太阳能：赋予屋顶新形式与新内涵
点击: 30219 次 来源: 中国建设报网 时间: 2010-08-23
如果站在高处俯瞰，或乘坐飞机掠过城市上空，当你对建筑和城市观察的角度转向第五立面时，你一定会发现，城市突然在你的视野里“闪亮登场”，诸多大小高低不一的建筑屋顶正在太阳的照射下闪闪发光。这些，正是太阳能技术为建筑和城市带来的新变化和新面貌。
在不少城市，住宅建筑头顶太阳能热水器已经成为了一道新景观，而更细心的人会发现，出现在高楼大厦上的光伏组件，不仅仅直接依附在建筑表面上，还开始直接作为建筑物本身的一部分，与建筑完美地融合在一起。
在节能减排的大背景下，太阳能这一清洁能源得到了国家层面的政策扶持，光热、光伏等太阳能技术，也开始赋予建筑屋顶新的外观形式和内在涵义。
一种新内涵：建筑产能的源泉
太阳能与建筑的一体化天然地适应了节能减排的迫切需求。
相关研究显示，2009年全国太阳能热水器和热水系统总保有量达到1.45亿平方米。按普通煤的市场价格来计算，相当于节省了225亿元人民币，一年可减排二氧化碳约4451万吨。太阳能光伏发电更可以满足人们日常生活所需的电力。仅上海世博会园区，光伏建筑的太阳能发电规模便达到4.68兆瓦，年均发电可达406万千瓦时，减排二氧化碳总量逾3400吨。太阳能作为一种无处不在、取之不尽、用之不竭的清洁能源，其巨大的生态和经济价值正日益受到重视。
事实上，不少城市已经开始强制性推广太阳能，得到了消费者的普遍认同。尤其是随着2009年太阳能热水器作为“家电下乡”产品，这一技术将深入广大农村腹地。今年3月，住房和城乡建设部联合财政部发布“太阳能屋顶计划”，鼓励城市光电建筑一体化应用。在政策的扶持下，已经可以预见，在不久的将来，城乡内外，将是村村有太阳能、户户有太阳能的景象，太阳能也将成为建筑不可分割的一部分。
与其他节能手段相比，太阳能屋顶不仅仅是节能，更重要的是，还可以产能，可以为建筑提供源源不断的清洁能量。屋顶，将成为建筑形式和建筑功能的完美统一。
一体化设计：城市里的新景观
联合国能源机构最近的调查报告显示，太阳能与建筑一体化将成为21世纪的市场热点和建筑节能市场的亮点。
而在我国，在德州、在大连、在济南、在昆明、在保定……在众多二三线城市，乃至小县城，家家户户头顶太阳能已经蔚然成风，成了一道新景观，并成为住宅建设中的一个新亮点。而在一些城市摩天大楼中，通透、时尚的光伏屋顶与建筑完美融合，打造出节能、实用、经济、美观的第五立面。
一个值得注意的现象是，在对太阳能需求提高的同时，消费者也越来越重视建筑的美观，可是目前不少太阳能热水器由于没有充分考虑建筑形态，或者建筑本身没有预留出太阳能的安装位置，导致加装后极大地破坏了建筑的整体造型。太阳能与建筑的一体化，已经是不少建筑师面临的难题。
在光伏利用方面，BIPV（光伏建筑一体化）开始作为一个概念深入人心。中海阳 北京 新能源电力工程有限公司董事长薛力铭介绍，目前，光伏产业与建筑结合主要有三种方式：
一是支架型，即大楼盖完了，在顶层支起“硅板”，铺设太阳能发电系统，拆了对建筑本身并没有影响，这一方式目前运用较为广泛，技术也很容易达到；二是构建型，即在建筑外立面再加一层铺设光伏系统的玻璃幕墙，拆了可能会影响建筑美观，但不会影响使用；三是建材性，即建材本身就具备太阳能发电功能，光伏系统与建筑融为一体，成为建筑本身不可分割的一部分。比如，屋顶或窗户本身就是一个光伏组件，可以发电。他认为这才是真正的光电建筑一体化，但目前运用难度比较大。
此外，太阳能屋瓦保持了传统民居的特色、光伏屋顶通透时尚、支架热水器改变屋顶的线条……这些新材料和新技术的应用，都在改变着屋顶的形态，甚至改变了建筑本身的整体造型，也改变了城市的面貌。
一些新问题：设计思路与使用年限
然而，太阳能屋顶并非简单的“太阳能建筑”，一体化的过程中也出现了一些新问题。
一是缺乏从产品、建筑的最开始设计、生产到施工全过程的考量。目前的实施过程是这样的：建筑师只是对建筑物的形状、方位和功能负责；然后在设计的过程中，开始考虑能源系统的供应，这时候工程师进入；楼宇的保温、空调系统、通风装置等技术随后逐渐加入；而光伏组件是到了最后，直接附着在建筑物上或者在更晚的时候才采用。
照此程序，能源在住宅中起到的作用势必随着漫长的设计和建造过程而逐渐降低，成本却不断上升。如果把光伏组件的运用放到最初的设计环节里，使能源需求与建筑物本身的形状相关，这就能更有效地利用能源。
在现有模式下，各环节的操作者“各自为政”，如何在建筑物这个载体上更加充分地利用太阳能资源，使太阳能产品更规范地与建筑物相结合，成为建筑的一部分，生产厂商与建筑师对此的共同探讨研究还远远不够，影响了建筑设计的效果，也影响了城市景观。
在BIPV推广上，业内人士便表示，除成本外的主要问题正是如何与建筑对接。目前的状况是，搞建筑的人不懂光伏，而搞光伏的人又不懂建筑。要做到光电建筑一体化，在设计的时候，就要进行通盘考虑，这是一个系统工程，也是一大难题。
二是各地在太阳能和建筑一体化方面仍缺乏统一的规划和标准。在德国哈格曼建筑事务所董事长哈格曼博士看来，BIPV的大规模商用化面临的重要挑战来自两个方面：首先，建筑模块的标准，各国和各地区有非常大的差别，统一建筑标准势在必行；其次，光伏组件的设计还需要更加符合BIPV的标准，需要更加灵活，包括大小、形状、颜色等。
与此同时，还有开发企业表示出迷惑。建筑与太阳能设施设备的使用寿命有差异，维修维护的方式方法也不同，如果进行一体化设计，当设施设备或者墙体出现问题，需要维修或更换时，会不会产生不便？有开发企业便明确对笔者表示，正是这个考量，使其不愿意进行太阳能一体化设计，以免“日后自找麻烦”。
如此看来，要在全国范围内大规模推广太阳能屋顶的一体化设计，仍有待时日。但是，随着设计水平、材料技术的不断提高，在节能减排形势的推动下，或许会如专家所说，太阳能将成为建筑的一种“基本消费品”。对此，南京南洲新能源研究发展有限公司董事长徐诵舜这样比喻：“如果说建筑是人体，过去光伏材料是人身上的衣服、鞋子、首饰，那么现在，光伏材料便是眼睛、鼻子、嘴，是建筑物不可或缺的组成部分。”
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