太陽能建筑為何“一頭熱”？

王煜

比利時(shí)建筑大師文森特·卡勒伯為中國云南昆明量身設(shè)計(jì)了一幅生態(tài)之城的圖景。太陽能建筑被認(rèn)為是生態(tài)城市的重要實(shí)現(xiàn)方式。

近日，全球最大的太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)力2號(hào)”將飛離南京，進(jìn)入全球環(huán)行中難度、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最高的航程——南京至夏威夷航段。無疑，這次飛行點(diǎn)燃了人們對(duì)太陽能的新暢想。而太陽能與建筑的結(jié)合，目前正是國家力推的綠色產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)某家太陽能產(chǎn)業(yè)公司的掌門人在今年初成為胡潤百富榜上的新“中國首富”，更是將太陽能推上了焦點(diǎn)。

然而，正如陽光動(dòng)力飛機(jī)距離產(chǎn)業(yè)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離一樣，在喧囂背后，太陽能建筑一體化正面臨著爭議。事實(shí)證明：一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，要正確地落實(shí)并不容易。

國家力推一體化

如今，人們對(duì)屋頂?shù)奶柲軣崴饕呀?jīng)司空見慣，它就像冰箱、彩電一樣逐漸成為生活的基本消費(fèi)品。然而，市場(chǎng)上的太陽能熱水器只考慮自身的結(jié)構(gòu)和功能，沒有考慮到它們的安裝幾乎無一例外地破壞了建筑的整體形象。事實(shí)上，太陽能產(chǎn)品本身就能防水隔熱，與建筑物屋頂?shù)淖饔孟嗨?，如果用它部分或全部代替屋頂覆蓋層，就是太陽能建筑一體化的一種實(shí)現(xiàn)方式。

在“太陽能建筑一體化”的理念中，太陽能技術(shù)產(chǎn)品成為建筑的一個(gè)有機(jī)組成部分，太陽能體系作為標(biāo)準(zhǔn)植入建筑，實(shí)現(xiàn)與建筑的同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收、同步后期管理，是打造低碳、節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑重要方式。

綠色建筑正是國家推行的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部綠色建筑行動(dòng)方案的通知》中提出：“十二五”期間完成新建綠色建筑10億平方米;到2015年末，20%的城鎮(zhèn)新建建筑達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。以上海為例，截至2014年，全市已有綠色建筑數(shù)量168 個(gè)，總面積達(dá)1429.15 萬平方米。

2007 年國家發(fā)改委出臺(tái)的《推進(jìn)全國太陽能熱利用工作實(shí)施方案》中指出，我國將制定太陽能熱水器的強(qiáng)制安裝政策，以規(guī)范國內(nèi)住宅建筑和集中供應(yīng)熱水的公共建筑，強(qiáng)制采用太陽能、空氣能等新能源、可再生能源設(shè)備，以達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的雙重目的。

不久前，正在進(jìn)行環(huán)球之旅的“陽光動(dòng)力2號(hào)”太陽能飛機(jī)抵達(dá)南京。太陽能飛機(jī)給太陽能在未來的應(yīng)用帶來無限遐想。

政策正在落地。據(jù)《中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào)》的不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國已有13個(gè)省22個(gè)地市出臺(tái)了太陽能強(qiáng)制安裝政策?！督K省綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提出：自2015年1月1日起，所有新建居住建筑均需安裝太陽能熱水系統(tǒng)，其中12層及12層以下的居住建筑，采用太陽能熱水供應(yīng)的住戶比例不低于60%;12層以上的居住建筑，戶數(shù)比例不低于30%。

除了熱水器這樣的光熱建筑一體化，太陽能建筑一體化的另一種方式是光伏建筑一體化，即利用太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電。國家發(fā)改委、能源局、稅務(wù)總局、國家電網(wǎng)等部門出臺(tái)多項(xiàng)分布式光伏細(xì)則，支持國內(nèi)分布式光伏的發(fā)展。

