建筑艺术 ：光伏建筑的春天已来

徐宁在演讲中说，中国建筑一直坚持的三原则是：实用、经济、美观。王思成研究员提出光伏五要素，政策、能效、安全、质量、成本，二者结合，建筑光伏电站的需要遵循的要素应该是：实用、发电、安全、经济，美观。

徐宁用了五个不同的停车棚为例，分别说明了这五个要素的表现方式，在他所引用的例子中，没有一个例子是将五要素全面体现的，这说明，建筑与光伏的结合并没有被完整的应用在实际案例中。

另外，徐宁通过世界各国BIPV的发展和蓝波绿建近十年的BIPV实践，阐述了光伏建筑一体化是建筑业的一个新方向已经是不争的事实。

通过对世界优秀案例的分析，以及马斯克的光伏瓦产品，徐宁进一步说明，建筑的光伏化必将产生建筑的新形式、新形象、新语言。

他表示，光伏建筑的春天已经来了。

以下是徐宁先生在本次论坛上的发言实录：

没有一个光伏建筑项目完整的体现了“光伏建筑五要素”

我从2006年开始关注光伏建筑一体化，并开始进行这方面的实践。国家对建筑一直有一个原则要求，这就是建筑的的三要素：实用、经济、美观。这个原则自制定以来一直没有变，曾经有人提出过修订意见，但是三要素一直都没有变。

最近有一个可能的变化，就是有人提出在三要素上加上节能，但目前还只是传说。

王思成研究员早在2010年的一个演讲中就提出了光伏电站的五要素，即政策、能效、安全、质量、成本。作为光伏建筑，就需要既遵循建筑原则，也需要遵循光伏电站的要素，这二者结合，建筑光伏电站所需要遵循的要素应该是：实用、发电、安全、经济，美观。其中，“发电”包含了能效和质量的概念，而成本则包含在经济概念中。

从“光伏建筑五要素”出发，我们来看看一个简单的车棚是如何实现这些要素的。也许有个人认为车棚不是建筑，充其量就是一个构筑物，一个建筑的小品。但是，我们从简单的例子开始比较容易说明问题。

这五个例子分别对应了“建筑五要素”，但遗憾的是，没有一个例子完全体现了五要素的全部要求。而这样的例子比比皆是。

是不是一个车棚很难实现这些要素呢?如果连一个简单的车棚都无法做好和光伏的完美结合，那么光伏建筑一体化就更困难、更令人沮丧了。

真的是这样的吗?

我们有必要来回顾一下世界光伏建筑的发展。

欧洲的光伏建筑一体化发展已经非常成熟

光伏建筑的实验应该是从欧洲开始的，1996年在西班牙庞贝的法布拉图书馆(图一)是最早将光伏发电和建筑进行了完美结合，成为一座非常有辨识度的建筑，光伏材料成为建筑主体构件，并成为建筑形式的主要表现形式。

图一：西班牙庞贝法布拉图书馆

目前欧洲的光伏建筑一体化发展已经非常成熟。

德国是BIPV发展最快的国家，有着世界上最大的BIPV市场。

意大利由于其完美的气候条件，曾经被认为会成为世界BIPV的领头羊，但是由于其政府机构严重的官僚主义，阻碍了该产业在意大利的推进。直到2007年，在ContoEnergia法案的颁布后，BIPV在意大利才开始有一些缓慢的发展。

西班牙的光伏市场一直处于欧洲领先，但直到2008年，随着一些税率的修改以及政府对BIPV的扶持，BIPV才在西班牙市场得到了重视。

目前，应用BIPV最多的欧洲国家是德国，法国，意大利，西班牙。希腊，葡萄牙，瑞典、比利时、挪威等国家也有一些BIPV项目。

德国的WestendGate大厦在1976年建成，总高度159米，曾经是德国的最高建筑。2010年大厦改成为一座光伏建筑，安装了10500块光伏组件。大厦的BIPV系统由Baumgartner,Kippenheim设计，多晶硅组件由SunwaysSolar公司提供。整个大楼可提供电力峰值22kw。改造后的WestdendGate大厦能耗减少了36%，并得到了欧盟的绿色认证。

