSTEM

Det sort-hvide hvor-synssystem er luminansbaseret – luminans er et udtryk for hvor lys en flade fremtræder.

Hvor-systemet kan ikke måle som en lysmåler, om noget er lyst eller mørkt, hvilket ville være absolut

lyshed. Hvor-systemet afsøger først og fremmest pludselige møder mellem forskellige luminanser – dvs.

relativ lyshed – om noget fremtræder lysere end noget andet. Hvor-synssystemets fokus på relativ lyshed i

stedet for absolut lyshed er illustreret i fig. 4.2h.

79


Fig. 4.2h Felt A og felt B har nøjagtig den samme luminans –

nøjagtig den samme gråtone. Alligevel opfattes felt A meget

mørkere end felt B pga. synssansens fokus på relativ luminans

i stedet for absolut luminans.

Illustration: Edward H. Adelson, MIT

Hvor-systemet søger efter pludselige luminansskift og forstærker de mørke og lyse felter i hver sin retning -

øger kontrasten - for bedre at kunne tyde kanten på de sete objekter og dermed deres placering og dermed

deres bevægelse – denne forstærkningsproces kaldes kant-detektion.

Et ekstremt eksempel på kant-detektion er, hvor meget tydeligere tændte billygterne fremtræder om natten

i forhold til om dagen, selvom de lyser med samme styrke. Omvendt kan man ”skjule” objekter ved at

modarbejde kant-detektion, hvilket er hensigten med optisk camouflage, som i dyr eller militæruniformer –

at udviske kontrasten mellem soldater og omgivelser – selv i bevægelse. Således kan man undgå at

fremtræde som bevægende genstande i landskabet, og i stedet bliver en del af landskabets changerende

mønster. Et praktisk eksempel på kant-detektion, der tydeliggør hvor-synssystemets fokus på helhed, er vist

i cirkelmønstret vist i fig. 4.2i.

Fig. 4.2i Først tydes helhedsindtryk af hvor-systemet, hvor der afsøges de største

kontrastskift – det er fragmenter af et ansigt. Derefter tydes enkeltdelene af hvadsystemet

– det er prikker i forskellige størrelser, der er kvindeansigter. Det ville tage

meget længere tid, hvis synet skulle starte fra detaljen – sætte prikkerne sammen

til et ansigt.

Illustration: Ukendt

80


Eftersom det kontrastbaserede hvor-synssystem er den primære informationsbærer i synssansen, er det

vigtigt at have en passende kontrast i synsfeltet, hvor de ønskede fokuspunkter som for eksempel

arbejdspladsen skal have den største kontrast mellem detaljen og helheden, for at lede synets

opmærksomhed på det ønskede fokuspunkt. For lille kontrast giver dårlige synsforhold, hvor det kan være

tid- og energikrævende og i sidste ende trættende for synssansen at finde et fokuspunkt til at danne sig en

helhed. Det kan nærmest svare til at læse en tekst uden mellemrum mellem ordene eller afsnit, hvor hvert

bogstav skal tydes for sig – fra detalje til helhed.

Som udenforstående kan man forsøge at forbedre denne form dårlige synsforhold ved at sætte lysstyrken

op, men dette er en fejltolkning af situationen, da det kræver en relativ stor forøgelse i belysningsstyrken for

at kommunikere den samme mængde information, som en relativt lille kontrastforøgelse kan gøre, som vist i

fig. 4.2j (Lechner 1991, s. 264). Desuden ville kontrastdetaljer som for eksempel tekstur blive helt udvisket

af for høj lysstyrke og i værste tilfælde skabe blænding for betragteren. Fokus på kontrasttilpasning frem for

justering af lysstyrke er bl.a. grunden til, at vejskilte har stort kontrast mellem tekst og baggrund, da de skal

kunne aflæses på få sekunder – selv under meget lavt belysningsniveau.

LAV KONTRAST

-HØJ KONTRAST-

Fig. 4.2j Synsforhold under samme lysstyrke i forhold til forskellige grader af kontrast

Illustration: Artur Slupinski

Kontrasten er således vigtigere end lysstyrken for synssansens præstation. Ved at have en tilstrækkeligt stor

kontrast i synsfeltet kan man således minimere energiforbruget til belysningen.

Omvendt må kontrasten ikke være for stor. Ved store luminansskift mellem store områder indenfor

synsfeltet skal øjet konstant tilpasse pupillens størrelse til de forskellige luminanser under blikkets vandring.

Denne konstant skiftende tilpasning kan forårsage overbelastning af øjets muskulatur og dermed træthed i

øjet. For stor kontrast mellem store områder kan desuden udviske det betragtede genstands detaljer og

stofligheder, da øjet skal tilpasse sig til synsfeltets gennemsnitsluminans, som kan overdøve de små skygger

– synssansen bliver således blændet ved for stor kontrast, som illustreret i fig. 4.2k.

Fig. 4.2k Eksempel på for stor kontrast mellem den belyste person og

omgivelserne, selvom sollysets styrke er den samme som på en almindelig

sommerdag. Samtlige detaljer på personen er udvisket – kun en hvid

silhuet er synlig.

Fotografi: Adriana Slupinski

81


Konstatering af, at det ikke nytter at have mere lys - herunder dagslys - end højst nødvendigt, er

sammenfaldende med ønsket om at udnytte en del af den gennemsigtige facade til solceller, som kan

absorbere den andel af dagslyset, der ikke giver en udslaggivende forbedring af det optiske indeklima.

Det optiske indeklima handler således først og fremmest om at skabe optimale kontrastforhold for at lette

synssansens funktion, mens lysniveauet kan kun bidrage til kontrastforøgelse til en vis grad. Ved at hæve

lysniveauet yderligere vil ikke forbedre mere og kan i værste fald forværre det optiske indeklima via

blænding.

Man kan således hævde, at øjets tilpasning til den gennemsnittelige lysstyrke kan udviske slagskygger af

lysfiltrerende facademønstre i mikroskopisk skala og få det til at fremstå som en jævn tone samt få mønstret

til at ”forsvinde” ved udkig igennem det. Det betyder muligvis, at lysfiltrerende facademønstre i

makroskopisk skala og de skygger, mønstret kaster, kan skabe blænding.

Omvendt kan synssansens søgen efter helheder og overgange mellem lys og skygge muligvis bruges til

blikorientering i et solcellemønster – eksempelvis for at skærpe opmærksomhed på en bestemt del af

udsigten.

HVAD-SYSTEMET

Hvad-synsystemet er langsomopdaterende pga. dens høje opløsning, for at kunne modtage en detaljeret

informationsmængde - form, detaljer samt farver.

Indtryk af farver er normalt afhængigt af belysningens farve. Dette ses især tydeligt på filmfotos af samme

rum taget ved dagslys og ved elektrisk tungstensbelysning - en standard el-pære. El-pæren får fotografiet til

at se mere gulligt ud end dagslys, selvom synssansen oplever rummet stort set ens ved begge belysninger.

Det skyldes et fænomen kaldt kromatisk adaption også kendt som farvekonstans. Farvekonstans er en

egenskab ved synssansen, der, via en proces kaldt opponent farveafkodning, søger for en relativ tilpasning

af tappernes lysfølsomhed til synsfeltets farvepåvirkninger, hvor det mest lyse område i synsfeltet vil

betragtes som hvid referencefarve (Livingstone 2002 s. 92). Opponent farveafkodning er yderligere

beskrevet af neurobiologen Margret Livingstone i bogen ”Vision and art: the biology of seeing” i kapitel 6.

Dog skal det påpeges, at farveobjekter med den samme farve som belysningens højeste dele af

spektralfordelingskurven vil fremtræde lysere og mere mættet i farven end objekter med andre farver, som

til gengæld vil være mørkere og mere grå – især hvis belysningens spektrum helt mangler enkelte farver

(Livingstone 2002 s. 98). Eksempelvis vil en rød tomat være både mørkere og mere grå ved grønlig

belysning end ved hvidt dagslys. Ved udelukkende cyan/grøn belysning vil en rød tomat være så godt som

sort. Dagslys giver de helt korrekte objektfarver, da dagslysets spektrum indeholder alle farver og derfor

danner det et sammenligningsgrundlag til lyskilders farvegengivelse. Netop spektralfordeling i belysning og

dens farvegengivelse er relevant ved farvede solceller som DSC-solceller, hvor man i fremtiden muligvis kan

arbejde med flere farver end den eksisterende røde. Især når der tales om farvede mønstre af de

lysfiltrerende solceller er størrelsen for mønstrets felter relevant i forbindelse med farvekonstansen, for hvor

groft skal mønstrets opløsning være, før det forskelligfarvet lys ikke opfattes som en samlet lyskilde, men

som flere separate farvelyskilder? Vi vender tilbage til farvegengivelse i beskrivelsen af

undersøgelsesteknikker i kapitel 5.

Dog ved belysning med 2 separate farvekilder med 2 forskellige farver bliver farvekonstansen sat ud af drift

og farven i selve belysningen bliver tydeligere – eksempelvis ved farvede skygger eller ved at genstanden

ser ud til at have en anden farve. Eksempelvis vil en hvid genstand belyst med en rødlig solnedgang som

lyskilde fra den ene side og et mere blåligt himmellys fra den modsatte side få en rødlig farvetone og en

blålig farvetone på de respektive sider, hvis de ses på en gang, som vist i fig. 4.2l. Ved synsvinkler, hvor kun

den ene side ses, vil aflæsningen af den hvide farve være nemmere. Vi vender tilbage til dagslysets farver

senere i dette kapitel.

82


Fig. 4.2l Farvekonstans er ude af drift ved flere farver lyskilder fra forskellige sider, hvilket ses tydeligt ved lav

solhøjde – selvom kirketårnet har den samme farve overflade på begge sider, ser den ud til at have 2 forskellige

farver på hver sin side.

Fotografi: Artur Slupinski

Ligesom i hvor-systemets kant-detektion, hvor kontrasterne forstærkes af synssansen for bedre at kunne

aflæse objekternes placering og bevægelse, kan hvad-systemet forstærke skillelinier i mødet mellem flere

farver for også at kunne forbedre sansning af form og identitet. Dette sker ved, at synssansen igen via

opponent farveafkodning får farverne til at fremtræde mere mættet (Livingstone 2002 s. 92). Hvad-systemet

kan desuden også inducere – påtvinge - farver på gråtoner, når disse ses sammen med stærke farver. Dette

fænomen kaldes farveinduktion, og vil få grå felter til at have et skær af komplementærfarven til den farve,

der grænser op til det grå felt (Livingstone 2002 s. 93). Farveinduktion, der ligesom farvekonstans skyldes

opponent farveafkodning, er illustreret i fig. 4.2m. Deraf kan man antage, at man med relativt få farver kan

skabe et skær af flere farver i neutrale gråtoner – eksempelvis beton- eller gipsvægge.

Fig. 4.2m Farveinduktion – selvom de grå striber har en og samme gråtone på begge baggrundsfarver, ser striberne ud

til at have et skær af komplementærfarven til baggrundsfarven – fra venstre et rødligt skær og til højre et gulligt skær.

Illustration: Artur Slupinski

Til tider kan mødet mellem farver virke ret intenst, levende eller ligefrem ”vibrerende”. Denne virkning kan

forekomme, når mødet er mellem to forskellige farver, som har samme luminans. Det at farverne har

samme luminans betyder, at de er lige lyse – på et sort/hvidt-fotografi vil man ikke kunne se sådan et

farvemøde, da farvernes samme luminans ville give dem nøjagtig den samme gråtone. Den ”vibrerende”

effekt skyldes, at synssansens sort-hvide hvor-system ikke kan se nogen grænse imellem de to flader og ser

de to farveflader som én flade. Imens ser det farveseende hvad-synssystem de to farvefladers møde og ser

83


dem som to forskellige flader. Denne ”konflikt” resulterer i denne optiske ”vibration”, hvor synssansen på

samme tid ser de to flader individuelt, alt imens de udjævnes af den samme gråtone til én flade (Livingstone

2002 s. 38). Denne levende farvevirkning blev flittigt brugt af mange impressionistiske malere, som er vist i

fig. 4.2n i venstre side, hvor maleren Claude Monet har malet en rødlig sol på en grålig baggrund, og takket

være samme luminans mellem disse, som vist på den sort-hvide gengivelse af billedet, virker solen nærmest

skærende i øjnene (Livingstone 2002, s.38).

Fig. 4.2n Samme motiv i 2 luminans-versioner, hvor den oprindelige

er til venstre i såvel farve som sort/hvid, der viser samme luminans

mellem solen og baggrunden, hvilket får solen til at vibrere og se

lysende ud. I den modificerede version til højre har man gjort solen

lysere end baggrunden, hvilket faktisk ”slukker” for den får den til at

se ”dødt” ud..

Illustration: Claude Monet

Denne vibrerende farvevirkning er ret vigtig at overveje ved anvendelse af farver i glasfacader med de

farvede gennemsigtige DSC-solceller, hvilket vi vender tilbage til i kapitel 5. Hvad er hensigten med rummet?

Hvad skal farverne gøre for rummet? Hvor længe vil et typisk ophold i rummet vare? Hvor meget

koncentration af brugerne kræver rummets funktioner?

Lys og farve

Med hensyn til farveflader, så er der to former for farver - Pigmentfarver samt Strukturfarver. Ved begge

farveformer ses de forskellige farver, fordi øjet modtager reflekteret lys med forskellige

spektralsammensætninger fra forskellige flader.

Den mest almindelige farve – pigmentfarve - skyldes overfladernes kemiske sammensætning dvs. farven på

selve fladen – eksempelvis i maling eller appelsinskræl. Denne kemiske sammensætning afgør hvilke farver

fra lysets spektralfordeling, der reflekteres og hvilke absorberes. Det betyder samtidigt, at objektets farve

afhænger af farven på det lys, det givne objekt belyses med (Livingstone 2002 s. 17). Grønne planter vil

eksempelvist se mørkegrå ud i stærkt violet lys, som ikke indeholder den grønne farve i dens

spektralfordeling, og dermed har planterne ikke noget grønt lys at reflektere, mens de absorberer alt det

violette lys, som de gør i dagslys. Hvidt lys som dagslys med en jævn spektralfordeling over alle farver

gengiver farverne korrekt.

Tager man således udgangspunkt i dagslysets farvesammensætning, der tilsammen giver hvidt lys, vil den

reflekterede farve være komplementærfarve til den absorberede farve – dvs. en diametral modsætning på

farvecirklen vist i figur 4.2o. Dette gælder også for lystransmissionen, hvor den transmitterede lysfarve er

komplementærfarven til den absorberede.

Hvis man derfor arbejder med farvelysfiltrerende solceller som DSC-solceller og har mulighed for at

kombinere flere farver i en DSC-solcellerude, er farvecirklen et godt udgangspunkt for at vælge den rigtige

farvekombination i forhold til den lysfarve, man vil have, at solcelleruden skal transmittere. Ønsker man en

neutral hvid-grå lysfarve, skabt med to farver DSC-solceller, kan man netop vælge komplementærfarver,

som ligger diametralt overfor hinanden i farvecirklen. Vil man bruge flere farver DSC-solceller og stadigt

84


opnå en neutral hvid-grå lysfarve, så kan man vælge farve der ligger spredt på cirklen med samme afstand

til hinanden – ligesom grundfarverne rød, grøn og blå gør.

Fig. 4.2o Farvecirkel, hvor primærfarverne er angivet med sorte pile,

mens deres komplementærfarver er diametralt angivet med hvide pile.

Illustration: Artur Slupinski

Lys og Forvrængning - strukturfarver

Den anden form for farver kaldes strukturfarver. Strukturfarver er mest kendt som changerende farver på

fuglefjer, cd-skiver, oliepytter, muslingskaller, sæbebobler eller slangeskind, som vist i fig. 4.2p (Livingstone

2002 s. 20). Der er tale om dynamiske farver, der ændrer sig efter beskuerens synsvinkel, objektets

bevægelse samt efter lyskildens placering i forhold til objektet og beskueren.

Fig. 4.2p Strukturfarver i en sæbeboblehinde og i skindet på en Regnbueboa.

Kilde: Artur Slupinski samt Mattison

85


Strukturfarver skyldes, i modsætning til pigmentfarver, ikke en kemisk sammensætning i overfladen, men

overfladens fysiske opbygning enten som en nanotekstur – eksempelvis riller - eller ved overlapning af

nanotynde gennemsigtige lag. Disse strukturer kan også fremstilles af mennesker – eksempelvis i CD-skiver

eller perlemorlak.

En nanotekstur, som er ned i lysbølgeskala, spreder lysets forskellige bølgelængder - farver - i forskellige

retninger pga. nano-rillernes forskellige samspil med lysbølgernes forskellige størrelser (Livingstone 2002,

s.23). Pga. de forskellige lysbølgelængders forskellige retninger vil nogle bølger svinge i fase med hinanden

og forstærke den givne farve, mens andre vil svinge ud af fase med hinanden og ophæve - slukke - den

givne farve. Dette samspil vil hele tiden ændre sig i forhold til synsvinkel. Sådan en lysbrydning, der skyldes

refleksion med spektralselektiv spredning i forskellige retninger, kaldes diffraktion.

Den anden lysbrydning, der forekommer ved overlapning af nanotynde gennemsigtige lag – eksempelvis i

sæbebobler, oliepytter eller perlemorsbelægninger, kaldes interferens. Interferens sender lysbølgerne i

samme retning, men pga. hindens lille tykkelse bliver refleksionen fra henholdsvis hindens bagside og

forside minimalt forskudt, så lysbølgernes svingninger ikke følger samme takt (Livingstone 2002, s.23). De

forskellige lysbølger interferer med hinanden, så nogle bølger vil svinge i fase med hinanden og forstærke

den givne farve, mens andre vil svinge ud af fase med hinanden og ophæve - slukke - deres givne farve.

De visuelt dynamiske effekter fra henholdsvis diffraktion og interferens meget om hinanden, hvor nogle

farver opleves mere intensivt, mens andre slukkes helt eller delvist afhængigt af beskuernes placering og

bevægelse. Således er der et spændende og muligvis aktiverende samspil mellem beskueren og en facade

med strukturfarver – eksempelvis som belægning på solcellers indkapslende glas eller i den amorfe

siliciumsolcelles changerende farve, som vist tidligere i fig. 3.3d.

Der findes desuden spektralselektive glasbelægninger, der reflekterer én farve og transmitterer

komplementærfarven til den reflekterede farve. Glas med sådan en belægning kaldes dikroisk glas og er vist

anvendt i fig. 4.2q, hvor arkitekten James Carpenter har anvendt dikroisk glas som lameller i glasfacade,

hvor de reflekterer grønlig farve som striber skråt op ad væggen og transmitterer violet komplementærfarve

som striber skråt ned ad væggen. Dikroisk glas anvendes allerede i op til flere bygningsfacader af arkitekten

James Carpenter og kunne således også tages i betragtning ved integration af solceller – eksempelvis som

bagindkapsling eller i kombination med den farvefiltrerende DSC-solcelle.

Fig. 4.2q Lameller af dikroisk glas i Sweeney Chapel af James Carpenter Design

Associates 1987. Vinduet er knapt 10 meter højt.

Illustration: http://www.jcdainc.com

Diffraktion kan også opstå ved, at lyset transmitteres igennem en lysfiltrerende struktur med mange

mikroskopiske åbninger i et repetitivt mønster – eksempelvist mikroskopiske net. Diffraktion ved sådan en

86


lysfiltrering kan forklares med lysets spredning langs kanten af åbninger – det sker selv i store åbninger, dog

kun langs kanten, hvor langt størstedelen af lyset fortsætter lige igennem en stor åbning. Ved små åbninger

er andelen af det spredte lys meget større end det lys, der fortsætter perpendikulært igennem, pga.

åbningens mikroskopiske størrelse, mens lysbølgernes størrelse er uændret. De spredte lysbølger fra den

ene åbning interferer med afbøjede lysbølger fra de andre åbninger. Ved et repetitivt åbningsmønster kan

der, som vist i fig. 4.2r, dannes en repetitiv diffraktion, der udover forvrængning af gennemsigtigheden også

resulterer i regnbuelignende farverfelter.

Fig. 4.2r Diffraktion som forvrængning af transparens til venstre og som en farverig lysbrydning til højre.

Fotografi: Artur Slupinski

Man kan dog godt undgå uønsket interferens ved at arbejde med udformning af selve åbningen samt af

afstanden mellem åbningerne.

Dagslys og farver

Det synlige udsnit af det elektromagnetiske spektrum er også det udsnit, hvor dagslyset er mest intensivt.

Resten af dagslysets spektralfordeling ligger i det infrarøde område, hvilket betyder, at det kan sanses med

huden i form af varmestråling (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie 2005 s. 12).

Når man taler om dagslys, så taler man om kombinationen af både sollys og himmellys og ikke kun om

himmellys. Himmellys er blot en del af dagslyset. Derudover kan der på visse steder også være reflekteret

lys fra omgivelserne som en sekundær dagslyskilde.

Dagslys = Sollys + Himmellys + Reflekteret dagslys fra omgivelserne

Sollys og himmellys har forskellige farveskær – henholdsvis gulligt og blåligt, som vist i

spektralfordelingskurverne i fig. 4.2s. De to farver skyldes atmosfærens forskellige spredning af sollysets

bølgelængder. Dagslyset, som blanding af disse to komplementærfarver har derfor hvid farve – også ved

overskyet vejr. Fig. 4.2s viser også, at sollyset har et mere rødligt skær ved solopgang og –nedgang end

omkring middagstid.

87


Fig. 4.2s Himmellysets forskellige spektralfordelingskurver: Den

violette kurve viser himmellys nordfra, den blå kurve viser

dagslys ved middagstid, den gule kurve viser middagssollys og

den rødlige kurve viser dagslys ved solnedgang. Det nordlige

himmellys er primært blåt, mens dagslyset ved solnedgang er

rødligt.

Illustration: http://www.handprint.com/HP/WCL/color1.html

Farveforskellen mellem den spektrale fordeling i det skyfrie himmellys og i det direkte sollys kan typisk ses

ved lavt sol på en hvid bygningsfacadehjørne med et gulligt skær på den solvendte side og et blåligt skær

på skyggesiden, som vist tilbage i fig. 4.2l.

Derudover har dagslys en kvalitet, der svært kan matches af kunstig belysning. Det hvide dagslys har pga.

dets jævne spektralfordelingskurve en perfekt farvegengivelse. Selvom dagslysets farve varierer ved

forskellige vejrforhold, som vist i fig. 4.2s, så er dets forskellige spektrumfordelingskurver kontinuerlige,

hvilket hjælper synssansens farvekonstans med at kunne aflæse farverne korrekt i forhold til hinanden.

Dagslyset danner således med sin farvegengivelsesindeks på 100 en reference til vurdering af andre

lyskilders farvegengivelsesindeks. Det er stort set kun en tungstenslampe – en normal el-pære, der med sin

jævne spektralfordelingkurve uden pludselige spring på kurven kommer i nærheden af dagslysets præcise

farvegengivelse af samtlige farver – tungstenslampen har en hidtil usammenligneligt god

farvegengivelsesindeks på 99, som hverken kan matches af energisparepærer eller LED-lamper (Hansen

2007). Vi vender tilbage til farvegengivelsen i kapitel 5.

Farver og mennesker

Der er 2 herskende opfattelser af, hvordan farver påvirker mennesker (Mikellides, B., 1988).

Den ene opfattelse ser selve farvens kulør som afgørende for reaktion, vist som hue på farvecirklen i

Munsells farvesystem i fig. 4.2t – for eksempel rød eller blå, hvor undersøgelser peger på, at rød farve er

mere aktiverende end blå (Ali, M.R. 1972; Gerard 1958). Farverne er ifølge den første opfattelse ofte blevet

grupperet efter deres oplevelsespotentiale i de traditionelle kolde/beroligende farver for de grøn-blå nuancer

og varme/aktiverende farver for de rød-gule nuancer baseret på temperaturmæssige associationer som for

eksempel vand og ild. Denne gruppering har påvirket anvendelsen af farver i både generel design samt i

psykisk behandling af patienter (Mikellides 1988).

Den anden opfattelse, baseret på forskning af nyere dato, peger på, at det primært er farvens intensitet og

mæthed, vist som chroma i Munsells farvesystem i fig. 4.2t, der afgør stimulansen – ikke farvens kulør

88


(Sivik, L. 1970; Küller, R. 1986; Mikellides, B. 1988). Det betyder, at stærke grønne eller blå farver kan være

lige så stimulerende som stærke røde farver.

Fig. 4.2t Munsell-farvesystem – kortlægning af farver i forhold til lyshed – value,

farvens kulør – hue og i forhold til farvens mæthed – chroma. Chroma omtales også som

”saturation”.

Vores forhold til omgivelserne er dog sjældent domineret af farver alene, og farverne skal derfor ses som en

del af en sammenhængende helhed. Introduktion af farver i et farveløst rum påvirker dog vores stimulans

og humør (Küller 1986). Desuden er det ret sjældent, at farver opleves individuelt, og derfor kan man

hævde, at det også er et spørgsmål om stimulans fra forskellige farvekombinationer som for eksempel den

førnævnte vibrerende virkning fra farvekompositioner med samme luminans. Derudover kunne man også

forestille sig at mode spiller ind ved vurdering af farver samt der tales om farver til møbler eller farver til

bygningsfacader.

I rum med lang opholdstid kan den ovennævnte ”vibrerende” farvevirkning hævdes at kunne påvirke

brugerne negativt i form af overstimulering og deraf træthed. Derimod kunne man antage, at rum med en

relativt kort opholdstid – eksempelvis venterum eller passage-rum – drage nytte af den ovennævnte

farvevirkning og blive mere opfriskende og samtidigt modvirke understimulering og mangel på

orienteringspunkter.

Dagslys og lysstyrker

Som vist i fig. 4.2u, giver direkte sollys en belysning på 100.000 Lux, som er 10 gange den belysning, man

får fra en skyfri himmel uden sol – 10.000 Lux - der, hvor direkte sol ikke kommer – eksempelvis bag en

mur, der skygger for den direkte sol, men stadigt tillader belysning fra den skyfrie himmel. Afhængigt af

skydækkets tykkelse har overskyet himmellys en belysningsstyrke på 5.000 – 10.000 Lux. Til sammenligning

kræver en kontorarbejdsplads en belysningsstyrke på 300 Lux, mens boligbelysning kræver 100 Lux

(Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie 1996)

Lux er måleenheden for mængden af det lys, som falder på en flade – illuminans - ikke hvor meget der

reflekteres fra fladen, som er reflektans, og heller ikke hvor lyst en flade fremstår, som er luminans. Både

reflektans og luminans er knyttet til en flades farve og stoflighed.

89


Fig. 4.2u Dagslys i form af sollys samt himmellys med tilsvarende

belysningsstyrker til sammenligning.

Illustration: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

Et andet begreb forbundet med dagslys er lysudbytte. Lysudbytte fortæller, hvor meget synligt lys en

lyskildes energistråling indeholder, eftersom noget af strålingen kan være usynlig varmestråling. Ved

himmellys er der større lysudbytte end ved direkte sollys, eftersom en stor del af den direkte solstråling er

varmestråling, som er uden for det synlige spektrum og dermed ikke bidrager til belysning (Lechner 1991 s.

283). Med andre ord slipper man for varmestråling og dermed risiko for overophedning, hvis man tager lyset

ind ved overskyet himmel eller igennem åbninger væk fra solen – eksempelvist igennem nordfacaden.

Ligeledes har langt de fleste kunstige lyskilder en lavere lysudbytte end himmellys, især den almindelige

glødelampe, hvor størstedelen af dens stråling er varme og ikke lys - på trods af en næsten perfekt og jævn

farvegengivelse. Energisparepærer har også en lavere lysudbytte end himmellys, men bedre end

glødelampen, dog med en dårligere og ujævn farvegengivelse af bestemte farver – især de gul-røde farver

(Hansen 2007). Derfor kan himmellyset siges, at være den bedste og mest energieffektive lyskilde.

Dette betyder, at dagslysbelysning skal prioriteres højere end elektrisk belysning i design af rum – både

energimæssigt samt lyskvalitetsmæssigt

Til gengæld er himmellyset fra nord meget stabilt, diffust og ”dødt”, som sjældent ændrer sig. Derfor ser

man ofte store åbninger mod nord i atelierer og udstillingsrum for altid at have det samme lys – uafhængigt

af tidspunkt på dagen eller årstid. Det ændrer sig kun i farvesammensætning mellem blåligt og hvidt

afhængigt af skydække, som førnævnt.

Direkte sollys derimod ændrer retning i løbet af dagen samt året. Samtidigt vil lys igennem en solvendt

facade have mere variation i intensitet, retning og farveskær igennem dagen og årstiderne og dermed kan

det give rummet en mere ”levende” karakter og tidsindikation, som er med til at stimulere menneskets

sanseapparat. At dagslysets perceptuelle kvalitet forbedrer velværen er evident i mange undersøgelser bl.a.

på kontorer og i hospitaler (Cold 1998).

Hvad, der desuden er interessant, er, at mange mennesker foretrækker en lille mængde direkte sollys på

arbejdspladsen, selvom det til tider kan give genskin i computerskærmen (Christoffersen 1999). Man kan

hævde, at arbejdspladser ved vinduer bliver foretrukket frem for arbejdspladser længere væk fra vinduerne,

hvor der kræves mere kunstig belysning. Det kan derfor godt antages, at dagslysets kvalitet kan overvinde

mindre dagslysskabte irritationer. Omvendt kan for store dagslysmængder også forringe det optiske

indeklima og skabe overbelastning af synssansen – eksempelvis pga. blænding ved at områder ved vinduet

er stærkt belyste, mens resten er rummet har et så meget lavere lysniveau, at det føles mørkt.

Dog er der risiko ved stærkt sollys for overophedning om sommeren samt for blænding pga. stor

lysstyrkeforskel mellem solbelyste områder og områder i skyggen, hvilket kræver en facade med mulighed

for lysjustering. Netop denne risiko kan være et potentiale for at solceller som optisk filter i facaden kan

filtrere det stærke sollys fra og således forbedre blændingssituationen.

90


Lys og form

Det overskyede himmellys, det skyfrie himmellys og direkte sollys giver hver især forskellige

belysningsformer, som har forskellige egenskaber, når det kommer til form- og teksturgengivelse – den

såkaldte modellering. Overordnet kan belysningen inddeles i 3 former efter forskellen i hver belysningsforms

modelleringsegenskaber: direkte belysning ved eksempelvis direkte sol, diffus belysning ved eksempelvis

overskyet himmel samt en kombineret belysning.

Direkte belysning, som kommer fra det parallelle sollys, er en størrelsesmæssigt lille lyskilde i forhold til hele

himmelfladen og fremhæver derfor objektform med skarpe skygger. Der er dog risiko for så stor

luminansforskel mellem de belyste områder og skyggeområder, at detaljerne og tekstur bliver usynlige.

Grunden til de usynlige detaljer er, at synssansen vil, i kraft af pupiltilpasningen til den gennemsnitlige

luminans i synsfeltet, fokusere på de store overgange mellem lys og skygge, mens de finere detaljer

forsvinder pga. den tilstødende luminans på den belyste side og total mørke på skyggesiden.

Objektets skyggeside – selvskygge – samt den skygge, objektet kaster – slagskyggen – kan desuden risikere

at smelte visuelt sammen til en skyggeform. Denne sammensmeltning af selvskygge og slagskygge til én

sort form kan forvrænge aflæsningen af objektets form og dybde.

Diffus himmellysbelysning kommer derimod fra en stor lyskilde som himmelfladen og har alle retninger. Pga.

dens mange forskellige retninger fra flere sider fremtræder diffus belysning retningsløst og tegner ingen

eller meget få skygger, hvor stofligheden og formens tredimensionalitet forsvinder og bliver flad – en kugle

kommer til at fremtræde mere som en cirkel uden skygger.

Kombination af diffus og direkte belysning som flere åbninger i facaden evt. med forskellige størrelser – kan

gøre brug af den direkte belysnings formaftegnende egenskaber, men undgår for store kontraster mellem

lys og skygge ved at supplere punktlyset med en diffus belysning, som også spreder lys til genstandens

skyggeside. Derved får man fremhævet de større detaljer og den overordnede stoflighed med en klar lys- og

skyggeside som en blødgjort gråskalaovergang i stedet for nærmest sort-hvide felter ved udelukkende

direkte belysning.

91


4.3 Det optiske indeklima og den lysfiltrerende facade

Dette afsnit skal så omsætte de lys- og synsmæssige aspekter i de forrige afsnit til konkrete

facaderelaterede belysningsbegreber.

Et rums optiske indeklima – den lysmæssige situation - knytter sig ikke kun til belysningen, men også til

rumfladernes farvetoner samt stoflighed, reflektans og form. Lyse reflekterende flader eller flader med en

form, som reflekterer lyset i en bestemt retning kan betragtes som sekundære lyskilder på samme måde

som en reflekterende lampeskærm, der reflekterer og fordeler lyset fra lampens pære – den primære

lyskilde, der emitterer lys.

Det betyder, at man til en vis grad kan ændre et rums optiske indeklima ved at arbejde med rummets form,

overflader, materialer og facadeåbninger uden at forøge antallet af elektriske lyskilder. Det er kernen i det,

som dagslysudnyttelse går ud på, at arbejde holistisk med hele rummet. Brug af elektriske lyskilder om

dagen kan betragtes som kompensation for mangelen på tilstrækkeligt dagslys bestemte steder i rummet.

Derfor kan dagslysforhold med fordel tænkes ind i rummets udformning tidligt i designprocessen - under

udformningen af facadeåbninger, af rummets form og under udvælgelse af overfladematerialer.

En af de vigtigste grunde til at overveje design af dagslysindtag i facaden allerede i de første projektskitser

er, at det er lettere at modificere elektrisk belysning end at ændre på bygningsfacaden, da de fleste facader

kun ændres hvert 20 år (Duffy 1990). Derfor, når dagslysindtaget i facaden er besluttet, så er det for at

blive og permanent påvirke bygningens kvalitet.

