融建筑构件与太阳能发电为一体主题馆将成为兆瓦级发电站
建筑与太阳能原来可以这样结合,世博会期间参观主题馆的人们将会发出这样的感叹。大约有30000平方米的太阳能发电板变成了建筑的一个元素,铺设在主题馆屋面,使主题馆成为一座兆瓦级的太阳能利用工厂。国内迄今为止最大的单个太阳能光伏发电项目,也是最大的光伏建筑一体化项目,这两项“之最”预示着主题馆建成后将对城市电网有着很大的贡献。
“节能是设计中始终贯穿的一个极为重要的理念。”同济大学建筑设计研究院主题馆项目负责人曾群介绍,当业主在建设前期提出应用太阳能时,双方一拍即合。对建筑设计团队而言,太阳能光伏发电是比较新的元素,之前他们并未实践过。从太阳能独立的系统到并网发电,从光伏发电到建筑一体化,作为世博会期间这样一个标志性建筑,光伏建筑一体化能否在主题馆建成后出现更好的推广效应,值得期待。
“在主题馆太阳能建筑一体化的设计中,参与者包括一个很大的团队,我只是其中的代表。”同济大学建筑设计研究院设计师丰雷介绍,把太阳能技术应用到如此大体量的建筑中,挑战确实很大。120000平方米的主题馆“铺”在地面上,高度并没有长高,所以大面积的屋面处理出现难点。为充分体现太阳能建筑一体化理念,建设者和业主方之间多次协调,讨论多种关于屋顶处理的方法。在设计投标时,屋顶设计作为创意的重点,以上海的城市屋面肌理为构思出发点,菱形和三角型的搭配在屋顶层层叠叠滑过去,犹如风过水面,涟漪片片。虽然屋顶外观令人满意,但加上太阳能之后有怎样的效果,不得不再次论证。屋面的设计经过几次修改,三角形的形态也逐渐变小,同时尝试过多种材料。建筑师要了解太阳能相关的特性,考虑外观、尺寸,太阳能发电板怎样与建筑连接,最终把太阳能发电板变成建筑的一个元素。由于屋面太阳能铺设有透光要求,主题馆选用晶体硅太阳电池组件,太阳板间距只有2毫米距离,施工精度要求很高。又因为材料的特殊性不能采用焊接方式,只能用螺丝钉扣紧,因而安装标准更高。为了体现与世博园区其他部分的协调,主题馆屋面采用的是大量异型组件,目前,这项高标准的安装工作已接近尾声。通过主题馆项目,设计师丰雷把太阳能发电的产业链仔细研究了一番。谈到自己的体会,他认为国内太阳能应用推广仍然受成本、理念等制约,但太阳能利用的方式有很多种,当越来越多的人使用太阳能发电,并能归拢并网,这一效益将会更加明显。
行业内多次提及建筑耗能占总能耗三分之一,这次主题馆将通过光伏建筑一体化并网发电创造能源,同时清洁能源,这是以往世博会建筑所不能比拟的。虽然太阳能在上海世博园区一些已建场馆中开始应用,但大多数是示范性项目,规模远不及主题馆。回顾历史,1982年美国田纳西州的诺克斯维尔举行的世博会,中国馆展出了太阳能热水器、太阳灶、太阳能航标灯、太阳能电围栏等技术;2000年德国汉诺威世博会,展示了当时世界最先进的太阳能建筑、光伏发电装置和当时世界最大的太阳能游艇;2005年的日本爱知世博会在多个展馆安装了多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池和双面受光型太阳能电池等,输出功率最多的建筑不过200千瓦。相比之下,上海世博会园区主题馆屋面面积60000平方米,其中30000平方米结合屋面一体化设计铺设太阳能板,总发电量2.5兆瓦,是座名副其实的兆瓦级的清洁能源发电站。