实施光伏建筑项目建筑师大有可为

诺曼·福斯特爵士说：“太阳能建筑并不是为了追求时尚，而是为了生存。”光伏建筑一体化（building integrated Photovoltaic，简称BIPV）是太阳能利用中最清洁、最有潜力的绿色技术，面对我国人均资源占有量相当匮乏的严峻现实，发展光伏建筑势在必行。

光伏建筑的推广和普及，需要诸多专业技术提供支撑，从材料角度提高光伏电池的转化效率，从机械加工角度改进封装工艺，从电力角度决定并网或者独立供电，从管理角度制定产业政策。但毋庸置疑的是，建筑物是光电技术的使用终端，建筑师和工程师是最终各项技术的集成者和决策人，从某种意义上说，建筑师的作为影响着该项技术的普及和发展。

目前光伏建筑的分工并不明确，很多建筑师不清楚自己在其中的定位，不少人错误地认为光伏建筑是纯技术设备的设计，错误地认为建筑师必须要大量学习光伏领域的技术才能入门光伏建筑的设计，其实建筑师在其中应起的主要作用并非如此，一个合理的行业分工与协作应如表1。

事实上，建筑师并不需要详细掌握光伏建筑一体化系统的一点一滴，建筑师起的作用更多的是如何整合“光伏”和“建筑”，另外对整个过程起统领协调的作用。只要认识到这一点，配合适当的知识引导，建筑师是完全可以在建筑光伏一体化中大显身手的。

光伏建筑设计中的挑战

1．建筑整体性节能策略

光伏建筑的前提是节能建筑，与其他节能技术并行不悖——适当减小形体系数，提高外墙材料的保温性能，增加门窗气密性防止空气渗透，考虑建筑朝向以被动式利用太阳能，必要的遮阳，考虑自然通风，充分利用自然采光等。需要强调的是，不能因为光伏材料的使用而导致建筑表皮热阻下降或者引入过多的太阳辐射热，出现左手节能右手耗能的矛盾。

2．设计过程中多专业的协作

在光伏建筑设计中，建筑设计一如既往是项目设计的龙头，因而建筑师必须具备广博的知识，掌握光伏材料的基本特性和设计要点。在整个项目阶段，各专业的相互支持和密切配合是项目成功的关键。

3．集成的技术与艺术

光伏材料为建筑设计提供新的元素，光伏技术对建筑造型提出一定的要求，建筑与光伏的结合需要工程的严谨和艺术的灵感，这是难点，也是建筑创作的着力点和突破口。一般而言，集成设计中要考虑的要素包括：建筑的布局和朝向、建筑的造型和体量、周边建筑的布局和高度、建筑的结构和模数、其他建筑材料和光伏材料在色彩、质感上的对比和融合、光伏构件的细部构造设计、建筑能耗和光伏发电的模拟、光伏构件的建筑物理特性、建筑最终表现力以及使用者的观感评价等。

目前，国外在此方面做了许多尝试，许多优秀案例成功地将光伏部件打造成建筑的立面构成元素（包括第五立面），让光伏板不再是尴尬的建筑添加物，而让它们真正融入建筑的体系中去。

4．设计前期的分析与决策

建筑的概念设计和方案设计阶段，设计的伸缩性和可调性较大。光伏建筑在设计前期初步确定的建筑形体、光伏板布置的位置和方式、光伏材料的种类和色彩等问题，也就基本决定了该项目的光伏发电效果和建筑表现力。在此阶段，我们可以借助计算机的建筑模拟得到建筑形体和光伏阵列布置方案的年发电量，检验光伏构件的阴影问题，从而优选和优化设计方案。

光伏建筑设计面临的困难

国外光伏建筑已经有一定的普及程度，我国目前还处于示范工程为主逐步走向普及的阶段。虽然在奥运和世博等项目中率先有所应用，但总体实践经验相对较少，加上光伏建筑基于利用太阳能的考虑，受气候、场地以及地理纬度等因素影响较大，我国幅员辽阔，南北差异巨大，个别项目难以提供普遍性经验。同时，我们也注意到，目前光伏建筑的推动者是设备或者电器等专业技术人员、光伏制造企业，建筑师由于自身专业背景的局限，以及国内红火的设计市场，对光伏建筑发展的贡献较小。这就形成巨大的反差，要实现真正的节能建筑，建筑师必须成为排头兵，因为建筑设计是行业龙头，建筑初期设计阶段的节能潜力最大，光伏构件集成效果最好。

因此，帮助建筑师跨越专业的围墙，是促进光伏建筑发展的有效手段。但从笔者在一级注册建筑师再教育的经历看来，来自光伏企业的专家讲授光伏建筑设计，对建筑师缺乏针对性和可操作性。总结下来，建筑师视角下光伏建筑发展的阻力见表2。结语

随着人们对于光伏建筑认识与研究的逐步深入，建筑师真正抓准自己的位置，配合各行业逐步明确与细化的分工，光伏建筑一体化是完全可以实现的。北京奥运会和上海世博会，都已经涌现出光伏建筑的示范性项目，国外也有大量可以借鉴的优秀实例。随着我国低碳事业的整体发展和国家的重视，我们相信，光伏一体化建筑的前景是光明的，它的发展是必然的。我们希望在不远的将来，光伏建筑一体化为我国实现节能减排的目标作出应有的贡献，为环境保护出一份力。

（作者单位：徐燊  廖维  华中科技大学建筑与城市规划学院；胡华莹  武汉市建设工程设计审查办公室）

□徐燊 廖维 胡华莹/文

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