For at arbejde med det optiske indeklima i rum med solcelleruder vil jeg tillade mig direkte at overføre

begreber fra de gængse belysningsparametre brugt ved vurdering af et rums optiske indeklima (Aschehoug

et al. 1998 s.21).

• Kontrastforhold, herunder luminansfordeling og blænding

• Belysningsniveau

• Modellering, herunder lysretning

• Farvegengivelse

I sammenhæng med de tidligere afsnits beskrivelser af lys og synssansens funktion er dette afsnit

organiseret efter synssansens opdeling i de 2 førnævnte synssystemer: hvor- og hvad-system. Således er

rækkefølgen i dette afsnit:

Hvor-synssystem: Kontrastforhold og Belysningsniveau

Hvad-synssystem: Modellering og Farvegengivelse

Eftersom filtrering af dagslys igennem facader netop har facaden som fokuspunkt, er det nødvendigt tilføje

begrebet ”gennemsigtighed” som en parameter for det optiske indeklima ved dagslysfiltrerende

solcelleruder.

• Gennemsigtighed og mønster

Hvor-systemet – Luminansfordeling og Belysningsniveau

Med luminansfordeling menes lysstyrkeforskelle mellem interiøret lyse og mørke steder - kontrastforhold.

Som nævnt i beskrivelsen af synssansens funktion er forskelle i luminans en forudsætning for, at man

overhovedet kan få et synsindtryk af omgivelserne. Uden luminansforskelle ville alt bare være et gråt

kontrastløst felt uden gengivelse af lys og skygge – form eller stoflighed.

92


Hvis luminansforskellen er for lille vil synssansen skulle anstrenge sig mere på at aflæse såvel rummet,

objektform samt objekternes placering i rummet, hvilket vil forårsage en overbelastning af synssansen og

deraf træthed og irritation.

Omvendt hvis luminansforskellen er for stor – for stor kontrast - vil der som førnævnt miste mange detaljer

og stoflighed fra synsindtrykket samtidigt med, at pupillen skulle konstant tilpasse sig til de store forskelle

mellem lyse felter og mørke felter, hvilket igen vil forårsage til overanstrengelse af synssansen og deraf

træthed og irritation. Ved for store kontrastforhold er der tale om sekundærblænding i form af refleksioner,

mens primærblænding kan ske fra selve lyskildens høje lysstyrke, hvis denne er synlig.

Derfor er der udarbejdet flere anbefalinger til en luminansfordeling i synsfeltet, der kan bidrage til et godt

optisk indeklima og dermed velvære for brugeren. Det skal dog bemærkes, at man godt kan have store

forskelle lys og mørk, så længe de ikke optræder sammen indenfor synsfeltet – altså være forbundet af

mellemmørke felter som overgang over flere synsvinkler, så pupillen ikke skal tilpasse sig konstant fra den

ene ekstrem til den anden i samme synsvinkel, men gradvist samtidigt med, at det skal være nødvendigt at

bevæge hovedet eller kroppen.

Følgende krav til luminansfordeling anses for at være passende til den menneskelige synssans uden at

reducere velværen. Det mest lyse sted må højst være 10 gange lysere end det mørkeste sted indenfor den

samme synsvinkel (Lechner 1991, s. 266). Samtidigt må fokuspunktet højst være 3 gange så lyst eller så

mørkt som de områder, der grænser op til dette fokuspunkt. Lysheden – luminansen – af et punkt kan

måles med en såkaldt luminansmeter, som vi vender tilbage til i kapitel 5. Således er det ønskede

luminansforhold i samme synsvinkel:

Det mest lyse sted: 100 %

Det mørkeste sted: 10 %

Fokuspunkt: 100 %

Området omkring fokuspunkt: 30 % eller 300 %

Man kan som arkitekt reducere risiko for stærke kontraster ved at bruge rummets vægge som reflektorer for

at sprede lyset mere i rummet ved at placere åbningerne ved hjørner i stedet for midt på væggen - også for

at undgå kontrast mellem facade og åbning - blænding. Desuden burde mørke lofter undgås for at undgå

kontrast mellem loft og åbning – blænding – samt sprede lyset mere jævnt i rummet.

Ved at hæve den generelle belysningsstyrke kan man til en vis grad forbedre det optiske indeklima ved, at

en forøgelse i belysningsstyrken vil forøge kontrasterne. Derefter vil en yderligere forøgelse i

belysningsstyrken ikke forbedre kontrasterne mere. Ved at have tilpas meget kontrast i rummet behøver

således mindre belysningsstyrke. Forskellige rumfunktioner kræver forskellige grader af detaljefokus, hvilket

betyder forskellige detaljekontraster. Derfor er der fremsat forskellige krav til belysningsstyrker ved de

forskellige funktioner, som netop kan forøge kontrasten til den passende detaljeringsgrad. Således jo mindre

detaljeret funktion, et rum har desto mindre kontrast behøves, og derfor behøver lysstyrken ikke være

højere end højst nødvendigt.

Følgende krav er fremsat til de mest almindelige funktioners belysningsstyrker, målt i bordhøjde – 80 cm

(Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie 1996):

Kontor:

Bolig:

Passage-rum:

300 Lux

100 Lux

50 Lux

Desuden skal det igen bemærkes, at kontrasten på arbejdspladsen – eksempelvist arbejdsbordet – kan

forbedre arbejdsvilkår i større grad end en yderligere forøgelse af lysstyrken. Hvis man eksempelvis har en

findetaljeret arbejdsfunktion som urmager, vil man eksempelvis få mere komfort med en mørk bordplade, så

de enkelte dele bliver fremhævet, i stedet for en lys bordplade, hvor den manglende kontrast mellem delene

og baggrunden vil udviske delenes tydelighed og kræve store anstrengelser fra synssansen for at fokusere

93


på dem – uanset hvor meget lysstyrken forøges. Derfor handler det først og fremmest om at arbejde med

kontrasterne i rummet og først derefter tilpasse belysningsstyrken, så den giver et behageligt optisk

indeklima og samtidigt minimerer energiforbrug til belysning.

For at blive brugbar ved design af facader med dagslysudnyttelse skal disse belysningskrav oversættes til en

dagslysorienteret sammenhæng. De forskellige funktioners belysningskrav er derfor oversat til den såkaldte

DF. DF angives, hvor stor en del af dagslyset når ind i rummet på det målte sted. DF angives som en

procentenhed af den udendørs dagslysstyrke - målt på taget af bygningen og svarende til 100 %. DF kan

måles i forskellige højder, men som regel angives DF i bordhøjde – 80 cm. DF-målingen sker med 2

illuminansmålere, også kaldt luxmetre, samtidigt, hvor den ene befinder sig på taget og den anden inde i

rummet. Selve målingsproceduren af DF vender vi tilbage til i kapitel 5.

DF stiger i takt med, at afstanden til dagslysåbningerne bliver kortere. Ligeledes vil DF være højere hvis

dagslysåbningen har større visuel tilgang til himlen, hvorfor de øverste etager i en tæt bebyggelse har

højere DF end de nederste etager, der bliver skygget af omkringliggende bygninger. Eksempelvist har

mange engelske byhuse i tætte bebyggelser større rumhøjde og vindueshøjde i de nederste etager, som vist

i fig. 4.3a, for at kunne få ligeså meget dagslys ind som de øverste rum, der generelt har mere tilgang til

himmellys (Aschehoug et al. 1998 s. 25).

Fig. 4.3a Engelske byhuse med tiltagende vindueshøjde, jo lavere etagen er

placeret for at få lige så gode lysforhold som de øvre etager

Fotografi: Artur Slupinski

Desuden vil lysstyrken ved en given DF være afhængig af lysstyrken udendørs, men som tommelfingerregel

er en gennemsnitlig DF på 2 % tilstrækkeligt til de fleste formål og rummet vil føles godt belyst. Til

overordnede formål er en gennemsnitlig DF på 1 % ofte tilstrækkeligt. Rum, hvor man ønsker en dominans

af dagslys og, som skal virke meget lyse, er det nødvendigt med en DF på 5 % eller derover.

Ofte gælder det, at jo større facadeåbningerne er, desto højere bliver DF, men derudover er placeringen af

dagslysåbninger vigtig for fordelingen af DF i rumdybden. Jo højere en dagslysåbning er placeret desto

dybere når dagslyset ind i rummet (Aschehoug et al. 1998 s. 29). Således vil et givent åbningsareal være

bedre dagslysmæssigt, hvis det er smallere og højere, end hvis det var bredere, men lavere.

Som førnævnt har dagslys et større lysudbytte end elektrisk lys, er det således mere energirigtigt at

prioritere dagslysindtag i facaden end solcelleintegration. Derudover sker der et tab, når dagslyset skal

omsættes til elektricitet i solcellerne, så derfor er der et dobbelt tab ved elektrisk belysning om dagen med

94


elektricitet fra solcellerne – først ved elektricitetsproduktion og derefter ved transformation af elektricitet til

lys i lamperne. Når det nu er sagt, så opnår man ikke væsentligt forbedringer i optisk indeklima ved at have

større dagslysåbninger end højst nødvendigt til den givne rumfunktions dagslysbehov. Er der dog tale om en

nordfacade, kan hele facaden anvendes som dagslysindtag, da solceller selvfølgeligt ikke er relevante på en

nordfacade (på den nordlige halvdel af Jordkloden), hvorimod alle de andre facader kan med fordel anvende

solceller, hvor dagslysåbningen ikke er placeret. Således vil hele facaden anvendes som en energiopsamler

ved at kombinere arealer til dagslysbelysning af interiøret via åbninger med arealer til elektricitetsproduktion

via solceller.

Dette betyder, at dagslysindtag skal prioriteres højere end solceller i design af facader

Det uåbnede facadeareal kan dog fint anvendes til solceller, hvor facadens lysåbning kunne optræde som

store mellemrum mellem solceller eller som en mikroskopisk perforering i selve solcellerne.

For at få en ide om, hvilket proportionsforhold der burde være mellem areal til solceller og areal til

lysåbninger kan der tages udgangspunkt i forhåndenværende data for DF. De fundne DF-data er for en

åbning svarende til 33 % af facadens areal formet som et horisontalt bånd placeret i 2 forskellige højder fra

gulvet, som vist i fig. 4.3b. Rummets højde er 270 cm og den vandrette åbning har en højde på 90 cm.

Åbningens placering er henholdsvis øverst i rummet samt i midten af rumhøjden. Disse åbninger har ingen

skyggende udhæng uden på facaden, hvilket ville forhindre en del af himmellyset i at komme igennem og

dermed sænke rummets DF.

Fig. 4.3b Efterfølgende DF-data er for disse 2 facadeåbninger, hver på 33 % af facaden i

hver sin højde.

Illustration: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

De efterfølgende fig. 4.3c, fig. 4.3d samt fig. 4.3e viser de forskellige åbningers DF forskellige steder i

rummets dybde indenfor, hvor den ændrende DF er afbildet med en kurve – en dagslysfaktorkurve (DFkurve).

De 3 figurer forholder sig til 3 forskellige rumfunktioner hver – kontorrum, stuerum og trafikrum –

for eksempel en foyer, et trapperum eller en gangkorridor. Derfor er DF ens på hvert diagram repræsenteret

med kurver i forskellige farver i forhold til åbningens placering. DF er på samtlige rumdybder målt i

bordhøjde (80 cm). På grund af kontorfunktionens høje lyskrav har fig. 4.3e fået tilføjet en tredje DF-kurve

svarende til begge åbninger sat sammen, dvs. de øverste 66 % af facadens areal.

Disse 3 figurer er umiddelbart ens, men forskellen på dem er de indtegnede belysningskrav til den gældende

rumfunktioner omsat til DF under forskellige vejrforhold – vist med lige røde linier. ”Mørk overskyet”

repræsenterer lysniveauet ved de umiddelbart værst tænkelige dagslysforhold. Den rumdybde, hvor en DFkurve

skærer denne lysniveau-linie er den maksimale rumdybde ved denne givne rumhøjde, som kan være

belyst udelukkende via dagslys.

Som kurverne i disse 3 figurer bekræfter, giver en høj åbningsplacering mere jævn dagslysfordeling igennem

rummets dybde med en betydeligt højere DF længere inde i rummet. Derfor jo højere placering, en

lysåbning har i rummets facade, desto dybere kan et rum blive og stadigt være dagslysbelyst. Dette kan dog

skabe konflikt med facadens udsigtsareal, som er i øjenhøjde – svarende til den blå DF-kurve i alle 3 figurer.

95


STUERUM - DF i bordhøjde

Fig. 4.3c DF-kurver i bordhøjde. De lige røde linjer angiver belysningskrav for et stuerum (100 Lux) ved forskellige

vejrforhold omregnet til DF: den øverste røde linie viser DF ved mørkt overskyet, mens den nederste røde linie viser DF

ved solskin. Den røde linie imellem de to nævnte linier viser DF ved mildt overskyet.

Illustration: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (lyskrav omsat til DF ved forskellige vejrforhold er tilføjet af Artur Slupinski)

TRAFIKRUM - DF i bordhøjde

Fig. 4.3d DF-kurver i bordhøjde. De lige røde linjer angiver belysningskrav for et trafikrum (50 Lux) ved forskellige

vejrforhold omregnet til DF: den øverste røde linie viser DF ved mørkt overskyet, mens den nederste røde linie viser DF

ved solskin. Den røde linie imellem de to nævnte linier viser DF ved mildt overskyet.

Illustration: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (lyskrav omsat til DF ved forskellige vejrforhold er tilføjet af Artur Slupinski)

KONTORRUM - DF i bordhøjde

Fig. 4.3e DF-kurver i bordhøjde. De lige røde linjer angiver belysningskrav for et kontorrum (300 Lux) ved forskellige

vejrforhold omregnet til DF: den øverste røde linie viser DF ved mørkt overskyet, mens den nederste røde linie viser DF

ved solskin. Den røde linie imellem de to nævnte linier viser DF ved mildt overskyet.

Den røde DF-kurve er for en åbning på 66 % af facaden svarende til den gule og den blå åbning tilsammen.

Illustration: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (lyskrav omsat til DF ved forskellige vejrforhold er tilføjet af Artur Slupinski)

96


Som fig. 4.3c og 4.3d viser, kan både stuerum og trafikrum nøjes en facadeåbningsgrad på 33 % på trods af

forskellige belysningskrav, da de 2 forskellige rumfunktioner vil antageligvis have forskellige rumdybder.

Trafikrummet kan med dens lave belysningskrav og et facadeåbningsgrad på 33 % blive op til over 6 meter

dyb ved en rumhøjde på 270 uden kunstig belysning om dagen – det giver en rumdybde svarende til 220 %

af rumhøjden.

Stuen kan med den samme facadeåbningsgrad på 33 % opnå en dybde på mellem 3 - 4,5 meter ved en

rumhøjde på 270 cm, afhængig af åbningen placering – dette giver en rumdybde svarende til mellem 110 %

og 170 % af rumhøjden.

Kontorfunktionen, vist i fig.4.3e, har dog meget højere belysningskrav, hvorfor der også er indtegnet en rød

DF-kurve for en åbning på 66 % af facadens areal svarende til den gule og den blå åbning tilsammen. Selv

ved denne store åbning er det kun ved en rumdybde på kun ca. 2,5 meter svarende til 90 % af facadens

højde, der kan have en kontorarbejdsplads med tilstrækkelig belysning via dagslys alene ved “mørkt

overskyede” vejrforhold. Hvis man i stedet vil supplere dagslyset under disse vejrforhold med kunstigt lys, så

udvides kontorarbejdspladsens placering til en rumdybde på op til 4 meter svarende til 150 % af facadens

højde - som stadigt kan få tilstrækkelig belysning med dagslys alene under “let overskyede” vejrforhold og

så ellers supplere arbejdspladsen med kunstigt lys ved ”mørkt overskyggede” vejrforhold.

Konklusionen på disse figurer er således, at en horisontal facadeåbning med en højde svarende til 33 % af

rumhøjden, placeret midt i rummets højde eller derover kan levere en mængde dagslys, som kan

tilfredsstille belysningskrav i:

- et trafikrum med en dybde svarende til 220 % af rumhøjden – for eksempel et rum,

som er 4 m højt og 8,8 m dybt.

- et stuerum med en dybde svarende til 110 % - 170 % af rumhøjden – afhængigt af

højden på åbningens placering – for eksempel et 2,75 m højt rum med en dybde på

mellem 3 – 4,7 m.

Kontorfunktionen skal dog have en facadeåbning med en højde svarende til 66 % af rumhøjden og supplere

dagslysbelysningen med kunstig belysning på de mørke dage – eksempelvis en skrivebordslampe. I sådan et

tilfælde vil kontoret kunne have en dagslysbelyst rum med en dybde svarende til 150 % af rumhøjden.

Derfor skal åbningsprocenten i en facade ligge på 30-70 % for at kunne imødekomme de tre ovennævnte

funktioners belysningskrav med dagslys alene.

Det er dog ved alle rumfunktioner bemærkelsesværdigt, at under vejrforhold med direkte sol ser det ud til at

rummets dybde kunne blive mange gange dybere og stadigt holde sig over mindstekravet til DF. Dette

vidner om den store forskel i dagslysforhold under de forskellige vejrforhold – især ved høje belysningskrav.

Ulempen ved direkte solindstråling er først og fremmest overophedning, der forekommer i meget

glasbyggeri, hvilket igangsætter et nedkølingsbehov, som ofte kan være mere energikrævende ved brug af

klimaanlæg/airconditionanlæg end opvarmning. Desuden er risiko for blænding ved direkte solindstråling,

såvel primærblænding fra selve lyskildens høje lysstyrke samt sekundærblænding, når det direkte sollys

rammer interiørets flader med skarpe slagskygger og stor luminansforskel mellem skygger og belyste flader,

hvilket er beskrevet i starten af dette afsnit. Blændingsrisiko er, i forbindelse med projektets fokus på det

optiske indeklima samt solvendte facader som omdrejningspunkt, er den væsentligste risiko.

For at undgå for meget indstråling ved direkte sol burde den lysfiltrerende facade have mulighed for at

justere filtreringen. Facaden kunne i så fald tilpasses klimatiske og sociale forhold - eksempelvis privathed

via justering af indkig og udkig.

97


Hvad-synssystemet – Modellering og Farvegengivelse

Som førnævnt opnår man gode modelleringsegenskaber ved at kombinere direkte lys med diffust lys, hvilket

fremhæver objektform uden at udviske tekstur og detaljer. For facadens dagslysåbninger betyder det en

kombination af flere åbninger, som kan være med til at opbløde hinandens skygger. En effekt af flere

åbninger kan opnås helt enkelt med sprosser, hvilket forøger antallet af åbninger – som kan give lyset flere

retninger, hvilket vil aftegne slagskyggerne med en blød kant samt skabe mere variation i objektets

selvskygge og dermed blødt aftegne både tekstur uden at tage dominansen fra objektets formskygger.

Derudover kan man også arbejde med dagslysåbninger af forskellige størrelser, så man iscenesætter

rummet med enkelte åbninger som primære lyskilder – dagslys-spots - og de mindre åbninger som

sekundære lyskilder, der skal opbløde ”spotlys-virkningen” fra de primære åbninger. Som sekundær lyskilde

kunne man også bruge rummets vægge som reflektor til at sprede lyset i rummet og dermed supplere den

primære lysretning med diffust lys. Væggen som reflektor kan man bruge ved at placere dagslysåbningen

tæt på et rumhjørne i stedet for midt på facadens bredde.

Ved at anvende en mikroperforeret solcellerude med mange meget små åbninger, vil hver lille åbning

fungere som selvstændig lyskilde, der spreder lyset og dermed opbløder de andre lyskilders skygger. Så

mange små åbninger i facaden vil give en meget jævn spredning i rummet muligvis helt uden kontrast samt

et meget diffust lys, hvilket kan nedtone både form og tekstur betydeligt og give et mere fladt indtryk af

objekterne. Ved et rum med få kontraster – eksempelvis et helt hvidt rum – vil denne mangel på skygger

efter noget tid resultere i en understimulering af synssansen, da den pga. manglende luminansforskel vil

anstrenge sig mere for at aflæse omgivelsernes form, hvilket kan resultere i træthed og overbelastning.

Generelt kan man sige, at små åbninger spreder lyset – om end i små mængder, mens store åbninger giver

lyset en bestemt retning.

Det samme gælder ved facader udelukkende af matteret glas, som spreder lyset i alle retninger. Derfor i

rum med ophold af længere varighed burde det være muligt at justere graden af diffust og direkte lys –

eksempelvis med gardiner, der kan rulles fra eller transmittansskiftende glas.

Dagslysets jævne spektrumsfordeling giver det som førnævnt en perfekt farvegengivelse, hvorfor det også

bruges som reference til vurdering af andre lyskilders farvegengivelse (Aschehoug et al. 1998 s. 10).

Hvis lysfiltreringen skal foregå ved hjælp af farvede filtre, og man ønsker lyset indendørs skal have så vidt

muligt hvid/grå tone, så kan det opnås ved at arbejde med kombinationer af komplementærfarver eller flere

farver, som ligger spredt i farvecirklen med samme afstand/vinkel imellem sig. Ved en filterkombination

bestående af tre farver er det eksempelvis en vinkel på 120 o mellem farvernes placering på farvecirklen.

Eksempelvis en kombination af farverne Rød, Grøn og Blå, der tilsammen giver hvidt lys. Det samme gælder

for Cyan, Magenta og Gul, der også giver hvidt lys tilsammen. Desuden er graden af lystransmittans i de

enkelte farvefiltre med til at afgøre, om lysets farve bliver neutral hvid/grå, eller om lyset får et skær af en

farve i tilfælde ved et uens grad af lystransmittans i farvefiltrene.

Gennemsigtighed og mønstre

Som en afgørende del af det optiske indeklima er det vigtigt at nævne facadens gennemsigtighed. Som

beskrevet i kapitel 3 er der mange måder, man kan filtrere dagslys med solceller på. De fleste af disse

lysfiltreringsmåder indebærer forskellige mønstre i forskellige størrelser og farver, hvilket kan have stor

påvirkning på det optiske indeklima.

Netop ved solcelleruder er en vekselvirkning mellem mønster og gennemsigtighed vigtig, da det er her, at

lysfiltrerende solceller opleves i sig selv via sin mønsterform, mønsterskala, gradueringer og farver. Derfor

kan det være fordelagtigt at arbejde bevidst med denne vekselvirkning som en perceptuel kvalitet, der kan

have mange designvariabler, afhængigt af solcelletype.

For at et areal kan blive defineret som et mønster kræves der en repetition af dets elementer. Er facaden

sammensat af to store åbne felter og to store lukkede felter er det således ikke et mønster, men blot to

facadeåbninger. Ifølge arkitekten Van der Laans observation er det først, når en helhed udgøres af omkring

7-8 elementer, at man kan tale om et mønsterfelt, som illustreret i fig. 4.3f (Van der Laan 1983). 6 eller

færre elementer vil ifølge Van der Laan stadigt kunne opfattes som en komposition af individuelle elementer,

hvis antal kan tælles ved blot at kaste et blik på kompositionen – lidt ligesom antallet af fingrene på en

hånd.

98


Fig. 4.3f Hvor mange linier skal der til, før de opfattes som én tekstur og ikke som et antal enkelte linier?

Illustration: Artur Slupinski

En vekselvirkning mellem udsigt og mønster kan bl.a. påvirkes af et mønsters regularitet – både i

repetitionen samt i mønstrets dækningsgrad. Et helt regulært mønster kan være mere anonymt og

usentimentalt, hvilket kan gøre det lettere at kigge igennem det og fokusere på udsigten, hvorimod

variationen i et mønster kan måske skærpe fokus bestemte steder på mønstret eller udsigten, så mønstret

fremtræder aktivt i oplevelsen af facaden. Det handler således om, hvor meget variation i samspil med

udsigtens former ønskes der ved en given facade.

Ved et uniformt, sidelæns gentaget mønster – eksempelvis vertikale striber ved siden af hinanden – er der

risiko for, at der opstår kortvarig forvrængning af afstandsbedømmelsen til facaden pga. synets stereoskopi,

som tidligere beskrevet i dette kapitel.

Mønstrets skala er også afgørende for oplevelsen af gennemsigtigheden. Man kan godt forestille sig at der

ved et stort mønster i mesoskala, som er en mellemting mellem mikro- og makroskala, vil være en stærk

kontrast langs mønsterformens kanter, der kan tage opmærksomheden væk fra udsigtens kontraster – lidt

som papirklip i vinduet, der kan fremtræde som en mørk silhuet. Et mikroskopisk mønster kan derimod

fremstå som et tyndt slør, men ser igennem uden, at skænke det en tanke. Der er dog risiko for, som

førnævnt i dette kapitel, at der opstår diffraktion og sløring af gennemsigtigheden, afhængigt af det

mikroskopiske mønsters udformning.

Ligeledes indenfor mønsterskala kan der arbejdes med variationer inden for dækningsgraden – eksempelvis

med forskellige afstande mellem de enkelte solceller – således kan der skabes gradueringer af

gennemsigtigheden med tilsvarende lys- og skygge zoner, der muligvis kan generere forskellige aktiviteter

indenfor.

Et lysfiltrerende mønsters figuration kan også være afgørende for, hvorvidt mønstret dominerer udsigten.

Pga. synssansens kant-detektion kan det ved mønstre, der består aflæselige figurer, som det vist tilbage i

fig. 4.2i være svært at fokusere væk fra sådan et mønsters kanter, når man har genkendt et bestemt figur.

Man kan dog underspille det figurative udtryk ved at opbløde overgangene mellem mørke og lyse områder i

mønstret ved at skabe mere graduerende overgange ved at opdele mønstret i mindre skala, så billedet i

mønstret kun bliver antydet.

Et eksempel på, hvor meget figuration og kontur påvirker vores visuelle oplevelse og hukommelse af denne,

kan ses i fig. 4.3g, der viser små silhuetter af kendte bygninger, hvor konturen er den eneste information.

Konturen er dog alligevel tilsyneladende nok til at genkende mange af bygningerne. Derfor handler

mønstrets figuration om et mønsters genkendelsesværdi.

99


Fig. 4.3g Formaflæsningens betydning for oplevelsen af en bygning kan afspejles i antallet af, hvor

mange bygninger i denne figur er genkendelige. Hvor meget hjælper en karakteristisk silhuet?

Kilde: Stamps

Ved gennemsigtige farvefacader kan der være man forestille sig en stor vekselvirkning mellem det

filtrerende mønsters farver og udsigtens, hvor de både kan styrke, men også modarbejde hinanden.

Det kan også være afgørende for oplevelsen af gennemsigtigheden, hvor mættede farver det lysfiltrerende

mønster indeholder, da mæthedsgraden af farverne kan have stærke påvirkninger på betragteren – mere

end selve farven – farvens chroma, som beskrevet tidligere i dette kapitel. Ligeledes kan der opstå en

vibrerende farveeffekt i det lysfiltrerende mønster, hvis mønstrets farver fremstår med samme luminans,

som beskrevet tidligere i dette kapitel.

Ved at arbejde med lysfiltrerende mønstre i facaden kan det således være hensigtsmæssigt at stille et

spørgsmål om den givne facademønstrets formål: Skal det være udsigten eller det lysfiltrerende mønster,

der skal dominere facaden?

100


4.4 Afslutning

Dette kapitels betragtninger om synssansen, lys og lysfiltrerende facader peger på, at det kunne være

relevant at undersøge, hvordan det optiske indeklima påvirkes af følgende manipulationer i lysfiltrerende

solcelleruder:

Mønsterregularitet

Mønsterskala:

Dominans mellem udsigt og mønster

Blikorientering via lys og skygge-skift

Åbningernes størrelse i forbindelse med lysets modellering

Forvrængning af gennemsigtigheden ved mikroskopiske mønstre

Mønsterfiguration

Farvefiltre-sammensætning:

Vekselvirkning mellem mønster og gennemsigtighed

Farvekombination

Farvegengivelse

Farvernes mætningsgrad

Luminansforskel mellem farverne

Disse manipulationsovervejelser skal sammen med betragtningerne fra det forrige kapitel 3 om solceller

omsættes til et sæt undersøgelsesparametre nærmere beskrevet i det efterfølgende kapitel 5 om den

udvalgte undersøgelsesteknik til gennemførelse af eksperimenterne.

101


102


5. Forskningsmetoden i praksis - undersøgelsesteknikker

Med afsæt i kapitlerne 3 og 4 skal der i dette projekt undersøges hvordan forskellige variationer af

lysfiltrerende solcellemønstre påvirker det optiske indeklima. Undersøgelserne gennemføres dog med

solcelleattrapper, da det er mønstrenes perceptuelle kvaliteter, der skal undersøges – ikke solcellernes

strømproduktion.

I kapitel 2 blev eksperimentmetoden udpeget som værende den mest hensigtsmæssige til besvarelsen af

den todelte problemformulering om undersøgelsesteknik og lysfiltrerende solcellemønstre.

Dette kapitel skal beskrive, hvordan eksperimentmetoden udføres i praksis via et sæt relevante

undersøgelsesteknikker. Således vil man i lyset af de beskrevne undersøgelsesteknikker bedre kunne vurdere

resultaternes gyldighed samt evt. gentage eksperimenterne eller udføre andre eksperimenter ved hjælp af

de samme undersøgelsesteknikker for at gøre dem sammenlignelige med dette projekts eksperimenter.

Beskrivelsen af selve undersøgelserne tager afsæt i viden indsamlet i kapitel 3 om solceller og i kapitel 4 om

synssansen samt dagslysudnyttelse. Dette kapitel skal omsætte denne viden til praktiske undersøgelser med

lysmæssige evalueringsparametre og materielle undersøgelsesvariabler. Undersøgelserne begrænser sig,

som nævnt i problemformuleringens anden del, kun til interiøret – dvs. det optiske indeklima, da det er

dagslysfiltrering ind igennem solcellemønstret, der skal undersøges og ikke eksteriørmæssige relationer.

Det er desuden vigtigt at påpege, at der ikke er tale om undersøgelser af facadedesign, men af

designprincipper for mønstre i solcelleruder – hvordan et givent lysfiltrerende mønster virker i forhold til et

andet lysfiltrerende mønster. Disse designprincipper kan så efterfølgende anvendes til design af

lysfiltrerende facader, hvor solcellemønstrene kan udgøre større eller mindre dele af hele facaden. Det

handler derfor om en vurdering af de perceptuelle kvaliteter - om at kunne pege på årsagssammenhænge

mellem lysfiltrerende solcellemønstre og det optiske indeklima.

Derudover handler det i stor grad om at afprøve et sæt undersøgelsesteknikker, som hører ind under

eksperimentmetoden med henblik på at vurdere, hvor egnet de afprøvede undersøgelsesteknikker er at

arbejde med som en del af designprocessen. Denne vurdering sker efter teknikkernes afprøvelse i

eksperimenterne.

Eftersom der er tale om en undersøgelse af lysfiltrerende mønstre og optisk indeklima, vil de udvalgte

undersøgelsesteknikker foregå under kontrollerbare laboratorieforhold, som eksperimentmetoden foreskriver

– nærmere betegnet i lyslaboratorier.

Grunden til, at der er tale om flere undersøgelsesteknikker er, at der både skal foretages et sæt kvantitative

målinger samt et sæt subjektive vurderinger af en mere spekulativ karakter, suppleret af fotografisk

registrering. Begge sæt undersøgelsesteknikker bruger en fysisk, tredimensional skalamodel udsat for

simuleret dagslys i lyslaboratorierne. Motivet bag de fysiske undersøgelsesteknikker og den fysiske

skalamodel er at opnå et korrekt optisk indeklima.

Alternativt kunne man benytte undersøgelsesteknikker, der via lyssimulerende computerprogrammer

involverer tredimensionale computermodeller af interiøret med tilhørende solcelleruder og simulerede

dagslysforhold. Der findes efterhånden flere gratis freeware-programmer på internettet som for eksempel

Radiance, Sunflow, POV-Ray og især Kerkythea, der kan frembringe overbevisende lyssimulationer af

genstande og rum med dybdeskarphed og materialernes brydningsindeks, så selv lyset i et krystalglas kan

virke korrekt i disse programmer.

Det, der dog har holdt mig fra at bruge disse programmer er, at jeg endnu ikke har set eksempler på

interferens eller diffraktion i computersimulationer, hvilket kan være meget relevant, når der er tale om

lysfiltrering igennem mikroskopiske mønstre. Desuden ses den tredimensionale computermodel på en

todimensionalt skærm, så man får ikke den samme rumlige oplevelse, som når der kigges ind i den fysiske

model. Det betyder bl.a., at i den fysiske model tilpasser øjet konstant pupillens størrelse til den

gennemsnittelige luminans i synsfeltet under blikkets konstante vandring, hvor der ved fokus på meget lyse

genstande, bliver mørke områder endnu mørkere og omvendt. Derimod når der kigges på skærmen ved en

computersimuleret rumgengivelse, er der ingen ændringer i luminansen eftersom det er et statisk billede,

der ikke ændrer sig ved blikkets vandring. Ligeledes ved flerfarvet lys og dets farvegengivelse kan der være

risiko for uoverensstemmelser i forhold til den fysiske model. Derfor har jeg besluttet mig for en fysisk

103


skalamodel, da den er relativt let at arbejde med samtidigt med, at jeg havde tilgang til

dagslyslaboratorierne på NTNU.

En alternativ mulighed, som benytter sig af en fysisk model samt fysiske lyskilder er mock-ups i målestok

1:1. En mock-up ville være den mest realistiske rumsimulation, men til gengæld ikke særlig hensigtsmæssig

ved et stort antal undersøgelser. Det ville være svært at undersøge en serie af eksperimenter med mockups,

da eksperimentmetoden kræver sammenlignelige, kontrollerbare lysforhold. Dette kan enten ske i et

kæmpe lyslaboratorium, hvor man kan udføre reproducerbare eksperimenter i 1:1 eller ved rigtigt dagslys

udendørs med flere mock-ups på samme tid eftersom, dagslysforhold skal være ens for at man kan

sammenligne eksperimenterne. En eksperimentserie udført med mock-ups ville derfor være meget

ressourcekrævende. Anvendelse af mock-ups kan dog med fordel anvendes til prototypisk simulation af et

færdigt udformet solcellepanel som en del af designprocessens sidste fase, gerne på selve byggegrunden,

hvor designet kan be- eller afkræftes før fremstilling.