卢森堡这个国家很小，ArcelorMittal是卢森堡的一家钢结构制造商，一直专注于研究高性能的钢结构薄型太阳能屋面。该公司研究钢结构薄型太阳能屋面的项目Phoster，得到了LIFE基金的支持。

1992年我去了卢森堡一次，当时很震惊，那么小一个国家，建筑的品质真是太棒了。后来我才知道，在钢结构建筑方面，卢森堡在欧洲是很有地位的。

印象特别深刻的是，一天晚上看到一栋楼的窗户亮着，从里面的摆设，就可以知道这是总裁办公室，这是会议室，那是接待室和办公室。远看过去，这个建筑似乎没有窗户。我当时很奇怪，怎么没有窗户呢?原来，他们用非常好的技术把窗户隐藏在整个墙体里面，看上去是消失的，没有窗框，而且玻璃很讲究，晚上让室内灯光亮起来，室内场景就是建筑的装饰。

法国有个做光伏瓦的公司叫IRFTS，也是很牛的公司，生产太阳能瓦(图二)。

图二：IRFTS公司的太阳能瓦

IRFTS是法国太阳能技术研究所的简称，成立于2009年，位于法国Lyon。他们研制的系统叫EASYROOF，不只是附属在屋顶上的太阳能瓦片，而是真实的BIPV系统，性能优于屋顶瓦片，致力于让BIPV被更广泛的市场接受。

EASYROOF适合于坡度从10°到50°的屋顶，每个模块重量为2.5KG，相当轻便。安装时不需要封条也不需要切割，而且每个模块都可以被单独替换。EASYROOF的安装速度也非常快，3kw大约需要6小时就可以安装完毕。

目前IRFTS在法国屋顶光伏市场占有率大约为40%。在欧洲，已有40000个屋顶使用这个产品。而且已经进入美国，在IRFTS的不懈努力以及美国纽约帝国清洁能源供应机构的协助下，现在在美国加州和科罗拉多州等地区已经有5个项目使用了这个公司的产品。

位于比利时列日迪的金融大厦于2015年5月竣工。该大厦的BIPV工程是由比利时ISSOL公司承建的。除了金融大厦，ISSOL这几年还承建了法国国防部、法国佩皮尼昂火车站、新欧洲理事会大厦和比利时布鲁塞尔IBGE总部等几个欧洲标志性建筑的BIPV工程。

美国通过BTC指标来衡量是否适合建光伏建筑

在美国，有一个叫做BTC的指标，通过这个来衡量适不适合建光伏建筑。BTC是Break-EvenTurnkeyCost(BTC)perkilowatt的缩写，BTC计算每千瓦收支平衡成本，用于判断光伏发电在经济上是否可行。光伏系统的造价，若低于这个价格，就是经济上可行的。

下面的地图(图三)显示的就是美国每个州的BTC值。从地图上可以看出，夏威夷有最高的BTC值，意味着这里电费最贵，最适宜采用光伏发电。加州和纽约也是比

图三：美国每个州的BTC值

LumosSolar是位于美国科罗拉多州鲍德市的一个太阳能应用公司，其主要产品是户外实施，如凉棚、露台、车库顶部等的BIPV面板。他们的Lumos’LXSs系列面板已经设计为可以直接作为顶棚的建筑材料，而不是传统屋顶的附着物。该系列面板的构造可以与大部分的建筑结构连接，并可以抵抗四级冰雹。电力布线系统连接简单，可以与建筑的电力系统并网。

纽约康尼岛Stillwell大街地铁站的屋顶BIPV工程，是美国最大的应用在公共交通系统上的BIPV工程，也是最早介绍到国内的BIPV项目,名闻遐迩。该地铁站的屋顶布置了2730块PV板，面积共60000英尺，每年可以产生200000千瓦时的电力，可为整个地铁站的运行提供2/3的能源。

其他地区的BIPV应用也处于积极发展中

位于阿联酋的阿莱因动物园是4000多种动物在沙漠地区的天堂，每年也吸引着大量的游客。由奥地利公司Chalabi2013年扩建的工程沙漠学习中心，被誉为阿莱因公园的一颗明珠。

这个学习中心的屋顶是光伏建筑一体化的成功案例。于2013年建成，是中东地区比较知名的一个BIPV项目，获选2013年世界可持续建筑候选名单，并获得了Estidama系统的最高级别5颗珍珠认证。Estidama是波斯湾地区绿色建筑认证体系。

