建筑藝術(shù) ：光伏建筑的春天已來

2016年12月，深圳藍(lán)波綠建集團(tuán)總裁徐寧先生以《光伏建筑的是是非非》為題發(fā)表了主旨演講。

徐寧在演講中說，中國(guó)建筑一直堅(jiān)持的三原則是：實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀。王思成研究員提出光伏五要素，政策、能效、安全、質(zhì)量、成本，二者結(jié)合，建筑光伏電站的需要遵循的要素應(yīng)該是：實(shí)用、發(fā)電、安全、經(jīng)濟(jì)，美觀。

徐寧用了五個(gè)不同的停車棚為例，分別說明了這五個(gè)要素的表現(xiàn)方式，在他所引用的例子中，沒有一個(gè)例子是將五要素全面體現(xiàn)的，這說明，建筑與光伏的結(jié)合并沒有被完整的應(yīng)用在實(shí)際案例中。

另外，徐寧通過世界各國(guó)BIPV的發(fā)展和藍(lán)波綠建近十年的BIPV實(shí)踐，闡述了光伏建筑一體化是建筑業(yè)的一個(gè)新方向已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。

通過對(duì)世界優(yōu)秀案例的分析，以及馬斯克的光伏瓦產(chǎn)品，徐寧進(jìn)一步說明，建筑的光伏化必將產(chǎn)生建筑的新形式、新形象、新語言。

他表示，光伏建筑的春天已經(jīng)來了。

以下是徐寧先生在本次論壇上的發(fā)言實(shí)錄：

沒有一個(gè)光伏建筑項(xiàng)目完整的體現(xiàn)了“光伏建筑五要素”

我從2006年開始關(guān)注光伏建筑一體化，并開始進(jìn)行這方面的實(shí)踐。國(guó)家對(duì)建筑一直有一個(gè)原則要求，這就是建筑的的三要素：實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀。這個(gè)原則自制定以來一直沒有變，曾經(jīng)有人提出過修訂意見，但是三要素一直都沒有變。

最近有一個(gè)可能的變化，就是有人提出在三要素上加上節(jié)能，但目前還只是傳說。

王思成研究員早在2010年的一個(gè)演講中就提出了光伏電站的五要素，即政策、能效、安全、質(zhì)量、成本。作為光伏建筑，就需要既遵循建筑原則，也需要遵循光伏電站的要素，這二者結(jié)合，建筑光伏電站所需要遵循的要素應(yīng)該是：實(shí)用、發(fā)電、安全、經(jīng)濟(jì)，美觀。其中，“發(fā)電”包含了能效和質(zhì)量的概念，而成本則包含在經(jīng)濟(jì)概念中。

從“光伏建筑五要素”出發(fā)，我們來看看一個(gè)簡(jiǎn)單的車棚是如何實(shí)現(xiàn)這些要素的。也許有個(gè)人認(rèn)為車棚不是建筑，充其量就是一個(gè)構(gòu)筑物，一個(gè)建筑的小品。但是，我們從簡(jiǎn)單的例子開始比較容易說明問題。

這五個(gè)例子分別對(duì)應(yīng)了“建筑五要素”，但遺憾的是，沒有一個(gè)例子完全體現(xiàn)了五要素的全部要求。而這樣的例子比比皆是。

是不是一個(gè)車棚很難實(shí)現(xiàn)這些要素呢?如果連一個(gè)簡(jiǎn)單的車棚都無法做好和光伏的完美結(jié)合，那么光伏建筑一體化就更困難、更令人沮喪了。

真的是這樣的嗎?

