O-House——把光伏太阳能住宅搬到高层公寓

太阳能比传统能源便宜，但如何大规模应用于民居，尤其在城市高层建筑中，却一直难以有妥善的解决办法。 “O-House”采用模块化设计，以积木模型的方式将整栋房子按功能拆成五个模块，“当类似模块嵌入高层之中，公寓房也可以变成太阳能住宅。

远看像丛林里古旧的小木屋，走近细看，你会发现，它是一栋相当现代化的节能住宅。外围墙面是深褐色环保竹板，利用钢钉固定，再往里面依次为木龙骨、保温板、欧松板、薄壁轻钢体系等。尽管外墙只有 20 厘米，在放水保温方面颇费心思，墙壁穿了两层“棉衣”，分别是岩棉和保温，墙体里面还有防水透气薄膜，屋顶也铺设了防水卷材。

这是清华大学团队参与国际太阳能十项全能竞赛的作品。来自建筑学院、环境学院等 20 位教师和 50 位学生倾力合作，花费五个月，在清华大学游泳馆东侧工地上建起了这栋太阳能建筑，取名“O-House”。在山西大同比赛期间，他们把这栋完全依靠太阳能供电的“零能耗”建筑搬到现场。74.9 平方米的房子，造价 330 万人民币，其中建筑费用约占三分之一，智能系统开发成本占三分之二。

同样是完全依靠太阳能提供能源的生态样板房，“O-house ”与现场来自北京大学、上海交通大学、新加坡国立大学等其他 20 多所高校同场竞技的时候，显得有些与众不同。在它的入口处一个积木模型显示，整栋房子被分割成五个模块，分别为卧室和卫生间、厨房和餐厅、客厅和储藏间，以及两个设备间，每个模块都可以拆分并重装，就好像搭乐高积木一样。


“O-House 主打模块设计。”O-House 项目负责人、清华大学建筑学院讲师张弘博士在《外滩画报》采访时表示，“当类似模块嵌入高层之中，公寓房也可以变成太阳能住宅。在建筑过程中，还减少了建筑垃圾的产生。”

国际太阳能十项全能竞赛（Solar Decathlon）是由美国能源部从 2002 年发起并主办的，以全球高校为参赛单位的太阳能建筑科技竞赛，目的是借助世界顶尖研发，建造并运行一座功能完善、舒适、宜居、具有可持续性的太阳能居住空间。根据此次竞赛主赞助商应用材料公司 2013 年度调查结果显示，1000 名中国受调查的消费者中，大部分对太阳能未来及其经济效益很乐观。56% 的中国消费者认为，太阳能比传统能源便宜，而 63% 的中国消费者认为，政府的太阳能采用率“过于缓慢”。

“全球能源的需求不断增加，而太阳能成本也较以往更低廉。”应用材料公司太阳能事业部总裁查尔斯·盖伊博士说，“太阳能十项全能竞赛是一个绝佳的契机，可以鼓励下一代的清洁技术领袖，将其创意应用到现实生活，满足中国快速增长的能源需求，同时向全球展示太阳能的可行性。”

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太阳能“百叶窗”

记者从内蒙古工业大学和西安建筑科技学院团队处了解到，目前太阳能住宅在偏远地区日照充足的地方，比如西藏、青海等地区已得到大面积推广。

“在内蒙古，原先有七八万户牧民生活在无电区，没有办法统一输电，目前太阳能住宅已经解决了近一半牧民的用电问题。”内蒙古工业大学李一鸣告诉本报记者。

而上海交通大学的团队设计的零能耗建筑“日上江村”，则主打长三角地区的新农村市场。该团队在交大校园内设计的“日上江村”样板房，总计 160 平方米，四室三厅复式结构，土建和太阳能设备加起来，平均造价为 4500 元/ 平方米，而目前农民住宅的土建，平均造价为 3000 元。“每平方米贵了 1500 元，主要是在建筑材料上我们选用了保温抗震的材料，每平方米贵了 500 元，而太阳能设备，平均下来每平方米为 1000 元左右，预计 10 年收回成本。”项目负责人胡小军告诉记者。目前，该团队已与上海崇明竖新镇接洽合作可能。“竖新镇靠近森林公园，主打生态旅游。他们对‘日上江村’很感兴趣，既可以作民用，也可开发休闲度假功能。”