Den anvendte skalamodel beskrives konkret i kapitel 5.2.1.

Dette kapitel er bygget op som en gradvist indsnævrende beskrivelse af eksperimentmetodens bestanddele

fra setting til evaluering til selve eksperimenterne.

1. Forskningsområde: Lysfiltrering, som er mulig med solceller - 5 eksperimentgrupper

2. Eksperimentsetting - undersøgelsesomgivelser:

Forsøgsmodellen

Eksperimentlaboratorierne

3. Eksperimentevaluering - evalueringsparametre og observationsteknik af udfald:

Belysningsstyrkefordeling – Måling af DF

Kontrastforhold - Luminansmåling

Gennemsigtighedspåvirkning – Fotoregistrering + Notation

Modellering – Fotoregistrering + Notation

Farvegengivelse – Fotoregistrering + Notation

4. Eksperimentvariation – undersøgelsesvariabler:

Eksperimenternes variationsbeskrivelse samt vigtige undersøgelsespunkter

5. Eksperimentdokumentation – et eksempel

Punkt 3 og 4 i dette kapitels opbygning er uddybet i afhandlingens del 2 som underafsnit til hovedafsnittene,

mens de her i del 1 kun er beskrevet overordnet.

104


5.1 Forskningsområde – lysfiltreringsprincipper

På baggrund af den indsamlede viden om solcellers materielle variationsmuligheder samt facadens optiske

præstation har jeg udpeget 4 nednævnte lysfiltreringsprincipper til eksperimenterne i projektets praktiske

del:

Opakt fladt mønster:

Vinkelselektivt mønster:

Transparent grå-filter:

Transparent farve-filter:

en todimensional komposition af åbne og lukkede felter

en tredimensionel komposition med dybde, som kan afskære for

lysretning fra bestemte vinkler – eksempelvis lameller

en todimensional komposition af gråtonede gennemsigtige felter

en todimensional komposition af farvede gennemsigtige felter

Disse lysfiltreringsmønstre skal være i lille skala – i mikroskala og i mesoskala, hvor sidstnævnte er en

mellemting mellem mikro og makro (Addington et al. 2005, s.44)

Fig. 5.1a viser, projektets udpegede lysfiltreringsprincipper som egnet til de fleste solcellers materielle

egenskaber – dog afhængigt af, hvor mikroskopisk skala, det lysfiltrerende mønster skal være - en for lille

skala kan være en begrænsning for nogle af solcelletyperne – eksempelvis de mono- samt polykrystallinske

silicium solceller. Selvom de 2 nederste transparent-filter-principper kun er dækket af DSC-solcellen, som

ikke er kommerciel endnu, så er der lovende fremskridt i dens udvikling og store markedsmæssige

potentialer for DSC-solceller i bygninger (Lauritzen).

Monokrystalloinske

Silicium-solceller

Polykrystallinske

Silicium-solceller

Tyndfilmsolceller

Monokrystallinske

Tyndfilmsilicium-solceller

Sphelar Silicium-solceller

DSC-solceller

Fig. 5.1a Et overblik over hvilke lysfiltreringsprincipper til højre, passer med solcelletyperne til venstre.

Illustration: Artur Slupinski

Andre interessante lysfiltreringsprincipper, som man også kunne undersøge, kunne være kombinationer af

disse 4 – eksempelvis hver af de 2 øverste mønsterprincipper i fig. 5.1a kunne udføres i såvel transparent

105


grå-filter som i transparent farve-filter, hvilket allerede ville skabe 4 nye lysfiltreringsprincipper. Dog på

grund af projektets tidsbegrænsning samt mit ønske om at have en distinkt forskel mellem

filtreringsprincipperne, har jeg fokuseret på de 4 viste principper.

Alt i alt er der udført over 30 eksperimentvariationer, men for at gøre observationerne mere overskuelige har

jeg delt eksperimenterne op i 5 grupper, hvoraf de første fire grupper – A, B, C, D - svarer til de 4

ovennævnte lysfiltreringsprincipper, mens den sidste eksperimentgruppe E – ”Supplerende bagindkapsling” -

omhandler de muligheder, der ligger i at kombinere solceller med en lystransmittansskiftende bagindkapsling

som supplerende solafskærmning.

De 5 eksperimentgrupper, som beskrives nærmere i kapitel 5.4, er således:

A – Opakt fladt mønster

B – Vinkelselektivt mønster

C – Transparent grå-filter

D - Transparent farve-filter

E – Supplerende bagindkapsling

106


5.2 Eksperimentsetting - undersøgelsesomgivelser

En eksperimentsetting er de omgivelser, som eksperimentet placeres i. Selve eksperimentet i dette projekt

består i modifikationer af en lysfiltrerende sydvendt facade. Disse facademodifikationers setting udgøres af 2

overordnede forhold: et indre og et ydre, hvorimellem facaden befinder sig.

Det indre består af et interiør i form af et skaleret modelrum, som facaden sidder udenpå. Forsøgsmodellen

beskrives efterfølgende i kapitel 5.2.1.

Det ydre udgøres af et sæt lyslaboratorier, som simulerer forskellige former for dagslys. Hvert eksperiment

bliver undersøgt ved 2 forskellige laboratorietilstande: overskyet diffust himmellys og direkte sollys. Begge

tilstande holdes isoleret fra hinanden – ved direkte sol vil der således kun blive anvendt direkte sol frem for

at sætte solen sammen med himmellyset, som det ellers optræder i praksis. Formålet med denne isolering

er at kunne udpege tydelige årsager til de forskellige facadeeksperimenters lysvirkninger – om det er

himmellysets indvirkning eller om det direkte sols indvirkning på en given lysvirkning. Forholdende bliver

således mere kontrollerede.

Eftersom der også er tale om undersøgelser af principper med de udvalgte solcelleruder og ikke af egentlige

facadedesigns, skal eksperimenterne heller ikke vise, hvordan modelrummet ville se ud i virkeligheden med

både himmel- og sollys. I stedet skal den individuelle kontrol af lysforhold give en kausal observation på

hvilke udfald eksperimenterne giver ved henholdsvis direkte sollys og ved himmellys.

Himmellyslaboratoriet beskrives i kapitel 5.2.2, mens sollyslaboratoriet beskrives i kapitel 5.2.3.

107


5.2.1 Forsøgsmodellen

Modellens rum, som vist i fig. 5.2.1a, måler 43 cm x 43 cm x 30 cm og er bygget af krydsfinér og MDFplader,

hvor både bund og top har slidsker, som væggene sættes ind i og skrues fast. Slidskerne forhindrer

lyset i at komme ind igennem sprækker og forvrænge eksperimenterne.

Fig. 5.2.1a Forsøgsmodellen med åbent ”top” og lukket. Bemærk det røde skruelåg som reference til

modellens størrelse.

Fotografi: Artur Slupinski

Modellen er på indersiden beklædt med hvidt pap med halvgrov struktur med en reflektans på 84 % - hvilket

er en meget repræsentativ overfladekarakter for de fleste hvide rum, samtidigt med, at det er lettere at

aflæse skygger og stedvise farvninger af lys på hvide flader end på grå, sorte eller let farvede. Således har

den hvide farve også et undersøgelsesmæssigt formål. Reflektansen på det hvide pap til interiørbeklædning

er målt med en luminansmeter, som vist i fig. 5.2.1b, i forhold til måling af en kendt reflektans på et såkaldt

Kodak Grey Card som reference. Målemetoden med luminansmeteren beskrives nærmere i kapitel 5.3. under

luminansfordeling.

Fig. 5.2.1b Reflaktansmåling med en luminansmeter af Kodak Grey Card som en kendt referencereflektans til venstre

og af den anvendte interiørbeklædning til højre.

Fotografi: Artur Slupinski

108


Bagvæggen, som vist i fig. 5.2.1a, overfor facaden er helt sort med kighuller til observation samt

fotografering af facaden indefra. Med den sorte farve undgår man, at bagvæggen spejles i facadens glas,

når man kigger igennem bagvæggen ind i modellen. Bagvæggen vil kunne ses i glasset, hvis den var hvid.

Således minimerer man også risikøn for bagvæggens refleksioner af dagslyset tilbage i rummet, som kunne

forvrænge facadens lysmæssige påvirkning.

For at gøre bagvæggen helt tæt for udefra kommende lys igennem sprækker, er den suppleret af en sort

klæde - ligesom på de første fotografiapparater. Man skal gå ind under klædet for at kunne kigge ind i

modellen igennem hullerne uden at have andet dagslys i modelrummet end det, som kommer igennem

facaden. Klædet på modellen kan ses i fig. 5.2.3d. Når der kigges ind igennem bagvæggens hul er begge

sidevægge hvide.

Hvis man dog gerne vil have et kig langs facaden igennem modellens sidevæg, har den ene sidevæg

åbninger i forskellige rumdybder. For at kunne kigge igennem disse åbninger fjernes det hvide pap, der

udgør vægbeklædningen, som illustreret i fig. 5.2.1a. Sidevæggen med hullerne er ligeledes sort for at have

en ensartet refleksion af lyset inde i rummet i forhold til de mørke kighuller.

Eftersom undersøgelsen drejer sig netop om principper for lysfiltrering, bliver der tale om en funktionsløs

rummodel, så man kan studere de forskellige princippers påvirkning af lyset inde i modellen. Disse principper

kan man efterfølgende applikere til en passende funktion i et specifikt designprojekt med et specifikt rum.

Derfor skal undersøgelsesresultaterne de generiske undersøgelser trods alt kunne åbne op for en spekulation

over mulige rumfunktioner. Af denne grund har modellen afmærket to mulige målestoksforhold - 1:20 samt

1:10 – med to forskellige ”bordhøjder” for måling af DF. Målingen af DF beskrives nærmere i kapitel 5.3.1. i

afhandlingens del 2. De to forskellige bordhøjder i samme model betyder, at rummet repræsenterer to

forskellige rumhøjder på samme tid – en rumhøjde på 300 cm og en på 600 cm. Således kan man

spekulativt anvende undersøgelsesresultater til design af flere forskellige rumfunktioner, der kræver

forskellige rumhøjder.

Modellens interiør er desuden udstyret med forskellige genstande, som vist i fig. 5.2.1c, der skal anvendes til

at evaluere det filtrerede dagslys i rummet - det beskrives nærmere i kapitel 5.4.

Fig. 5.2.1c Forsøgsmodellen med åbent ”top” samt inventar, der skal hjælpe med

evalueringen af det indkomne dagslys.

Fotografi: Artur Slupinski

109


Facaden af rummet er der, hvor eksperimentvariationerne vil finde sted. Facaden består af 2 lag glas,

hvorimellem de forskellige lysfilter-mønstre vil blive sat ind imellem. Et af eksperimenterne i

eksperimentgruppe B vil dog også benytte sig af et udhæng uden på glasset. Som vist i fig. 5.2.1d, er

glasfacadens samtlige lag holdt sammen med en skruetvinge i hver side, som samtidigt holder facaden

sammen med modellen, hvilket også giver mulighed for hurtig udskiftning af de forskellige lysfilter-mønstre.

Fig. 5.2.1d Forsøgsmodellen med glasfacaden fastgjort til modelkassen med en skruetvinge på hver side. Facaden

består af 2 lag glas med et lysfilter imellem.

Fotografi: Artur Slupinski

Som en lysmæssig reference til alle eksperimenterne vil der også være en registrering af dagslyset i

modelrummet ved en tom glasfacade med 2 lag glas – referenceeksperiment X.00.

Med hensyn til skalaen på facadens lysfiltreringsmønster, så kan de mikroskopiske lysfiltreringsmønstre ikke

skaleres længere ned, da de allerede er fremstillet i en mikroskopisk størrelse. Desuden kan skalering af i

forvejen lilleskala-mønstre resultere i lysmæssig forvrængning, da skalering foregår nede i lysbølgerelateret

størrelse, uden at selve lysbølgestørrelsen kan skaleres.

Lysets adfærd som for eksempel spredning, diffraktion eller interferens kan heller ikke skaleres ned, da

lysbølgerne har den størrelse, de har. Derfor kan det være relevant at beholde selve solcellerudernes

mønstre i 1:1 målstoksforhold, hvor man i stedet tager et udsnit af det lysfiltrerende mønster i stedet for at

skalere det, som vist i option A i fig. 5.2.1e. Dermed kan man beholde det undersøgte mønstres og

dækningsgrad og lysspredning uforstyrret, hvilket gerne skulle give korrekte undersøgelsesresultater både

med hensyn til DF, kontrastforhold, modellering, farvegengivelse og ikke mindst gennemsigtighed. Også

selvom selve modellen er i 2 andre målestoksforhold - 1:10 og 1:20 – afhængigt af den valgte bordhøjde til

DF-måling, som beskrives nærmere i kapitel 5.3.1.

Fig. 5.2.1e Forsøgsmodellens skala-aspekt.

Illustration: Artur Slupinski

110


Derudover indeholder solcelleruden i eksperimenterne heller ingen sprosser eller kanter, da den igen

undersøger solcellerudens mønster og ikke en skaleret facadedesign. Ikke desto mindre fremstilles der

lysfiltrerende solcellepaneler i fuld facadehøjde af firmaet Schüco, som er tilgænglige på det kommercielle

marked (http://www.schueco.com/web/contentblob/2752196/data/491099/cd_47675-profile-spezial-dt.pdf -

side 10).

111


5.2.2 Laboratorium 01: Kunstig himmel

Det første af de to laboratorietilstande, som eksperimenterne observeres i, er et himmellys-laboratorium på

Norges Teknisk Naturvidenskabelige Universitet, Institut for Bygningsteknologi i Trondheim. Dette

laboratorium skal simulere diffust himmellys ved overskyet vejr.

Det diffuse himmellys ved overskyet vejr har en perfekt farvegengivelse samt et højt lysudbytte, hvilket gør

det egnet til rumbelysning (Lechner 1991 s. 283). Diffust himmellys anvendes også til at beregne DF

(Lechner 1991, s. 316). Desuden er overskyet samt lettere overskyet himmel de dominerende vejrforhold på

de nordlige breddegrader (Arnesen 2002 s. 9).

Selve laboratoriet er bygget op som et ottekantet rum med en diameter på 3740 cm. I midten af det

ottekantede rum står et sort 120 cm højt bord, der repræsenterer jordniveau – horisont, hvor modellen skal

placeres. Hele loftet fungerer som en diffus lyskilde, der sender hvidt retningsløst himmellys ned i rummet.

Afstanden mellem dette bord og loftet er 1500 cm. Som vist i fig. 5.2.2a, er væggene over bordhøjden –

jordniveauet - bygget af spejle. Spejlenes uendelige spejling det lysende loft skal repræsentere overskyet

himmel, som sender diffust lys fra alle retninger. Som himmellegeme spejler disse spejlvægge lyset fra loftet

og hinandens spejlinger af lys i en uendelighed, som også vist i fig. 5.2.2a.

Fig. 5.2.2a Himmellys-laboratorie udefra og indefra – den røde stiplede linie angiver horisonthøjden som reference

mellem begge fotografier.

Fotografi: Artur Slupinski

Lyskilde-fladen i loftet består af 106 lysstofrør fra Phillips model TL5 HE 28 W/865 ophængt parallelt i

”murstensforbandt” for at skabe et jævnt lysende flade. Op mod kanten af loftet er der placeret 38 lysstofrør

fra Phillips model TL5 HE 14 W /865, som er halvt så lange som de 106 knap 120 cm lange lysstofrør på 28

W for at få mønstret til at ”gå op”. Under lysstofrørene der er spændt en lysfiltrerende membran ud – vist i

fig. 5.2.2b, som spreder lyset fra lysstofrørene i alle retninger, så det bliver diffust ligesom lyset fra en

overskyet himmel. Himmellyslaboratoriets luminansfordeling repræsenterer en såkaldt ”1+1 overskyet

himmel”, hvor luminansen i zenit svarer til 2 gange luminansen ved horisonten, som er den mest realistiske

himmellysgengivelse i forhold til andre standardhimler (Arnesen 2002 s. 42).

Det anvendte lysstofrør fra Phillips giver et lys mærket 865, som vist i fig. 5.2.2c. Tallet 8 står for en

farvegengivelsesindeks på 80 - 89 %, som anses for god i forhold til et overskyet dagslys med en

farvegengivelsesindeks på 100 %. Tallet 65 angiver derimod farven på lyset og står for en lystemperatur på

ca. 6500 Klevingrader, svarende til den normale dagslysfarve i Vesteuropa – hvidt lys kaldt D65, fastlagt af

den Internationale Lyskommission - CIE (CIE 1995). Med andre ord er der tale om en realistisk gengivelse af

en overskyet himmel med de anvendte lysstofrør.

Dog når man kigger på lyskildens spektralfordelingskurve, vist i fig. 5.2.2c, fortæller den lidt mere om

lysstofrørets farvegengivelse. Dette lysstofrørs spektralfordeling er ikke jævn som dagslysets

spektralfordelingskurve, ligeledes vist i fig. 5.2.2c, men i stedet domineret af toppe og dale. Hvor dagslyset

112


pga. dets jævne spektrum gengiver samtlige farver på samme præmisser, vil lysstofrøret favorisere farver i

kurvens toppe og negligere farver i kurvens dale. Sammenlagt giver farverne i toppene hvidt lys, men den

ujævne farvegengivelse vil få enkelte farver til at lyse op og andre til at blive mere afmættede i retning af

grå. Eksempelvis befinder den røde farve sig i lysstofrør-kurvens dal.

Fig. 5.2.2b Himmellyslaboratorie – lysloft med hvid

lysfiltrerende membran mellem lyskilderne og

forsøgsrummet, som spreder lyset i alle retninger.

Illustration: Artur Slupinski

Fig. 5.2.2c Lamperne anvendt i kunstig himmellys-laboratorium har en farvegengivelse på 8 – svarende til 80-89 %,

hvilket anses for ret godt. Dog som dens spektralfordelingskurve på højre side røber, er der vise farver, som ikke kan

blive ligeså godt gengivet som andre pga. den ujævne lysfølsomhed ifølge kurven. Bemærk hvor dagslysets

spektralfordeling er, hvilket fortæller lidt om dets perfekte farvegengivelse.

Illustration: Artur Slupinski samt Phillips

En anden simpel test, man selv hurtigt kan udføre, er at se den bestemte lyskildens spejling i en CD-skive,

som vist i fig. 5.2.2d. Jo mere jævn og kontinuerlig lyskildens spektralfordelingskurve er, desto mere

glidende overgang vil der være mellem farverne i CD-spejlingen (Livingstone 2002, s. 96). Hvorimod

113


lyskilder med ujævn spektralfordelingskurve vil give tydelige farvestriber i CD-skivens spejling. Som vist i fig.

5.2.2d, har himmellyslaboratoriets CD-spejling tydelige farvestriber i forhold til de glidende farveovergange

ved dagslys. Dog er CD-farvespejlingen i lyslaboratoriet mindre farvemættet end det viste lysarmaturs.

Desuden som førnævnt i kapitel 5.2.1 vil samtlige eksperimenter have en lysmæssig reference – også i

forhold til farvegengivelsen - i form af et modelrum med en tom glasfacade. Det er op imod denne facades

dagslysforhold inde i modelrummet, at man skal observere eksperimenternes indflydelse af dagslysforhold i

modelrummet, herunder farvegengivelsen – ikke imod ægte dagslys.

Overskyet Dagslys Himmellyslaboratorium Lys-armatur

Fig. 5.2.2d CD-spektrum som antydning af en lyskildes farvegengivelsesevne: ved overskyet dagslys, ved kunstig

himmellys i lyslaboratoriet og ved lys-armatur. Bemærk den glidende overgang mellem farver ved dagslys i modsætning

til farvespringene ved lys-armatur, som er tydeligt delt og indikerer et ujævn spektrumsfordeling med høj intensitet i de

reflekterede farver og meget lav sensitivitet i de farver, der ikke ses i refleksionen. De fraværende farver betyder, at

denne lyskilde vil give dårligere farvegengivelse i netop de fraværende farver, så de vil fremtræde mere grå end ved

dagslys. Så vidt refleksionen viser, vil der være afmætning i farverne: violet, cyan samt overgangsfarver midt imellem de

refleksterede farver ved belysning med lysarmatur. Refleksionerne ved kunstigt himmellys bekræfter lampernes ujævne

spektralfordelingskurve, om end med knap så kraftige udslag i farverne som ved armaturbelysning.

Fotografi: Artur Slupinski

Anvendelsen af himmellyslaboratoriet følger anvisningerne i Heidi Arnesens ph.d.-afhandling ved Norges

Teknisk Naturvidenskabelige Universitet fra 2002, som også indeholder en dybdegående beskrivelse af dette

himmellyslaboratorium (Arnesen 2002 s. 199).

114


5.2.3 Laboratorium 02: Kunstig sol

Det andet af de to laboratorietilstande, som eksperimenterne observeres i, er et sollys-laboratorium ligeledes

på Norges Teknisk Naturvidenskabelige Universitet, Institut for Bygningsteknologi i Trondheim, som kan

simulere direkte sollys ved forskellige årstider.

Eksperimenttilstanden med direkte sol undersøges ved 3 forskellige lysretninger, der simulerer 3 forskellige

tidspunkter, som fig. 5.2.3a viser. Der er tale om følgende tidspunkter og dertilhørende lystilstande:

- Sydfacade Middag Jævndøgn – 21. marts og 21. sept. - gennemsnitlig middagssolhøjde

igennem hele året

- Sydfacade Middag maj samt august – gennemsnitlig middagssolhøjde i sommerhalvåret

- Sydfacade Eftermiddag kl. 16.00 jævndøgn (svarer til kl. 8.00 jævndøgn, men spejlvendt)

Dette giver et repræsentativt indtryk af gennemsnitlige sollysforhold i rummet i sommerhalvåret på

forskellige tidspunkter af dagen. Grunden til, at jeg ikke har taget den højeste middagssolhøjde - 21. juni -

med som eksperimenternes laboratorietilstand, er, at denne solhøjde repræsenterer et meget snævert

udsnit af sommerhalvåret – som et yderpunkt kun på denne dag samt tilnærmelsesvis et par uger før og

efter den 21. juni. Jeg er til gengæld interesseret i at afbilde en mere bredtfavnende sollystilstand i

sommerhalvåret.

Fig. 5.2.3a 3 rumlige skyggediagrammer over sollystilstanden i modelrummet på de tre udvalgte

eksperimenttidspunkter. De tykke linier angiver sollysets indfaldsvinkel og retning i modelrummet og

er dermed skyggelinier. De grå felter viser den del af modelrummets bund, som vil være i skyggen

for solen på de udvalgte tidspunkter.

Illustration: Artur Slupinski

Som vist i fig. 5.2.3b består sollys-laboratorium af et 12 m langt rum med et sekskantet fikseret lysfelt som

”sol” i den ene ende og en heliodon i den anden ende. En heliodon er et modelbord, der kan drejes og

indstilles i mange vinkler for at opnå en sollysvinkel på modellen, der afspejler et bestemt tidspunkt på året

og dagen (Lechner 1991, s. 101). Heliodonens tiltede bordplade svarer derfor altid til horisontal plan.

Som vist i fig. 5.2.3b er rummets farve sort for at reudcere refleksion fra rummets overflader, som ville

forvrænge den ellers parallelle lysretning samt opbløde ”sollysets” skygger. Selvom direkte sollys ved ægte

115


solskinsvejr med skyfri himmel suppleres af diffust lys fra flere retninger i form af himmellys, så er det i et

laboratorietilfælde lettere at påvise årsagssammenhænge ved at have få lysvariabler – her kun sollys – i

stedet for at operere med det hele på en gang. Efterfølgende kan man så i forbindelse med et konkret

bygningsprojekt udvælge eksperimenter til et facadedesign afprøvet i ægte solskinsvejr – som et mock-up.

Fig. 5.2.3b Det 12 meter lange sollys-laboratorium på Norges Teknisk Naturvidenskabelige Universitet, Institut for

Bygningsteknologi med lyskilden som sol i den ene ende, til venstre på billedet, og forsøgsopstillingen på heliodonen i

den anden ende. Bemærk kontorstolen bagerst som størrelsesmæssig reference.

Fotografi: Artur Slupinski

”Solens” sekskantede lysfelt består af 70 tungstens halogenlamper fra Osram model 41835 SSP 12V 50W,

som vist i fig. 5.2.3c. Disse lampers lys har en farvetemperatur på 3000 Kelvingrader, der er orangefarvet lys

i nærheden af farven på dagslys ved solnedgang, som vist tilbage i fig. 4.2s.

Fig. 5.2.3c En af ”solens” 70 tungstens

halogenlamper fra Osram.

Fotografi: Artur Slupinski

Antallet af ”solens” lyskilder giver ikke en helt skarp slagskygge, som én lyskilde - ægte sollys -

gør, da hver lyskilde i lysfeltet danner sin egen skygge og belyser lidt de andre skygger, som vist i

fig. 5.2.3d. Dette giver en blød og takket kant på slagskyggen, hvilket især ses ved mikroskopiske

mønstre pga. det store antal åbninger, der resulterer i en sløret slagskygge. Modelloftets

slagskygger på væggen røber ligeledes, at ”solen” besår af flere lamper, da slagskyggen ikke er en

linie men flere linier, som vist i fig. 5.3.2e.

116


Fig. 5.2.3d Forsøgsmodellen spændt på det tiltede bord i sollyslaboratoriet. Bemærk at slagskyggerne ikke er

helt skarpe. Selve slagskyggens kant er desuden lidt takket i 3 retninger, som følger pærernes triangulære

organisering på ”solens” lysfelt.

Fotografi: Artur Slupinski

Fig. 5.2.3e Loftets slagskygger på væggen i forsøgsmodellen røber, at ”solen”

besår af flere lamper, da slagskyggen ikke er en linie men flere linier.

Fotografi: Artur Slupinski

En af de få lyskilder tættere på sollysets egenskaber ville være en fyrtårnslampe bestående af en kæmpe

lyspære med en stor fresnel-linse foran, som gør lampens lysstråler parallelle - som i direkte sollys. Sådan

en lyskilde ville dog antageligvis kræve meget mere plads samt et betydeligt større budget.

På trods af dette ser jeg sollyslaboratoriet som tilstrækkeligt troværdigt, da det giver et parallelt lys i et

tilpas stort område i kraft af ”solens” store diameter på knap 1 meter, i modsætning til små lyskilder med få

eller kun én lampe, der har tendens til kun at give parallelt lys på et meget lille område, hvor resten af

lysstrålerne bliver koniske som en kegle fra en punktlyskilde.

117


118


5.3 Eksperimentevaluering – evalueringsparametre og observationsteknikker

Dette afsnit tager udgangspunkt i kapitel 3 om lys og synsmæssige aspekter som fundament for

eksperimenternes udvalgte evalueringsparametre. Alt måleudstyr brugt til evalueringen af eksperimenterne

tilhører lyslaboratoriet på Norges Teknisk Naturvidenskabelige Universitet, Institut for Bygningsteknologi

samt Teknologisk Institut. De udvalgte evalueringsparametre og deres tilhørende observationsteknik, som

beskrives efterfølgende er:

Belysningsstyrkefordeling:

DFmåling med 2 illuminansmetre flere steder i modelrummet

Kontrastforhold: Luminansmåling med 1 luminansmeter flere steder i

modelrummet

Gennemsigtighedspåvirkning:

Notation og fotoregistrering ved hjælp af et 2-dimensionalt

udsigtsmotiv

Modellering: Notation og fotoregistrering af udvalgt inventar -

teksturvægpanel, dukkehoved og skrueskygger

Farvegengivelse:

Notation og fotoregistrering af udvalgt inventar – farvekapsler

samt måling af spektralfordeling af det transmitterede lys med

en spektrofotometer

Disse parametre er dog ikke alle lige relevante for de forskellige eksperimentgruppers vedkommende. Dette

vil blive taget op i beskrivelserne af de enkelte grupper i kapitel 5.4. I dette kapitel vil der blive beskrevet,

hvordan disse parametre observeres og registreres.

En uddybende beskrivelse af evalueringsparametrene samt observationsteknikken findes i afhandlingens

anden del som underkapitler til dette kapitel.

119


5.4 Eksperimentvariation – undersøgelsesvariabler i de 5 eksperimentgrupper

(samtlige eksperimenter er vedlagt som bilag)

Indtil videre har dette kapitel handlet om forskningsområdet (hvilke lysfiltreringsprincipper skal undersøges),

eksperimenternes setting (under hvilke forhold de skal undersøges) samt eksperimenternes

evalueringsteknikker (hvordan eksperimenterne vurderes). I dette afsnit skal der ses på det, der skal

undersøges ved de specifikke eksperimentgrupper – gruppernes undersøgelsesvariabler.

Som vist i fig. 5.4a, er det ikke alle evalueringsparametre, beskrevet i kapitel 5.3, der er lige vigtige for de

forskellige eksperimentgrupper, selvom de fleste parametre har betydning for de fleste grupper. Således er

det først og fremmest eksperimenterne indenfor grupperne med de samme evalueringsparametre, som

bedst kan sammenlignes. Dog, da det kun er parametrene Belysningsfordeling og Farvegengivelsen, som

ikke har betydning for samtlige eksperimentgrupper, kan man stadigt sammenligne eksperimentgrupperne

på baggrund af de resterende evalueringsparametre. Evalueringsparametrene kan desuden betragtes som

mål for facadens – midlets - påvirkning af interiørets optiske klima.

De 3 første eksperimentgrupper, A – Opakt fladt mønster, B – Vinkelselektivt mønster og C – Transparent

grå-filter, har identiske evalueringsparametre. Eftersom der ikke er gjort brug af farver i disse tre

eksperimentgrupper, er der tale om gængse farveløse lysrelaterede evalueringsparametre for en

lysfiltrerende facade både hvad angår tilstrækkeligheden af lys, lysets gengivelse af interiørets former samt

facadens gennemsigtighed.

I eksperimentgruppe D - Transparent farve-filter ligger fokus ikke på belysningsfordelingen, da den til en

vis grad vil kunne udledes af variationerne i eksperimentgruppe C. I stedet lægges der fokus på farvernes

påvirkning af farvekompositionsrelaterede undersøgelsesparametre.

Eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling har, som senere beskrives i kapitel 5.4.5, kun relevans

ved direkte sollys, så derfor er belysningsfordelingen også irrelevant i denne eksperimentgruppe, da DF kun

måles ved diffust himmellys. Ligeledes er der heller ingen fokus på farvegengivelsen i denne

eksperimentgruppe. I stedet er det interessant i denne gruppe at observere, hvad den supplerende

bagindkapsling på facaden gør ved lystransmittansen – både gennemsigtighedsmæssigt samt med hensyn til

spredningen af det direkte sollys med hensyn til kontrastforholdene.

EKSPERIMENTGRUPPER:

EVALUERINGSPARAMETRE:

A – Opakt fladt mønster

B – Vinkelselektivt mønster

C – Transparent grå-filter

Gennemsigtighedspåvirkning

Belysningsfordeling

D - Transparent farve-filter

Modellering

E – Supplerende bagindkapsling

Kontrastforhold

Farvegengivelsesevne

Fig 5.4a Oversigt over de 5 eksperimentgrupper med tilhørende evalueringsparametre.

Illustration: Artur Slupinski

120


Observationerne for hver eksperimentgruppe skal så opsamles i en observationstabel, vist i fig. 5.4b, der

skal vise, hvordan variation af de relevante undersøgelsesvariabler i en given eksperimentgruppe principielt

påvirker interiøret, angivet som et forholdsmæssigt udfald i evalueringsparametrene i tabellens kolonner.

Undersøgelsesvariabler, vist i tabellens venstre kolonne, er de materielle aspekter, der kan justeres ved de

forskellige eksperimentgruppers.

Fig. 5.4b Eksempel på en observationstabel til indkredsning af undersøgelsesresultaterne for de forskellige

eksperimentgrupper med undersøgelsesvariabler langs venstre kant samt evalueringsparametre langs øverste kant.

Tabeldesign: Artur Slupinski

Selvom der er sammenfald i mange eksperimentgruppers evalueringsparametre, vist i den første række, så

er hver gruppes undersøgelsesvariabler forskellige i kraft af de forskellige materielle muligheder i grupperne.

Det skal dog påpeges, at selvom der justeres på forskellige variabler i de forskellige eksperimentgrupper, så

bedømmes eksperimenterne på baggrund af de samme kriterier – justeringer har sammenlignelige mål.

Undersøgelsesvariablerne og deres variation i de forskellige eksperimenter er udvalgt ud fra muligheden for

at kunne påpege eventuel kausalitet mellem variationen og påvirkningen, men også udfra, hvilke materialer

var tilgængelige at anskaffe. Efterfølgende omtales eksperimentgruppernes undersøgelsesvariabler samt

overvejelserne.

En uddybende beskrivelse af eksperimentvariationen findes i afhandlingens anden del som underkapitler til

dette kapitel.

121


5.5 Eksperimentdokumentation – et eksempel:

(samtlige eksperimenter er vedlagt som bilag)

Derfor er dokumentationen for samtlige eksperimenter vedlagt som bilag, da kapitel 6 om observationerne

ikke gennemgår hvert eneste eksperiment. I stedet beskrives observationerne for hver gruppe, hvor de

pågældende eksperimenter trækkes frem for at understrege en given observation.

Eksperimentdokumentationen fylder oftest 4 A4-sider pr. eksperiment med observationsregistrering af

samtlige parametre i form af fotografier, grafer og diagrammer, selvom ikke nødvendigvis alle registreringer

fremhæves i kapitel 6 – enten fordi de ikke er udslagsgivende eller fordi de ikke har relevans for den givne

eksperimentgruppe. Fig. 5.5 på næste side viser et ekspempel på sådan en vedlagt

eksperimentdokumentation – her med alle 4 A4-sider skaleret ned, så de kan være på en A4-side.