我們有必要來回顧一下世界光伏建筑的發(fā)展。

歐洲的光伏建筑一體化發(fā)展已經(jīng)非常成熟

光伏建筑的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是從歐洲開始的，1996年在西班牙龐貝的法布拉圖書館(圖一)是最早將光伏發(fā)電和建筑進(jìn)行了完美結(jié)合，成為一座非常有辨識(shí)度的建筑，光伏材料成為建筑主體構(gòu)件，并成為建筑形式的主要表現(xiàn)形式。

圖一：西班牙龐貝法布拉圖書館

目前歐洲的光伏建筑一體化發(fā)展已經(jīng)非常成熟。

德國(guó)是BIPV發(fā)展最快的國(guó)家，有著世界上最大的BIPV市場(chǎng)。

意大利由于其完美的氣候條件，曾經(jīng)被認(rèn)為會(huì)成為世界BIPV的領(lǐng)頭羊，但是由于其政府機(jī)構(gòu)嚴(yán)重的官僚主義，阻礙了該產(chǎn)業(yè)在意大利的推進(jìn)。直到2007年，在ContoEnergia法案的頒布后，BIPV在意大利才開始有一些緩慢的發(fā)展。

西班牙的光伏市場(chǎng)一直處于歐洲領(lǐng)先，但直到2008年，隨著一些稅率的修改以及政府對(duì)BIPV的扶持，BIPV才在西班牙市場(chǎng)得到了重視。

目前，應(yīng)用BIPV最多的歐洲國(guó)家是德國(guó)，法國(guó)，意大利，西班牙。希臘，葡萄牙，瑞典、比利時(shí)、挪威等國(guó)家也有一些BIPV項(xiàng)目。

德國(guó)的WestendGate大廈在1976年建成，總高度159米，曾經(jīng)是德國(guó)的最高建筑。2010年大廈改成為一座光伏建筑，安裝了10500塊光伏組件。大廈的BIPV系統(tǒng)由Baumgartner,Kippenheim設(shè)計(jì)，多晶硅組件由SunwaysSolar公司提供。整個(gè)大樓可提供電力峰值22kw。改造后的WestdendGate大廈能耗減少了36%，并得到了歐盟的綠色認(rèn)證。

盧森堡這個(gè)國(guó)家很小，ArcelorMittal是盧森堡的一家鋼結(jié)構(gòu)制造商，一直專注于研究高性能的鋼結(jié)構(gòu)薄型太陽能屋面。該公司研究鋼結(jié)構(gòu)薄型太陽能屋面的項(xiàng)目Phoster，得到了LIFE基金的支持。

1992年我去了盧森堡一次，當(dāng)時(shí)很震驚，那么小一個(gè)國(guó)家，建筑的品質(zhì)真是太棒了。后來我才知道，在鋼結(jié)構(gòu)建筑方面，盧森堡在歐洲是很有地位的。

印象特別深刻的是，一天晚上看到一棟樓的窗戶亮著，從里面的擺設(shè)，就可以知道這是總裁辦公室，這是會(huì)議室，那是接待室和辦公室。遠(yuǎn)看過去，這個(gè)建筑似乎沒有窗戶。我當(dāng)時(shí)很奇怪，怎么沒有窗戶呢?原來，他們用非常好的技術(shù)把窗戶隱藏在整個(gè)墻體里面，看上去是消失的，沒有窗框，而且玻璃很講究，晚上讓室內(nèi)燈光亮起來，室內(nèi)場(chǎng)景就是建筑的裝飾。

法國(guó)有個(gè)做光伏瓦的公司叫IRFTS，也是很牛的公司，生產(chǎn)太陽能瓦(圖二)。

圖二：IRFTS公司的太陽能瓦

IRFTS是法國(guó)太陽能技術(shù)研究所的簡(jiǎn)稱，成立于2009年，位于法國(guó)Lyon。他們研制的系統(tǒng)叫EASYROOF，不只是附屬在屋頂上的太陽能瓦片，而是真實(shí)的BIPV系統(tǒng)，性能優(yōu)于屋頂瓦片，致力于讓BIPV被更廣泛的市場(chǎng)接受。