非洲由于经济发展的制约，光伏建筑的发展还只是个案。

位于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴的发展联盟安全部，外形模拟非洲大陆的形状，使用了445块透明的有机太阳能模块，透光率75%，系统可以为整幢建筑的LED系统提供电力支持。

这个BIPV项目由德国Belectric光伏公司与建筑承包公司合作完成。工人们只用了5天就完成了整个系统的安装，并且不需要使用传统的脚手架。安装完成后，人们从大厅中仰视时，会感觉这些轻薄的模块正漂浮在天空。

印度在光伏建筑发展上并没有重大影响的项目，在印度的第一个应用BIPV技术的住宅项目位于加尔各答。

在经过多次考察后，印度的房管局同意提供位于东部印度西孟加拉邦的首府加尔各答市1.76英亩(近四分之三公顷)土地作为试点,并将该项目命名为Rabi Rashmi Abasan。这些别墅屋顶采用了Conergy 公司的464个C125W太阳能模块。为了适应每个建筑的屋顶形状，这些模块都是单独定制的。

日本是光伏发展非常早的国家，光伏建筑也发展迅速，我们经常可以看到日本光伏建筑一体化的各种报道。

说到日本，必须提到这个叫“太阳方舟”的项目。这个光伏建筑全长315m，最高位置位于两边，分别高37.1米，中央高31.6米，底部宽13.7米，顶部宽4.3米，总重量约3000吨，最大功率630kW，年·发电量53万kWh，每年可以减排95吨。(图四)

图四：日本“太阳方舟”光伏建筑项目

香港开始光伏建筑一体化的研究也比较早，位于香港理工大学的科研楼于1999建成，是香港最早建成的光伏建筑。

我们在2006年建成了南玻总部大厦，这个楼位于深圳蛇口，也是中国最早期的光伏建筑一体化的探索。我们将原来的铝板幕墙拆掉，改装成用光伏材料的幕墙，为了解决光伏电子板发热的问题，当时我们采用了被动式技术的内通风方式。

这个项目成功后，我们做了各种类型建筑的尝试。包括居住建筑、商业建筑、旅游建筑、工业建筑还有交通建筑等等。

蓝波绿建的实践

我选三个例子。

第一个是位于科威特的Warba保险公司总部大厦，BIPV项目是在2008年完成的，位于科威特的downtown。光伏材料安装在遮阳板上，很好的体现了中东地区的建筑特点。

第二个例子是位于上海崇明的东滩湿地公园，这个是为2010年上海世博会配套的项目。整个项目从设计之初就将光伏作为必要构件融合进建筑，也是应用光伏特性影响建筑形式的一个例子。

第三个例子是位于山东日照市高新技术产业开发区的服务外包基地1#研发楼(图五)。这是在建筑立面上安装光伏材料的一个成功实践。我个人非常喜欢这个作品，我认为这个建筑的立面设计是建筑师对光伏建筑一体化的启迪，是对光伏建筑的贡献。

大家从照片上一定感觉不到光伏材料安装在哪里，光伏组件通过建筑设计的手段将比例和位置充分的推敲，令这个建筑立面成为建筑逻辑和光伏产品逻辑完美结合的作品，你路过这个建筑，不会发现立面有什么端倪。

正是这种“无我”的设计，才是光伏建筑的完美意义。

通过这个例子，我们一定会坚定的相信，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，而不仅仅是补充，更不是补丁。

图五：日照市高新区服务外包基地研发楼光伏建筑

光伏建筑的设计是一种多专业的结合与融合

在2010年，我和南京大学的冯金龙老师做了一个研究生课题，联合指导了一个学生魏伟做“建筑师视野的光伏建筑一体化研究”。这个研究有一个建筑学成果，就是揭示了建筑产品和光伏产品的逻辑矛盾。