122


Fig. 5.5a Eksempel på oversigt registreringsdokumentation af et eksperiment. Hvert eksperiment fylder mindst 4 sider

afhængigt af mængden af variationer samt af data.

Illustration: Artur Slupinski

123


124


6.6 Opsamlende konklusion på de gennemførte eksperimenter

Dette underkapitel hører ind under kapitel 6, som befinder sig i afhandlingens del 2. I kapitel 6 beskrives de

forskellige eksperimenters observationer for hver undersøgelsesgruppe. I dette underkapitel udledes der en

opsamlende konklusion for hver eksperimentgruppe baseret på observationerne i kapitel 6. Dette

underkapitel skal derfor ses som en opsummering af kapitel 6, hvor der her løbendel refereres til kapitel 6

og dets figurer i afhandlingens del 2.

Dette underkapitel er opdelt i yderligere 7 underkapitler for hver af de 5 eksperimentgrupper samt en

samlende kapitel og en konklusionskapitel på undersøgelsesteknikkerne:

6.6.1 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster

6.6.2 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe B – Vinkelselektivt mønster

6.6.3 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe C – Transparent grå-filter

6.6.4 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe D - Transparent farve-filter

6.6.5 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling

6.6.6 Opsamling

6.6.7 Konklusion for de anvendte undersøgelsesteknikker

Hvert underkapitel afsluttes med en overbliksgivende observationstabel, der viser hvilke

undersøgelsesvariabler giver udslag på hvilke evalueringsparametre og i hvilken retning. Dermed peger

tabellen på de variationsprincipper ved den givne eksperimentgruppe, som kan bidrage ved design af

lysfiltrerende solcelleruder indenfor den pågældende eksperimentgruppes lysfiltreringsprincip.

Observationerne, der er beskrevet i kapitel 6 i afhandlingens del 2, sammenligner eksperimenterne med

hinanden, men refererer ligeledes til den lysmæssige tilstand i referenceeksperimentet X.00 med en tom

glasfacade.

Dette underkapitels konklusioner efterfølges i kapitel 7 af en perspektivering, som skal brede konklusionerne

ud fra materialefokus til arkitekturfokus og åbne op for mulige spekulationer om, hvordan lysfiltrerende

solcelleruder kan have potentiale i en arkitektonisk sammenhæng.

De forskellige eksperimenters undersøgelsesvariabler er beskrevet i kapitel 5 i afhandlingens del 2, mens

hvert eksperiment fremgår af eksperimentdokumentationen vedlagt som bilag til afhandlingen.

125


6.6.1 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster:

Opsummerende kan man sige, at jo finere opløst og regulært et facademønster er, desto tydeligere kan man

se udsigten. Ligeledes forholder det sig, jo lysere bagside ind mod interiøret et mønster har. I forbindelse

med stribemønster er det for udsigtens vedkommende ikke helt ligegyldigt, om der er tale om vertikale eller

horisontale striber. Min egen oplevelse er, at lodrette striber giver et tydeligere billede af udsigten, mens

vandrette striber er mindre distraherende at se på. Dette kan dog muligvis også afhænge af udsigtsmotivet.

Med hensyn til farven på interiørsiden af det dækkende solcelleareal, så er der ved en lys interiørside

registreret 1-2 % højere DF end ved en sort interiørside – muligvis pga. mønstrets refleksion af det

indendørs lys tilbage til rummet. Dette er en overraskelse, da der egentligt ikke kommer mere lys ind

igennem facaden eftersom begge mønstrene har samme dækningsgrad omend to forskellige stribetykkelser

- mønsteropløsninger. Der er således behov for, at farven på interiørsiden af solcellerne undersøges

nærmere ved flere forskellige solcellemønstre og gerne i 1:1 mock-ups.

Reducering af mønstrets dækningsgrad fra 64 % til 45 % af facadearealet - ca. med en tredjedel – får ikke

en tilsvarende stigning i DF. Derfor handler det om at lukke den mængde dagslys, man har brug for og

bruge resten arealet til solceller, eftersom udbyttet af et stigende åbningsareal falder.

Med hensyn til lysets modellering, så gælder det ved overskyet himmel primært, at jo grovere opløsning et

mønster har, desto mere detaljeret bliver formgengivelsen. Samtidigt kan en forøgelse af åbningsantallet i

mønstret være med til at opbløde formens skyggetegning. Ved direkte sollys aftegnes solcellemønstrets

slagskygger på objekter og skaber en vekselvirkning mellem objektets form og mønstrets slagskygger, som

afhængigt af mønsterformen kan forvrænge objekternes form eller spille sammen med den.

Ingen af de undersøgte flade facademønstre fjerner blænding ved direkte sollys, men blændingen bliver lidt

mindre, jo finere opløsning facademønstret har. Det betyder, at et lysfiltrerende solcellemønster vil have

brug forsupplerende solafskærmning på interiørsiden af solcellerne.

Fig. 6.6.1a viser en tabel over den opsamlende konklusion for eksperimentgruppe A, hvor man kan få

overblik over de udslag, som variationen af solcellemønstret har på de relevante evalueringsparametre.

Ud af tabellen ses bl.a., at evalueringsparametrene modellering samt gennemsigtighedspåvirkning er i

konflikt med hinanden, da for at opnå en mere rumlig modellering af interiørets former er det mere

hensigtsmæssigt at have en grov mønsteropløsning – hvor mønstret er større. Et groft mønster giver

derimod indtryk af mere lysblokering i gennemsigtigheden end et fint mønster gør.

126


Fig. 6.6.1a Observationstabel for udslag ved eksperimentgruppe A. Langs venstre side ses denne gruppes

undersøgelsesvariabler, mens deres evaluering ses i de 4 kolonner organiseret efter de relevante evalueringsparametre

langs øverste kant. Minus-tegnet i en kolonne betyder, at der ingen udslag er i denne evalueringsparameter ved ændring

af den givne undersøgelsesvariabel. Ifølge observationerne i dette projekt er der flest udslag på gennemsigtigheden,

som er under indflydelse af samtlige undersøgelsesvariabler. Belysningsfordeling og modellering bliver også påvirket af

enkelte undersøgelsesvariabler.

Illustration: Artur Slupinski

127


6.6.2 Opsamlende konklusion for

eksperimentgruppe B - Vinkelselektivt mønster

Opsummerende kan man i denne eksperimentgruppe sige, at et mikroskopisk mønsterskala kan være

usynligt afhængigt af afstand, men transparensen er meget afhængig af mønstrets form og proportionering.

Hvor der ved mikroperforeringen i eksperiment B.04 er en fin transparens, er der sløring ved

mikrolamellerne i eksperiment B.02 samt B.03 pga. repetitionsafstanden, som kan skabe diffraktion, hvor det

filtrerede lys brydes i forskellige farver samt slører udsigten. I rum hvor transparensen ikke skal være

tydelig, kunne denne farverige lysspredning udnyttes som en perceptuel kvalitet i rummet.

Eksperiment B.04 med mikroperforering virker som en god kombination af de horisontale og de vertikale

lameller både med hensyn til lysfordelingen og transparensen, hvor hulformen har en speciel let trekantet

udformning, udviklet af firmaet Photosolar, som skaber en tydelig transparens uden sløring eller interferens.

Med hensyn til dagslysudnyttelsen er der især ved de horisontale mikrolameller i eksperiment B.02 samt ved

udhænget i eksperiment B.01 en mere vandret DF-kurve, hvilket signalerer en jævn dagslysfordeling.

Desværre er DF alt for lav ved de horisontale mikrolameller i eksperiment B.02 i for hold til

belysninggskravene, da de horisontale lameller blokerer for himmellyset.

De vertikale mikrolameller i eksperiment B.03 giver en meget højere DF end de horisontale mikrolameller

samtidigt med, at de giver afskærmning mod sidelys samt den lave solhøjde om formiddagen og om

eftermiddagen uden at blokere for himmellys, som de horisontale lameller i ekperiment B.02 ellers gør. DFkurven

er meget ens ved mikroperforeringen i eksperiment B.04, udhænget i eksperiment B.01 samt de

vertikale lameller i eksperiment B.03, mens de to førstnævnte stadig er i stand til at skærme for den høje

sommersol.

Modelleringsmæssigt er der ved diffust himmellys flere virkninger afhængigt af, om det er perforering eller

mikrolameller samt hvordan lamellerne vender. Den mest rumlige modellering opnås i denne gruppe med

vertikale lameller i eksperiment B.03 med vertikale lameller, da de transmitterer både det oppefrakommende

og det horisontale lys, som har retning retvinklet på facaden set i plan – det vil sige intet sidelys. Dette lys,

som kun varierer i højdevinkelen, er med til at fremhæve detaljerne og give nogle tydelige selvskygger,

mens variation i lysets højdevinkel bløder skyggerne op – dette fremgår tydeligst på dukkehovedets øjne i

fig. 6.2u i forhold til fig. 6.2s, 6.2t samt 6.2v.

Det er i denne eksperimentgruppe svært at tale om modellering ved direkte sol, da flere eksperimenter

afskærer sollyset og spreder det i uvante retninger. Derfor sker der, med uventede lysretninger, ganske

dramatiske lysvirkninger om end ikke særligt formgengivende, hvilket også fremgår i fig. 6.2o – 6.2r.

Samtlige eksperimenter undtaget eksperiment B.01 med udhæng kan forebygge sekundærblænding ved

middagssol på jævndøgnstidspunkt pga. deres udjævnende lysspredning og lysafskæring. Lysfordelingen er

meget jævn igennem hele rumdybden med undtagelse af eksperiment B.03 med vertikale lameller, hvor

lysafskæring sker mod sidelys. Dog hvis solhøjden bliver lavere, hvor middagssolhøjden er op til 47 o mindre i

forhold til sommersolhøjden, vil der opstå primærblænding fra det indkommende sollys samt evt.

sekundærblænding via mønstrets næsten vandrette refleksion af lyset ind i rummet ved så lav en solhøjde.

Der er målt og observeret blænding fra lamellernes lysrefleksionen i eksperiment B.02 med horisontale

lameller.

Ved eftermiddagssol med kig langs facaden er der blænding ved samtlige eksperimenter, med undtagelse af

eksperiment B.03 med lodrette lameller. Ved de lodrette lameller er der ingen blænding, da de skærer helt

af for eftermiddagssolen og formiddagssolen, så der vil kun være himmellys, som vil komme igennem

facaden på nær af tidsrummet omkring middag, hvor solen vil stå retvinklet ud for facaden og solstrålerne er

parallelle med lamellerne.

Fig. 6.6.2a viser observationstabellen over udslag for eksperimentgruppe B, hvor især det vertikale

lamelmønster i undersøgelsesvariablet mønsterretning markerer sig med optisk gode udslag ved flere

evalueringsparamtre. Vertikale lameller på en sydfacade modtager dog ikke ligeså store mængder sollys som

horisontale lameller. Derfor vil det i dette tilfælde være nødvendigt at anvende solceller som er bifaciale – de

kan modtage solstråling fra begge sider om for- og eftermiddagen – de har to forsider. Således kan de

vertikale lamellers strømproducerende egenskaber som solceller forbedres væsentligt.

128


Fig. 6.6.2a Observationstabel for udslag ved eksperimentgruppe B. Langs venstre side ses denne gruppes

undersøgelsesvariabler, mens deres evaluering ses i de 4 kolonner organiseret efter de relevante evalueringsparametre

langs øverste kant. Minus-tegnet i en kolonne betyder, at der ingen udslag er i denne evalueringsparameter ved ændring

af den givne undersøgelsesvariabel. Ved makro mønsterskala skal der i disse undersøgelser forstås som et stort lamel –

et udhæng.

Illustration: Artur Slupinski

129


6.6.3 Opsamlende konklusion for eksperimentgruppe C – Transparent Grå-filter

I forbindelse med gennemsigtigheden sker der ved udkig igennem gråfilteret en afmætning af farver set i

forhold til en tom glasfacade i referenceeksperimentet X.00. Dette kommer tydeligst til udtryk, når hele

facaden har en uniform gråfilter. Ved gråfilteret med graduering fra helt lysblokerende til helt gennemsigtig

oplever man ikke gråfilterets afmætning af motivets farver, da det transparente felt i

gradueringseksperimentet C.02 viser farverne lige så klart som en normal glasrude og tiltrækker sig blikkets

fokus.

Selvom de 2 gråfilter-varaitioner i eksperiment C.01 med dækningsgrader på henholdsvis 58 % samt 82 %

har en betydeligt lavere DF end en tom glasfacade i referenceeksperimentet X.00, så er det ikke noget, man

oplever med det blotte øje, eftersom synet tilpasser sig til gennemsnitsstyrken af lyset samtidigt med, at

kontrastforholdene i disse eksperimenter er så godt som identiske, og derved ser man ikke forskellen i

rummets belysningsstyrke. Det graduerede eksperiment C.02 har til gengæld en stejl DF-kurve, som ”flader

ud” og bliver som de resterende eksperimentvariationer i denne gruppe.

Sekundærblænding opstår primært ved eftermiddagssol, hvor rummet indenfor de valgte synsvinkler bliver

ujævnt belyst og resulterer i sollysarealer og skyggearealer. For den uniforme filters vedkommende i

eksperiment C.01 minder kontrastforholdene om dem ved en tom glasfacade i eksperiment X.00. Ved

gradueringen i eksperiment C.02 bliver kontrastforholdene langt mere ekstreme på grund af det

transparente bånds ”spotlys-effekt”. En ujævnt lysfiltrerende facade kan bidrage til at skabe lys- og

skyggezoner i rummet, men også en ujævn lysfordeling, som kan resultere i stor blænding, som i

ovennævnte eksperiment C.02. Derfor er det i denne gruppe nødvendigt med lysregulerende

foranstaltninger, som kan afskærme interiøret mod direkte sollys.

Modellering ved diffust himmellys minder meget om en tom glasfacades – der er i begge tilfælde kun en

lysåbning, som fint gengiver formen og antyder detaljerne. Ved gradueringen er der lidt mere ”spotlyseffekt”

ud for det transparente vinduesbånd, således at området ud for det fremhæves mere rumligt end

eksempelvist toppen af objektet, som befinder sig udenfor ”spotlys-området”.

Ved direkte sollys er formen i alle eksperimenter i denne eksperimentgruppe svært at aflæse, hvor de fine

detaljer såsom omkring øjnene er helt udvisket af sollyset, og man ser nærmest kun omridset af objektet.

Således kan man konkludere, at et uniformt gråfilter virker lysmæssigt som en tom glasfacade og er ikke

nogen effektiv solafskærmning. Den mest mærkbare forskel ses ved gennemsigtigheden, hvor udsigtens

faver bliver mere afmætede i takt med filterets dækningsgrad stiger. Til gengæld kan man også anvende

gråfilter som en graduerende bånd i facaden for at opnå komplet transparens bestemte steder på facaden

og mere lukkethed andre steder i facaden – dette kan være med til at skærpe opmærksomheden på

bestemte dele af udsigten. I begge tilfælde skal man dog være opmærksom på behovet for justerbar

lysafskærmning på interiørsiden af solcellefilteret for at undgå blænding ved direkte sol.

Fig. 6.6.3a viser observationstabellen over udslag for eksperimentgruppe C, der egentligt er nogle ret

forudsigelige udslag, hvor den varierede mønsterkomposition ser ud til at give et dramatisk dagslys med

både en rumlig modellering, men og ret ekstreme kontrastforhold, der kræver supplerende solafskærmning.

130


Fig. 6.6.3a Observationstabel for udslag ved eksperimentgruppe C. Langs venstre side ses denne gruppes

undersøgelsesvariabler, mens deres evaluering ses i de 4 kolonner organiseret efter de relevante evalueringsparametre

langs øverste kant. Minus-tegnet i en kolonne betyder, at der ingen udslag er i denne evalueringsparameter ved ændring

af den givne undersøgelsesvariabel.

Illustration: Artur Slupinski

131


6.6.4 Opsamlende konklusion for

eksperimentgruppe D – transparent Farvefilter

På trods af øjets farvekonstans er farvegengivelsen ved de farvefiltrerende facader mest korrekt, når de

anvendte farver giver tilsammen giver neutralt gråt lys. Farvefiltrene skal derfor så vidt muligt have samme

lystransmittans og jo flere farver, der indgår i kombinationen desto større chancer for korrekt

farvegengivelse. Det samme gælder farvestribernes bredde - jo smallere hvert farvefelt er, desto tættere på

facaden bliver de forskellige lysfarver blandet og dermed kan gengive farven korrekt tættere på facaden end

de brede farvestriber.

Ved direkte sollys, hvor der pga. lysets parallelle retning er længere afstand fra facaden før lysfarverne

blandes, fungerer hver farvefelt som en separat lyskilde med så stor intensitet, at det ses på objektets farve.

Det betyder, at objektet indenfor belyses med flere farver lyskilder, hvilket udelukker synssansens

farvekonstans. Farvekonstans kan nemlig kun finde sted, når alt lys i et givent rum har samme farve.

(Lechner 1991, s. 260) Således er det sværere at genkende objektets farver, ved direkte sollys ens ved

diffus himmellys i denne eksperimentgruppe.

De transparente farvefiltres modelleringsevne ved diffust himmellys minder meget om den tomme

glasfacades, dog med lette farvenuancer ved facaden med de brede farvestriber. Ved direkte sollys indtager

facademønstret rummet med farvestriber over det hele, som overlapper med lys og skygge, hvilket kan virke

interessant, men også krævende for beskueren at adskille formen fra farvestriberne.

Selve kontrastforholdene minder meget om en tom glasfacades, hvor det stærke sollys giver skarpe

selvskygger og gengiver formens helhed, mens de små detaljer som øjne udviskes komplet af det stærke

sollys.

Desuden opstår der spændende farveslagskygger for hver af facadens farver selv efter de filtrerede lysfarver

har blandet sig med hinanden til neutralt gråt lys – såvel ved direkte sol som ved diffust himmellys.

Det er i denne eksperimentgruppe ikke muligt at undgå sekundærblænding, hvilket kræver en

lysregulerende foranstaltning på interiørsiden af farvefiltret.

Med hensyn til gennemsigtigheden, så gengiver gråmix-farverne udsigtens farver mest korrekt, og jo flere

farver gråmix-kombinationen består af, desto mere korrekt opleves udsigtens farver. 3 farver giver

umiddelbart bedre farvegengivelse end de forskellige tofarvers kombinationer.

Med hensyn til bredden på farvestriberne så forholder dette sig tilsyneladende sådan, at jo smallere striber,

desto mere korrekt opleves udsigtens farver. Hvis farvestriberne i et givent eksperiment har ens grad af

lystransmittans, så er der større chance for at opnå en korrekt farvegengivelse. Samtidigt virker graden af

lystransmittans som farvestribernes luminans og kan dermed skabe en visuelt ”vibrerende” farvevirkning,

hvilket kan virke forstyrrende.

Ligesom i eksperimentgruppe A, virker retningen på farvestriberne i eksperimenterne, vertikal eller

horisontal, på lignende måde. De horisontale striber virker mere rolige at se på pga. øjnenes horisontale

orientering og dermed få farveskift ved blikket horisontale vandring. Det betyder dog, at udsigtens farver er

ændret i længere tid af gangen igen pga. blikkets primært horisontale vandring. Ved vertikale striber får

man et bedre indtryk af udsigtens farver, da blikkets primært vandrette vandren for input i flere farver, og

derfor kan det muligvis være, at det er lettere at stykke de forskelligt farvede indtryk sammen til en helhed.

Det er dog ikke udelukket, at ligesom i eksperimentgruppe A kan det fortrukne retning på stribemønstret

hænge sammen med udsigtens dominerende linier.

Fig. 6.6.4a viser observationstabellen over udslag for eksperimentgruppe D, hvor det er især i

gennemsigtigheden og i farvegengivelsen, hvor der opleves udslag.

132


Fig. 6.6.4a Observationstabel for udslag ved eksperimentgruppe D. Langs venstre side ses denne gruppes

undersøgelsesvariabler, mens deres evaluering ses i de 4 kolonner organiseret efter de relevante evalueringsparametre

langs øverste kant. Minus-tegnet i en kolonne betyder, at der ingen udslag er i denne evalueringsparameter ved ændring

af den givne undersøgelsesvariabel.

Illustration: Artur Slupinski

133


6.6.5 Opsamlende konklusion for

eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling

I denne gruppe er det især tilstande ved direkte sollys, som er afgørende, da en evt. supplerende

bagindkapsling vil kunne blive aktiveret og reducere blænding ved direkte sollys i de andre eksperimenters

facader.

I forbindelse med gennemsigtighed sker der ved den klare grå bagindkapsling i eksperiment E.03 og især

E.04 en afmætning af udsigtens farver og kontraster, så det kun er hovedtrækkene – de stærkeste

kontraster, som for eksempel silhuet på et landskab, som forbliver aflæselige.

Med hensyn til blænding så hjælper den klare formørkede bagindkapsling ikke, set i forhold til de samme

mønstre uden bagindkapslingen – den relative luminans forbliver stadigt for stor - der er stadigt for store

kontraster. Den matte bagindkapsling derimod fordeler lyset jævnt og fjerner al blænding.

Modellering ved supplerende bagindkapsling afhænger meget af den form for lystransmittans denne

bagindkapsling har – diffus eller spekulær – spredes lyset eller beholder det dets oprindelige retning? Ved

den matte bagindkapsling er lyset diffust, men formen på trods af de dårligt fremhævede detaljer er stadigt

aflæseligt om end mere flad end ved en tom glasfacade i referenceeksperiment X.00 ved diffust himmellys,

vist tilbage i fig. 6.4a. Ved den klare bagindkapsling er formen i direkte sollys alt for udetaljeret, hvor på

trods af formens hovedtræk er de små detaljer helt overdøvet af den stærke kontrast.

Således kan man konkludere, at ved direkte sollys og de blændingsproblemer, det ofte forårsager, virker den

matte bagindkapsling efter hensigten, mens den klare mørkegrå bagindkapsling har svært ved at resucere

blændingen.

Fig. 6.6.52a viser observationstabellen over udslag for eksperimentgruppe E, hvor den matte bagindkapsling

er i stand til at eliminere blænding med diffus lystransmittans.

Fig. 6.6.5a Observationstabel for udslag ved eksperimentgruppe E. Langs venstre side ses denne gruppes

undersøgelsesvariabler, mens deres evaluering ses i de 3 kolonner organiseret efter de relevante evalueringsparametre

langs øverste kant. Minus-tegnet i en kolonne betyder, at der ingen udslag er i denne evalueringsparameter ved ændring

af den givne undersøgelsesvariabel.

Illustration: Artur Slupinski

134


6.6.6 Opsamling

Selvom eksperimentgrupperne ikke har helt ens evalueringsparametre samt forskellige

undersøgelsesvariabler, er der dog visse ligheder.

Af de undersøgte eksperimenter kan det konkluderes, at blænding ikke er til at undgå i langt de fleste

lysfiltrerende solcelleruder - en observation, der også bekræftes af et andet sideløbende multidisciplinært

forskningsprojekt om kommercielle lysfiltrerende solceller med tilten ”Lys og Energi - solceller i transparente

facader” (Chritsoffersen et al. 2008). Det er kun de eksperimenter, der ændrer på lysets retning som de

vinkelselektive eksperimenter i gruppe B samt de matterede bagindkapslingseksperimenter i gruppe E, der

formår at reducere blænding. De andre eksperimentgrupper, A, C og D, der forsøger at skærme af for

sollyset med deres dækningsgrad uden at ændre dagslysets retning, formår slet ikke at reducere

blændingen.

Da det imidlertid er mening at eksperimentgruppe E skal fungere som en supplerende solafskærmning ved

de andre eksperimentgrupper, er der stadigt gode potentialer for bygningsintegration for disse, selvom disse

er ret ineffektive som solafskærmning. Ikke desto mindre har disse tre grupper spændende muligheder både

farve- og mønstermæssigt, hvilket perspektiveringen i kapitel 7 ser nærmere på.

Eksperimentgruppe C og D for henholdsvis de transparente grå-filtre og de transparente farve-filtre deler

mange lysmæssige egenskaber indenfor kontrastforhold, belysningsfordeling og modellering med undtagelse

af det farvede lys, som giver eksperimentgruppe D en ekstra dimension at arbejde med det optiske

indeklima i.

Generelt gælder det for eksperimentgrupperne A, B, C og D, at jo mindre skala mønstret har, desto mere

glidende overgange opstår der mellem lys, skyger eller farver med en mere atmosfærisk karakter i

modsætning til storskalamønstre, hvor mønstrets former aftegnes tydeligt i skygger og farver – især ved

direkte sollys - og bliver dermed en mere grafisk del af rummet, hvilket som sagt kan fremkalde store

kontraster og blænding, men omvendt kan det skabe et dynamisk samspil med rummets former og dagens

skiftende sollysretning.

Dette underkapitels konklusioner efterfølges i kapitel 7 af en perspektivering, som skal brede konklusionerne

ud til en arkitektonisk sammenhæng, hvor de forskellige eksperimentgrupper til sidst sammenlignes, hvor

hver gruppe får fremhævet sine styrker og svagheder i en arkitektonisk sammenhæng på baggrund af

perspektiveringen i kapitel 7.

135


6.6.7 Konklusion for de anvendte undersøgelsesteknikker

Helheden taget i betragtning kan man indledende sige, at de anvendte undersøgelsesteknikker giver mening

for undersøgelserne, da observationerne virker meget plausible. Samtidigt er det bekræftende for mine

undersøgelsesteknikker, at det førnævnte forskningsprojekt ”Lys og Energi - solceller i transparente facader”

også når frem til samme konklusion om, at lysfiltrerende solcelleruder har svært ved at skabe et permanent

godt optisk indeklima uden en supplerende solafskærmning på interiørsiden (Chritsoffersen et al. 2008).

Samtidigt har dagslyslaboratoriet og anvendelse af skalamodellen med de mange udskiftelige solcelleruder

givet mig mulighed for at gennemføre mange eksperimenter på relativt kort tid, hvilket gør, at man lettere

kan vurdere oplevelsen af forskellige eksperimenter i forhold til hinanden, da det ikke tager lang tid at

udskifte solcelleruden i modellen.

Dette projekts undersøgelser har nærmest foregået ”på samleband”, hvor man efterfølgende kan reflektere,

hvad man ellers skulle have undersøgt eller, om registreringerne har nogle mangler eller uklarheder.

De undersøgelsesteknikker, jeg har anvendt til studier af lysfiltrerende solcelleruder i lille skala – både

undersøgelsesomgivelser i form af lyslaboratorierne og skalamodellen samt evalueringsteknikkerne er kendt

og gennemprøvet af arkitekter, der beskæftiger sig med belysning, hvor jeg så har tilføjet et par små

ændringer i form af dukkehovedet og farvekapslerne.

Begge disse tiltag gjorde det lettere at vurdere det filtrerede lys, da disse genstandene er meget konkrete

med en kendt lysreference fra hverdagen. Kapslerne har farver, som ses så ofte, at deres farver nærmest

sidder på rygraden, så man straks kan vurdere, om kapslernes farve ved et givent eksperiment ser korrekt

eller forvrænget ud. Desuden anvendes der også en referencemodel med uforstyrret himmellys, så farverne

kan vurderes op mod dennes kapsler.

Dukkehovedet gør, at man straks kan vurdere belysnigens retning og karakter - om dukkehovedet ser ud,

som den ”skal” eller, om der er nogle dramatiske effekter, som virker ”uhyggelige” eller teatralske pga.

lysets retning, der kan spores via dukkehovedets skygger, er anderledes ved et givent solcellerude.

Et andet godt værktøj, som fungerer fint i eksperimentgruppe D, er det at se et farvemønsters forskelle i

lystranmittans via et gråskalafotografi i fotoprogrammet Photoshop, hvor man kan vurdere, om farverne i

mønstret fremtræder lige lyse og dermed kan give en korrekt farvegengivelse samt den føromtalte

”vibrerende” farvevirkning – som farver med ens luminans gør (Livingstone 2002, s.38).

Den supplerende måling af lystransmittans med spektrofotometer til at vurdere en farvefiltermønsters

farvegengivelsesevne giver en god sammenligningsværktøj ved flere mønstre, da man kan sammenligne

hver mønsters samlede spektralfordelingskurve for mønstrets lystransmittans ved enormt mange

lysbølgelængder.

Ved kontrastforholdsundersøgelser, hvor luminansen skal måles i en retning direkte på facaden vil det være

en fordel, at man også har en genstand – eksempelvis dukkehovedet igen, så man kan måle luminansen på

dens skyggeside og dermed vurdere, om lysindstrålingen er for højt i forhold til skyggerne i rummet. Måler

man kun det belyste område vil luminansforskellen ikke være stor selvom lysniveauet kan være for højt i det

øjeblik, at der kommer genstande i rummet, som kaster skygger.

De to DF-målinger ved hvert eksperiment i to forskellige målestoksforhold, afspejlet i to bordhøjder, fungerer

også godt med hensyn til at give modelrummet et mere spekulativt karakter i forbindelse med dets mulige

funktioner – lillerumsfunktioner som kontor samt storrumsfunktioner som gymnastiksal.

Sidst, men ikke mindst skal nævnes selve 1:1 målestoksforholdet på eksperimentvariationerne i form af de

lysfiltrerende solcelleruder, mens selve modellen var i et langt mindre målestoksforhold på 1:10 og 1:20.

Det var først og fremmest vigtigt at kunne vurdere eksperimenternes gennemsigtighed i 1:1

målestoksforhold, da det ved nedskalering af i forvejen lilleskalamønstre til mikroskalamønstre kan ske en

ændring af mønstrets lysspredning, hvilket kan gøre undersøgelsen ugyldig – eksempelvis kan der opstå

diffraktion ved nedskalering af et i forvejen lille mønster.

136


Skalaen på det lille mønster handler således om at bevare lysspredningen, hvilket kan gøres, som jeg har

valgt at gøre – ved at tage et udsnit af mønstret istedet for at skalere det ned, hvor det i sådan et tilfælde

kan betragtes som et andet mønster.

Ved at bevare lysspredningen opnår man dermed stadigt en plausibel vurdering er af modellering da

lysretningerne er intakt.

Ligeledes gælder det for kontrastforholdene, hvor lysspredning virker til at være afgørende for kontrasten og

blændingsrisikoen.

Ligeledes burde måling af DF, der faktisk er den eneste evalueringsparameter, der registreres i relation til

rummets dybde, være korrekt, da lyset beholder den retning, som mønstret giver det i filtreringen –

dækningsgraden på mønstret forbliver også den samme, hvilket yderligere eliminerer risiko for at få en

forvrænget DF-måling.

Farvegengivelsen burde også være korrekt, da farveblandingen og vinklen på lysspredning er som det

undersøgte mønster nu har. Ved nedskalering ville man måske opnå interferens mellem farverne, hvis

farvefelterne blev for smalle.

En måde man dog godt kunne undersøge den måde at arbejde med målestoksforhold på er ved at fortage

en række eksperimenter, hvor facaden stadigt er 1:1, men modellen er 1:5 og se, om resultatet er det

samme.

Grunden til at vælge en større model er, at der er risiko for, at modelrummets vægge reflekterer det

filtrerede lys tilbage til rummet og på den måde kan let forvrænge udfaldene – eksempelvis farvegengivelsen

eller modelleringen.

137


138


7. Arkitektoniske potentialer for lysfiltrerende solceller

Formålet med dette kapitel er at brede projektets lysfiltrerende eksperimenter ud til bygninger og pege på,

hvordan eksperimenternes resultater med lysfiltrerende solceller kan finde mulige anvendelser i arkitekturen.

Kapitlet handler derfor om at læne de abstrakte undersøgelser fra forrige kapitel op ad byggede analogier.

Der ses på, hvordan dette projekts observationer afspejles i byggede arkitektoniske idéer, hvor der henvises

til de konkrete eksperimenter samt mulige solcelletyper – hvilke arkitektoniske potentialer og risici er der

forbundet med de givne lysfiltreringsprincipper.

Selvom dette kapitel ikke knytter sig til metodiske spørgsmål, men udelukkende til de observerede resultater

beskrevet i kapitel 6, så lægges der opmærksomhed på, hvorvidt de byggede eksempler/fænomener

bekræfter observationerne og dermed den valgte undersøgelsesteknik

Kapitlet begynder med en generel afsnit, der tager udgangspunkt i begreberne kosmetik og transparens,

som kobles sammen med solcellerne. Derefter bygges kapitlet op omkring de forskellige eksperimentgrupper

ligesom kapitel 6, dog med den undtagelse, at eksperimentgruppe E - supplerende bagindkapsling flyttes til

start før eksperimentgruppe A. Grunden til denne flytning er, at som observationerne viste, kan ingen af de

andre eksperimentgrupperne kan undvære lysjusterende bagindkapsling igennem hele dagen.

I opsamlingsafsnittet til allersidst sammenlignes eksperimentgrupperne med hinanden, og der peges på

deres indbyrdes styrker og svagheder. Efterfølgende belyses der, hvilke områder kunne være interessante at

udforske videre i forbindelse med bygningsintegration af solceller.

7.1 Generelt – lysfiltrerende solceller som gennemsigtig ”kosmetisk”

Under en masterclass i januar 2007 på Kunstakademiets Arkitektskole fremhævede arkitekturteoretikeren

David Leatherbarrow to forskellige bearbejdningsteknikker af lodrette overflader, som han kaldte for den

græske og den romerske materialetilgang. Den græske materialetilgang går ud på at forarbejde overfladen

af selve byggematerialet for eksempel ved polering eller mønsterindgravering (Leatherbarrow 2007). Der er

således tale om det rå materiale, som åbenlyst kommer til udtryk med en overfladebearbejdning. Den

romerske materialetilgang består til gengæld i en materiel lagdeling - at dække byggematerialet til med et

andet materiale - for eksempel puds eller fliser (Leatherbarrow 2007). I den romerske materialetilgang er

der således fokus på lagdeling, beklædning og visuel repræsentation, hvor det er et bestemt udseende, man

gerne vil have frem i en given bygningsfacade, som ikke nødvendigvis er iboende i bygningsmaterialet.