EASYROOF適合于坡度從10°到50°的屋頂，每個(gè)模塊重量為2.5KG，相當(dāng)輕便。安裝時(shí)不需要封條也不需要切割，而且每個(gè)模塊都可以被單獨(dú)替換。EASYROOF的安裝速度也非常快，3kw大約需要6小時(shí)就可以安裝完畢。

目前IRFTS在法國(guó)屋頂光伏市場(chǎng)占有率大約為40%。在歐洲，已有40000個(gè)屋頂使用這個(gè)產(chǎn)品。而且已經(jīng)進(jìn)入美國(guó)，在IRFTS的不懈努力以及美國(guó)紐約帝國(guó)清潔能源供應(yīng)機(jī)構(gòu)的協(xié)助下，現(xiàn)在在美國(guó)加州和科羅拉多州等地區(qū)已經(jīng)有5個(gè)項(xiàng)目使用了這個(gè)公司的產(chǎn)品。

位于比利時(shí)列日迪的金融大廈于2015年5月竣工。該大廈的BIPV工程是由比利時(shí)ISSOL公司承建的。除了金融大廈，ISSOL這幾年還承建了法國(guó)國(guó)防部、法國(guó)佩皮尼昂火車站、新歐洲理事會(huì)大廈和比利時(shí)布魯塞爾IBGE總部等幾個(gè)歐洲標(biāo)志性建筑的BIPV工程。

美國(guó)通過BTC指標(biāo)來衡量是否適合建光伏建筑

在美國(guó)，有一個(gè)叫做BTC的指標(biāo)，通過這個(gè)來衡量適不適合建光伏建筑。BTC是Break-EvenTurnkeyCost(BTC)perkilowatt的縮寫，BTC計(jì)算每千瓦收支平衡成本，用于判斷光伏發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上是否可行。光伏系統(tǒng)的造價(jià)，若低于這個(gè)價(jià)格，就是經(jīng)濟(jì)上可行的。

下面的地圖(圖三)顯示的就是美國(guó)每個(gè)州的BTC值。從地圖上可以看出，夏威夷有最高的BTC值，意味著這里電費(fèi)最貴，最適宜采用光伏發(fā)電。加州和紐約也是比

圖三：美國(guó)每個(gè)州的BTC值

LumosSolar是位于美國(guó)科羅拉多州鮑德市的一個(gè)太陽能應(yīng)用公司，其主要產(chǎn)品是戶外實(shí)施，如涼棚、露臺(tái)、車庫(kù)頂部等的BIPV面板。他們的Lumos’LXSs系列面板已經(jīng)設(shè)計(jì)為可以直接作為頂棚的建筑材料，而不是傳統(tǒng)屋頂?shù)母街?。該系列面板的?gòu)造可以與大部分的建筑結(jié)構(gòu)連接，并可以抵抗四級(jí)冰雹。電力布線系統(tǒng)連接簡(jiǎn)單，可以與建筑的電力系統(tǒng)并網(wǎng)。

紐約康尼島Stillwell大街地鐵站的屋頂BIPV工程，是美國(guó)最大的應(yīng)用在公共交通系統(tǒng)上的BIPV工程，也是最早介紹到國(guó)內(nèi)的BIPV項(xiàng)目,名聞遐邇。該地鐵站的屋頂布置了2730塊PV板，面積共60000英尺，每年可以產(chǎn)生200000千瓦時(shí)的電力，可為整個(gè)地鐵站的運(yùn)行提供2/3的能源。

其他地區(qū)的BIPV應(yīng)用也處于積極發(fā)展中

位于阿聯(lián)酋的阿萊因動(dòng)物園是4000多種動(dòng)物在沙漠地區(qū)的天堂，每年也吸引著大量的游客。由奧地利公司Chalabi2013年擴(kuò)建的工程沙漠學(xué)習(xí)中心，被譽(yù)為阿萊因公園的一顆明珠。