新晉胡潤百富榜“中國首富”、從事太陽能薄膜發(fā)電業(yè)的漢能集團(tuán)董事局主席李河君在接受媒體采訪時(shí)曾透露：“國家扶持光伏建筑一體化的現(xiàn)行政策包括兩類：其一，自2013年開始，國家光伏產(chǎn)業(yè)統(tǒng)一執(zhí)行分布式發(fā)電補(bǔ)貼政策，每度電補(bǔ)貼0.42元。其二，國家對(duì)于滿足綠色建筑要求的建筑業(yè)主給予相應(yīng)的綠建補(bǔ)貼，符合2星認(rèn)證的按建筑面積每平方米補(bǔ)貼45元，符合3星認(rèn)證的每平方米補(bǔ)貼80元?！?/p>

重推廣，輕維護(hù)

在政策上強(qiáng)制安裝，以及各項(xiàng)利好補(bǔ)貼等條件下，太陽能建筑一體化項(xiàng)目在各地紛紛上馬。相應(yīng)的，“十一五”、“十二五”期間，各高校、科研機(jī)構(gòu)針對(duì)太陽能技術(shù)做了大量的研究。不過，對(duì)太陽能在建筑運(yùn)用后，運(yùn)營的成效是否達(dá)到預(yù)期效果，卻鮮有報(bào)告。

同濟(jì)大學(xué)綠色建筑及新能源研究中心常務(wù)副主任譚洪衛(wèi)教授是這樣的“少數(shù)派”之一。他向《新民周刊》表示，他參與過很多項(xiàng)目的評(píng)審，很深切的感觸是：國家推進(jìn)利用太陽能，一有鼓勵(lì)政策，特別是帶有資助補(bǔ)貼的，下面就跟風(fēng)似的盲目攻關(guān)、上報(bào)項(xiàng)目，但項(xiàng)目拿到后并沒有很好的對(duì)接。

“市場(chǎng)上已有很多先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，但太陽能技術(shù)在建筑上的應(yīng)用還有許多問題遲遲沒有解決。根據(jù)多年的調(diào)研，我認(rèn)為許多工程中雖然用上了太陽能建筑技術(shù)，卻并沒能達(dá)到預(yù)期的效果。太陽能系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營成效的評(píng)價(jià)工作比較欠缺或不到位，但又在不斷投入資金，不斷推出新政策，結(jié)果可能在重復(fù)同樣的錯(cuò)誤?！?/p>

出于這樣的憂慮，譚洪衛(wèi)帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)花了三年的時(shí)間進(jìn)行建筑可再生能源適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究。從2010年開始，他們選取了包括獲得國家資助的建筑可再生能源示范項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，建立了跟蹤運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過長期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)太陽能建筑一體化中，不論是光伏系統(tǒng)還是光熱系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)營上都存在著不同程度的問題。

“大家都知道太陽能光伏電池組件追求最大光電轉(zhuǎn)換效率，需要按照科學(xué)的方法安裝，即確保最佳安裝角度。但在一些項(xiàng)目上，領(lǐng)導(dǎo)只關(guān)心是否用了太陽能，業(yè)主和建筑師關(guān)心的是美觀，至于是否高效并不關(guān)注，他們認(rèn)為在只要建筑上用上了太陽能，上報(bào)數(shù)據(jù)上表明用了多少太陽能板的數(shù)量，能交差就完事了，也不會(huì)有人來追究到底是怎么用的、用得怎樣?！毖芯堪l(fā)現(xiàn)，大多數(shù)項(xiàng)目根本就沒有裝備必要的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與裝置，也無法量化評(píng)價(jià)運(yùn)行效果。

“目前太陽能建筑的運(yùn)用確實(shí)存在一些問題，設(shè)計(jì)不合理、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不完善等等都是需要改進(jìn)的地方。在以政府為投資主體的項(xiàng)目中，確實(shí)存在不少形象工程、政績工程。這些工程裝上太陽能板，得到款項(xiàng)，卻不會(huì)考慮是否使用光伏發(fā)電?！敝袊稍偕茉葱袠I(yè)協(xié)會(huì)執(zhí)行會(huì)長張平坦承。

