中国建筑设计研究院曾雁：如何让光伏系统与建筑和谐共赢

9月18日，“第五届中国光伏+创新发展论坛”在昆明召开，中国建筑设计研究院国家住宅工程中心副总建筑师曾雁发言认为，光伏系统可与建筑和谐共赢。

曾雁说，建筑是人类使用的一个空间，在建造中要了解建筑的基本要素，首先是建筑功能，建筑功能指的是建筑物的使用目的和人的使用需求，要满足在物质和精神等方面的需求。另外是建筑技术，从建筑技术角度来讲主要包括材料技术、结构技术、施工技术以及运营维护过程中等等方面的技术。第三，建筑形象，也就是建筑艺术。实际上它通过空间、色彩、材质等等按照美学规律表现给大家，供大家去欣赏。除了这个基本要素之外，在建筑设计过程中是有三大基本原则，这三个原则最早的时候是古罗马的建筑师提出，要求建筑必须具备坚固、适用、美观这三大原则。从我国建国时期就提出建筑设计的原则，实用、经济、在可能的情况下美观，后来经济发展有一定的钱让建筑更美，就把基本原则定为实用、经济、美观，近期考虑到环境友好，可持续发展的要求，提出了要实用、经济、绿色、美观的原则。在建筑光伏的应用中，影响建筑设计主要部分是光伏组件，另外还需要一定的内部空间，比如说汇流箱、配电柜等需要一些室内空间，再有和建筑的连接，需要支撑和连接系统，从安全角度来看要有防雷接地系统的要求。

在建筑商上安装的主要形式和位置，首先是在屋面上安装有几种形式：一个是常见的坡屋面镶嵌式安装，在安装的时候将电池组件作为建筑材料替代建筑屋面部分原有的建料安装上去，这要求组件是建材型的，目前屋面建材型组件已经有很多的产品，还有一种是坡屋面架空，通过支架或者按一定的角度平行安装在坡屋面的方式。再一个是屋面上平屋面的安装方式，平屋面上的安装也分镶嵌和架空的两种方式，常见在屋顶上的比如说工业厂房屋顶上大规模的安装，都是这种安装方式。另外屋顶的天窗安装方式，这也是要求组件是建材型的，能够替代建材起到维护和采光的作用。在立面上安装，有几个部位，以南墙面为主，南墙面作为比较好的受光面经常被安装，一种是直接作为建筑幕墙安装在建筑立面上，这一定要求建材型，符合幕墙应具备的所有材料性能的要求。另外一个是支架的安装，跟墙面之间保持一定的空间，可以起到良好的空气流通作用。我们也经常看到遮阳板的安装，它可以根据遮阳板的宽度和长度要求，选用相应的组件类型。安装在其他的部分，比如说栏板、雨棚等部位，应根据这些部位的相关要求，选用满足性能要求的普通型和建材型的组件进行安装。

任何一个种类的光伏电池都有它的特性，一方面是温度对光伏发电效率的影响，在电池工作中会发热，温度提升会对发电效果造成一定的影响，不同类别的电池组件会有不同的影响。另外就是环境温度也有一定的影响。参考德国太平洋学会给出在不同安装方式和不同通风条件下太阳电池的实测温升情况，以及相对发电效率的影响，可以看出，以屋顶最佳角作为参照，平面架空、立面架空、屋顶镶嵌、水平面镶嵌等这几种方式，它的功率损失是由低向高的，这里给安装部位的选择上和安装形式的选择上提供一定的参考。

在前些年光伏组件的色彩和材质基本就是两种，一种是晶硅电池，基本上是方格型图形的组件，在通过阵列组成一定规模的组件方阵，从而形成的一面墙或者一个屋顶。它的色彩和质感非常明显，这在建筑设计过程中对建筑设计提出了非常难以解决的问题，它特点非常强烈，要用得非常让人接受有一定的难度，必须有一定的创造性。在今年的上海“SNEC”展会上发现有很多晶硅组件，通过技术改造与创新等措施，已经可以形成质地均匀、色彩丰富和质感多样的以建筑应用为目标的光伏组件。

在建筑设计过程中首先所有做建筑设计的人都会有一个关于美学的表现方法。但首先要避免常见和易犯的错误，如视觉问题，色彩和光阴不协调的问题等，会对室内空间环境造成不好的影响。不论安装在建筑的哪个部位，都要把握一个原则，只要是替代建筑上的材料或构件，就一定要满足该组件所替代的那个材料或构件的所应举用的建筑性能。

这里我们要求建材型或构件型光伏组件，除应具有发电的性能之外，也要满足建筑功能的需求，同时还要满足建筑艺术的要求，当然还要很好地控制成本。

最后还要强调一下，光伏组件应用于建筑之上，除了要避免给建筑带来的影响之外，不仅要充分的发挥光伏组件自身发电的性能，作为建筑材料和建筑构件，还应将组建自身的主动技术与传统的被动技术相结合，有效的提升相关性能，起到开源节流的作用，实现光伏系统于建筑的和谐共赢。