這個(gè)學(xué)習(xí)中心的屋頂是光伏建筑一體化的成功案例。于2013年建成，是中東地區(qū)比較知名的一個(gè)BIPV項(xiàng)目，獲選2013年世界可持續(xù)建筑候選名單，并獲得了Estidama系統(tǒng)的最高級(jí)別5顆珍珠認(rèn)證。Estidama是波斯灣地區(qū)綠色建筑認(rèn)證體系。

非洲由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，光伏建筑的發(fā)展還只是個(gè)案。

位于埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴的發(fā)展聯(lián)盟安全部，外形模擬非洲大陸的形狀，使用了445塊透明的有機(jī)太陽能模塊，透光率75%，系統(tǒng)可以為整幢建筑的LED系統(tǒng)提供電力支持。

這個(gè)BIPV項(xiàng)目由德國(guó)Belectric光伏公司與建筑承包公司合作完成。工人們只用了5天就完成了整個(gè)系統(tǒng)的安裝，并且不需要使用傳統(tǒng)的腳手架。安裝完成后，人們從大廳中仰視時(shí)，會(huì)感覺這些輕薄的模塊正漂浮在天空。

印度在光伏建筑發(fā)展上并沒有重大影響的項(xiàng)目，在印度的第一個(gè)應(yīng)用BIPV技術(shù)的住宅項(xiàng)目位于加爾各答。

在經(jīng)過多次考察后，印度的房管局同意提供位于東部印度西孟加拉邦的首府加爾各答市1.76英畝(近四分之三公頃)土地作為試點(diǎn),并將該項(xiàng)目命名為RabiRashmiAbasan。這些別墅屋頂采用了Conergy公司的464個(gè)C125W太陽能模塊。為了適應(yīng)每個(gè)建筑的屋頂形狀，這些模塊都是單獨(dú)定制的。

日本是光伏發(fā)展非常早的國(guó)家，光伏建筑也發(fā)展迅速，我們經(jīng)?？梢钥吹饺毡竟夥ㄖ惑w化的各種報(bào)道。

說到日本，必須提到這個(gè)叫“太陽方舟”的項(xiàng)目。這個(gè)光伏建筑全長(zhǎng)315m，最高位置位于兩邊，分別高37.1米，中央高31.6米，底部寬13.7米，頂部寬4.3米，總重量約3000噸，最大功率630kW，年·發(fā)電量53萬kWh，每年可以減排95噸。(圖四)

圖四：日本“太陽方舟”光伏建筑項(xiàng)目

香港開始光伏建筑一體化的研究也比較早，位于香港理工大學(xué)的科研樓于1999建成，是香港最早建成的光伏建筑。

我們?cè)?006年建成了南?？偛看髲B，這個(gè)樓位于深圳蛇口，也是中國(guó)最早期的光伏建筑一體化的探索。我們將原來的鋁板幕墻拆掉，改裝成用光伏材料的幕墻，為了解決光伏電子板發(fā)熱的問題，當(dāng)時(shí)我們采用了被動(dòng)式技術(shù)的內(nèi)通風(fēng)方式。

這個(gè)項(xiàng)目成功后，我們做了各種類型建筑的嘗試。包括居住建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、工業(yè)建筑還有交通建筑等等。

藍(lán)波綠建的實(shí)踐

我選三個(gè)例子。

第一個(gè)是位于科威特的Warba保險(xiǎn)公司總部大廈，BIPV項(xiàng)目是在2008年完成的，位于科威特的downtown。光伏材料安裝在遮陽板上，很好的體現(xiàn)了中東地區(qū)的建筑特點(diǎn)。

第二個(gè)例子是位于上海崇明的東灘濕地公園，這個(gè)是為2010年上海世博會(huì)配套的項(xiàng)目。整個(gè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)之初就將光伏作為必要構(gòu)件融合進(jìn)建筑，也是應(yīng)用光伏特性影響建筑形式的一個(gè)例子。