Den græske materialetilgang kan observeres i den modernistiske arkitekturs hensigter, hvor den materielle

konstruktive essens er vigtigere end dens beklædning – en materiel ærlighed med et øsnke om at afklæde

og eksponere det ”råstof”, bygningen er gjort af, og den måde, den er sat sammen på (Leatherbarrow

2007). Den romerske materialitet har derimod sat sit tydelige præg på bl.a. historicistisk arkitektur som hos

arkitekten Gottfried Semper, for hvem overfladen er mere betydningsfuld end det, der er under overfladen -

arkitekturen skal ifølge Semper handle om repræsentation og kommunikation af en kulturel sammenhæng

frem for blot at være en mængde sammensatte materialer (Leatherbarrow et al. 2002, s. 90). Man kan

således hævde, at det i stedet for at eksponere handler således om fremtoning og interface i den romerske

arkitektur - materiale på materiale, lag på lag – en materiel lagdeling.

Når man ser på de forskellige typer solceller og deres indkapslingsmuligheder beskrevet i kapitel 3, så

opdager man til gengæld en dobbelthed – solcellerne er selve ”råstoffet”, men samtidigt er der tale om en

lagdeling i form af det, at solcellen er indkapslet i gennemsigtigt glas samt det, at solcellen består af

forskellige lag som for eksempel silicium og lederbaner på front og bag. Dermed er solcellen både ”græsk”

og ”romersk” – både eksponeret, men alligevel beklædt via sin lagdeling. Solcellen kan både være en

funktionel energikilde, som det materiale, den nu er, samtidigt med at bidrage som et ”kosmetisk” lag til

bygningens peceptuelle kvalitet.

Arkitekturkritikeren Jeffrey Kipnis har behandlet kosmetik-begrebet i arkitektonisk sammenhæng (Kipnis

1997 s. 25). I den forbindelse har han fremhævet facadestofligheden i arkitektfirmaet Herzog & deMeurons

arkitektur som eksempler på arkitektonisk kosmetik (Kipnis 1997 s. 25). Flere af disse eksempler kan ses

forskellige steder i denne afhandling - bl.a. i fig. 7.4e. Kipnis adskiller begreberne kosmetik og ornament fra

hinanden ved at sammenligne begge begreber med henholdsvist make-up og smykker (Kipnis 1997 s. 25).

Mens ornament, ifølge Kipnis, fremtræder som påhæftede objekter, der ikke er en integreret del af

bygningkroppen, så opererer kosmetik i felter og bliver således en helhedsorienteret del af bygningens flade

(Kipnis 1997 s. 25). Begge begreber er illustreret i fig. 7.1a og 7.1b.

139


Fig. 7.1a Tatovering som kosmetik

og piercing som ornament.

Fotografi: Artur Slupinski

Fig. 7.1b Tagmosaik som kosmetik og korsblomster

samt krabbeblade som ornament - Matthias-kirke i

Budapest, påbegyndt 1255 og ombygget 1873-96 af

Frigyes Schulek.

Fotografi: Katarzyna Slupinski

Hvis lysfiltrerende solcelleruder kan blive behandlet som bygningens elektricitetsproducerende kosmetik, kan

der opstå anledning til at arbejde med solceller som glasfacaders optiske filtre i forskellige former, som

antydet i dette projekts undersøgelser, hvor integrationen af solcelleteknologi ikke er et mål i sig selv, men

nærmere et middel til at frembringe perceptuelle kvaliteter udover at producere elektricitet. Dermed kan

lysfiltrerende solceller understrege facadens essentielle betydning som et filter. En lysfiltrerende solcellerude

kan således blive et slør, der omkranser bygningens rum, mens det videregiver dagslys, producerer

elektricitet og tillader grader af udkig på strategisk udvalgte steder.

Facadens lysfiltrering er gentagne gange i arkitekturhistorien blevet gjort til et karakterfuldt arkitektonisk

motiv - noget som på samme tid var translucent og materielt – åben og lukket – gennemskinneligt og

lysblokerende. Man kan eksempelvis referere til japanske shoji-papirskærme, perforerede mamorfacader i

indiske paladser eller gotikkens glasmalerier vist i fig. 7.1c. Gotikkens enorme glasmalerier var tidlige

eksempler på glasvægge, der netop gjorde brug af glassets potentialer for lysfiltrering via brug af farver –

ikke ulig potentialerne i de farvede DSC-solceller.

Fig. 7.1c St. Vitus Domkirke i Prag, påbegyndt 1344 –

bygnings-facaden som et filtrerende slør.

Fotografi: Artur Slupinski

140


Fokus på helt gennemsigtige dematerialiserede vægge frembragte under modernismen visioner om et

transparent samfund, hvor man kunne se igennem facader, og hvor bygningens indre rum kunne ”flyde” frit

ud i sine omgivelser (Pedersen 1994 s. 76). Som førnævnt findes der tidligere eksempler på store

glasmembraner i de gotiske katedralers glasmosaiker, i de gennemsigtige victorianske palmehuse samt store

overdækninger af togstationer – en tradition, der fortsat lever – sågar med solceller integreret som et

kosmetisk mønster, som vist i fig. 7.1d . Udviklingen af vinduet fra et hul til en glasvæg tog dog først fart i

løbet af det 20. århundrede via nye muligheder indenfor glasfremstilling.

Fig. 7.1d Berliner Hauptbahnhof af arkitektfirmaet von Gerkan, Marg und Partner fra

2002. Glasoverdækningen har integrerede solceller.

Fotografi: Artur Slupinski

I kraft af nye glasmuligheder var det især idéen om facaden som en usynligt transparent membran, der

opnåede størst udbredelse, hvor arkitekten Walter Gropius allerede i 1912 fik demonstreret dette i hans

hovedbygning til skofabrikken Fagus og senere i 1925 i Bauhaus-skolens hovedbygning.

Det førnævnte fritflydende rum er ofte blevet demonstreret i modernistiske enfamiliehuse placeret ude i et

landskab, hvor man kan opholde sig indendørs og samtidigt være en del af landskabets rum. Sådan en

absolut transparens, som er helt gennemsigtig, kommer tydeligt til udtryk i fig. 7.1e, der viser Stahl House,

også kendt som Case Study House 22, af Pierre Koenig fra 1949, hvor glasset eliminerer forskellen mellem

vindue og facade.

Fig. 7.1e Stahl House, også kendt som Case Study House 22, af Pierre Koenig

fra 1949 – Glasfacaden får rummet til at flyde ud i omgivelserne. Læg mærke

til kuglelampen yderst til højre - den hænger uden for glasfacaden, selvom

den er identisk med lamperne indenfor. Ligeledes er den grønne plante bag

den siddende person placeret udendørs på den anden side af bygningen.

Personen sidder uden for facaden, men under taget – udhænget.

Fotografi: Artur Slupinski

141


Andre arkitekter, som Ludwig Mies van der Rohe, var til gengæld interesseret i glassets refleksioner via

arbejde med vinklede facader samt fremskudte facadeprofiler, som kunne reflekteres i glas – begge tiltag

kom stærkt til udtryk i to fiktive højhusprojekter fra starten af 1920’erne samt mange realiserede højhuse

senere i USA og Canada.

Arkitekten Bruno Taut var meget fascineret af muligheden for at fremstille glas i farver, hvilket han fik brugt

arkitektonisk i den midlertidige udstillingspavillion til Deutscher Werkbund-udstilling i 1914. Ifølge Taut var

pavillionen og dens interiør inspireret af de farvede glasmosaikker i gotiske katedraler, hvor Tauts fokus var

at påvirkning af lysets farve i interiøret (Rivad 2009). Pavillionen var en faceteret kuppel af rombeformede

glasstykker i forskellige farver.

Siden har der også været udvist interesse for glasfacader med eksperimenter ud fra andre visioner end

ovennævnte med bl.a. eksperimenter med forskellige lameller til at fordele dagslyset af bl.a. arkitekterne

Thomas Herzog samt Mike Davies. Siden 1990’erne har der desuden været stor interesse for det

translucente, det perforerede og det visuelt lagdelte med bygninger af arkitektfirmaerne Morphosis, Herzog

& de Meuron samt SANAA, hvor især sidstnævnte eksperimenterer meget med forholdet mellem

transparens, translucens og refleksion via overlapninger af flere glaslag, forskellige glastykkelser samt flere

stofligheder i glasset (Rivad 2009). Denne vekselvirkning mellem forskellige transparenstyper, perforeringer

og visuel lagdeling, illustreret i fig. 7.1f, vender vi tilbage til senere i dette kapitel.

Fig. 7.1f UFA-Palast-Biograf i Dresden af arkitektfirmaet

Coop Himmelb(l)au fra 1998 – visuel lagdeling som en

vekselvirkning mellem transparens og lafskærmning.

Fotografi: Artur Slupinski

I 1995 arrangerede arkitekturkuratoren på Museum of Modern Art i New York, Terence Riley, udstillingen

”Light Construction” med fokus på, ifølge ham, en dengang ”opstået sensibilitet” i arkitekturen med interesse

for oplevelsen af et værk i stedet for interessen i selve værket/objektet/stilarten (Gannon 2002 s. 17).

Udstillingens projekter var ikke udvalgt som betragtninger om form, men som betragtninger om perception

af translucens.

142


De udstillede projekter viste, at hvor den hidtil mest udbredte transparens var et absolut alt-eller-intettransparens,

hvor rummet kunne flyde mellem ude og inde, så arbejdede man nu med gradueret

transparens i et spektrum mellem helt opakt og helt transparent – translucens, som transmitterer dagslys,

mens det slører og afslører indkig og udkig, hvor der er mulighed for vekselvirkninger mellem udsigtens

dybde og materialets flade (Taylor 2002 s. 57). Ikke ulig de muligheder, der ligger i lysfiltrerende

solcelleruder.

I stedet for at bruge materialer, som de er, så er der i dag en tilsyneladende fornyet interesse i at

manipulere materialerne ud fra såvel funktionelle som perceptuelle intentioner. Man kan hævde, at der er

tale om en videre udforskning af transparens frem for at betragte transparens med en alt-eller-intet-tilgang.

Man kan hævde, at hvis man kun arbejder med denne alt-eller-intet-transparens, udforsker man ikke

transparensen, men i stedet bruger den som erstatning for luft. En udforskning forudsætter, at

transparensen kan manipuleres og gradueres, som om den var et materiale, hvilket er de lysfiltrerende

solcellers potentiale som optisk filter.

Terence Riley hævder, at gennem udforskning af transparensens muligheder bevæger man sig således fra

konstruktionen og bygningsformen som det definerende bygningsudtryk til bygningens facademateriale som

den definerende og identitetsskabende bygningsdel (Davidson 1994 s. 57). Et tydeligt eksempel på

facadematerialets afgørende betydning for bygningsudtrykket ses i mange af Herzog & de Meurons projekter

- et af dem vist i fig. 7.1g. Man ser sjældent Herzog & de Meurons projekter præsenteret i form af

plantegninger eller snittegninger, men derimod primært via afbildninger af facaderne – såvel i tegninger som

i Fotografis. Bygningens facademembran kan sidestilles med det førnævnte kosmetik-begreb hos Jeffrey

Kipnis. Denne tiltagende fokus på bygningens kosmetik i kraft af fokus på facademembranen - som

bygningens definerende bestanddel kan være fremmende for facadeintegrerede solcellers gennembrud som

optisk filter.

Fig. 7.1g Laban Dance Center i London af Herzog & de Meuron, 2003 - bygningens udtryk defineret ikke

af bygningsformen, men af facadematerialet – af bygningens kosmetik.

Fotografi: Artur Slupinski

I lysfiltrerende facader, hvor transparensen ikke er absolut, men vekslende, ville det således være mere

korrekt at bruge ordet gennemsigtighed frem for transparens. Gennemsigtighed er ligeledes mere korrekt

end translucens (gennemskinnelighed), da gennemsigtighed signalerer både materialitet samt mulighed for

at kigge igennem den – eksempelvis en perforering eller en flettet skærm. Transparens kan derimod ofte

sidestilles med glassets usynlighed – en absolut transparens, mens translucens kan sidestilles med matteret

glas, som er gennemskinneligt, men ikke gennemsigtigt. Gennemsigtighed som begreb åbner således op for

en graduering af ”transparensen” og dermed kan fremme brug af lysfiltrerende solcellerruders optiske

egenskaber som en del af det arkitektoniske palette.

Desuden er facadens indvendige optiske virkning i form af udsigtsgiver ligeledes betydningsfuld, hvor

facadens præstation som indramning af udsigt kan sammenlignes med billedkunst placeret på en væg

(Leatherbarrow et al. 2002 s. 46). Eksempler på denne vekselvirkning mellem vinduet og billedlærredet er

vist i fig. 7.1h og 7.1i. Arkitekten Le Corbusier understregede tydeligt betydningen af vinduet som et

143


fotografisk landskabsmaleri, hvilket ofte kom til udtryk i både tegninger, vist i fig. 7.1j, samt fotografier af

hans bygningsinteriører, hvor kun landskabet var synligt igennem vinduet (Leatherbarrow et al. 2002 s. 46).

Ligeledes var sprosserne i Le Corbusiers vinduesfacader proportioneret ud fra kompositoriske hensigter i

sammenhæng med landskabsudsigten således, at dybdeafstanden imellem udsigtens objekter, deres

indbyrdes størrelsesforhold og sprossernes inddeling af udsigten sammensmeltede til ét kompositionsplan i

glasfacaden (Leatherbarrow et al. 2002 s. 50).

Fig. 7.1h Glass House af Phillip Johnson, 1949 Fig. 7.1i Raoul Dufy, L’atelier du peintre, 1949 -

Billedlærred som vinduesudsigt og omvendt

Vinduesudsigt som billedlærred og omvendt

Fotografi: © 2005 The American Institute of Architects

Olie på lærred, 43 x 55 cm, Privat samling, London

Fig. 7.1j Glasfacade som et billedelærred, der sammensmelter udsigten og

facadens sprosser til én komposition.

Skitse af Le Corbusier, 1932

En lysfiltrerende glasfacade kan således betragtes som et billedlærred, hvor udsigten og det overlappende

lysfiltreringsmønster udgører ét billede. Mønstret behøver dog ikke at være uniform og kan være af

skiftende tæthed på bestemte strategiske steder på facaden - både for at lede mere lys igennem og for at

understrege bestemte dele af udsigten. Samtidigt kan man hævde, at tæthedsvariation i sådan et

lysfiltreringsmønster kan skabe variation i rummets aktivitet på de forskellige steder i modsætning til en helt

uniform facade, der kaster ens lys over hele facadens bredde.

Således kan en lysfiltrerende solcellefacade med perforerede eller farvede mønstre deltage som forgrund i

sådan en komposition. Ved at arbejde med skiftende tætheder i solcellemønstret som et optisk instrument til

at orientere blikket mod bestemte dele i udsigten, kan sådan en solcellefacade ikke blot blive en helhed med

rummet, men også med de udendørs omgivelser set indefra.

144


Som førnævnt, er der mange arkitektureksempler, hvor man i stigende grad reetablerer facaden – ikke som

noget solidt, ikke som noget usynligt, men i stedet som et optisk porøst slør, der netop kan frembringe en

vekselvirkning mellem facade og motiv. Sådan et slør kan understrege facadens egentlige udgangspunkt - et

filter, som skal spille sammen med både interiøret samt eksteriøret. Som de efterfølgende

arkitektureksempler i dette kapitel viser, er der tydelige paralleller til de forskellige eksperimentgruppers

materialitet. Eksperimentgrupperne perspektiveres individuelt i de efterfølgende kapitler.

145


7.2 Translucens - Eksperimentgruppe E – Supplerende bagindkapsling

I langt de fleste eksperimenter opstår der blænding ved direkte sollys, så derfor er denne

eksperimentgruppe yderst relevant for lysfiltrerende solcelleruder, hvilket er grunden til, at den

perspektiveres før de andre eksperimentgrupper til trods for, at den er benævnt med bogstavet E.

Samtlige eksperimenter i eksperimentgrupperne A, B, C og D viser, at lysfiltrerende solcellepaneler ikke kan

forhindre blænding igennem en hel dag ved egen afskærmning. Derfor er det nødvendigt med supplerende

solafskærmning ved samtlige eksperimentgrupper på interiørsiden af solcelleruden.

Det fremgår af observationerne for eksperimentgruppe E – ”Supplerende bagindkapsling”, at et translucent

hvidt matteret bagindkapslingslag på interiørsiden af solcellerne kan fjerne blænding ved at transmittere

sollyset diffust ind i rummet uden skarpe skygger. Tilgengæld er sådan et bagindkapslingslag ikke

transparent.

Derudover viser observationerne for eksperimentgruppe E viser, at et gråt bagindkapslinglag med spekulær

transmittans fjerner ikke blænding, og fungerer derfor dårligt som supplerende solafskærmning. Til gengæld

bevarer det grå bagindkapslingslag udsigten, dog i afmættede farver.

Ønsker man en effektiv supplerende solafskærmning til solcellerne, så er den matterede bagindkapsling lige

efter hensigten, selvom den også skærmer for udsigten, når den er i brug – når der er direkte sollys på

facaden.

Sådan en vekslende transparens kommer tydeligt til udtryk i traditionel japansk arkitektur, hvor man kan

graduere forbindelsen til bygningens omgivelser via forskellige lag af skærme i forskellige materialer såsom

den translucente papirskærm Shoji, der kan skydes til side samt hængende gennemsigtige bambusmåtter,

som kan rulles op og dermed forsvinde.

En graduering af facadens gennemsigtighed som værktøj til at justere det optiske indeklima har ofte haft en

central placering i arkitekturen – selv i Mies’ glasarkitektur har gardiner været et væsentligt element i

facaden, hvilket især kan ses i Farnsworth House, vist i fig. 7.2a, hvor alle vertikale flader i facaden er glas,

hvis transparens kan ændres med hvide lysfiltrerende gardiner.

Fig. 7.2a Farnsworth House af Mies van der Rohe 1951 – absolut transparens med gardiner trukket fra og med

gardiner trukket for.

Fotografi til venstre: Ukendt; Fotografi til højre: Lotte Bertelsen

Helt konkret er det dog ikke hensigten at anvende gardiner, men istedet en integreret ikke-mekanisk løsning

med smart material som for eksempel elektrokromt glas indarbejdet i solcellerudens bagerste indkapsling.

Med elektrokromt glas kan brugeren ved at sende en stømpuls igennem glasset ændre materialets tilstand

fra en klar gennemsigtig glasflade til en matteret translucent glasflade – for eksempel mælkehvid - og

tilbage igen (Addington 2005 s. 88). Andre lysregulerende smart materials, hvor man til gengæld mister sin

indflydelse som bruger, kunne være termokromt eller fotokromt glas, der også kan ændre sin

lystransmittans, men hvor de igangsættende stimuli er henholdsvis temperatur og lysstyrke, som illustreret i

fig. 7.2b.

146


Fig. 7.2b Eksempler på transmittansskiftende materialer: termokromt materiale samt et eksempel på fotokromt

materiale som bagindkapsling på et solcellepanel.

Illustration: Ukendt samt Artur Slupinski

Det elektrokrome glas er et materiale, der bruges i stadigt stigende grad bl.a. som afskærmning i

konfrencerum i åbne kontorlandskaber. Elektrokromt glas er blevet brugt som et spændende element i

interiøret i 2 Prada-butikker designet af arkitektfirmæt OMA i henholdsvis Los Angeles, vist i fig. 7.2c, og

New York. I butikken i New York bruges glasset som døren til omklædningsrummet, hvor man med et tryk

på en gulvknap omdanner den transparente omklædningsboks til en hvid kasse. I butikken i Los Angeles

bruges materialet som en projektionsskærm, hvor det - i en glidende bevægelse igennem hele etagens

længde - skifter mellem hvid projektionsskærm med en synlig filmprojektion og en transparent glasskærm,

hvor filmprojektionen forsvinder.

Fig. 7.2c Prada-butikken af OMA med elektrokromisk glasvæg langs trappen på 1. etage, der

skifter fra transparent afskærmning til translucent hvid projektionsskærm.

Fotografi: Ukendt

Denne supplerende bagindkapsling behøver dog ikke at skifte visuel karakter uniformt. I Clarté Appartments

af arkitekten Le Corbuiser er glasfacaden komponeret af både klart glas samt af matteret glas, hvor begge

tillader lysgennemstrømning, men kun den første ind- og udkig. I Maison de Verre af arkitekten Pierre

Chareau er hele bygningsfacaden lavet af translucente glasbyggesten afbrudt af transparente vinduesbånd i

øjenhøjde, hvor man har privathed uden at miste dagslyset samt udkig i en passende højde. Sådan en

variation mellem transparens og translucens kunne man også indarbejde i bagindkapslingen til en

solcellerude, hvor et areal i øjenhøjde forbliver transparent, så det kun er arealerne over og under

øjnehøjde, der bliver translucente. Skiftende transmittansgrad kan dog give blænding ved direkte sollys, som

vist i andre eksperimentgrupper – eksempelvis i eksperiment C.02 med skiftende transmittansgrad. Derfor

147


kunne arealet i øjenhøjde med fordel være elektrokromt, så det var op til brugeren at skifte transmittans for

denne, mens de andre dele af solcellerudens skiftende transmittans kan være fotokrome - automatiske.

Man kan også pege på den nærmest geleagtige translucens i arkitektfirmaet SANNA’s projekter, hvor

forskellige former for transparens udforskes som tynde hindeagtige grænser, der veksler i sigtbarhed og

klarhed. Dette kan eksempelvis ses i deres butiksprojekt til Christian Dior, vist i fig. 7.2d, hvor graden af

translucens skifter for hver etage. Dette elegante spil i de translucente flader kunne man også forestille sig i

en translucent bagindkapsling til solceller, hvor man netop kunne have flere grader af transmittans – sågar

på samme etage - og opnå en illusion af flere overlappende papirlag – ikke ulig den japanske Shoji-skærm.

Fig. 7.2d Butik af arkitektfirmaet SANAA som eksempel små variationer i translucensnuancer

mellem etagerne – fra gråt til hvidligt.

Fotografi: Louise Grønlund

Eksperimentgruppe E som dynamisk bagindkapsling kan også være mønstret. Således kunne et givent

mønster – eksempelvis et fotografisk bladmønster som vist i fig. 7.2e – kun komme til udtryk, når det

dynamiske bagindkapslingslag aktiveres. Eksempelvis kan mønstret komme frem ved direkte sollys, mens

det ved diffus himmellys er transparent, hvor man så kan se solcellemønstret foran – som dynamisk

kosmetik, der skifter karakter efter omgivelserne.

Fig. 7.2e Ricola lagerbygning af Herzog & de Meuron, hvor materialernes lysmæssige egenskaber danner konceptet

for facaden – et billedligt eksempel på hvordan et tranparensskiftende mønsterlag på interiørsiden kunne se ud ved

to forskellige tilstande.

Fotografi:Ukendt – modificeret af Artur Slupinski

Når bagindkapslingen skifter fra transparent til matteret, kan der desuden ligge potentialer i, at det kan ske i

farver - eksempelvis hvid og blå, som kan danne et komposition af felter eller sågar et figurativt mønster,

der kan spille sammen med skyggerne fra det foranliggende solcellmønster.

148


Facaden, der ofte er visuelt borte i den transparente glasarkitektur, kan således igen komme i fokus som et

distinkt arkitektonisk element med et helhedsorienteret formål for såvel interiøret som eksteriøret. Desuden

er det oplagt at inkludere dagslysets dynamik med som et designparameter til lysfiltrerende solcellefacader

for at forbedre interiørets optiske indeklima og bringe dagslysets perceptuelle kvaliteter til interiøret. Således

kan man pege tilbage til Mike Davies i kapitel 2 og hans koncept om den polyvalente facade, hvor solcellen

ses som blot et af flere avancerede materialelag i fremtidens facade og ikke som facadens hoveddel. Den

supplerende bagindkapsling i eksperimentgruppe E kan derfor med fordel bruges i de 4 eksperimentgrupper

- A, B, C og D, som perspektiveres individuelt i de efterfølgende kapitler.

149


7.3 Perforeret transparens - Eksperimentgruppe A – Opakt fladt mønster

Lysfiltrering ved hjælp af et opakt fladt mønster er en af de mest åbenlyse måder at filtrere dagslys på –

ikke ulig en gardin. En af de mest oplagte muligheder for lysfiltrering for umiddelbart samtlige solcelletyper,

som enten kan perforeres eller skæres i mindre stykker og lægges med mellemrum i et lysfiltrerende

mønster. Forskellen mellem solcelletyperne i denne eksperimentgruppe består bl.a. i, hvor lille et mønster

den givne solcelletyper kan fremstilles i. Her er det primært tyndfilmsolceller samt de nye solcelletyper som

Sphelar-, Sliver- og DSC-solceller, der kan udformes som små lysfiltrerende mønstre indkapslet i glasruder

som en tynd hinde udenpå bygningen, der udover at absorbere sollys til elektricitet også har muligheder for

flere optiske virkninger i samspil med glasset, som vil berøres i denne perspektivering.

Observationer for eksperimentgruppe A viser, at:

jo mindre mønsterskalaen er, desto tydeligere fremstår udsigten.

jo mere regulært det lysfiltrerende mønster er, desto tydeligere fremstår udsigten.

jo større mønsterskalaen er, desto mere detaljeret bliver modelleringen. Der er dog ved større

mønsterskala også risiko for tydelige slagskygger indendørs, hvilket kan skabe

sekundærblænding, hvilket kan ogses i fig. 7.3d.

jo lysere bagside et mønster har, desto tydeligere udsigt, da den lys bagside reducerer

kontrasten mellem mønstrets silhuet og udsigten udendørs.

det fortrukne orientering af mønstret – vertikalt, horisontalt elelr retningsløst - kan muligvis

afhænge af udsigtens fremtrædende retninger – eksempelvis lodrette træer.

Det betyder, at et mindre mønsterskala giver gennemsigtighed og jævnt fordelt lys, hvor imod et stort

mønsterskala retter fokus på selv solcellefelterne både under udkig samt som slagskygger ved dagslys. Med

et mindre mønsterkskala kan man derfor skabe nogle glidende overgange mellem foskellige tætheder i et

givent mønster, selvom mønstret på afstand kan have et grafisk udtryk. Ved et større mønsterskala kan det

derimod handle om at fremhæve mønstret i stedet for udsigten samt en bevidst udnyttelse af mønstrets

slagskygger.

Arkitektfirmaet Morphosis har i flere projekter arbejdet med facaden som en perforeret lysfiltrerende hinde.

Dette kommer tydeligt til udtryk i CalTrans hovedkvarter, vist i fig. 7.3a, hvor facaderne er dækket med en

perforeret aluminiumskærm, som skærmer for den stærke californiske sol samtidigt med, at den optager

varme fra solstrålingen samt luften omkring facaden. Det perforerede aluminium optræder visuelt som en en

tynd, solid hinde, hvor man alligevel kan ane lidt gennemsigtighed og noget bagved – som et slør. Sådan et

slør giver bygningen en tvetydig, dynamisk karakter som opak om formiddagen, translucent om

eftermiddagen og transparent om aftenen.

Fig. 7.3a CalTrans hovedkvarter af Morphosis – de små udfoldninger i facaden bryder det store facadeareals fladhed og

monotoni samt giver den dynamik – som fartstriber, der sammen med husets midlertidighed i kraft af ”slørets” skiftende

gennemsigtighed fra morgen til aften kan hentyde til bygningens formål som hovedkvarter for et trafikselskab.

Fotografi: Artur Slupinski

150


Man har i CalTrans-bygningen anvendt 3 forskellige maskestørrelser i det perforerede aluminium for visuelt

at spille på afskærmningsindtrykket ved at maskestørrelsen påvirker betragterens fokus, som ved fine

maskestørrelser fokuserer på udsigten, mens der ved større maskestørrelser skabes større kontrastfelter,

som tager opmærksomheden væk fra udsigten og fokus bliver på de perforerede åbninger, som vist i fig.

7.3b. dette var også tilfældet i eksperimenterne A.01 samt A.03 med ens dækningsgrad og mønster, men

forskel i mønstrets opløsning, vist tilbage i fig. 6.1a. Man kan således understrege facadens sløragtige

karakter ved at kombinere forskellige maskestørrelser eller evt. flere forskellige dækningsgrader i en facade,

hvilket kan være med til at orientere blikkets fokus – lidt som i fig. 7.3c, hvor blikket orienteres mod

horisonten veda tperforeringen stoppes.

Fig. 7.3b CalTrans-bygning af Morphosis.

Facaden som et slør med forskellige grader

af mønsterskala for at ændre betragterens

fokus mellem udsigt og mønster.

Fotografi: Roland Halbe

Fig. 7.3c Skift i gennemsigtigheden som blikorientering

Fotografi: Marco Blessano

Det er således vigtigt at overveje et skalaforhold i et givent mønster, da skalaen kan påvirke udsigten

igennem facaden. Optræder mønstret mere som et tekstur i en lille skala, vil man således have lettere ved at

kigge igennem mønstret på udsigten. Optræder mønstret mere i en størrelse, hvor man kan se de enkelte

dele af mønstret istedet for mønstrets felt som helhed, så kan synssansen blive tilrukket af at fokusere på

mønstrets dele i kraft af en mulig kontrast mellem de store mønsterdele og baggrunden – se forskellen

mellem eksperiment A.01 og A.03 med en variation i mønsterskalaen, vist tilbage i fig. 6.1a. Ved at reducere

skalaen i mønstret kan mønstret fremstå mere som et felt, man kigger igennem i stedet for at kigge på det,

da mønstret vil blive mere jævnt og udsigtens kontrastforhold vil dominere synssansen i stedet for

mønstrets.

Ligeledes kan man se på et mønster i storskala i fig. 7.3d. Inde i rummet holder det lysfiltrerende mønster

interiøret visuelt væk fra gaden pga. dens store størrelse, som søjler. Mønstrets store størrelse skaber dog

ved direkte sollys sekundærblænding indfenfor synsfeltet med meget lyse og meget mørke flader, som vist i

fig 7.3d. Så store kontraster kan efter noget tid skabe træthed i øjet pga. dens konstante tilpasning til lys og

skygge, så derfor vil det i dette tilfælde være nødvendigt med supplerende afskærmning på indersiden af

solcellerne, hvilket er behandlet i eksperimentgruppe E.

151


Fig. 7.3d En facade af Dytham+Klein Architects, hvor man via et lysblokerende tryk på glasset skaber visuel distance til

gaden uden at blokere for dagslyset. Dog som interiørfoto til højre viser skaber det store mønster store kontraster i sine

slagskygger ved direkte sollys.

Fotografi: www.klein-dytham.com – farvemodificeret af Artur Slupinski

Udover maskestørrelsen eller mønstrets dækningsgrad er det også mønstrets figuration, som er afgørende

for, om fokus vil blive tiltrukket af udsigten eller mønstret. Det afhænger af, om mønstret skal være et

kosmetisk udtryk i sig selv og indeholde genkendelige figurer, som i fig. 7.3e, eller om mønstret skal være

anonymt som i CalTrans-bygningen af Morphosis i fig. 7.3a, der har let ved at ”forsvinde” og lade udsigten

overtage blikket. En mønstervirkning, man også kan genkende i sammenligning af eksperimenterne A.01,

A.04 og A.05 i forhold til hinanden.

Fig. 7.3e Et varehus af arkitektfirmaet Foreign Office Architects, hvor det lysfiltrerende facademønster gentaget i 2 lag

bygningens bærende udtryk.

Fotografi: Iqbal Aalam samt Satoru Mishima

Et mønster med genkendelige figurer, ligesom eksperiment A.05, ser dog ikke ud til at handle om, man kan

genkende noget familiært i mønstret, men nærmere om der er skarpe overgange mellem de lysblokerende

og de tranparente former i mønstret, der i kombination med hinanden danner et ”billede” i sig selv, selvom

”billedet” kan være abstrakt. Sammen med størrelsen på de lysblokerende felter er den førnævnte overgang

afgørende for, hvorvidt man har lettere ved at fokusere på udsigten udendørs.

Et eksempel på et ”billedligt” mønster, hvor fokus på eksteriøret virker lettilgænglig, ses i fig. 7.3f, som viser

et ansigt skabt via små stregekode-streger, hvor de lysblokerende felters lille størrelse i forhold til mønstret i

fig. 7.3e skaber glidende overgange mellem mønstrets lysblokerende og transparente former.

152


Fig.: 7.3f Scott Blake, "Bar Code Jesus", 1999. Stregkodemønstrets detalje og helhed. Hver streg kunne

erstattes af en sliver cell, hvor værkets motiv så ville udgøre et grafisk solcellepanel med forskellige

grader af lystransmittans, som illustreret til højre.

Illustration: www.barcodeart.com modificeret af Artur Slupinski

I et andet eksempel har arkitektfirmaet OMA anvendt små påtrykte piktogrammer på glasfacader i et

studentcenter, vist i fig. 7.3g, hvor de forskellige piktogrammer har forskellige dækningsgrader således, at et

piktogram svarer til en pixel i en bestemt ”gråtone”. På længere afstand danner denne piktografiske

pixelering rasterede ansigtsportrætter. Man har således understreget sammenhængen mellem oplevelsen af

facaden og afstanden til den eftersom, jo tættere man bevæger sig henimod facaden ændrer dens udtryk

karakter fra en helhedsorienteret portrætflade til en fragmenteret samling af individuelle piktogrammer.

Fig. 7.3g IIT-Student Center af OMA med piktogrammer som pixels til større motiver.

Fotografi: Ukendt

153


Et billedligt facademønster kan desuden hævdes at give individualitet til bygningens beboere i modsætning

til standardiserede gridnetfacader. Arkitekten Francis Soler fortæller, hvordan man i stedet for at sige: ”Jeg

bor på 4. etage i det tredje vindue fra højre”, kunne sige: ”Jeg bor lige ved Mona Lisas højre øje” (Soler et

al. 1998, s.60). Således ville ens bolig få en unik karakter og bidrage til facadens kosmetik i stedet for blot at

være et punkt i facadens koordinatsystem.

