兼顧節能與美觀

【摘要】隨著全球氣候變暖以及人們對節能建筑的實踐，建筑遮陽技術和太陽能技術也得到了很快的發展，如何將兩者結合并實現技術與美感的統一是對建筑師的新挑戰，本文結合國外已落成的光伏遮陽建筑一體化設計案例，總結兼顧節能與美觀的一體化設計的方法，以期為我國光伏遮陽建筑的發展帶來啟示。

【關鍵詞】光伏；遮陽；建筑節能；美觀

1、研究背景

歐盟早在2002年頒布的“建筑能效指令”（Enerqy Performance of Buildinqs Directive）中提出了在2020年實現新建筑零能耗的目標。為此歐洲各國積極展開零能耗建筑的探究和實踐，尤其是大量現有建筑被節能改造。而隨著太陽能技術的不斷成熟，光伏建筑一體化設計已經形成新的趨勢，2012年12月6日.主題為“太陽能建筑表皮”（solar Building Skins）的第7屆能源論壇（Energy Forum）在意大利布列瑟農舉行。論壇圍繞“發展中的太陽能技術”、“光伏建筑一體化的挑戰、策略與經驗”、“增強的自然采光和遮陽”等八個議題展開討論。預示著未來的光伏建筑將更加普及，而一體化設計如何實現技術與美感的統一，是對建筑師們的新挑戰。

太陽能建筑又稱“光伏建筑一體化”BIPV（Building Integrated PhotoVoltaics）是指光伏發電系統作為建筑物外部維護結構的一部分，且與建筑物一起設計、施工和安裝。我國太陽能資源豐富，大部分地區夏季的光照對建筑產生過多的熱量，需要做防曬措施，太陽能板結合遮陽設計即光伏建筑與遮陽的一體化設計可謂一舉兩得。光伏遮陽建筑一體化設計不僅巧妙利用遮陽板最大限度遮擋陽光的特點，在上面集成高轉換率的太陽能面板，從而達到幕墻功能和發電功能的完美統一。此項技術雖然已經成熟，但是目前國內往往只是在建筑建成后簡單地加裝太陽能板，結合立面進行設計的不多，且大多數都安裝在屋頂上，只是簡單的外掛，也不美觀。另一方面，雖然不同形式的遮陽建筑層出不窮，但是鮮見與光伏電板相結合的案例。

2、光伏遮陽與建筑一體化設計策略

2.1光伏產品與遮陽板有機結合

隨著太陽能技術的發展，各種各樣的光伏產品越來越多，目前就大類上來說基本可分為兩大類，一類是晶體硅電池，一類是薄膜電池。選擇光伏產品要平衡建造成本、節能效率與美觀度等各要素，而在與遮陽板相結合時需考慮材質、顏色等方面的和諧統一，尤其要在實際應用環節處理好構造細節，使太陽能產品完美地與遮陽板相結合。下表羅列了幾種主要的光伏產品，并注明了各自的競爭優勢與缺點。

2.2遮陽形式與建筑風格相得益彰

選用合適的遮陽形式是塑造建筑造型的關鍵，尤其對影響建筑立麗的建筑外遮陽。據北歐最大的建筑遮陽系統制造公司COLT的研究，建筑外遮陽是建筑不同遮陽形式中最有效的一種途徑。而北歐常見的外遮陽形式可以分為兩大類：外置于玻璃窗的和鑲嵌于玻璃內的。建筑師要做的就是合理選用遮陽形式，使光伏遮陽板很好地融入于建筑立面中。極具創意的遮陽形式會給建筑立面帶來豐富的造型變化，例如利用活動的光伏遮陽板的瑞典查爾姆斯理工大學辦公樓Kuggen，其建筑的平面造型是圓形，且每層為不同直徑的圓，光伏遮陽板只設置于頂層，采用與建筑立面相吻合的曲面形狀，并利用太陽能轉化的電能沿著軌道移動，隨著太陽角度的變化，靈活地為窗戶遮陽，形成獨特的立面效果。

2.3建筑語境與建筑環境的和諧統一

光伏遮陽與建筑的一體化設計不管是對新建成的建筑還是對已有建筑的改造，首先需要考慮建筑風格與建筑周圍環境的統一，同時也要考慮與建筑功能屬性賦予的特有的建筑語境的和諧統一。例如建筑在其所屬環境的表現如果可以概括為三種方式：隱蔽、可識別與顯著。那么光伏產品作為一種新型材料與傳統的建筑材料有著視覺上顯而易見的區別，這意味著從建筑整體效果上考慮光伏遮陽板是否是隱蔽的、可識別的還是顯著的表達于外立面。對于改造已建成的老建筑，更要從尊重與保護老建筑風貌的角度去考慮，盡可能得使改動效果低調與隱蔽。瑞典皇家理工學校建筑系教學樓就運用了暗色的光伏電板嵌在玻璃幕墻中，與老建筑深褐色的磚墻形成對比，不管從光伏電板的顏色選型還是在立面上所占的比例來看都顯得和諧統一。

結語：

隨著節能建筑的發展，太陽能建筑將更加受到業主以及建筑師的重視。本文通過總結光伏遮陽建筑結合一體化設計的策略，呼吁建筑師能發揮更多創造力在太陽能結合建筑遮陽方面，不僅可以改善建筑立面效果，同時也能實現減少能源損耗，實現可持續，相信未來能創造出越來越多優秀的創意設計。