第三個(gè)例子是位于山東日照市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的服務(wù)外包基地1#研發(fā)樓(圖五)。這是在建筑立面上安裝光伏材料的一個(gè)成功實(shí)踐。我個(gè)人非常喜歡這個(gè)作品，我認(rèn)為這個(gè)建筑的立面設(shè)計(jì)是建筑師對(duì)光伏建筑一體化的啟迪，是對(duì)光伏建筑的貢獻(xiàn)。

大家從照片上一定感覺不到光伏材料安裝在哪里，光伏組件通過建筑設(shè)計(jì)的手段將比例和位置充分的推敲，令這個(gè)建筑立面成為建筑邏輯和光伏產(chǎn)品邏輯完美結(jié)合的作品，你路過這個(gè)建筑，不會(huì)發(fā)現(xiàn)立面有什么端倪。

正是這種“無我”的設(shè)計(jì)，才是光伏建筑的完美意義。

通過這個(gè)例子，我們一定會(huì)堅(jiān)定的相信，光伏建筑是可以玩成高大上的，光伏之于建筑也是可以不可分割的要素，而不僅僅是補(bǔ)充，更不是補(bǔ)丁。

圖五：日照市高新區(qū)服務(wù)外包基地研發(fā)樓光伏建筑

光伏建筑的設(shè)計(jì)是一種多專業(yè)的結(jié)合與融合

在2010年，我和南京大學(xué)的馮金龍老師做了一個(gè)研究生課題，聯(lián)合指導(dǎo)了一個(gè)學(xué)生魏偉做“建筑師視野的光伏建筑一體化研究”。這個(gè)研究有一個(gè)建筑學(xué)成果，就是揭示了建筑產(chǎn)品和光伏產(chǎn)品的邏輯矛盾。

光伏產(chǎn)品和建筑產(chǎn)品的不同本質(zhì)在于，前者追求的是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)?；统杀绢I(lǐng)先，并且開發(fā)周期長(zhǎng)。

但建筑不一樣，建筑是多樣的，多變的，功能多變，形式多變，技術(shù)綜合，講究個(gè)性定制。進(jìn)入21世紀(jì)以后，建筑甚至與時(shí)尚潮流為伍，現(xiàn)在很多建筑是追求時(shí)尚的。

前面我們將光伏建筑歸納為五大因素，這里美學(xué)我們不去說了。其他四個(gè)方面，其實(shí)都和設(shè)計(jì)相關(guān)，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接和間接的影響到實(shí)用性、發(fā)電量、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

由于光伏建筑設(shè)計(jì)不僅是孤立的建筑設(shè)計(jì)，也不是孤立的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等。不完全的統(tǒng)計(jì)，所涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容大致有，規(guī)劃設(shè)計(jì)，功能設(shè)計(jì)，建筑物理(防結(jié)露、熱工性能、隔聲等)設(shè)計(jì)，創(chuàng)意設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，動(dòng)漫設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安全性設(shè)計(jì)(如防風(fēng)、防雨、防滲、防變形、防地震、防雷等)，構(gòu)造系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成組件設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)備負(fù)載、蓄電池、逆變器、孤島、防逆流、系統(tǒng)控制、獨(dú)立或并網(wǎng)電力線路設(shè)計(jì)，監(jiān)控，施工組織設(shè)計(jì)(吊裝、工期、勞動(dòng)力、質(zhì)量控制、安全控制、文明施工等)。

這種設(shè)計(jì)的多專業(yè)結(jié)合，令光伏建筑設(shè)計(jì)變得非常復(fù)雜。

大家都知道的是，只要是和建筑相關(guān)的設(shè)計(jì)，都應(yīng)該是建筑師牽頭。一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是，我國(guó)光伏建筑一體化發(fā)展到今天應(yīng)該有十年以上了，但是建筑師卻很少參與進(jìn)來。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)師是無法代替建筑師的，工業(yè)設(shè)計(jì)師也代替不了，所以我不止一次的呼吁建筑師要加入到了解、學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)光伏建筑的實(shí)踐中來，創(chuàng)新的創(chuàng)造出建筑的新樣式、新形象、新語言。