Indefra kan sådan et ”billedligt” solcellemønster blive en kosmetisk aktiv del af udsigten, som vist i figurerne

7.3e, 7.3f samt 7.3h – i stedet for at skjule sig, eksponerer mønstret sig som et kosmetisk lag af udsigten.

Her er det således afgørende at overveje, hvor meget mønstrets skal dominere udsigten samt hvordan det

spiller sammen med udsigten, eftersom mønstret sammen med udsigten vil danne én komposition – på

lignende måde, som et landskab, som beskues igennem grene eller et sproset vindue, som tidligere

beskrevet i kapitel 7.1.

Med Sphelar solcelleteknologi er der bl.a. mulighed for at arbejde med meget forskellige tætheder indenfor

samme panel, så der kan dannes et raster, der kan danne ”billedlige” mønstre, som for eksempel i fig. 7.3h.

Med sådan et rastermønster kan man også skabe forskellige lyszoner langs facaden eller orientere blikket

mod bestemte dele af udsigten ved at variere rasterets tæthed og den form, de danner.

Fig. 7.3h eksempel på raster-mønster

Således kan man konkludere, at vekselvirkningen mellem mønsterfokus og udsigt ved brug af lysfiltrerende

solcellemønstre indebærer designovervejelser omkring betragterens afstand fra facaden, mønstrets skala og

mønstrets grad af figuration. Grafiske solcellemønstre med en opdeling i meget små felter lader til at give

mere gennemsigtighed og mindre fokus på det grafiske mønster i nærafstand. En meget lille mønsterskala

kan igen give mindre sekundærblænding samt mulighed for at skabe lyszoner langs facaden via en glidende

variation i dækningsgraden – afstanden mellem solcellerne eller de enkelte huller i solcellerne.

Ved ikke-billedlige facader har man dog stadigt mulighed for at arbejde kosmetisk med modulære mønstre

for at undgå monotoni, så mønstret fremstår som et stort felt i stedet for enkelte objekter ved siden af

hinanden. Som mønstereksempel i fig. 7.3i viser, kan der skabes mange forskellige variationer med et mere

eller mindre tilfældige udtryk ved at bruge et og samme sekskantet modul – i forskellige rotationer. Det

sekskantede modul har et forbindelsesmønster til de andre moduler samme sted på hver af sine seks sider,

hvor mønstrets kurvede linie møder kanten i en ret vinkel, hvilket gør, at kurven kan forsætte på det næste

modul uden knæk til den ene eller den anden side. Sådan et modul – ikke nødvendigvis sekskantet - kunne

udgøres af solceller. I mesoskala vil sådan et mønster kunne udformes med krystallinske wafers, hvor de

kurvede linier enten er en perforering eller udskæring i waferen. I mikroskala vil sådan et mønster kunne

udformes med eksempelvis tyndfilmsolcellerne med et laser-skåret mønster, som idag udformes som et

rektangulært grid, som vist tilbage i fig. 3.3h, eller med DSC-solceller, der netop kan trykkes via litografi på

modulært vis.

154


Fig. 7.3i Mønster-Modulering

Illustration: http://joningram.org/blog/2008/08/the-joy-of-hex/

Med sådanne lysfiltrerende solcellemønstre kunne der således frembringes et kosmetisk udtryk, der kan

minde om mosaikflisemønstre som eksempelvis i Otto Wagners Majolikahuset, der netop fremstår som en

helhed fremfor enkelte fliser, som vist fig. 7.3j.

Fig. 7.3j Majolikahaus af arkitekten Otto Wagner fra 1899 beklædt med fliser

som er påført et kurvet mønster med blomster.

Fotografi: Artur Slupinski

Selvom denne eksperimentgruppe – opakt fladt mønster – ikke har nogen dybde, er der dog brugbare

optiske virkemidler, der kan give illusion af tredimensional dybde. En dybdeillusion kan opleves i et

facademønster, som det vist i fig. 7.3k, hvor man har striber på transparent baggrund – striberne er

155


parallelle og skifter flere gange retning, hvilket giver et indtryk af en foldet facade og bidrager dermed med

en dybde til facaden. Denne kosmetiske virkning kan godt minde om de såkaldte dazzle-mønstre under

Første Verdenskrig - skibscamouflage for at forvrænge skibets størrelse, type, kurs, fart og afstand, netop

ved at arbejde med fladens kosmetik med henblik på at opnå en visuelt anden form. Sådan et stribemønster

kan bearbejdes i mikroskopisk skala med tydfilmssolcellerne, hvor kanalerne mellem solcellerne skæres med

laser – ligesom de eksisterende kanaler i lysfiltrerende tyndfilmsolcellepaneler.

Fig. 7.3k Lysfiltrerende solcellemønster formgivet som parallelle striber, der kollektivt skifter retning flere steder. Med

små tykkelses- og afstandvariation mellem striberne kan der desuden skabes en graduernede effekt. Denne variation i

striberetning samt strebeafstand kan give illusion af en tredimensionalitet i den eller plane facade ikke ulig de såkaldte

dazzle-mønstre på skibe under Første Verdenskrig.

Illustration: Artur Slupinski samt Kilde: Roskam 1987

En anden om end knap så påfaldende dybdeillusion kan skabes ved gradvis at rotere en given form for hver

repetition. Da formens rotation skal være synlig kan det ikke være en cirkel, men som figur 7.3l viser, kan

det opnås med ovaler, der gradvist roteres. Denne rotation af den reperede oval skaber en virkning som et

løst hængende mønstret cellofan, der er let krøllet, hvilket giver et let udtryk af sådan solcellerude.

Fig. 7.3l Lysfiltrerende mønster af ovaler med en illusion af dybde via ovalernes rotation, så

mønstret giver et indtryk af at blafre eller være lidt ”krøllet”.

Illustration: Artur Slupinski

Eftersom der er tale om et plant mønster, der i dette tilfælde skal frembringe en dybdeillusiom er det derfor

relevant at tage udgangspunkt i illusionsmønstre – synsbedrag – ligesom fig. 7.3m samt 7.3n viser et

eksempel på i 2 forskellige skala. Delvist skabes der i dette mønster dybde, da man kan få et indtryk af 2 lag

– den ene foran den anden, og delvist sker der en visuel forvrængning af de horisontale liner, der virker

skæve, selvom de er parallelle. For at opnå denne virkning er der dog en nedre grænse for, hvornår denne

illusionsvirkning ophører, hvilket gør sådan et mønster anvendeligt for de fleste typer solceller inklusive de

krystalinske solceller.

156


Fig. 7.3m Retvinklet facademønster i storskala med synsbedrag - kontorbygning af

arkitektfirmaet Ashton Raggatt McDougall.

Fotografi: Peter Bennetts

Fig. 7.3n En lysfiltrerende mønster med udgangspunkt i et synsbefrag med parallelle linier.

Illustration: Artur Slupinski

En varieret repetititon i et mønster kan også skabe interessante virkninger, som vist i fig. 7.3o til venstre,

hvor man har et indtryk, at mønstret svæver foran udsigten. Variationen i mønstret bidrager desuden til, at

mønstret ikke virker stillestående, men giver et funklende indtryk uden en definitiv afstand mellem mønstret

og betragteren – ikke ulig Piet Mondrians maleri, Composition in Line, vist til højre i fig. 7.3o. Pga,

solcelelrnes serieforbindelse er det er dog vigtigt i sådan et varieret mønster, at solcellefelterne har ens areal

på trods af variationen i selve udformningen.

Fig. 7.3o En varieret retvinklet mønster i positiv og negativ gengivelse, som svæver i forgrunden – ved den

slags variationer er det dog vigtigt, at udformning af hvert solcellefelt har samme areal. Til højre ses et

udsnit værket Composition in Line af maleren Piet Mondrian fra 1917, som ligeledes kan give indtryk af

svævende striber foran lærredet.

Illustration til venstre: Artur Slupinski – Illustration til højre: Piet Mondrian

157


En metode, hvorpå man løbende varierer stribeafstanden i et mønster kan frembringe fotografiske mønstre

som det i fig. 7.3p til højre. Dette kan sandsynligvis gøres i tyndfilmsolceller, hvor man kan fræse den

varierede stribeafstand ud i solcellen med laser, ligesom i de lysfiltrerende amorfe siliciumsolceller, vist i fig.

7.3p til venstre. De tilbageblivende solcellestriber vil således danne et fotografisk lysindtag. Sådan et

filtrerende solcellepanel kunne eksempelvis fylde et hel rums facade eller flere etager. Det er dog vigtigt at

udforme motivet sådan, at der solcellestriberne har så vidt muligt samme areal pga. deres serieforbindelse.

Fig. 7.3p Facade med lysfiltrerende solceller fra SCHOTT Solar til venstre samt et fotografisk mønster frembragt via

variation i stribetykkelse og -afstand

Fotografi til venstre: SCHOTT

En anden form for graduering i et perforeret mønster kan ses i fig. 7.3q, som viser en museumsbygning af

Herzog & de Meuron med en perforeret facade, hvor det er både hulstørrelsen og dækningsgraden, som

varierer. Dette giver facaden en nærmest opløst atmosfærisk karakter, og også her kan man arbejde med

overgange mellem lyse, åbne og mørke, afskærmede zoner indenfor. Der ligger en kvalitet i at gøre disse

overgange bløde, nærmest sømløse, så man i interiøret reducerer risikoen for skarpe slagskygger.

Fig. 7.3q DeYoung Collection museumsbygning af Herzog & de Meuron, hvor man i den perforerede facade har

arbejdet med graduering mellem flere forskellige dækningsgrader.

Fotografi: Katarzyna Slupinski

158


En oplevelse af dybde i et lysfiltrerende solcellepanel kan også ske ved overlapning af to lag, som visuelt

ændrer indtryk af facadens dybde i takt med ændring af betragterens synsvinkel – der dannes de såkaldte

moiré-mønstre. Et eksempel på moiré-mønstre er vist i fig. 7.3r, hvor moiré-mønstrene dannes ved

overlapning af to perforerede lag og ændrer sig konstant ved betragterens mindste bevægelse.

Fig. 7.3r Moiré-mønster ved overlapning af flere forskellige perforeringer, set fra to forskellige vinkler. Bemærk

forskellen i moiré-mønstret. CalTrans Hovedkvarter af arkitektfirmaet Morphosis 2004.

Fotografi: Artur Slupinski

Moiré-mønstre som kan være mulige med sphelar-solceller, hvis de lægges i to lag i et panel med en lille

rotation, som vist i fig. 7.3s. Disse lag må dog ikke skygge for hinanden på det mest sol-intensive tid på

dagen. Ved sådanne dynamiske mønstre aktiveres forholdet mellem facaden og brugerene eftersom,

facaden vil ændre mønster i takt med brugerenes bevægelse sig i rummet – mønsteret vil desuden være

anerledes for de forskellige brugere, selvom de opholder sig der på samme tidspunkt.

Fig. 7.3s Eksempler på Moire-effekt ved overlapning af roterede prikker – rotationen er

15 o til venstre og 30 o til højre.

De dynamiske moiré-mønstre kan dog også simuleres uden overlapning som et simpelt mønster, der ved

første indtryk giver en oplevelse af dybde og lagdeling, som vist i storskalamønstret i fig. 7.3t samt i

lilleskalamønstret i fig. 7.3u.

159


Fig. 7.3t Eksempler på Moire-inspireret facade i en bygningt af arkitektfirmaet UN Studio.

Illustration: UN Studio

Der er sådanset bare tale om, at man udformer selve moiré-mønstret som et statisk lag i stedet for to

overlappende lag eftersom ved to stribemønstre ville det yderste lag skygge for det inderste, da striberne er

gennemgående imodsætning til kuglerne i Sphelar-solcellerne i fig. 7.3s. Således ville dette moiré-mønster

være statisk og give et indtryk af overlapning, som ikke vil ændre sig med synsvinkelen. De kontinuerlige

striber i sådan et moiré-mønster skal desuden opdelen i mindre lige store segmenter med mikroskopisk

afgrænsning.

Hvis man absolut vil beholde dynamikken i moiré-mønstret, så ville det bagerste lag skulle være af et andet

materiale end solcellerne – enten som et trykt mønster på glasset eller som glassets armering via

eksempelvis kulfiberstænger eller som et andet materiale med en anden farve for at understrege forskellen

mellem de to lags karakter.

Fig. 7.3u Eksempler på Moire-effekt ved overlapning af roterede skraveringer

Illustration: Artur Slupinski

Mønsterbagside

Som vist i forskellen mellem eksperiment A.01, A.02 samt A.03, vist i fig. 6.1a og 6.1b, kan man ved at have

en helt spejlende inderside på solcellemønstret, skabe en interessant visuel overgang mellem ude og inde,

hvor det indre reflekteres i udsigten udenfor, og på den måde sker der en visuel overlapning mellem ude og

inde i facaden, som netop binder disse to sammen. Fig. 7.3v viser med sådan en overlappende facade udført

af studerende ved Arkitektskolen Århus, hvor man kan se rummet fortsætte ud i facadens spejlende

160


mønster, såvel om aftenen som om dagen. Denne spejling sænker også kontrasten mellem mønstret og

udsigten om dagen, så mønstret nærmest bliver opløst i forhold til hvis det var sort, hvidt eller andre farver.

Denne opløsning kan være med til at nedsætte blænding, som ellers kan opstå hvis kontrasterne bliver for

store, så man kun kan fokusere på de stærkeste luminansovergange – mønstrets – mens mindre kontraster i

for eksempel udsigten bliver udjævnet af synssansen, ikke ulig eksperiment A.04. Eksempel på sådan en

blænding og udviskning af udsigtens svage kontraster ses i fig. 7.3w, hvor mønstrets stærke kontrast kun

tillader der allerstærkeste kontraster i at træde frem – træer og swimmingpoolkanten

Fig. 7.3v Projekt ”Det ydre i det indre” af Mie Johansen, Christine Eng, Mathilde A. Rødbro

og Kamille le Fevre ved Arkitektskolen Århus i 2004

Fotografi: Mie Johansen, Christine Eng, Mathilde A. Rødbro og Kamille le Fevre

Kilde: Berg et al. 2005

Kontrast

Det lyskarakter, man ønsker indenfor afhænger ligeledes af mønstret, da der ved direkte sollys let kan opstå

sekundærblænding ved et opakt fladt mønster og dets slagskygger.

Det vil især kunne ske ved mønstre i mesoskala eller derover, som den i fig. 7.3w, hvor mønstret kaster

tydelige slagskygger ved direkte sollys. Kontrastforhold i disse slagskygger kan let komme til at dominere

andre kontraster indenfor og vil derfor ”overtage” rummet – eksempelvist kontrasten på en tekstside mellem

mørke bogstaver og lys bagside kan let ”overdøves” af mønstrets slagskygger, og teksten kan blive ulæselig.

Jo mindre skala mønstret har, desto større chance for at undgå store og skarpe slagskygger og dermed

reducere sekundærblænding. Man kan således også arbejde med mange små facadeåbninger, hvor

lysfiltreringen spreder lyset diffust i så mange retninger, at lysretningerne udvisker hinandens slagskygger.

Denne udviskning af slagskygger kan gøre overgangen mellem formens lys- og skyggeside så blød, at

formen vil opleves mere flad, som i eksperiment A.04 i forhold til A.05.

161


Fig. 7.3w Militær-camouflagenet som lysfilter i en bolig af arkitektfirmæt R&Sie.

Bemærk den stærke kontrast i mønstrets slagskygger samt i nettets

gennemsigtighed.

Fotografi: Ukendt

En blanding af det diffuse lys og det spotlight-agtige lysrum kunne være et bud på et komfortabelt optisk

indeklima med en rumlig modellering af formerne, men med bløde grænser mellem lys- og skyggesiden.

Sådan en blanding af det diffuse lys og det spotlight-agtige lysrum kræver en bearbejdning af

solcellemønstrets tæthed og skala, hvor en lille mønsterskala med høj tæthed kunne skabe relativt mørke og

intime områder med diffust lys, mens en lav mønstertæthed kan skabe lyse zoner langs facaden, der kan

betegnes som lysrum. Med begrebet lysrum er der tale om rum, der ikke dannes med fysiske vægge men

med koncentration af lys samt forskelle i lysniveauer som lysrummets glidende grænser – ikke ulig en

lyskegle eller en skovlysning. Lysrum er beskrevet af arkitekten Merete Madsen i sin ph.d.-afhandling om

lysrum (Madsen 2002).

Denne variation af lysets karakter langs facaden med konkrete lysrum på bestemte steder med henblik på

ophold, markering af udgang, eller diverse sociale aktiviteter kan sammenlignes med en skovgrænse set fra

skovens side, hvor skovens ”facade” har variation i åbningsgraden, åbningsstørrelserne og deraf også

variation i lyskarakteren.

Man kan skabe lysrum med få, men store åbninger, hvor lyset får en spotlight-agtig karakter, der

understreger formens hovedtræk og fremhæver detaljer ved overskyet himmel, som i eksperiment A.05.

Disse åbninger kan dog som førnævnt skabe stor sekundærblænding ved direkte sollys, hvilket kræver en

supplerende solafskærmning på interiørsiden af solcellerne i facaden. Dermed er det nødvendigt at kunne

justere facaden lystransmittans ved direkte sollys, hvilket er blevet omtalt i kapitel 7.2 under

eksperimentgruppe E – Supplerende Bagindkapsling.

I tilfælde med storskala-mønstre, som er svære at modarbejde ved direkte sollys andet end at skærme af

for dem, kan det dog være fordelagtigt, at man istedet bevidst vil fremhæve slagskyggernes mønster som

en perceptuel kvalitet bestemte steder i rummet – eksempelvis på væggen, som vist i fig. 7.3x og i fig. 7.3y.

I fig. 7.3y ser man facadens kosmetik indtage rummet med slagskyggernes, der spiller sammen med

glasfacadens lodrette sprosser og dramatisk understreger gangens perspektiv.

162


Fig. 7.3x British Library - sekundærblænding udnyttet bevidst som en

perceptuel kvalitet i rummet, der giver det et helt andet karakter i løbet af

dagen, hvor rummets hjørne kan give associationer til en åben bog.

Fotografi: Colin Gregory Palmer

Fig. 7.3y München Lufthavn – slagskyggernes striber fremhæver gangens

perspektiv.

Fotografi: Artur Slupinski

Dette mønsters lysfiltreringsprincip er som førnævnt ligetil – en komposition af åbne og lukkede områder i

lilleskala. Det giver mange spændende grafiske muligheder, om end ikke særligt effektiv solafskærmning.

Den næste eksperimentgruppe med vinkelselektiv lystransmittans viser sig til gengæld at have en effektiv

solafskærmning som en af dens styrker.

163


7.4 Vinkelselektiv transparens - eksperimentgruppe B – vinkelselektivt mønster

Princippet bag et vinkeltselektivt mønster går ud på, at mængden af lyset, som gennemtrænger mønstret,

varierer bemærkelsesværdigt i takt med lysets indfaldsvinkel på mønstret. Et eksempel på et vinkelselektivt

mønster er persienner i vandret position, som i fig. 7.4a. Ved perpendikulær lysindstrålingsvinkel

gennemtrænger hovedparten af lyset mønstret, og dermed kan man se igennem mønstret. Dog hvis lysets

indstrålingsvinkel bliver mere lodret – i tilfælde af horisontale lameller – kommer der mindre lys igennem

mønstret, som billedligt vist i diagrammet i fig. 7.4a.

Det vinkelselektive princip kan egne sig til flere typer solceller afhængigt af den ønskede skala på mønstret.

Tyndfilmsolcellerne samt tyndfilmsilliciumsolceller er dog en oplagt mulighed pga den minimale tykkelse

samt muligheden for at arbejde med mikroskopiske mønstre.

Fig. 7.4a Persienners vinkelselektive lysafskæring/ gennemsigtighed samt det vinkelselektive princip i

solcellepaneler.

Fotografi: Artur Slupinski

Afhængigt af udformning kan vinkelselektivt mønster fordele dagslyset relativt langt ind i rummet – især ved

vertikalt orienterede åbninger, som også kan skærme af for sollys fra siden. Ved horisontalt orienteret

mønster ingen blænding, men lav DF og meget vandret lys. Eksperimenterne er gode til at reducere

blænding, men alligevel er blænding uundgåligt ved de helt lave solvinkler – eksempelvis om vinteren.

Det vinkelselektive princip kan således anvendes til at skærme for den høje, varme sommersol, men stadig

tillade vandret gennemsigtighed. Dermed kan man undgå overophedning om sommeren ved gennemsigtige

facader, så man udover strømmen fra solcellerne også reducerer bygningens energiforbrug til nedkøling.

Netop af denne grund foregår der meget teknisk forskning indenfor udformning af persienner, som vist i fig.

7.4b, hvor der fokuseres meget på lamelformens fordeling og guiding af lyset frem for udelukkende

lysblokering.

164


Fig. 7.4b Eksempler på produktudvikling indenfor vinkelselektiv solafskærmning, som

også guider lyset dybere ind i rummet.

Illustration: Ukendt

Denne fokus på reduktion af energiforbruget i vinkelselektiv solafskærmning kan således fint integreres med

vinkelselektive solcellemønstre, da de netop kan skærme af for den høje sommersol, som giver

varmestråling en stor del af dagen om sommeren, og bruge den afskærmede solstråling til egen

elektricitetsproduktion og dermed yderligere reducere bygningernes eksterne energibehov. Vinkelselektive

mønstre kan derfor ud til at have lovende potentialer som solceller i arkitektonisk sammenhæng, hvilket er

grunden til, at der er fokus på at kombinere disse med solceller – bl.a. af firmaet photosolar, som arbejder

med mikroskopiske mønstre således, at åbningerne i mønstret bliver usynlige ved første øjekast

(www.photosolar.dk).

Det, at et vinkelselektivt mønster i facaden kan reflektere dagslyset længere ind i rummet, som

eksperimenterne B.02 samt B.03 viser, betyder en mere jævn fordeling af dagslyset i rummet samt en

udjævning af kontrasterne, hvilket reducerer den sekundære blænding i rummet ved solrigt vejr, da lys- og

skyggefordelingen udjævnes.

Således er det den vinkelselektive eksperimentgruppe B, som er det mest effektive mønster af de

undersøgte til at undgå sekundærblænding og antageligvis også primærblænding ved de høje solhøjder, da

mønstret netop er i stand til at blokere for den høje sol.

Dog er DF generelt lavere i denne eksperimentgruppe end ved de andre eksperimentgrupper, da lamellerne

netop på grund af deres vinkelselektivitet skærmer for en stor del af lyset fra bestemte vinkler afhængigt af

deres orientering. Den mindste DF får man derfor ved horisontale lameller, da en stor del af himmellyset

ikke kommer ind igennem facaden, hvilket kræver mere kunstig belysning afhængig af rummets funktion,

men omvendt undgår man en blænding samt eventuel overophedning af rummet om sommeren.

Ved vertikale lameller, ligesom i eksperiment B.03, opnås der en meget højere DF og modellering, dog er det

svært at kigge ud til siderne igennem facaden, men samtidigt er det en ret effektiv solafskærmning, der kun

tillader sollys ind igennem facaden omkring middagstid, hvor solen står lige på lamellerne.

Ligesom de andre eksperimentgrupper er det dog også her nødvendigt, at koble facaden sammen med

lysregulering af lystransmittans for at forhindre primærblænding ved lave solhøjder om vinteren. Disse

muligheder er allerede blevet omtalt under eksperimentgruppe E – Supplerende Bagindkapsling.

Interiørets lave DF ved horisontale lameller samt mulighed for en sandsynligvis bedre udnyttelse af sollysets

bevægelse i løbet dagen ville kræve en mere dynamisk lamelmodul, for virkeligt at udnytte dagslyset og

solens vandring mere effektivt. I et af mine solcellepanel-forslag i mit afgangsprojekt fra Arkitektskolen

Århus forårssemestret 2004, forslaget SOL-UR diagrammatisk vist i fig. 7.4c samt 7.4d, og også vedlagt som

bilag til denne afhandling, fik jeg, baseret på lignende antagelser, ideen til design af roterbare lamelfyldte

165


unde skivemoduler, der roterer i plan med facaden. På den måde følger mikrolamellerne solens gang og gør

mere effektivt brug af dens stråler til elektricitetsproduktion. Samtidigt med, at på dagens knap så lyse

perioder - om morgenen og aftenen - vil lamellernes vertikale placering tillade store mængder himmellys i at

komme ind i bygningen. I modsætning til statiske lameller, der konstant skærmer for himmellyset uden at

tilpasse sig til solens vandring over himlen.

Panelets Rotationsprincip

Fig. 7.4c SOL-UR, eksempel på en panelidé med de mikrotynde lameller af monokrystallinsk silicium. Det cirkulære

panel roterer, så mikrolamellerne følger solens gang og dermed afskærer lyset fra den høje sommersol, som billedligt

vist i nederst i figuren.

Design: Artur Slupinski

166


Fig. 7.4d SOL-UR – den roterende lamelskive, som en del af interiøret klar til at blive taget i brug.

Design: Artur Slupinski

En anden mulighed er at gøre det omvendte og fremhæve lamellerne og gøre dem til bygningens

hovedkaraktertræk i stedet for at minimere deres udtryk. Noget, som arkitekterne Herzog & deMeuron

allerede har bidraget med i bygningen Signalbox, hvor facaden består af kobberlameller, som er vredet på

bygningsfacaden, så lamellerne skifter fra at væer horisontale på facaden til at være vredet til lodret

henimod bygningens hjørner, som vist i fig. 7.4e. Denne lamel-vridning skaber en glidende overgang mellem

gennemsigtighed og lysblokering. Således fremhæves lamellerne ikke individuelt med fokus på lamellen,

men i stedet som en helhed, hvor der tages udgangspunkt i, hvad en lamelform materielt kan gøre og

derefter bruger denne materielle effekt til at skabe et kosmetisk felt af disse effekter, som kan give

betragterenen en sansevækkende oplevele, der ligeledes kan være vinkelselektiv og dermed motivere til

bevægelse for at opleve facaden forskellige udtryk fra forskellige vinkler.

Sådan en virkning vil kunne skabes i en mindre skala med mikroskopiske lameller vredet inde i en termorude

med tilsvarende glidende overgang mellem gennemsigtighed og lysblokering. Eftersom lamellerne er vredet

modtager de dog ikke den samme mængde sollys over hele overflade, hvilket kan sænke solcellernes ydelse

til fordel for dagslysindtaget samt lamellernes lysfiltrerende graduering afhængigt af, hvor meget de er

vredet.

Fig. 7.4e Signalbox af Herzog & de Meuron, hvor kobberlamellerne er vredet for at komme rundt

om hjørnet til bygningens næste facade. Denne lamelvirkning kunne evt. nedskaleres og indkapsles

i en termorude.

Fotografi: Ukendt

Udover lameller kan der som andre gængse vinkelselektive mønstre nævnes forskellige former for metalnet,

strækmetal og dybe mønstre dvs. mønstre med en tykkelse, hvor åbningens tværmål svarer til mønstrets

tykkelse, som eksemplificeret i fig. 7.4f. Således afskærer disse mønstre lyset ikke kun på et led som

lameller, men på flere led, som vist i fig. 7.4f yderst til højre.

167


Fig. 7.4f Eksempler på dybe mønstre med en vinkelselektiv gennemsigtighed. Den vinkelselektive gennemsigtighed er

især tydelig på billedet med rørmønstret, hvor der kun er gennemsigtighed ved retvinklet kig på mønstret.

Illustration: Karl von Frisch

Observationer for eksperimentgruppe B viser, at jo mindre mønsterskalaen er, desto mindre synligt er det og

fremstår mere som en grålig feltmed flydende gradueringer i takt med at synsvinklen ændres. Arbejdet med

forskellige dybe mønstre udelukkker ikke perforering, som sagtens kan være vinkelselektiv, så længe

åbningens tværmål og solcellens tykkelse ligger tæt på hinanden. Ved en mikroskopisk perforering som ved

produktet Micro Shade fra firmaet Photosolar, vist i fig. 7.4g og brugt i eksperiment B.04, er selve

perforeringen for lille til at blive opfattet af øjet. I stedet opfattes den som en homogen transparent flade,

som også vist i fig. 7.4g, hvor der så er mulighed for at arbejde med forskellige tætheder side om side med

hinanden, som for eksempel i facaden i fig. 7.4i, eller forskellige former gradueringer ved at variere

åbningernes størrelse - ikke ulig mønstret i fig. 7.3q. Sådanne mikroskopiske solcellers persienne-virkning

skal kunne bremse effekten af en højtstående sommersol uden at spolere udsigten med tykke persienner.

Dette kan både kunne begrænse temperaturstigningen i rummet og blændingen fra sollyset, som set i

observationerne af eksperiment B.04.

Fig. 7.4g Lysfiltrerende prototyper fra firmaet PhotoSolar med et mikroskopisk mønster, der har en persiennelignende

virkning, som lukker af for høje solvinkler uden at forstyrre udsigten.

Kilde: PhotoSolar

Eksperiment B.04 viste, at denne mikroperforeringsprøve udlånt fra Photosolar var i stand til filtrere det høje

sollys fra og dermed reducere blænding, mens transparens var helt perfekt uden forvrængning –

modsætning til eksperiment B.02 og B.03. Ved mikroskopisk skala ser man ikke de enkelte åbninger eller

mellemrum i mønstret, men man kan komme til at se mønstrets effekt som optisk forvrængning.

Observationerne viser, at der ved repetitive mønstre kan opstå diffraktion, som kan sløre udsigten eller

skabe lysbrydning i forskellige farver, hvilket giver en ret dynamisk effekt, der ændrer sig i takt med

betragterens bevægelse.

Ved mikroskopisk skala afhænger gennemsigtigheden meget af mønstrets form til mindste detalje. Som

eksperiment B.02 og eksperiment B.03 med lysfiltrerende mikrolamellerne viste, er der nemlig risiko for

forvrængning af udsigten via diffraktion mellem de transmitterede lysbølger, hvis et mikroskopisk mønster er

repetitiv. Diffraktion er beskrevet tidligere i kapitel 4. Dette kan også ses i fig. 7.4h på det midterste

fotografi, hvor man kigger igennem en helt repetitiv mikroperforering med horisontale rektangler som huller.

I eksperiment B.04 var mikroperforeringen udformet sådan, så den kunne modstå diffraktion ved, at de

runde åbninger er let trekantede, som vist tilbage i fig. 7.4g yderst til venstre.

168


Fig. 7.4h Mikrolameller med lysbrydning, mikroperforering med forvrængning samt mikroperforering uden

forvrængning.

Fotografi: Artur Slupinski samt Photosolar

Ved diffraktion kan der dog også opstå et farverigt lysbrydningsmønster, som vist i det venstre billede i fig.

7.4h. Sådan en lysbrydning kan bidrage med perceptuel kvalitet til rummet på en dynamisk og interessant

måde, hvor man i stedet for en direkte og statisk anvendelse af farver i interiøret som maling, vil kunne

bruge lysbrydningen til at skabe dynamiske effekter via farverens skiftende lysbrydning afhængigt af

betragterens og solens position i forhold til fladen. Således kan facaden blive en kilde til skiftende

farveindtryk afhængigt af brugernes aktivitet indenfor.

Som førnævnt kan med i forbindelse med mikroskopiske vinkelselektive solccellemønstre også arbejde med

forskellige grader af perforeringstæthed, hvor vinkelektiviteten forbliver den samme, men der kommer

længre afstand mellem åbningerne, hvor solcellen nærmest bliver et immaterielt slør med forskellige toner -

ikke ulig facaden i fig. 7.4i eller de forskelligt perforerede bygningsfacader i eksperimentgruppe A.

Facadens kan med sådanne varieret perforerede mønstre, som i fig. 7.4i, få en lethed og en sløreagtig

karakter, hvor de manifoldtynde bogstaver nærmest står i luften. Indefra kan sådan en tæthedsændring

have mange potentialer – eksempelvis til at skabe lysmæssig variation langs facaden med plads til forskellig

grad af social aktivitet i form af lyse samlingsområder samt de lidt mørkere og mere intime steder langs

facaden. Desuden kan denne tæthedsændring have blikorienterende funktion, der åbner sig mod

interessante udsigtspunkter og bliver mørkere andre steder på facaden. Ved et sammenhængende mønster

på en fleretagers facade, hvor man indefra kun ser fragmenterne af mønstret, bliver rummene på den måde

bliver unikke, samtidigt med at de bliver et distinkt objekt af et større objekt iforhold til, at alle facader var

ens i alle rum.

Fig. 7.4i Parkeringshus ved Santa Monica Place af Frank Gehry fra 1985 med facade af metalflet med overlapninger.

Fotografi: Artur Slupinski og Adriana Slupinsk

Hvor de foregående mønstre har mange grafiske muligheder ikke ulig tekstilagtige skærme med

mikroskopiske åbninger og forskellige tætheder, så er de to andre eksperimentgrupper, C og D et mere

unifomt stoflighed, ikke ulig glas eller glasmalerier. Ikke desto mindre har begge grupper mulighed for også

at frembringe interessante filtrerende virkninger.

169


7.5 Gråzoner - eksperimentgruppe C – transparent grå-filter

Det uniforme grå-filter i eksperiment C.01 har en visuel virkning som produktet solfilm – en tonet coating af

glasruden, der skal reducere solindstråling og overophedning uden at miste facadens gennemsigtighed

(www.pilkington.com). Man har i disse produkter arbejdet meget med at reflektere primært det varme

infrarøde lys, som befinder sig udenfor det synlige spektrum. Alligevel reflekterer dlasset også en del af det

synlige spektrum, hvilket er grunden til dets formørkede tone. Til gengæld bemærkes denne toning kun,

hvis man sammenligner udsigterne ved åbent og lukket solfilm-vindue samtidigt.

Derfor kan man med fremtidens gennemsigtige tonede DSC-solceller skabe en facade, hvor solcellerne bliver

helt upåfaldende uniform. Eller man kan vælge at lave en komposition af forskellige gråtoner.