光伏产品和建筑产品的不同本质在于，前者追求的是标准化、系列化、规模化和成本领先，并且开发周期长。

但建筑不一样，建筑是多样的，多变的，功能多变，形式多变，技术综合，讲究个性定制。进入21世纪以后，建筑甚至与时尚潮流为伍，现在很多建筑是追求时尚的。

前面我们将光伏建筑归纳为五大因素，这里美学我们不去说了。其他四个方面，其实都和设计相关，设计的优劣直接和间接的影响到实用性、发电量、安全性和经济性。

由于光伏建筑设计不仅是孤立的建筑设计，也不是孤立的结构设计、构造设计、发电系统设计等等。不完全的统计，所涉及到的设计内容大致有，规划设计，功能设计，建筑物理(防结露、热工性能、隔声等)设计，创意设计，产品设计，动漫设计，结构设计，安全性设计(如防风、防雨、防渗、防变形、防地震、防雷等)，构造系统设计，集成组件设计，电力系统设计，设备负载、蓄电池、逆变器、孤岛、防逆流、系统控制、独立或并网电力线路设计，监控，施工组织设计(吊装、工期、劳动力、质量控制、安全控制、文明施工等)。

这种设计的多专业结合，令光伏建筑设计变得非常复杂。

大家都知道的是，只要是和建筑相关的设计，都应该是建筑师牵头。一个不争的事实是，我国光伏建筑一体化发展到今天应该有十年以上了，但是建筑师却很少参与进来。

产品设计师是无法代替建筑师的，工业设计师也代替不了，所以我不止一次的呼吁建筑师要加入到了解、学习、设计光伏建筑的实践中来，创新的创造出建筑的新样式、新形象、新语言。

所幸的是，已经有不少国外的建筑师投入到了光伏建筑一体化的研究和实践中，我们现在看到的这些例子都是非常用心的设计，设计师非常理解光伏材料，也研究了光伏系统，更将光伏的特性充分的发挥了出来。

我们看到这样的设计一定非常兴奋，原来这些细部可以设计得如此精致，放大后也仍然很耐看。这表明光伏和建筑之间没有鸿沟，是可以非常成功结合的，而且可以结合得非常完美。

我们再看一个完美的例子。这个例子在塞尔维亚普里什蒂纳，是一个太阳能中央清真寺(图六)。

这个美丽的建筑是意大利建筑师保罗Venturella的杰作，近似球形的结构，建筑外立面全部覆盖着太阳能光伏板，并且通过建筑设计将光线引入室内。在这个将太阳的光芒发挥得淋漓尽致的建筑里，祈祷和冥想，成为宗教与现代技术完美结合的典范。

这让我们相信，太阳能建筑不仅仅是一个能源建筑，它也可以成为卓越的原创的建筑艺术。

图六：塞尔维亚普里什蒂纳太阳能中央清真寺

未来可期，未来已来，光伏建筑的春天已经来了

有一个全世界都知道的科技大咖，就是特斯拉的老板马斯克，他在2016年10月发布了一个很神秘的产品，其实就是光伏瓦(图七)。

图七：马斯克和他的光伏瓦示范项目

实际上光伏瓦在中国早已经有人做了，特别是浙江企业做得特别好。但马斯克作为世界科技前沿的领军人物，他加入到这个领域，将会对光伏建筑一体化的发展产生深远的影响，如果以此作为一个旗帜和标杆，光伏建筑的未来就太有前景了。

我们开头说，一个车棚和光伏的结合都不能满足五要素。那么，我们看看特斯拉是这么做的呢?

大家都知道特斯拉的电动车非常精致，马斯克对细节的要求，和乔布斯比有过之而无不及，他们那么高大上，做一个车棚会怎么样呢?

我们看到的这些都是特斯拉的充电站车棚，我们可以看到设计的味道，可以看到用心、细致、讲究。虽然简单的一个车棚，但是依然倾注了设计的热情，所谓简约不简单。

这是一种态度。

这让我想起一句话，一叶不扫，何以扫天下?

车棚都做不好，怎么做一台好车呢?同样的道理，车棚都做不好，怎么能够做好一个光伏建筑呢?

我在参考消息上看到这么一则消息，美国拉斯维加斯政府宣布，在2016年的12月21日，政府部门已经可以完全用可再生能源实现供电。

有人说2016年是我们中国分布式市场的元年，也有人说是光伏建筑的元年，无论是什么，拉斯维加斯都给了我们一个信心、一个信念：未来可期，未来已来，光伏建筑的春天已经来了。

FR：太阳能发电网