關于在既有建筑加裝太陽能板屋面空間設計的探索

韓 昉

廣州市設計院，廣東廣州 510620

對建筑屋面空間的設計，既要兼顧到實用功能，又不能缺少美感，這兩者要與建筑統一起來，在建筑設計中可以通過屋面空間的形態設計這一途徑發揮想象力和表現力。屋面空間是一個城市的剩余空間，一方面能夠提升一個城市的整體空間，另一方面又能夠促進城市的可持續發展，具有很大的發展潛力。

1 在既有居住建筑加裝太陽能板屋面空間設計的規定

（1）既有居住建筑加裝太陽能板屋面應具有保護原有建筑、增強美觀、增加使用面積的功能。

（2）加裝太陽能板屋面空間設計應滿足城市規劃、水電增容、原結構承載能力等方面的要求。

（3）屋面加建的材料宜采用輕質、高強材料。

（4）加裝太陽能板屋面空間的設計應滿足結構構件布置、立面基本元素組合及可實施性等要求。

（5）既有居住建筑加裝太陽能板屋面空間使用通用型集裝箱房屋空間時，房屋空間凈高不應小于2.3m（整體式衛浴間除外），地（樓）面和吊頂宜采用緊湊型做法。

（6）居住建筑加裝太陽能板屋面空間時，如果按規定原建筑可不設置電梯，并且室外設計地面的高度距加層或住戶入口層樓地面沒有大于16m或總層數少于6層，可不加設電梯；如果原建筑設有電梯，加層后滿足上述條件要求，可不延伸電梯至加建空間。

（7）居住建筑加裝太陽能板屋面空間宜滿足一般居住使用要求，合理組織方便、舒適的生活空間。應根據需要滿足老年人、殘疾人等特殊群體的使用要求。

（8）居住建筑加裝太陽能板屋面空間若作為居住空間應滿足居住者所需的日照、天然采光、通風和隔聲的要求。

（9）居住建筑加裝太陽能板屋面空間設計首先要滿足防火規范的相關規定，其次要符合安全疏散的要求。

（10） 居住建筑加裝太陽能板屋面空間與太陽能一體化設計應滿足以下基本要求：相關設備系統功能運作良好有效，能安全運行，還能兼顧維修方便等，并且已預留合理的位置安裝相關設備。

2 在既有公建加裝太陽能板屋面空間設計的規定

（1）既有公共建筑屋面加裝太陽能板屋面應具有保護原有建筑、增強美觀、增加使用面積的功能。

（2）屋面加裝太陽能板加建時，應滿足城市規劃、水電增容、原結構承載能力等方面的要求。

（3）屋面加裝太陽能板后，尚應滿足防火和抗震的有關要求。

（4）屋面加建的材料宜采用輕質、高強材料。

（5）公共建筑屋面加裝太陽能板屋面空間設計從周邊整體環境狀況入手，以尊重既有空間環境為導則，進行屋面的改擴建設計。尊重既有環境包含兩層意思，其一是尊重原有建筑形象；其二是尊重原有城市空間。

（6）公共建筑屋面加裝太陽能板屋面空間設計應采用大開間大進深、空間靈活可變的結構布置方式。

（7）在公共建筑加裝太陽能板屋面空間，除了確保其具備一些基礎功能外，還應具備一些其他擴展功能，例如，在公共建筑的屋面設立一些開放性的公共服務空間：旋轉餐廳、觀景花園、健身平臺或者娛樂場所等。還可以擴展服務范圍以外的功能，把公共建筑的屋面建立一個集娛樂、觀光、辦公、商務、會議等多功能于一體的空間。