Eksperiment C.01 viser, at det absolutte lysniveau er svær at gennemskue for øjet ved uniformt gråfilter,

hvilket bekræftes ved anvendelse af den ovennævnte sofilm, som vist i fig. 7.5a. Man oplever umiddelbart

ingen forskel i det optiske indeklima i forhold til en almindelig glasrude, selvom belysningsmåleren viser en

forskel. Det skyldes, at synssansen tilpasser sig det absolutte lysniveau og fokuserer istedet på

kontrastforholdende – det relative lysniveau - som er ens for de to forskellige dækningsgrad-variationer i

eksperiment C.01, selvom lysnivauet er lavere ved den mørke solcellerude. Tilgengæld sker der en

afmætning af udsigtens farver jo mørkere den tonede solcellerude er, hvilket ses i eksperiment C.01 i

forhold til referenceeksperimentet X.00.

Fig. 7.5a Albright Knox Art Gallery af SOM med Gordon Bunschaft med formørket glasfacade. Indefra lægger man slet

ikke mærke til, at facadeglasset er mørkt, som det ses på det nærmest sorte eksteriør på fotografiet til venstre.

Fotografi: Artur Slupinski samt Lotte Bertelsen

Pga. synssansens adaption til det absolutte lysniveau, vil kontrastforholdene i rummet forblive de samme

ved et uniformt grå-filter som ved en tom glasfacade. Derfor vil der ikke være ændring af lyskvaliteten i

rummet eller reduktion af blændingen ved direkte sollys, som det også ses i sammenligning af eksperiment

C.01 med referenceeksperimentet X.00. Så længe lyset ikke bliver guidet, som det eksempelvis gør ved

lameller i eksperimentgruppe B, ændres blændingssituationen ikke.

Derfor er det nødvendigt ved direkte sollys at anvende en form for lysregulering, på interiørsiden af

solcellerne for at reducere forskellen mellem skygge- og lys-zoner ved at sprede lyset diffust og dermed

udjævne blændingen. Dette er allerede blevet behandlet under eksperimentgruppe E.

Man kan også arbejde med variationer af filtrets gennemsigtighed ved at sammensætte filtre med forskellige

dækningsgrader som i bygningsfacaden vist i fig. 7.5b, hvor man opnår en feltinddeling med flere

lystransmittanser og dermed forskellige lys-zoner bag facaden.

Afhængigt af variationen i udformning og lystrasmittans i sådan et åbningsfelt og dets omgivende tonede

solcellefelter kan der opstå et spotlys-effekt ud for åbningen, men også blændingsrisiko ved direkte sollys,

som det var tilfældet i eksperiment C.02. Man kan hævde at zonen ud for åbningen får sit eget rum - et

lysrum, som førnævnt under eksperimentgruppe A i kapitel 7.3, der kan betragtes som en zone afgrænset af

en distinkt forskel i lysniveauet fremfor af vægge. Lysrum er beskrevet af arkitekten Merete Madsen i sin

ph.d.-afhandling om lysrum (Madsen 2002).

170


Fig. 7.5b Eksempel på en façade med 2

forskellige lystransmittanser i glasfacaden

Kilde: Pilkington

De arkitektoniske potentialer ved at sætte flere lystransmittanser sammen i en facade er, at man kan have

mulighed for at skabe et differentieret interiør langs facaden med lysrum som åbne offentlige zoner samt de

mørke, mere intime zoner. Ved hjælp af dagslysfiltrering kan man muligvis generere forskellige grader af

social aktivitet ved at inddele rummet og facaden i zoner med forskellig lystransmittans, uden helt at give

afkald på gennemsigtigheden.

Ligeledes kan man fremhæve dele af udsigten med transparente åbninger i filtret mod bestemte

sigtepunkter eller motivdele som for eksempel mod horisonten med horisontalt bånd i øjenhøjde, ligesom i

eksperiment C.02, vist i fig. 7.5c. På den måde kan man arbejde med forskelle i lystransmittansen som

blikorientering, hvor facaden ikke kun spiller sammen med interiøret men også udsigten – eksteriøret.

Fig. 7.5c Eksperiment C.02 med horisontal transparensgraduering

som blikorientering.

Fotografi: Artur Slupinski

Ved at arbejde med gråtonerne som grafiske solcellemønstre med eget kosmetiske udtryk – eksempelvis via

litografi af DSC-solceller, hvor glasfacaden med det tynde tonede mønster inden i glasset kan fremstå som

en tatoveret hinde eller et slør, som vist i fig. 7.5d. Her er der dog også blændingsrisiko ved direkte sollys,

hvor mønstret vil aftegne sig på interiøret medmindre, solcelleruden er forsynet med et supplerende

bagindkapsling omtalt under eksperimentgruppe E.

171


Fig. 7.5d Transparent grå-filter som grafisk solcellemønster inddelt i fire forskellige gråtoner –

eksempel med udsigt til venstre. Til højre ses en af mønstrets gentagende former.

Illustration: Accessorize modificeret af Artur Slupinski

Et andet potenitiale ved at have forskellige gråtoner i det gennemsigtige solcellemønster er muligheden for

at skabe en dybdeillusion i mønstret eller en illusion af overlapning, som vist i fig. 7.5e, hvor der i

virkeligheden er tale om 2 eller 3 grader af lystransmittans. Hver grad af lystransmittans skal sammenkobles

for sig, hvilket derfor er vigtigt at solcellefiltrene i en givet gråtone hænger sammen, og hver solcelle har

identisk størrelse med de andre i den givne gråtone. Således kan man skabe en illusion af lagdeling og

dybde i facadens mønster – nærmest som et hologram, der optisk er på engang flad og dyb. Illusionen kan

forventes at virke endnu stærkere ved lysfiltrerende mønster end ved lysblokerende mønster.

Fig. 7.5e Eksempler på lysfiltrerende mønstre bestående af flere gråtoner, der giver en illusion af dybde og overlapning.

Illustration: Artur Slupinski

Som førnævnt skal hver gråtone forbindes for sig med mikrotynde lederbaner, der kan løbe langs kanten på

hvert solcellefelt i mønstret. Det betyder, at ved mange forskellige gråtoner ville der skule være mange

seperate opkoblinger, hvilket ikke ville være hensigtsmæssigt. Derfor er det dog som vist ovenfor stadigt

muligt at skabe spændende optiske virkninger med få gråtoner.

Disse lederbaner kan man også arbejde mønsterorienteret med. Ved at arbejde med disse lederbaners

udformning kan man også optisk variation i facaden – eksempelvis i form af en mikroskopisk forskel i

afstandene mellem lederbaner, hvilket kan frembringe fine gradueringer. Der kunne desuden arbejdes med

orienteringern på lederbanerne – for eksempel hvorvidt de skal ligge parallelt i solcellen eller ej. Ved ikkeparallele

lederbanemønstre, som vist i fig. 7.5f, kan man arbejde med mere frihåndsbetonet graduering af

mønstret med variation i tætheden, der kan lbløde op det stramme udtryk, som mange glashuse præges af.

172


Samtidigt vil sådan en variation i tætheden give et lysindfald, der sammen med mønstrets organiske udtryk

bærer mere præg af lys i en skovhytte end af stringent glasbyggeri.

Fig. 7.5f Eksempel på ikke-parallelt lederbanemønster, som kan være i

fuld facadehøjde.

Illustration: Artur Slupinski

Ved parallelle lederbanemønstre, hvor man ved at variere lederbaners løbende tykkelse kan skabe grafiske

mønstre som det vist i fig. 7.5g. Potentielt giver det mulighed for et mere unikt karakter til både det givne

rum som til udsigten fra det givne rum, hvor forskellige rum kunne have forskellige lederbanemønstre i

facaden. Ligesom det tekniske bibliotek af Herzog & deMeuron, vist i kapitel 7.7, kan bygningen fremstå lidt

som en galleri. Dette grafiske udtryk ville komme endnu stærkere til udtryk om aftenen indefra og ud, hvor

interiøret er belyst, mens der er mørke udenfor.

Fig. 7.5g Et parallelt lederbanemønster, hvor man har varieret den løbende tykkelse

på de mørke lederbaner og opnået et fotografisk udtryk.

Illustration: Artur Slupinski

Som perspektiveringen viser giver transparente gråfiltre flere optiske muligheder, end man umiddelsbart

tror. Lignende kosmetiske facadekarakter kan også frembringes ved den efterfølgende eksperimentgruppe

D, som udover transparens også indeholder muligheder for at arbejde med farver og deres kaleidoskopiske

vekselvirkning med udsigten og hinanden.

173


7.6 Kaleidoskop - eksperimentgruppe D – Transparent Farvefilter

Ved brug af farvefiltrerende solceller kan man, som vist i eksperimentgruppe D – ”Transparent Farvefilter”,

frembringe intense indtryk, især ved direkte sollys. Man kan derfor tænke farverne sammen med det gældne

interiørs hensigt, funktion, opholdslængde, hyppighed samt den ønskede stemning. Som tidligere beskrevet

i kapitel 4, kan mættede farve virke meget intenst - selv i blålige nuancer, mens afmættede farver kan virke

afdæmpende - selv ved rødlige nuancer. Man kunne også hævde at jo mere koncentration rummets funktion

kræver, desto mere forstyrrende kan farver være, mens rum med relativt lille koncentrationsbehov, som

passager, idrætsrum, trafikterminaler, venterum eller lobby, som vist i fig. 7.6a, kan have gavn af

stimulerende farvevirkninger.

Fig. 7.6a Lobby i en bank i Mannheim med

transparente farvefiltre i facaden.

Fotografi: SCHOTT

De farvemuligheder, der ligger i DSC-solceller, beskrevet i kapitel 4.4, kan leder tankerne på dagslys i de

gotiske katedraler, som vist i fig. 7.6b. Historisk set er de gotiske katedraler et fremragende eksempel, hvor

de dengang højteknologiske kirkekonstruktioner muliggjorde store glasarealer i kirkens facader. Disse

farvestrålende glasmosaikker var nærmest datidens mediaskærme med et budskab, som især i solskinsvejr

kan forstærke oplevelsen af det givne rum og dets søjler.

På lignende måde tager arkitekten Bruno Taut farvet glas i brug i hans midlertidige udstillingspavillion til

Deutscher Werkbund-udstilling i 1914 for at illustrere de dengang nye og noget større glasprodukters

potentialer, hvor farvet lys skulle give rummets dets atmosfære og ikke blot være en detalje. Tauts pavillion

og dens interiør er tydeligvis inspireret af de farvede glasmosaikker i gotiske katedraler med fokus på at

påvirke lysets farve i interiøret.

174


Fig. 7.6b Dagslys i Kölns Domkirke – det farvede dagslys fra

kunstneren Gerhard Richters glasmosaikker blandes til en neutral tone

inde i rummet.

Fotografi: Roberto Hegeler

Man kan hævde, at rummets stemning og atmosfære bliver allertydeligst påvirket af det farvede lys, hvilket

nok må ses som hovedformålet, når man vil arbejde med farvede solcelleruder i facaden. Udvælgelse af

farver og lystransmittans kræver omhyggelighed og tålmodighed, hvilket jeg også erfarede under

eksperimenterne.

Observationer for eksperimentgruppe D viser, at:

en blanding af lys, som tilsammen giver hvidt/gråt lys med en jævn spektralfordelingskurve

giver en jævn og korrekt farvegengivelse. Dette kan ske ved trefarvet RGB- eller CMYfarvekombination

eller ved brug af 2 komplementærfarver.

ens grad af lystransmittans på hver af de valgte farver bigdrager til en jævn og korrekt

farvegengivelse, for at undgå enkelte farvefilters dominans i det transmitterede dagslys. Til

gengæld kan der ved farver med samme transmittans opstå en optisk illusion af vibration, som

kan virke skærende i øjnene.

jo mindre farvefelterne er i kompositionen, desto mere korrekt farvegengivelse kan der opnås.

Ved for store farvefelter vil facaden optræde som flere lyskilder med hver sin farve, som vil

gøre det vanskelligt for synssansen, at aflæse objekternes farve, da synets farvekonstans i

sådan et tilfælde vil blive sat ud af spil, da objektets farve vil være forskellig fra forskellige

vinkler i forhold til facaden (Lechner 1991 s. 261).

jo flere farver farvekombinationen indeholder, desto mere korrekt farvegengivelse kan der

opnås. Dette kan dog være en ulempe i forbindelse med solcellers opkoblinger, der helst skal

holdes på et moderat antal farver – for eksempel 3. Derudover kan det påpeges, at ved flere

farver i facaden skal farvefelterne være mindre/smallere for at skabe lys i hvid/gråtone via en

hyppig gentagelse af de enkelte farver. Dermed kan man opnå en jævn lysfarve i lange hele

facaden. Ønsker man derimod at have en bestemt farve i det filtrerede lys, kan man arbejde

med flere feltstørrelser eller en varieret fordeling af de enkelte farver i facaden, som vist i fig.

7.6c.

175


Fig. 7.6c Et trappetårn beklædt med lysfiltrerende

solceller med farvet bagindkapsling - arkitekt Torsten

Masseck

Fotografi: SCHOTT

Farveglas i gotikken blev dog mest brugt som billeder, da de ikke havde et særligt stort grad af

lystransmittans (Gympel 1996, s. 32). Som supplement til lyset fra glasmalerierne brugte man i nogle kirker

også helt transparent glas – ofte på kirkeskibets langsider, hvor det svært at se selve glasset – således

undgik man at forstyrre korets glasmosaikker.

Ligeledes kan farvede solceller anvendes som billeder i facaden – enten figurativt eller abstrakt. Med

udgangspunkt i denne eksperimentgruppes observation kan man pege på kompositioner, der nærmest kan

sammenlignes med pixelerede fotografier eller pointilistiske malerier, som vist i fig. 7.6d. Pointilistiske malere

som Paul Signac brugte små ensfarvede punkter til at skabe et helt motiv med – ikke helt ulig en

farveskærm, der bruger Rød, Grøn og Blå farve til at skabe billeder med eller tryksager, der bruger et raster

med punkter i CMY-farver samt sort farve til at trykke mange forskellige billeder med.

Fig. 7.6d Et udsnit af et pointilistisk maleri af Paul Signac fra 1893 til venstre samt et forstørret CMYK-raster til

tryksager til højre.

Kilde: Livngstone 2002

176


Denne pointilistiske fremgangsmåde kunne anvendes med solceller med relativt få farver, der kunne skabe

forskellige grafiske udtryk. Solcellerne kunne evt. arrangeres i et rhombe-mønster, som vist i fig. 7.6e, med

henblik på at gøre forbindelsen af de forskellige farver solceller mere hensigtsmæssig. Med sådan en

pointilistisk facade kan farverne komponeres med henblik på de lysfarver, men vil have forskellige steder i

rummet, eller for at opnå et grafisk udtryk i rummet samt uden på facaden.

Fig. 7.6e Et rhombe-mønster i tre farver ens fordelt – ved en varieret fordeling af de farvede solceller, kan

det være en idé at føre lederbanerne langs siden af hver rhombe.

Illustration: Artur Slupinski

Ligeledes skal forholdet mellem farvekompositionen og udsigten overvejes, da man ser disse to simultant..

Ens grad af transmittans i de brugte farver for bedre farvegengivelse kan skabe den førnævnte vibrerende

effekt mellem farver, hvilket kan virke ”skærende” i øjnene. Vil man undgå man den vibrerende effekt,

føromtalt i kapitel 3.4, må man få transmittans-forskel mellem farvefelterne, hvilket ikke giver den bedste

farvegengivelse.

Desuden kan farvekompositionens udvalg af farve og geometri kan spille sammen med udsigten –

eksempelvis ved at fremhæve himlens blå farve ved at have blålige solceller for øverst i rummet eller

lodrette linier i kompositionen som kan understrege bestemte linier i udsigten. Fig. 7.6f viser Eero Saarinen

kapel på MIT, hvor der i en gennemgang er brugt grønligt glas med forskellige transmittanser samt lodrette

sprosser, hvor begge spiller sammen med de grønne træbeplantede områder lige udenfor.

Fig. 7.6f Eero Saarinen, Kapel på MIT –

facadedetalje

Fotografi: darwinism - http://darwinpoblete.blogspot.com

177


Som førnævnt blev de gotiske katedralers glasmalerier suppleret med farveløse vinduer, hvilket også er en

oplagt mulighed ved farvede solceller, som vist i fig. 7.6g samt 7.6h. Delvist kan man bedre skimte udsigten

gennem farveløst transparent glas og delvist får man mere korrekt farvegengivelse ved at indarbejde

transparente åbninger i den farvede solcellekomposition. Således opnår man det hvide lys’ kvaliteter

sammen med de stimulerende farver i facaden, som kaster det farvede lys på udvalgte steder i rummet.

Arkitekten John Soane brugte kombination af farveløst og farvet glas – oftest i den gul-røde del af

lysspektret i sit eget hus i London tilbage i 1700-tallet for at skabe overgange mellem rummene og give det

engelske dagslys lidt mere liv og varme – et sydeuropæisk lysskær, selv om efteråret. Desuden kan farvede

solceller langs kanten af vinduet opbløde den stærke kontrast, der ofte kan opstå mellem vindeut og

væggen.

Fig. 7.6g John Soanes Hus i London bruger kombination mellem farvet

og farveløst glas flere steder i huset. Her ser det farvede glas ud til at

opbløde kontrasten i mødet mellem vindue og ramme.

Fotografi: ukendt

Fig. 7.6h Med hensyn til farvegengivelse kan farverne kombineres med helt klare

glasarealer – lidt ligesom det er gjort i denne kantine, hvor farverne er translucente,

mens de helt transparente glasarealer både sørger for udsigt samt den primære

dagslysbelysning.

Fotografi: Ukendt

178


Flere farvede solceller kan imidlertid kræve flere invertere og opkoblinger hvis der er forskellige

strømspændinger ved de forskellige solcellefarver, som i så fald skal have individuelle kredsløb. Derfor ville

det være mere praktisk at minimere antallet af farver i solcellekompositionen, som vist i fig. 7.6i eller sørge

for, at forskellige farver solceller har bestemte størrelser, der giver ens spænding. Det vil igen have

kompositoriske påvirkninger, da hver farve sandsynligvis vil have sin egen størrelse for at give den samme

spænding som andre farver.

Fig. 7.6i Novartis Campus – Forum 3-bygning af arkitektfirmaet Diener+Federle+Wiederin fra 2005. Facade i farvet glas

i få farver – overvejende blåt og grønt, hvilket ville passe godt til solceller, da det reducerer forskelle i strøm og

spænding og er dermed lettere at forbinde med færre kredsløb end flere farver med hver sin installation.

Fotografi: darwinism - http://darwinpoblete.blogspot.com

Ligesom i eksperimentgruppe C med transparente grå-filtre kan man ved transparenste farvede solceller

arbejde med en virtuel dybde i facaden, hvor man ved at komponere udvalgte farver, så de ser ud til af

overlappe hinanden, som vist i fig. 7.6j samt tilbage i fig. 7.6a. I virkeligheden ligger farvefiltrene i et plan

med former og farvetoner, der giver illusion af en overlapning af flere lag samt en dybde i en ellers plan

facade.

Fig. 7.6j Eksempler på optisk overlappende mønstre af farvede filtre – selve ”overlapningen” er ikke en overlapning

men endnu et farvefelt i mønstret, der ligner de to andre farver over hinanden.

Illustration: Artur Slupinski - Fotografi: Studerende fra Kunstakademiets Arkitektskole

Desuden kan mønstrets farve ofte ses langs slagskyggens kant, som objekterne kaster, hvilket kan have

spændende effekter, som samtlige eksperimenter i denne gruppe viste, dog tydeligst i eksperiment D.05

med de tykke farvestribber. Således kan man man selv i de tilfælde, hvor farveblandingens transmitterede

179


lys har en neutral farvetone, se farvernes spil i slagskyggerne som en delikat markering af det filtrerende

møntrets lys.

Som observationerne viser, ligner kontrastforholdene i rummet med transparente farvefilter meget

kontrastforholdene ved en farveløst gennemsigtig glasfacade i referenceeksperimentet X.00, medmindre der

er store forskelle i lystransmittans mellem farverne, hvilket blot vil bidrage til mere kontrast i form af

slagskygger. Derfor vil der ikke være reduktion af blændingen ved direkte sollys.

Så længe lyset ikke bliver guidet, som det eksempelvis gør ved vinkelselektive mønstre i eksperimentgruppe

B, løses blændingsproblemet ikke, som eksperimenterne også viser, hvilket igen kræver en supplerende

bagindkapsling, der kan regulere lysindfaldet ved direkte sollys og sprede lyset for at reducere forskellen

mellem skygge- og lys-zoner og dermed ”tæmme” blændingen. Dette er blevet behandlet under

eksperimentgruppe E – Supplerende Bagindkapsling.

Farvegengivelsen kan også skabe bekymring ved brug af farvefiltrerende solceller, hvor man vurderer farvet

lys i forhold til hvidt fuldspektrum-dagslys. Man kan dog vende denne bekymring om og hævde, at hvis man

alligevel har valgt at bruge transparente farver i facaden, så skal man ikke prøve at blande dem til hvidt lys

men netop acceptere, at lyset er farvet og kan derigennem skabe farverige rum, som det vist i fig. 7.6k, for

det er det, farver kan - neutralt hvidt lys kan lettere opnås med et gråligt filter-mønster.

Fig. 7.6k Svømmehal af Behnisch und Partner, hvor farvede glaslameller i taget skaber hele

rummet karkater

Fotografi: Ukendt

I denne eksperimentgruppe gælder det derfor netop om at bruge farvernes muligheder lys og

udsigtsmæssigt, for ellers er det svært at se en grund til at bruge farvede transparente solceller iforhold til

andre solcelletyper.

180


7.7 Opsamling

Dette kapitels overvejelser over lysfiltrerende solcelleruders potentialer i arkitektur kan ses som en variation

af modernismens fokus på teknologi og transparens. Dog i stedet for at begrænse sig til det helt

transparente og ensartede glas, arbejdes der med udforskning af forskellige former for transparens – lige fra

den klare transparens til den perforerede og porøse og translucente gennemsigtighed. En af kvaliteterne

med translucente materialer er den perceptuelle dobbelthed som både fraværende og tilstedeværende.

For at etablere facaden som et solcelleintegreret optisk filter mellem inde og ude, der kan skabe privathed

samt give udsigtssteder, er det derfor relevant at arbejde med forskellige grader af forholdet mellem

transparens og lysblokering, såsom gennemsigtihed, gennemskinnelighed, sløring, lysguiding og

lysrefleksion.

Det kan være fordelagtigt at fokusere på, hvordan design kan udnytte potentialerne fremstillingsmetoderne

uden at underlægge sig disse og blive forudsigeligt. De arkitekter, som i stigende grad er interesseret i

materialer og deres fremstillingsprocesser, kan få indsigt til ikke at lade disse processer forudbestemme det

færdige resultat, men i stedet bruge disse til at udforske de materielle muligheder. Et eksempel på dette kan

illustreres i biblioteksbygningen for den tekniske skole i Eberswalde af arkitektfirmaet Herzog & de Meuron,

vist i fig. 7.7a, hvor man har betonflisebeklædning med imprentede fotografiske mønstre på fliserne.

Flisemønstrets udformnings- og fremstillingsproces har arkitektfirmaet deltaget aktivt i i samarbejde med

producenten (Leatherbarrow et al. 2002, s. 214). Bygningernes materielle udtryk skal således ikke blot

betragtes som et symbolsk billede, men i lige så høj grad som et udtryk for materialernes

udforskningsmuligheder indenfor perceptuelle kvalitetsaspekter. Dette gælder også

udforskningsmulighederne indenfor solceller. Således er facadeteknologi ikke et mål i sig selv, men nærmere

et middel til at frembringe perceptuel kvalitet, som er et af hovedaspekterne, der kan forbinde arkitektur

med dens brugere (Leatherbarrow et al. 2002, s. 209).

Fig. 7.7a Biblioteksbygningen for den tekniske skole i Eberswalde af

arkitektfirmaet Herzog & de Meuron fra 1996. Betonflisebeklædning har

imprentede fotografiske mønstre i overfladen.

Kilde: Leatherbarrow et al. 2002

Hvis man ser på de forskellige eksperimentgrupper samlet, så kan man først og fremmest sige, at ingen af

de 4 lysfiltreringsprincipper repræsenteret via eksperimentgrupperne A, B, C og D kan klare sig uden

supplerende lysafskærmning igennem hele dagen, selvom eksperimentgruppe B med venkelselektive

solcellemønstre ser ud til at klare sig mest effektivt igennem store dele af tiden. De vinkelselektive mønstre

kan dog ikke klare sig uden supplerende solafskærmning ved lav middagssol om vinteren, hvor solhøjden er

næsten perpendikulær på facaden.

Dette behov for supplerende solafskærmning giver samtidigt gode muligheder for eksperimentgruppe E –

Supplerende Bagindkapsling, der med fordel kan integreres som en belægning på interiørsiden af

181


solcelleruden. Når der opstår behov for solafskærmning, kan denne belægning skærme interiøret af for

direkte sollys uden at blokere lysets tilgang til solcellerne.

En matteret bagindkapsling ser ud til at virke langt mere effektivt end en klar tonet bagindkapsling, som ikke

lader til at have en reducerende effekt på blændingen. Den matterede bagindkapsling spreder derimod det

solcellefiltrerede sollys jævnt i rummet uden at skabe blænding. Når det sker forsvinder facadens

gennemsigtighed, som alligevel ikke har den store nytteværdi på tidspunkter, hvor det stærke sollys stråler

ind gennem ruden.

I eksperimentgruppe A – Opakt Fladt Mønster, fungerer mange af mønstrene som silketrykte mønstre, hvor

der kan arbejdes med forskellige udtryk og arrangering af solcellefelterne. Denne eksperimentgruppe er ikke

specielt effektiv som solafskærmning, men i kraft af det flade mønster kan de arbejdes med såvel abstrakte

gradueringer som pixelerede fotografiske mønstre. Pga. mønstret blokerer til dels udsigten kan den

kombineres med helt transparente områder, hvor der ønskes udsigt – eksempelvis i øjenhøjde. Mønstret kan

ikke blive usynlig, da den ligger som et synligt lag i facaden, så derfor kan der ligge potentialer i netop at

udnytte denne synlighed og arbejde med mønstret bevidst for at fremhæve det grafisk i stedet for forgæves

at skjule det. Rent optisk giver mønstret både mere gennemsigtigt og mindre blændende slagskygger ved at

være inddelt i mindst mulig størrelse felter, hvor der derved kan opstå glidende overgange mellem høje og

lave tætheder i mønstret, hvis der arbejdes med det grafisk. Det opake flade mønster har således sine store

potentialer ved at blive anvendt grafisk og varieret evt. i kombination med helt åbne felter for

blikorientering. Styrke i eksperimentgruppe A er dens grafiske muligheder, hvorimod ulempen er dens

ineffektive solafskærmning.

Eksperimentgruppe B – Vinkelselektivt Mønster, er den mest effektive solafskærmning af alle

eksperimentgrupper samtidigt med, at den kan beholde sin gennemsigtighed. Afhængigt af selve mønstrets

udformning, om det for eksempel er lameller eller perforering, kan den frembringe et godt optisk indeklima

med minimal eller ingen blænding og uforstyrret udsigt. Der er dog risiko for sløring af transparens, hvis

mønstret er udformet sådan, at der skabes diffraktion. Ligeledes er der risiko for lav DF, hvis mønstrets

udformes som horitontale lameller. Til gengæld viser de vertikale lameller sig både som gode lysfordelere,

da de tillader himmellys i at komme langt ind i rummet. Samtidigt skærmer de godt for sollys fra siderne,

hvilket er det meste af tiden med undtagelse af tiden lige omkring middag. For at være effektive som

solceller skal sådanne vertikale lameller fremstilles af bifaciale solceller – solceller, som kan belyses fra

begge sider henholdsvis formiddag og eftermiddag. Den undersøgte mikroperforering fra firmaet Photosolar

viser sig at være en god kombination af begge lamelretninger med god solafskærmning samt

gennemsigtighed. Vinkelselektive mønstre har således store potentialer ved at kombinere solafskærmning

med gennemsigtighed samt evt. en dynamisk, farvet lysbrydning igennem det mikroskopiske mønster.

Vinkelselektive Mønsters Styrke er en effektiv solafskærmning samt mulighed for dynamiske virkninger som

lysbrydning, hvorimod ulempen er risiko for lav DF samt sløring af gennemsigtighed, afhængigt af den

konkrete mønsterudformning.

Eksperimentgruppe C – Transparent Grå-filter, bibeholder transparensen i umiddelbart upåvirket tilstand,

men er tilgengæld ikke nogen særligt effektiv solafskærmning. Solceller som et transparent grå-filter kan

bruges helt ubemærkelsesværdigt, da de i så fald blot ville ligne en tonet rude. Til gengæld ligger der

spændende potentialer ved at arbejde med 2 eller 3 forskellige gråtoner i facaden, hvor man enten kan

skabe overgange eller illusion af overlapning af flere lag. I tilfælde af, at der bruges synlige lederbaner, er

der også mulighed for at forme på deres udtryk, så disse kan blive det bærende mønster for den tonede

solcelles visuelle udtryk i form af linier eller graduerende skraveringer. Styrken ved en transparent grå-filter

er, at det i uniformt tone kan virke usynligt eller ved variation af tonen kan give illusion af dybde. Ulempen

er tilgengæld, at det så godt som ingen solafskærmning giver, da kontrastforholdene indendørs er de

samme som uden transparent grå-filter i facaden.

I eksperimentgruppe D – Transparent Farvefilter, har man mulighed for at skabe stimulerende farverige

oplevelser af rummet afhængigt af de udvalgte farvers intensitet. Pga. den transparente materialitet er dette

eksperiment ikke nogen effektiv solafskærmning – på samme måde som eksperimentgruppe C. Derfor skal

det transparente farvefilter forsynes med et supplerende solafskærmning fra eksperimentgruppe E på

interiørsiden for at tæmme blændingen. I visse situationer eller bestemte rumtyper kan man tilgengæld gøre

brug af det farvede mønster ved direkte sollys til at danne farverige slagskyggemønstre i interiøret og

dermed lade facaden indtage rummets flader, som vist tilbage i fig. 7.6a og 7.6c. Ved blanding af 2 eller 3

farver er det muligt at opnå en neutral lysfarve, med en korrekt farvegengivelse, hvilket kræver et

omhyggeligt valg til filterets farvekombination samt de enkelte farvefelters størrelse og lystransmittans.

182


Selvom lysfarven kan gøres mere eller mindre neutral, så opstår der farvede slagskygger, hvilket er et

interessant effekt, der peger tilbage til facaden som lyskilde. Flere farver side om side kan ligeledes skabe en

overlapningsillusion i facaden. Et andet potentiale med de transparente farvefiltre er den vekselvirkning man

kan opnå med udsigtens farver, hvor der er mulighed for bevidst at komponere farvefiltrene i samspil med

udsigtens farver, så facaden og udsigten på den måde danner et sammensmeltet helhed. Kompositionen af

filtrene i facaden kan dog godt suppleres med farveløse transparente felter, hvilket desuden kan neutralisere

det indtagede dagslys. Ved brug af de transparente farvefiltre i facaden ligger deres særlige styrker netop i

farvernes kompositioriske muligheder og det farvede lys, de giver. Ulempen ved de farvede filtre er, at de er

ineffektive som solafskærmning med en nærmest ikke-eksistererende reduktion af blænding. Dermed kan

man hævde, at farvefiltrene netop skal bruges pga. deres farverige lyseffekter isteedet for at prøve på at

neutralisere denne.

Man kan således hævde, at ved brug af ruder med lysfiltrerende solcellemønstre, skal man netop udtrykke

materialets karakter istedet for at forsøge at neutralisere det. Det betyder, at hvis man alligevel bruger et

lysfiltrerende solcellemønster, så skal det fremhæves helt bevidst, hvad enten der er tale om farvefiltre,

striber, gradueringer, eller pixeleret grafik. Der kan ligge en uanet mængde perceptuelle muligheder ved

netop at gøre det lysfiltrerende solcellemønster bevidst til et optisk filter i samspil med både interiør og

udsigten istedet for at nedtone den lysfiltrerende virkning, som om man havde berøringsangst overfor

glassets transparens.

De forskellige undersøgelser i dette projekt sammen med perspektiveringen af disse til forskellige

bygningsværker peger desuden også på potentialer i at give bygningsarkitekter mulighed for at bidrage til

udformning af solcellepanelerne. Denne mulighed kan i sig selv gøre det attraktivt og interessant for

arkitekterne at arbejde med solceller frem for at få tildelt et sæt standardpaneler, som en producent har

tænkt til ende både i form og mønster, for blot at sætte dem uden egen indflydelse sammen til en facade.

Det svarer jo lidt til at murstensfacader udelukkende vil kunne opføres af på forhånd udformede

komponenter uden for arkitektens indflydelse. Det kan virke omsonst, at arkitekten skal sælge solcellerne for

producenterne som et materiale med arkitektoniske muligheder uden selv at være inddraget i panelernes

udformning. På den måde fuldføres også perspektivsskift på solcellerne fra blot at være en energikilde til

også at være et facademateriale på lige fod med andre facadematerialer.

Derfor er det oplagt, at et af fremtidige forskningsområder indenfor koblingen af arkitektur og solceller bliver

at afprøve, hvordan en arkitekt effektivt kan komme med i udformningsprocessen af solcellepaneler til

specifikke bygningsprojekter.

Et andet forskningsomtåde af betydning er at afprøve overvejelserne omkring de arkitekoniske potentialer i

praksis – med solceller samt 1:1 målestoksforhold. Dette er nødvendigt, eftersom en ting er at belyse

potentialerne med billeder og idéer, en anden ting er at se tingene i ægte størrelse, ægte rum og ægte

solceller. Dette kunne med fordel ske i eksisterende bygninger med glasfacader mod syd, hvor der bag

facaden er rigtige brugere, som ikke er ligeglade med den optiske indeklima, og som således vil kunne

bidrage til en vurdering af solcellerudernes kvaliteter.