所幸的是，已經(jīng)有不少國(guó)外的建筑師投入到了光伏建筑一體化的研究和實(shí)踐中，我們現(xiàn)在看到的這些例子都是非常用心的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師非常理解光伏材料，也研究了光伏系統(tǒng)，更將光伏的特性充分的發(fā)揮了出來。

我們看到這樣的設(shè)計(jì)一定非常興奮，原來這些細(xì)部可以設(shè)計(jì)得如此精致，放大后也仍然很耐看。這表明光伏和建筑之間沒有鴻溝，是可以非常成功結(jié)合的，而且可以結(jié)合得非常完美。

我們?cè)倏匆粋€(gè)完美的例子。這個(gè)例子在塞爾維亞普里什蒂納，是一個(gè)太陽能中央清真寺(圖六)。

這個(gè)美麗的建筑是意大利建筑師保羅Venturella的杰作，近似球形的結(jié)構(gòu)，建筑外立面全部覆蓋著太陽能光伏板，并且通過建筑設(shè)計(jì)將光線引入室內(nèi)。在這個(gè)將太陽的光芒發(fā)揮得淋漓盡致的建筑里，祈禱和冥想，成為宗教與現(xiàn)代技術(shù)完美結(jié)合的典范。

這讓我們相信，太陽能建筑不僅僅是一個(gè)能源建筑，它也可以成為卓越的原創(chuàng)的建筑藝術(shù)。

圖六：塞爾維亞普里什蒂納太陽能中央清真寺

未來可期，未來已來，光伏建筑的春天已經(jīng)來了

有一個(gè)全世界都知道的科技大咖，就是特斯拉的老板馬斯克，他在2016年10月發(fā)布了一個(gè)很神秘的產(chǎn)品，其實(shí)就是光伏瓦(圖七)。

圖七：馬斯克和他的光伏瓦示范項(xiàng)目

實(shí)際上光伏瓦在中國(guó)早已經(jīng)有人做了，特別是浙江企業(yè)做得特別好。但馬斯克作為世界科技前沿的領(lǐng)軍人物，他加入到這個(gè)領(lǐng)域，將會(huì)對(duì)光伏建筑一體化的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，如果以此作為一個(gè)旗幟和標(biāo)桿，光伏建筑的未來就太有前景了。

我們開頭說，一個(gè)車棚和光伏的結(jié)合都不能滿足五要素。那么，我們看看特斯拉是這么做的呢?

大家都知道特斯拉的電動(dòng)車非常精致，馬斯克對(duì)細(xì)節(jié)的要求，和喬布斯比有過之而無不及，他們那么高大上，做一個(gè)車棚會(huì)怎么樣呢?

我們看到的這些都是特斯拉的充電站車棚，我們可以看到設(shè)計(jì)的味道，可以看到用心、細(xì)致、講究。雖然簡(jiǎn)單的一個(gè)車棚，但是依然傾注了設(shè)計(jì)的熱情，所謂簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單。

這是一種態(tài)度。

這讓我想起一句話，一葉不掃，何以掃天下?

車棚都做不好，怎么做一臺(tái)好車呢?同樣的道理，車棚都做不好，怎么能夠做好一個(gè)光伏建筑呢?

我在參考消息上看到這么一則消息，美國(guó)拉斯維加斯政府宣布，在2016年的12月21日，政府部門已經(jīng)可以完全用可再生能源實(shí)現(xiàn)供電。

有人說2016年是我們中國(guó)分布式市場(chǎng)的元年，也有人說是光伏建筑的元年，無論是什么，拉斯維加斯都給了我們一個(gè)信心、一個(gè)信念：未來可期，未來已來，光伏建筑的春天已經(jīng)來了。

謝謝大家!