（8）超高層建筑屋面加建應充分考慮避難平臺與疏散通道的合理設計。

3 在既有建筑加裝太陽能板屋面空間設計的考慮因素

3.1 加強太陽能屋面與光伏光熱系統的一體化設計

我國光伏光熱系統與建筑屋面結合時往往一體化程度較低，光伏組件或集熱器大多通過支架或其他構件附加安裝在屋面上，太陽能系統與屋面仍然是兩個分離的部分，沒能真正意義上實現光伏光熱系統與屋面一體化集成。如圖1所示，將光伏組件與屋面構造結合設計，有利于提高施工效率、提高太陽能轉化率，協調建筑外觀與屋面功能。

圖1 太陽能屋面一體化設計示意圖

3.2 形式美學的因素

形式美學是一個動態的審美體系，它具有超流行性以及時限性的特征，在不同的發展時期，人們會喜好或者偏愛某種或者某些特殊的形式美學，因此，某些形式美學就主導了這一時期的審美地位。在經典形式美學的影響下，公共建筑屋面的現代化形態設計得到了發展和演化。在設計公共建筑屋面的形態時，為了將建筑自身特有的藝術特點與環境高度統一起來，設計人員會特別注重一些形式美學的表現因素。經調查表明，在某個特定時期，公共建筑屋面的形態傾向于為拱頂、坡頂、平臺頂、穹頂等主要表現形式。例如，廣州日報印務中心屋頂加建方案設計項目結合嶺南建筑與庭院的傳統元素，并結合現代手法（玻璃材料的使用），對屋頂進行加建設計。在南面坡屋頂掛光伏板，北面使用玻璃，既保持對傳統文化的傳承和延續，又是對原有立面的美化和豐富。

3.3 城市環境因素

城市是一個整體，它由多個建筑有機組合而成，建筑可以影響城市環境，反過來城市環境又可以影響建筑，它們之間是相互影響的，只要相互融合了這兩者的各種要素，就能使建筑與城市得到共鳴。為了實現城市整體環境因素與建筑的高度融合，公共建筑屋面的主要形態設計有城市空間結構、城市天際線、城市軸線、城市形態等。通常來說，建筑屋面與城市軸線有著密不可分的關系，它是一個重要的參與者，一方面，建筑屋面是一個城市線性空間端部的應景，另一方面，建筑屋面又是由城市建筑群體組成的一個線性排列的軸線空間。例如，廣州日報印務中心屋頂加建方案設計項目充分考慮了周邊既有建筑對屋面的遮擋，在太陽能充足區域加建屋面光伏板。目前，屋面光伏板有效面積約為3346m2，可以預計安裝2000塊光伏板，光伏板發電量約占企業總量的7%～10%左右。

3.4 人文及文化因素

一般來說，地域的不同決定著當地必然有著完全不同的人文環境以及地域文化，這些地域文化因素主要有風俗信仰、民族精神、生活習性等，均會深遠地影響著當地的建筑風格，并對公共建筑屋面的設計產生深遠的影響。因此，在設計公共建筑屋面形態特征時，需要考慮到地域文化環境的不同所體現出的當地特色風格，在特定的地域時空以及地域范圍內建設具有當地特色的建筑，讓當地建筑成為某一時代的縮影和城市的形象代表。所以，在既有建筑上進行太陽能板屋面空間設計時，需要考慮并保留這些人文及文化因素。

3.5 太陽能屋面與其他可再生能源結合

在我國，能源問題日益尖銳，太陽能是目前已知最巨大的可再生能源，數量豐富、成本低廉，如圖2所示，與其他清潔能源結合可以減少建筑能耗，使建筑更加綠色環保、令建筑更加方便的為使用者服務。

圖2 項目太陽能屋面與雨水系統結合示意圖

4 結語

綜上所述，在既有建筑加裝太陽能板屋面空間設計是一個符合時代發展潮流的大方向，需要確保既有建筑的美學、使用功能等不受影響的前提下，結合各種因素在既有建筑上加裝具有現實使用意義同時又能彰顯其自身特色的太陽能板屋面空間設計，確實能有效改善既有建筑的節能功效及城市景觀，需要我們進行深入的研究與探討。