Det er derudover betydningsfuldt, at der ovenfor rent faktisk er rigtige strømproducerende solceller, så

brugerne, arkitekterne og markedet i det hele taget kan få øjnene op for, at mange ting rent

produktionsmæssigt er muligt at gøre med solceller – at det ikke bare er nogle drømme langt ude i

fremtiden udført i attraper, som først den næste generation af arkitekter kan begynde at tage med i sine

overvejelser.

Sidst, men ikke mindst er det vigtigt at se på solcelleinteressen fra bygherrens side. Arkitekter er ikke imod

at bruge solceller – min erfaring er det modsatte. Til gengæld tager bygherren på forhånd afstand fra

solceller som dyre energikilder, selvom samme bygherre måske kan være interesseret i at bruge andre

materialer som natursten, der kan være ligeså dyre som solceller i kvadratmeterpris. En mulig grund til

bygherrens store fokus på solcellernes anskaffelsespris i forhold til tilbagebetalingen af materialet er

forståeligt især i udlejningsbygninger, eftersom energiomkostningsbesparelsen – tilbagebetalingen - kun

kommer lejeren til gode og ikke ejeren af bygningen. Bygherrens skal ikke betale energiomkostninger i

forbindelse med bygningens drift, hvis bygningen alligevel udlejes. Desto vigtigere er det, at lysfiltrerende

solcellepaneler ikke designes udelukkende som energikilder, men også som elegant facadebeklædning, der

kan frembringe perceptuelle kvaliteter i facaden – på begge sider af facaden, hvilket også kan være en

præferencefaktor for lejerens valg af lokale.

183


Kildeliste

Bøger og tidsskrifter

Achenbach, Jøl

”Power of Light” National Geographic, oktober 2001, s. 02-31

Addington, Michelle; Schodek, Daniel

”Smart Materials and Technologies: for the architecture and design professions”

Oxford, Elsevier/Architectural Press, 2005

Ahnfeldt-Mollerup, Merete

”Meningen med materialet: Mies van der Rohe og den radikale kunst” [KÅRK] 04-2000 s. 19-22

Ali, M.R. 1972; Gerard 1958 blev ikke fundet, men der er citeret af Küller, M. 1986 i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 151

Alsema, E.

“Energy Requirements and CO 2

Proceedings, Juli 1998

Mitigation Potential of PV Systems” Photovoltaics and the Environment, Keystone, CO. Workshop

Andersson, B.A.; Azar, C.; Holmberg, J.; Karlson, S.

“Material Constraints for Thin-Film Solar Cells” Energy Vol. 23 No. 5, pp. 407-411, 1998

Arnesen, Heidi

“Performance of Daylighting Systems for Sidelighted Spaces at High Latitudes”, The Norwegian University of Science and Technology,

2002

Aschehoug, Øyvind; Kleiven, Tommy; Wyckmans, Annemie

“BP solar skin : occupants surveys before and after construction of prototype” Technology and Society, Architecture and Building

Technology, SINTEF rapport: STF50 A05079, Trondheim, 2005

Aschehoug, Øyvind; Arnesen, Heidi

“Dagslys I Bygninger. Prosjekteringsvejledning” Publikationen nr. 21 fra Lyskultur, Stabekk, maj 1998

Asmervik, Sigmund; Cold, Birgit; Fathi, Houchang

”Evaluering av den overdekte gaten på Universitetssenteret på Dragvoll”, SINTEF rapport ; SFT62 A84007, NTH, Trondheim, 1985

Citeret i:

Hauge, Åshild Lappegard

”Semantisk Differensial, SD (semantisk miljøbeskrivelse, SMB)”, NTNU, 2003, s. 8

Behling, Sophia & Stefan

“Solar Power: The Evolution of Solar Architecture” Prestel 2000

Bennet, Daviss

“Solar Power: The future’s bright” New Scientist, December 2007

Berg, Misser; Hansen, Ellen Kathrine; Kappel, Karin; Lehrskov, Hanne; Klint, Jakob; Pedersen, Peder Vejsing; Windeleff, Jens

”Solceller + arkitektur: en guide til anvendelse af solceller i byggeriet”, Arkitektens Forlag, Vojens, 2005

Berlyne, D.E.

“Æsthetics and psychobiology” Appleton-Century-Crofts, New York 1971

Citeret af Whitfield, T.W.A. i 1995 i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 252

Biederman, I.; Ju, G.

“Surface versus edge-based determinants of visual recognition” Cognitive Psychology, 20,

citeret i:

Stamps, Arthur Earl

“Psychology and the æsthetics of the built environment” Kluwer Academic, 2000, s. 39

Birch & Krogbø A/S

”Potentialevurdering. Energibesparelse i husholdninger, erhverv og offentlig sektor. Sammenfatning af eksisterende materialer og

analyser” November 2004

Bjerregård, Lotte

”Arkitektur & Naturopfattelse ...belyst via studier af grænsen mellem ude og inde”

Ph.d. afhandling ved Arkitektskolen Århus, 2000

184


Blakers A.W.; Weber K.J; Everett V.; Deenapanray P.N.K.; Babaei J.; Stocks M.

“Sliver® Modules - A Crystalline Silicon Technology of the Future”

19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris, 2004

Boselie, F.

Resumé: “Against prototypicality as a central concept in æsthetics” 1991

citeret i

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 93 - 94

Bourlier, Emmanuelle; Frøch, Andreas; Mitman, Christian B.

”Material Effect: A Non-alphabetical Glossary of the Cellular-Core”

Architectural Design Vol. 72 5/2002 s. 34-39

Brand, Stewart

”How Buildings Learn: What Happens After They’re Built”, Penguin Books, USA, 1994

Brandi, Ulrike et al.

”Lighting Design: Principles, Implementation, Case Studies”, Edition DETAIL, München, Birkhäuser, 2006

Busch, Akiko

”The End of Openness” Metropolis august/september 2002 s.36-38

Bülow, Katja

“Facader og Lys” FACADEN Teori og praksis

Kunstakademiets Arkitektskolens Forlag 2003 s. 53-61

Børresen, Sølvi; Nørgård, Helle

”Byrum for alle… Udfordringer, konflikter, indsatser”

Det Kriminalpræventive Råd, Glostrup, 2007

Canter, D.

Resumé: “Understanding, assesing, and acting in places: Is an integrative framework possible?” 1991

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998 s.

95 - 96

Catinella, Rita F.

“The search for new materials is never over at George Beylerian’s ressource center” Architectural Record 03.01 s. 181-182

Christensen, Lars Lindberg; Olesen, Anne Værnholt; van der Pøl, Mike

”Lysfænomener i naturen: om lys og farver nat og dag” Høst & Søn, 1. udg., København 1998

Christensen, Nina Haurum; Feltendal, Peter; Kilstrup, Imola; Mastrantones, Xenia; Poret, Rune

“Den Transparente Energiproducerende Klimaskærm” 2003

Christoffersen, Jens; Johnsen, Kjeld; Petersen, Erwin.

”By og Byg Anvisning 203: Beregning af dagslys i bygninger”, 1. udg. Hørsholm, Statens Byggeforskningsinstitut 2002

Christoffersen, Jens

”Lys, Sundhed og Velvære” LYS NR. 01, Marts 2006 s. 15-19

Christoffersen, Jens; Madsen, Merete

”Lyset, Facaden og Rummet” ARKITEKTEN, nr. 13, 2004, s. 33-34

Christoffersen, Jens; Johnsen, Kjeld; Petersen, Erwin; Valbjørn, Ole; Hygge, Staffan.

”SBI-Rapport 318: Vinduer og dagslys – en feltundersøgelse i kontorbygninger”, Hørsholm, Statens Byggeforskningsinstitut, 1999

Christoffersen, Jens ; Hansen, Ellen Kathrine ; Hilberth, Thomas ; Lauritzen, Hanne ; Wedel, Signe Dahl ; Jensen, Søren Østergaard ;

Poulsen, Søren ; Bjørn, Erik ; Johnsen, Kjeld ; Logadóttir, Ásta ; Traberg-Borup, Steen ; Larsen, Katrin Barrie.

”LYS OG ENERGI - solceller i transparente facader”

Slutrapport for PSO F&U projektnr. 2006-1-6302.

Arkitektskolen i Århus, 2008.

CIE Publication No. 13-3

”Method of Measuring and Specifying Color Rendering Properties of Light Sourse” 1995

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998

185


Colomina, Beatriz

“Skinless Architecture”

Fra:

Tschumi, Bernard; Cheng, Irene (Ed.)

“The State of Achitecture at the Beginning of the 21st Century” The Monacelli Press/Columbia Books of Architecture, New York, 2003, s.

68-69

Dahlmann, Jan

“Solceller bliver revet væk” Ingeniøren, 06. november 2006

Davidson, Cynthia

“Reflections On Transparency: An Interview With Terence Riley”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 47-50

Davies, Mike

“A wall for all seasons” RIBA Journal, 88 (2), pp. 55-57, 1981

Decq, Odile

“Architecture and Pleasure”

Fra:

Tschumi, Bernard; Cheng, Irene (Ed.)

“The State of Achitecture at the Beginning of the 21st Century” The Monacelli Press/Columbia Books of Architecture, New York, 2003, s.

54-55

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS)

“Planning and Installing photovoltaic Systems: A Guide for Installers, Architects and Engineers” James & James Science Publishers Ltd,

2005

Duffy, Francis

“Measuring Building Performance” Facilities, Maj 1990

Dutton, Hugh

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 58-59

Emery, Keith; Green, Martin A.; Igari, Sanekazu; King, David L.; Warta, Wilhelm.

”Solar Cell Efficiency Tables (Version 22)”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, John Wiley & Sons, Ltd. 2003; 11:347-

352

Franck, Karen

”Yes, We Wear Buildings” Architectural Design Vol. 70 6/2000 s. 94-97

Frandsen, Sophus

“Lyset I Rummet Og Lyset På Tingene” LP NYT 492, Louis Poulsen, København, 10. juni 1985 s. 4352-4365

Friederici, Annette; Wand, Burkhard

“Daylight and Well-Being”

fra:

Brandi, Ulrike

“Detail Practice: Lighting Design” Birkhäuser Verlag, Basel, 2006 s. 8-15

Groat, Linda; Wang, David

“Architectural Research Methods” John Wiley & Sons Inc., USA, 2002

Gympel, Jan

“Arkitekturens Historie: Fra Antikken Til I Dag” Könemann Verlag, Köln 1996

Hagemann, Ingo B..

“Gebäudeintegrierte Photovoltaik: Architektonishe Integration der Photovoltaik in die Gebäudehülle” Rudolph Müller GmbH & Co. KG,

Köln, 2002

Hansen, Ellen Kathrine

“SOLcelle & SOLlys: et Arkitektonisk Potentiale - Idégrundlag for hvordan solceller og sollys kan spille sammen”

Arkitektskolen Århus, Århus 2001

Hansen, Ellen Kathrine

”Fra Rumteknologi til Bygningskomponent”

ARKITEKTEN, nr. 22, 2002

Hansen, Ellen Kathrine

“Transparens – lys energi og arkitektur – en integreret designproces”

Arkitektskolen Århus, Århus 2002

186


Hansen, Gunver

”Save the Bulb” ARKITEKTEN, nr. 14, 2007 s. 08-09

Hawthorne, Christopher

”The Case for a Green Æsthetic” Metropolis October 2001 s.112-115, s. 122-125

Hays, K. Michæl

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 63-64

Hermannsdörfer, Ingrid; Rüb, Christine

”Solardesign: Photovoltaics for Old Buildings, Urban Space, Landscape” Jovis Verlag GmbH, Berlin 2005

Hermstad, Käthe

“Building Integration Of Photovoltaics BIPV: Architectural Challenges To BIPV” Solares Bauen, Oktober 2004, s. 93-95

Hesselgren, S.

”Om arkitektur, en arkitekturteori baserad på psykologisk forskning” Studentlitteratur, Lund, 1985

citeret i:

Hauge, Åshild Lappegard

”Semantisk Differensial, SD (semantisk miljøbeskrivelse, SMB)” NTNU, 2003, s. 3

Humprey, 1976 blev ikke fundet, men der er citeret af Mikellides, Byron i 1988 i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 185

Imperiale, Alicia

”New Flatness: Surface Tension in Digital Architecture” Birkhäuser, Basel, 2000

Ito, Toyo

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 65

Jacobs, Jane

”The Death and Life of Great American Cities”

New York: Vintage Books, 1961

Jacoby, Mitch

“Photovoltaic Cells: Power At A Price: Use of solar cells, common in space missions, is taking off as science brings price down to Earth”

Chicago, C&EN, 21. Juni 2004 s. 29-32

Johnson, Jeff

”Power From The Sun: After decades of promise, solar energy science and production is on an upswing, but how far can solar go to

solve the world’s energy ills?” Washington C&EN, 21. Juni 2004 s. 25-28

Jones, Peter Blundell

”Hugo Häring: The Organic versus the Geometric”, Stuttgart/London, Edition Axel Menges, 1999

Jørnø, Pia

”og der blev lys”

teknikeren 6/1999 s. 4-7

Kaltenbach, Frank (Ed.)

“Detail Praxis: Translucent Materials: Glass Plastic Metals” Birkhäuser Verlag, Basel, 2004

Kaplan, S.

Resumé: “Enviromental Preference in a Knowledgw-Seeking, Knowledge-Using Organism”

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 141 – 143

Kennedy, Shelia; Grunenberg, Christoph

“KVA: Material Misuse (Architecture Landscape Urbanism 4)” Architectural Association, januar 2001

Kieran Timberlake Associates

”SmartWrap TM ” archplus 172 December 2004 s. 75-76

187


Kipnis, Jeffrey

“The Cunning Of Cosmetics: A Personal Reflection On The Architecture Of Herzog And De Meuron”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 429-435

Kolstad, Arnulf

”Arkitektur og (social) psykologi. Bydelen” Det norske kunstakademi, Oslo, 1997

citeret i:

Hauge, Åshild Lappegard

”Semantisk Differensial, SD (semantisk miljøbeskrivelse, SMB)” NTNU, 2003, s. 4

Kolås, Tore

”Omgivelsesæstetik –og preferanser for dagslys i bygninger” NTNU, April 2005

Kraft, Sabine

”PCM – Phase Change Materialien” archplus 172 December 2004 s. 44-47

Kraft, Sabine

”Werkstoffe – Eigenschaften als Variablen” archplus 172 December 2004 s. 24-28

Kreutzmann, Anne; Schlumberger, Andreas

”Der Preis ist so, wie er ist, weil es sich lohnt – und zwar für alle”, PHOTON Marts 2006 s. 56-60

Krippner, Roland

“The Building Skin as Heat- and Power Generator”

Fra:

Schittich, Christian (ed.)

”In Detail: Building Skins: Concepts Layers Materials” Birkhäuser Verlag, Basel, 2001, s. 49-61

Kroschwitz, J. (ed.)

”Encyclopedia of Chemical Technology”

New York: Wiley and Sons 1992

citeret i

Addington, Michelle; Schodek, Daniel

”Smart Materials and Technologies: for the architecture and design professions”

Oxford, Elsevier/Architectural Press, 2005, s. 9

Kuhnert, Nikolaus; Schnell, Angelika

”Transparencies yet to come” Arch+ 144/145 December 1998 s. 18-19

Küller, Marianne

Resumé: ”Novemberfärger. Symposium om färg den 1. November” 1984, 1986

citeret i

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998, s

150 - 152.

Küller, Rikard

“Architectural psychology : proceedings of the Lund conference” 1973

citeret i:

Hauge, Åshild Lappegard

”Semantisk Differensial, SD (semantisk miljøbeskrivelse, SMB)” NTNU, 2003, s. 10

Küller, Rikard; Watzke, James R.

“The conflict situations technique: A projective method for elderly persons” 1986

citeret i:

Hauge, Åshild Lappegard

”Semantisk Differensial, SD (semantisk miljøbeskrivelse, SMB)” NTNU, 2003, s. 4 - 5

Van der Laan

“Architectonic space: fifteen lessons on the disposition of the human habitat” E.J.Brill, Leiden, 1983

citeret i:

Stamps, Arthur Earl

“Psychology and the æsthetics of the built environment” Kluwer Academic, 2000, s. 45 - 48

Lang, Werner

“Is it all “just” a façade? The functional, energetic and structural aspects of the building skin”

Fra:

Schittich, Christian (ed.)

”In Detail: Building Skins: Concepts Layers Materials” Birkhäuser Verlag, Basel, 2001, s. 29-47

Lauring, Michæl; Marsh, Rob; Petersen, Ebbe Holeris

“Arkitektur og Miljø –form konstruktion materialer –og miljøpåvirkning” Arkitektskolen Forlag, 2000

188


Laustsen, Jacob Birck; Johnsen, Kjeld

”Solafskærmningers Egenskaber” ARKITEKTEN, nr. 03, 2007 s. 76-77

Lavin, Sylvia

”What color is it Now?”

Fra:

Huges, Elijah (ed.)

“Perspecta 35 – Building Codes” The Yale Architectural Journal Inc. and Yale University, the MIT Press, Cambridge/Massachusetts/

London, 2004 s. 98-111

Leatherbarrow, David; Mostafavi, Mohsen

“Surface Architecture” the MIT Press, Massachusetts Institute of Technology, Massachusetts 2002

Lechner, Norbert

”Heating, Cooling, Lightning: Design Methods for Architects”, John Wiley & Sons, USA, 1.udg. 1991

Leupen, Bernard

”Forskning i Fagområdet Arkitektur” ARKITEKTEN, nr. 02, 2003 s. 32-33

Lien, Anne Gunnarshaug

”Transparent Insulation Materials For Low Energy Dwellings In A Cold Climate” Ph.d.-afhandling ved Norges Tekniske Højskole (NTH),

Trondheim, 1995

Livingstone, Margaret

”Vision and art: the biology of seeing” Harry N. Abrams, Inc. New York 2002

Loach, Judi

“Victorian Glass” RIBA Journal 88 (2) Februar 1981 s. 43-45

Løbermann, Matthias

”Operative Transparenz” Arch+ 144/145 December 1998 s. 103-105

Løbermann, Matthias

”Transparenz heute” Arch+ 144/145 December 1998 s. 100-102

Long, Michæl E.

“The Sense of Sight” National Geographic Vol. 182, No.5, November 1992, s. 03-41

Lupton, Ellen

”Skin: surface substance + design” Princeton Architectural Press 2002

Lund, Nils-Ole

”Arkitekturteorier siden 1945” Arkitektens Forlag 2001

Lynn, Greg

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 64

Måløe, E.

Resumé: ”Æstetisk glæde og gentagelse af det fortsat uforudsigelige” 1972

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 187 - 188

Madsen, Merete

”Lysrum – som begreb og redskab”, Ph.d.-afhandling ved Kunstakademiets Arkitektskole, København, 2002

Marpillero, Sandro; Frampton, Kenneth; Schlaich,Jörg

“James Carpenter – Enviromental Refractions”, Birkhäuser, 2006

Marsh, Rob; Lauring, Michael; Petersen, Ebbe Holleris

“Arkitektur og miljø: form konstruktion materialer og miljøpåvirkning” Arkitektskolens Forlag, Århus 2000

Marsh, Rob; Larsen, Grube, Vibeke; Lauring, Michael; Christensen, Morten

“Arkitektur og energi” Statens Byggeforskningsinstitut, 1. udg., Hørsholm 2006

Marsh, Rob

“Nyt paradigme for lavenergibygninger” Vedvarende Energi & Miljø, nr. 4, August 2007, s. 20

Masseck, Torsten

”Multifunctional, Transparent PV-Facade for the Energetic Rehabilitation of an Office Building in Barcelona”, Paper til ISES 2005 Solar

World Congress, Universitat Politecnica de Catalunya (UPC), Spain (ISES/ASES)

189


Mattison, Chris

”Politikens bog om slanger” Politikens Forlag 2000

Mayne, Thom

”Moments Of Intensity”

Fra:

Tschumi, Bernard; Cheng, Irene (Ed.)

“The State of Achitecture at the Beginning of the 21st Century” The Monacelli Press/Columbia Books of Architecture, New York, 2003, s.

40-41

Mikellides, Byron

Resumé: “Colour and psychological arousal” 1988

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 185 - 186.

Morega, A.M.; Ordonez, J.C.; Negoias, P.A.; Morega, M.; Hovsapian, R.

"Optimal Electrical Design of Spherical Photovoltaic Cells,"

Proceedings of the COMSOL Users Conference, Key Note Lecture, Prag, 2006

Moussavi, Farshid; Kubo, Michæl

”The Function of Ornament” Actar, Barcelona 2006

Möller, Johen

„Integrierte Betrachtung der Umweltauswirkungen von Photovoltaik-Technologien“ Afhandling, 1998

Muschamp, Herbert

”Buildings That Hide And Reveal”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 43-45

Nasar, Jack L.; Purcell, A.T. 1991

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s. 18

Nasar, Jack L., 2000

citeret i:

Johannsen, Christiane

“The gap – experts versus lay people” NTNU, 2003, s. 5

Neufert, Ernst & Peter,

”Architects’ Data”

Blackwell Science, Oxford, 2000

Newark, Tim; Newark, Quentin; Borsarello, J.F.

“Brassey’s Book of Camouflage” Brassey’s, London 1996

Nordenson, Guy

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 61-62

Nørløv, Jacob

”Glasset, Lyset Og Klimæt” ARKITEKTEN, nr. 03, 2007 s. 43-48

Nørløv, Jacob

”Kritik Af Det Transparente Byggeri” ARKITEKTEN, nr. 03, 2007 s. 15-16

Ockman, Joan

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 66-69

Olsson, Gertrud

”Paul Scheerbart och en Arkitektur i Färgat Glas”, Nordisk Arkitekturforskning, 4-2004, s. 93-101

Pallasmaa, Juhani

”Animal Architecture”, Museum of Finnish Architecture, 2. udg. Helsinki, 2002

190


Pedersen, Poul Bæk

“Rummet og det Arkitektoniske Objekt”, Fonden til Udgivelse af Arkitekturværker Arkitektskolen i Århus, 2. udg., Danmark, 1994

Peippo, Kimmo

”Computational and Experimental Studies towards the Optimal Integration of Photovoltaics in Buildings” Ph.d.-afhandling ved Helsinki

University of Technology Publication in Engineering Physics, Espoo 1999

Pelkonen, Eeva-Liisa

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 60-61

Pelkonen, Eeva-Liisa

“The Glaze: Phantasm And Modern Architecture”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 275-279

Pietruszko, S.M.

“Photovoltaics in the World” Opto-Electronics Review 12 nr.1, 7-12, 2004, s. 07-12

Postel, Virginia

“The Marginal Appeal of Æsthetics: Why Buy What You Don’t Need?” Innovation, Forår 2004, s. 31-36

Rabenbeck, Andrew ; Arnold, Christopher

”Styles: Mirror Buildings” Architectural Design Vol. 47 2/1977 s. 79-84

Riley, Terence

“Light Construction”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 23-41

Riley, Terence

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 53-56

Rivad, Ken

”manifold Transparens”, ArkitekturMagasinet, Nr.2 2009, s.60-61

Robbins, Claude L.

“Daylighting: design and analysis” Van Nostrand Reinhold Company Inc., New York, 1986

Rohmann, Chris

”A World of Ideas – A Dictionary of Important Theories, Concepts, Beliefs and Thinkers”

The Ballantine Publishing Group, New York, 1999

Roodman, David Malin; Lenssen, Nicholas

“A Building Revolution: How Ecology and Health Concerns Are Transforming Construction” Worldwatch Paper 124, Washington, Marts

1995

Roskam, Albert

”Dazzle Painting - Kunst als Camouflage, Camouflage als Kunst",

Uitgeverij Van Spijk 1987

Rotne, Georg

”Facadens Udvikling” FACADEN Teori og praksis

Kunstakademiets Arkitektskolens Forlag 2003 s. 11-13

Selmer, Finn

”Facadens Lagdeling” FACADEN Teori og praksis

Kunstakademiets Arkitektskolens Forlag 2003 s. 15-25

Schittich, Christian

“In Detail: Building Skins: Concepts, Layers, Materials” Birkhauser Verlag, 1. udg. 2001

Schittich, Christian

“Shell, Skin, Materials”

Fra:

Schittich, Christian (ed.)

”In Detail: Building Skins: Concepts Layers Materials” Birkhäuser Verlag, Basel, 2001, s. 9-27

191


Schnell, Angelika

”Sehen und Gesehen-Werden” Arch+ 144/145 December 1998 s. 48-52

Schulman, Ken

”X-RAY architecture” Metropolis april 2001 s.72-75, s. 98-99

Sivik, Lars

Resumé: ”Om färgers betydelse”, 1970

citeret af:

Mikllides, Byron, 1988 i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998, s

186.

Sivik, Lars

Resumé: ”Om färgers betydelse” 1995

citeret i:

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998, s

209 - 210.

Soler, Francis; Sowa, Axel

”Verwunschene Hüllen” ARCH+ 142 Juli 1998 s. 60-71

Stamps, Arthur Earl

“Psychology and the æsthetics of the built environment” Kluwer Academic, Massachusetts 2000

Stamps, Arthur Earl

Resumé: “Validating contextual urban design principles” 1994

citeret i

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics” Norsk Form, 1998,

s 216 - 217.

Stender, Marie

”En Nation af Vindueskiggere” ARKFOKUS 10-2006 s. 10-15

Stokols, Daniel

Resumé: “Instrumental and spiritual views of people-enviroment relations: Current tension and future challenges”, 1988

citeret i

Cold, Birgit (red); Kolstad, Arnulf; Larssæther, Stig

“Æsthetics, Well-Being and Health – Abstracts on theoretical and empirical research within enviromental æsthetics”. Norsk Form, 1998,

s 218 – 220.

Strong, Steven J.

”Specifying Building-Integrated Photovoltaics” Enviromental Design and Construction, March/April 2000, s. 20-24

Swerdlow, Joel L.

“Unmasking Skin” National Geographic, November 2002, s. 36-63

Szokolay, Steven V.

“Introduction to architectural science: the basis of sustainable design” Architectural Press/Elsevier, Oxford, 1.udg. 2004

Sørensen, Peter

“Facadens Klimatiske Funktion” FACADEN Teori og praksis

Kunstakademiets Arkitektskolens Forlag 2003 s. 47-52

Taylor, Mark C.

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 57-58

Tietz, Jürgen

“Arkitekturens Historie: I det 20. Århundrede” Könemann Verlag, Dansk udg., Köln 2000

Travi, Valerio

”Advanced Technologies: Building in the Computer Age” Birkhäuser 2001

Tschumi, Bernard

“Light Construction Symposium”

Fra:

Gannon, Todd (Ed.)

“The Light Construction Reader” Source Book in Architecture 2, The Monacelli Press, New York, 2002, s. 53

192


Tschumi, Bernard

“Vectors and Envelopes”

Fra:

Tschumi, Bernard; Cheng, Irene (Ed.)

“The State of Achitecture at the Beginning of the 21st Century” The Monacelli Press/Columbia Books of Architecture, New York, 2003, s.

64-65

Valberg, Arne

“Lys Syn Farge” Tapir Forlag, Trondheim 1998

Welter, Philippe

“More Than Alternating Current” PHOTON International, April 2006, s. 76-80

Wittchen, Kim B.; Svensson, Ole

”BY og BYG: Solceller i arkitekturen” Statens Byggeforskningsinstitut, 2002

Wittrup, Sanne

”Solcelleboom smitter kun lidt af på Danmark” Ingeniøren, 25. August 2006

Wittrup, Sanne

”Solcelle-marked vokser vildt på verdensplan” Ingeniøren, 25. August 2006

Worren, Turid; Oksholen, Tore

“New solar cells see the light” Gemini 2005/2006, s. 15

Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie & Planungs-Büro Schmitz Årchen

”Energiegerechtes Bauen und Moderniseren: Grundlagen und Beispiele für Architekten, Bauherren und Bewohner” Birkhäuser Verlag,

Basel 1996

Wyckmanns, Annemie

”Intelligent Building Envelopes: Architectural Concept & Applications for Daylighting Quality” Afhandling, Ph.d.-afhandling ved Norges

teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), Trondheim, 2005

Yin, R.K.

”Case Study Research, Design and Methods”, 2nd ed.

Newbury Park, Sage Publications, 1994.

citeret i:

Groat, Linda; Wang, David

“Architectural Research Methods” John Wiley & Sons Inc., USA, 2002, s. 346

Personlige samtaler

Bech, Jørn

Teknologisk Institut

Bezzel, Eik

Photosolar samt Teknologisk Institut indtil 2006

Katic, Ivan

Teknologisk Institut

Lauritzen, Hanne

Teknologisk Institut

Matusiak, Barbara

Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet

Poulsen, Søren

Teknologisk Institut

Forelæsninger

Ahm, Peter

”Væsentlige internationale tiltag og status for anvendelse af solenergi i IEA” Solenergi på vej til succes,

Brændsels- og Energiteknisk Selskab, 8. december 2004

Krebs, Frederik C.; Risø DTU

”Polymersolceller” Solenergi på vej til succes, Brændsels- og Energiteknisk Selskab, 8. december 2004

Leatherbarrow, David; University of Pennsylvania

1-Masterclass med David Leatherbarrow på Kunstakademiets Arkitektskole, 8. januar 2007

Vedde, Jan; Topsil

”Produktion af silicium til solceller” Solenergi på vej til succes, Brændsels- og Energiteknisk Selskab, 8. december 2004

193


Hjemmesider

Color Kinetics Incorporated

“Color Quality of Intelligent Solid-State Lighting Systems”

http://www.colorkinetics.com/support/whitepapers/LightQualityCRI.pdf

Leksikon - Gyldendals åbne encyklopædi - Den Store Danske

www.denstoredanske.dk

DTI: Cambridge Architectural Research Linited

www.dti.gov.uk/renewables

Flexcell solceller

www.flexcell.com

Kyosemi solceller

www.kyosemi.co.jp

The National Renewable Energy Laboratory (NREL)

www.nrel.gov

The National Renewable Energy Laboratory (NREL)

“What is the energy payback for PV?” Washington, December 2004

www.nrel.gov/ncpv

NTNU: Norges Tekniske Naturvidenskabelige Universitet - solcelleanlæg

www.ntnu.no/arkitekt/BPsolar/

Solar Design Associates

http://www.solardesign.com/solar-homes.html

Pilkington

www.pilkington.com

RISØ DTU

http://www.risoe.dk/Risoe_dk/Home/Research/sustainable_energy/Solar_energy.aspx

SCHOTT solceller

www.rweschottsolar.com

Sliver Cells - Origin Energy

http://www.originenergy.com.au/sliver

Sandia National Laboratories – Photovoltaic Systems Research & Development

http://www.sandia.gov/pv/docs

SANYO solceller

www.sanyo.com

SolarCentury

Atlantis Energy Sunlates

www.solarcentury.com

Solceller og Arkitektur ved Steven Strong: www.solardesign.com

Solenergi: www.solenergi.dk

Schüco: http://www.schueco.com/web/contentblob/2752196/data/491099/cd_47675-profile-spezial-dt.pdf -side 10

SunPower Corporation: www.sunpowercorp.com

Solcellepaneler: www.thyssen-solartec.com

Solcellepaneler

www.uni-solar.com

Voltarlux solceller

www.voltarlux.de

Würth solceller

www.wuerth-solar.de

194


Publikationsliste

Konference-Paper:

Titel: “ExBIPV - exploring the concepts of tomorrow”

Forfattere: Käthe Hermstad, SINTEF og Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus

Publikationsreference: "ISES - Solar World Congress 2005", 6. - 12. august 2005

Målgruppe: Arkitekter, ingeniører og forskere med interesse for bygningsintegrerede solcellekomponenter

Sprog: Engelsk

Publikationsdato: 6. august 2005

Artikler:

Titel: “Integreret Design – om solceller”

Forfatter: Artur Slupinski

Publikationsreference: Vedvarende Energi & Miljø, nr. 2, April 2009, s. 8-10

Målgruppe: Alle med interesse i bygninger og bæredygtighed

Sprog: Dansk

Dato: April 2009

Titel: “Boligen som kraftværk”

Forfattere: Jørn Tranekjær Andresen og Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus

Publikationsreference: Nybolig avisen 12. april 2008 s. 3 (indlæg i Politikken og Jyllands-Posten)

Målgruppe: Alle med interesse i bygninger

Sprog: Dansk

Dato: 12. april 2008

Titel: “Designet til Solskin”

Forfatter: Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus

Publikationsreference: ARKITEKTEN, nr. 12, 2006, s. 83-89

Målgruppe: Arkitekter og designere

Sprog: Dansk

Dato: September 2006

Titel: “Solceller som multifunktionskomponent i bygninger”

Forfattere: Eik Bezzel, Teknologisk Institut

Peter Behrensdorff Poulsen, Teknologisk Institut (ikke-krediteret)

Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus (ikke-krediteret)

Publikationsreference: ARKITEKTEN, nr. 9, 2004, s. 43-44

Målgruppe: Arkitekter og designere

Sprog: Dansk

Dato: August 2004

Internationale Konferenceoplæg:

Titel: “ExBIPV - exploring the building integrated photovoltaic concepts of tomorrow”

Forfattere: Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus

Konference: ”SUN AND ARCHITECTURE – the energy-producing facade”, Århus, marts 2005

Målgruppe: Arkitekter og forskere med interesse for bygningsintegrerede solcellekomponenter

Sprog: Engelsk

Titel: “ExBIPV - exploring the concepts of tomorrow”

Forfattere: Käthe Hermstad, SINTEF og Artur Slupinski, Teknologisk Institut, Arkitektskolen Århus

Konference: "ISES - Solar World Congress 2005", Orlando, USA 6. - 12. august 2005

Målgruppe: Arkitekter, ingeniører og forskere med interesse for bygningsintegrerede solcellekomponenter

Sprog: Engelsk

195

More magazines by this user
Similar magazines