譚洪衛(wèi)團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)階段缺乏科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，是太陽能建筑一體化沒有發(fā)揮作用的主要原因之一。例如，太陽能板缺乏科學(xué)的使用安裝，安裝角度偏小甚至沒有確?；镜膬A角，不僅影響發(fā)電效率，也不利于表面的排污保潔;后者不僅降低效率，還有可能導(dǎo)致太陽光伏組件故障。還有的項(xiàng)目為了追求大規(guī)模與數(shù)量，或是過于追求“建筑一體化”，將太陽能板安裝在建筑的垂直立面、幕墻上，而即使效率再高的光伏電池，安裝在墻面垂直面上其效用就將折扣近半。

據(jù)《新民晚報(bào)》報(bào)道，上海市建設(shè)的某幢“綠色老年公寓”，每棟樓都裝上了太陽能熱水系統(tǒng)，集中集熱儲(chǔ)熱，集熱器和水箱均放置于屋頂，恒溫循環(huán)，燃?xì)廨o助加熱，保證打開水龍頭就有溫度適宜的熱水流出來。投入實(shí)際使用后，綠色節(jié)能技術(shù)卻幾乎全部失效。因?yàn)槿粘Ｉ钪欣夏耆耸褂脽崴亢苄?，甚至一些老人洗澡時(shí)會(huì)去公共浴室。輔助熱源、循環(huán)泵很多時(shí)候都在空轉(zhuǎn)，即使是每噸15元的熱水費(fèi)用，仍然抵不過飆升的單位能耗成本。

運(yùn)行階段管理不到位，是另一個(gè)主要原因。很多項(xiàng)目安裝完太陽能板之后，沒有后續(xù)的維護(hù)機(jī)制，例如，太陽能板表面積灰集污不能得到及時(shí)清理。更糟糕的是，因?yàn)槿狈\(yùn)行監(jiān)管，這些太陽能板就算故障損壞，也大多不為人所知，只能淪為擺設(shè)。

在譚洪衛(wèi)看來，建筑光伏應(yīng)用的技術(shù)門檻并不高，科學(xué)的安裝與建筑設(shè)計(jì)美學(xué)的兼顧是基礎(chǔ)也是關(guān)鍵所在。

建筑師與工程師的爭論

“創(chuàng)建綠色建筑，控制成本是最難的問題，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計(jì)，往往會(huì)導(dǎo)致成本的增加?！眹H建筑師協(xié)會(huì)理事會(huì)成員、建筑與可再生能源國際工作項(xiàng)目主任Nikos Fintikakis表示，“我們?cè)诰G色建筑中通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，需要建筑師、機(jī)械工程師等多方的努力。”

事實(shí)是，建筑師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)要講究造型美學(xué);但在工程師看來，從能源利用的角度，可能需要犧牲一些美學(xué)的元素，這需要在協(xié)同設(shè)計(jì)中才能達(dá)到良好科學(xué)的平衡。

“很多建筑師朋友對(duì)綠色建筑帶有抵觸心理，認(rèn)為太過于量化、技術(shù)化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不但沒有推動(dòng)綠色建筑本身，反而限制了他們的設(shè)計(jì)?！蓖瑵?jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院建筑系教授章明說，“現(xiàn)今很多綠色建筑的建設(shè)中，建筑師與工程師處于隔絕狀態(tài)。但綠色建筑會(huì)成為未來發(fā)展的道路，這條道路如何走，建筑師與工程師雙方如何協(xié)調(diào)是個(gè)關(guān)鍵問題，可能仍需建筑師價(jià)值觀的改變?！?/p>

對(duì)于太陽能建筑一體化問題，更有建筑師提出了疑慮。同濟(jì)大學(xué)建筑與城規(guī)學(xué)院副院長黃一如同樣持著懷疑的態(tài)度：“從我多年的經(jīng)驗(yàn)來看，現(xiàn)在還沒有到在建筑上大面積使用太陽能的時(shí)候?，F(xiàn)在的太陽能板又丑又貴，是否節(jié)能還是個(gè)問題。如果節(jié)能技術(shù)不節(jié)能，節(jié)能技術(shù)不節(jié)錢，這會(huì)讓人很遺憾?！?/p>