采访中，不少团队指出，在城市的高层建筑，推广太阳能住宅尚有难度。而清华大学则对这项看似不可能的任务发起挑战。

在高层推广太阳能，首先要解决的是太阳能的安装问题。

记者在“O- House”的墙外侧看到，一片片类似百叶窗的黑色光板把房屋的朝南面围住。张弘解释，如果太阳能住宅想在高层发挥功效，就必须改变它原来的安装位置，从楼房顶端，垂直移到南立面。而百叶窗设计的太阳能光板，可以起到透风的功效，同时使光线均匀地射进来。“我们称这种竖着的太阳能光板为‘光电百叶’，尽管在业界这项技术已经研发很多年，但在市场上几乎没有成熟的产品。”张弘介绍。

根据张弘团队计算，清华大学尝试研制的“光电百叶”，制造成本（不计算人工成本）约为 1000 元/ 平方米，和放置在楼顶的太阳能光板价格相差无几。如果一旦进行批量化生产，成本可能还会下降一些。“我们的 O-House 采用的是太阳能薄膜产品，所以能效相对低一点，目前我们还在尝试换成多晶硅。”

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“盒子”建筑的前景

记者在清华大学的宣传册上看到，团队按照建筑成本，给“O-House”的每一个模块都定了价格，每一个模块都是方方正正的“盒子”造型。比如 1.5 米乘以 3.3 米的厨房，定价 815 美元，同样大小的卫生间，定价 3320 美元，起居室 4980 美元，卧室 1490 美元等。

张弘坦言，这些定价并未经过市场检验，但他认为，政府的节能建筑改造项目，或许可以成为其潜在客户。

他举例说，前不久北京政府将上世纪七八十年代的房屋进行旧楼改造，其中有一项工程是在筒子楼的南北两侧各加一个阳台，然后把厨房搬到阳台上，而 O-House 的“厨房盒子”就可以现成拿去安装。

此外，北京传统四合院同样适合引入卫生间功能的“模块”，只要在房与房的间隙，安装上“卫生间盒子”，既可以解决四合院上厕所难的问题，同时这种模块可以很好地与周边环境融合，不突兀，不起眼，不破坏建筑的整体风格。

根据记者了解，目前房地产开发市场上，“模块化”的“拼装”设计理念已不新鲜。比如万科推出的“板式模块”，就是在建筑构建中，模块化的产生部件，比如墙板、楼梯等。但像 O-House 这类以功能区分的节能盒子“模块”尚未推广开来。

“作为高校，我们希望这个项目可以起到示范作用，成为一座桥梁。第一步是跟政府合作，试图可以影响一些决策。第二步才是和房地产商合作，更好地发挥它的经济价值。”张弘透露，在太阳能十项全能竞赛参展的十多天里，来自山西、新疆和北京的多家建筑开发商前来参观，并表露出合作兴趣。

在国际上，最著名的盒子建筑之一，是日本首位普利兹克奖得主丹下健三在加拿大蒙特利尔的“积木公寓”，这座公寓房像乐高积木一样堆在一起，没有传统的垂直支撑结构。它屡次被列入“世界各地奇异建筑”。

在亚洲，新加坡成为“盒子”建筑的主推者。2012 年，加拿大籍以色列裔建筑大师萨夫迪在新加坡推出“空中的盒子——碧山中央公寓”。这栋建筑位于新加坡最好的居住区之一碧山区，总计 38 层，500 套公寓。

萨芙迪的设计，是一个个垒叠而成的“三维矩阵型房屋”。除此之外，还有独特的台阶式外形，私人露台和公共花园。

与此同时，垂直方向种植了葱郁的花草，优化了向阳的位置和自然通风，并提供了宽阔的视野。这两座塔楼用三座步行天桥花园连接。人们可以利用这些共享的花园和休闲空间，也让整体楼身形成穿孔和开放的效果。