建筑艺术 :光伏建筑的春天已来

来源:太阳能发电网发布时间:2017-02-08 10:19:06
 2016年12月,深圳蓝波绿建集团总裁徐宁先生以《光伏建筑的是是非非》为题发表了主旨演讲。

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

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201702/08/108451.html

责任编辑:suna
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
贵州经开区:推广屋顶光伏、光伏幕墙等光伏建筑一体化建设来源:贵州和平(苟江)经济开发区管委会 发布时间:2025-10-20 10:03:10

10月15日,贵州和平(苟江)经济开发区管委会发布《国家碳达峰试点(和平(苟江〕经济开发区)实施方案》公示,文件指出,有序发展绿色低碳建筑。深入开展重点企业办公楼、厂房等既有建筑节能改造,重点推动空调、供配电、照明和动力设备等系统改造,加快太阳能等可再生能源应用。推广应用低碳水泥、装配式建筑、节能环保砖、低碳建筑陶瓷等绿色建材产品,提高新建建筑能效水平,探索发展超低能耗建筑、近零能耗建筑。推广屋顶光伏、光伏幕墙等光伏建筑一体化(BIPV)建设。

梁书龙:创新融合光伏建筑与美学,助力零碳园区绿色建设来源:索比光伏网 发布时间:2025-09-22 15:46:21

2025年9月21日,中国光伏行业协会光电建筑专委会核心专家组“光电建筑50人”成员、杭州市太阳能光伏产业协会光电建筑设计分会秘书长梁书龙,应邀出席在河南安阳举办的“零碳园区技术创新与应用场景论坛”,并发表题为《光伏建筑一体化的创新应用与美学融合》的主题演讲。他从技术路径、材料创新、设计美学与实际案例等多方面,系统阐述了BIPV(光伏建筑一体化)在零碳园区建设中的关键作用与发展前景。

天合富家荣获“光伏建筑一体化(BIPV)技术领跑奖”来源:天合富家 发布时间:2025-09-12 08:34:38

凭借卓越的产品优势与技术创新实力,天合富家荣获“光伏建筑一体化技术领跑奖”。截至目前,天合蓝天已与200多个行业展开深度合作,以原装质量与服务成功打造了2000多个行业标杆项目案例。同时,天合蓝天全面聚焦建筑产业能源变革,持续探索创新,天能瓦4.0凭借抗风强、排量大、强度高、耐腐蚀、更高效、散热快六大核心优势,开辟工商业BIPV新动能。

波兰储能深度调查:政策与套利驱动下的“BESS”时代已来来源:西西弗光储 发布时间:2025-09-04 10:40:52

在欧盟与波兰政府强有力的政策双重驱动下,一个价值数十亿欧元的储能市场正在迅速成型,标志着波兰的“BESS”时代已正式开启。新兴的辅助服务市场波兰近期正式并入泛欧自动频率恢复储备的PICASSO平台,为BESS开辟了新的高价值收入来源。这标志着大型BESS项目已从规划招标进入了实际的硬件交付与建设阶段。

中建研科技与京东方光能科技有限公司共探光伏建筑一体化技术创新之路来源:CABR建筑幕墙门窗技术研究中心  发布时间:2025-08-22 10:05:15

2025年8月19日,中建研科技股份有限公司建筑幕墙门窗技术研究中心与京东方光能科技有限公司BIPV技术团队开展了交流会议。会议伊始,中建研科技建筑幕墙门窗技术研究中心李滇主任对京东方光能科技有限公司团队的到来表示欢迎,强调在“双碳”目标推动下,BIPV作为建筑节能与新能源融合的核心技术,已成为幕墙门窗行业转型升级的重要方向。

凌文院士:指导光伏建筑一体化项目科技攻关来源:BIPV在线 发布时间:2025-08-19 14:40:31

8月8日至14日,中国工程院院士凌文莅临沈阳建筑大学院士工作站,开展了一系列学术活动,推动光伏建筑一体化技术创新与应用。此次凌文院士驻站,进一步推动了光伏建筑一体化领域的科技创新与对外合作,显著提升了院士工作站承担大项目、建设大平台、服务大战略的能力与水平。

极电光能姜伟龙:钙钛矿产业化投资的最佳时机已出现!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-08-14 13:30:33

姜伟龙认为,这种投资热度仍将长期持续。姜伟龙建议,要推动钙钛矿产业健康发展,首先需要从业企业回归产业本源,将主要精力聚焦于产业化技术的研发突破,摒弃急功近利的心态,远离低价恶性竞争,更要杜绝蹭概念炒作的行为。

安徽:围绕柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池、建筑光伏一体化等关键技术方向,加强先进光伏中试平台建设来源:钙钛矿工厂 发布时间:2025-07-31 09:43:51

近日,安徽省工业和信息化厅就关于公开征求《安徽省制造业中试平台建设实施方案》意见发布公告。围绕先进光伏、新型储能、氢氨能等重点领域,聚焦钙钛矿及叠层电池、光伏建筑一体化、高效电解制氢、低温低压氢氨醇转化等关键技术突破,建设若干具有行业引领性的中试平台,开展关键材料性能优化、核心部件可靠性验证及系统集成工艺放大测试,加快推进长寿命储能系统、高密度氢能储运装备等技术的工程化验证与产业化应用。

住建部回复钟宝申!来源:北极星太阳能光伏网 发布时间:2025-07-22 11:06:41

7月18日,住建部公开对十四届全国人大三次会议第5694号建议的答复。该答复针对钟宝申代表提出的关于大力发展光伏建筑一体化的建议。住建部表示历来高度重视建筑光伏有关工作,从不断完善光伏建筑一体化应用政策以及加快完善光伏建筑一体化技术体系标准等两个方面推动光伏建筑一体化的发展。

三成亏损收窄、二成盈利,超半数光伏企业回暖!来源:索比光伏网 发布时间:2025-07-15 17:05:24

近日,共有29家光伏企业发布了2025年半年度业绩预告,其中,8家企业实现盈利,占比达到27.59%;10家企业亏损收窄,占比达到34.48%;5家企业由盈转亏,占比为17.24%;6家企业亏损扩大,占比为20.69%。盈利:辅材龙头

需求大变!中能建、国能、华能、三峡、国电投、中电建、华电、华润,八大电力央企上半年支架招标背后来源:索比光伏网 发布时间:2025-07-15 17:02:23

自136号文落地以来,新能源全面进入电力市场化交易,给光伏行业发展带来了深刻的影响。电力央企对光伏电站的投资测算调整作为当下新能源投资的主力军,国能、三峡、华能、大唐、国家电投等头部电力央企,针对新能源