位于貴州省畢節(jié)地區(qū)威寧縣海拉鄉(xiāng)的平箐光伏發(fā)電站并網(wǎng)發(fā)電。太陽能建筑也可集成光伏系統(tǒng)和光熱系統(tǒng)，但目前應(yīng)用中轉(zhuǎn)化效率較低。

建筑師的疑慮也給工程師帶來了啟發(fā)?！拔覀冃枰此嫉氖牵覀儾]有真實(shí)去考慮怎樣將光伏與建筑相結(jié)合?！迸d業(yè)太陽能科技集團(tuán)技術(shù)研究院副院長羅多表示。結(jié)合點(diǎn)關(guān)鍵就在于光伏組件，這個(gè)組件不是光伏公司設(shè)計(jì)出來，而是建筑師設(shè)計(jì)出來的。如果建筑師把光伏看做是藝術(shù)品，從他手上可以變換出很多可能性。比如不同貼花、不同密板、不同電磁透光率、不同電磁的顏色、不同的形狀、不同接線焊線等等所有可能，比我們?nèi)ダ靡粔K玻璃、一塊石材還要豐富得多?！彼J(rèn)為，太陽能板美不美的問題，還是見仁見智。

除此之外，張平告訴《新民周刊》：“太陽能建筑一體化的概念已經(jīng)提出多年了，但在實(shí)際操作中仍存在難度。如在已有建筑屋頂采用光伏發(fā)電，會(huì)遇到屋頂產(chǎn)權(quán)不明確、屋頂負(fù)重能力不足等問題。而且目前的太陽能建筑相較于其他投資項(xiàng)目，投資回報(bào)率還不是很高，因此投資人的興趣度不高?！彼榻B，國家能源局規(guī)劃2014年分布式光伏的裝機(jī)目標(biāo)為8GW，現(xiàn)今僅完成30%。

太陽能前景仍光明

譚洪衛(wèi)等人并不是太陽能建筑一體化技術(shù)的唱衰者。相反，他提出：目前還有不少人對(duì)太陽能應(yīng)用持懷疑態(tài)度，認(rèn)為國家在大力推進(jìn)太陽能技術(shù)運(yùn)用卻沒有關(guān)注該技術(shù)背后高耗能、高污染、高成本難以回收等等問題;事實(shí)上，這些觀點(diǎn)來源于早已過時(shí)的陳舊的信息、主觀臆想、或是道聽途說。他介紹說：經(jīng)過很多工程的數(shù)據(jù)驗(yàn)證，太陽能組件生產(chǎn)、流通等所消耗的能源在投入發(fā)電使用后，短的一年，長的在兩三年時(shí)間內(nèi)基本就能得到回收，在系統(tǒng)總計(jì)15至20年的壽命期內(nèi)凈產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耗能。所謂高污染也隨著工藝的進(jìn)步完全可將降低到國家規(guī)定的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

“至于經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，是個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，十年前太陽能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性確實(shí)很差，但現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)性已大大提高。據(jù)我們實(shí)際工程的測(cè)算，即使在上海這樣太陽輻照條件并不十分理想的地區(qū)，低密度住宅家用小型光伏現(xiàn)在七八年的時(shí)間就能回收成本，大型兆瓦級(jí)的屋頂光伏電站也接近這個(gè)水平甚至更短。隨著光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高及市場(chǎng)價(jià)格下降，未來在成本價(jià)格競(jìng)爭力上具有不可低估的前景?！?/p>

鑒于已有的建筑使用太陽能面臨種種困境，張平認(rèn)為，太陽能建筑一體化更重要的是在新增建筑上的運(yùn)用。“我們應(yīng)該在新開發(fā)的房子上，將太陽能等新能源運(yùn)用作為剛性指標(biāo)，而不是可用可不用的態(tài)度。但同時(shí)，太陽能等新能源的運(yùn)用需要生產(chǎn)、消費(fèi)、技術(shù)、體制四大方面的改革?！睂⒔ㄖ兂煽稍偕茉吹纳a(chǎn)基地、減少能源的消耗、創(chuàng)新技術(shù)降低成本、體制政策良好配合新能源推廣，種種舉措在張平看來，都是推廣太陽能等可再生能源在建筑上運(yùn)用必不可少的保障。

“我們需要扎實(shí)的研究，搞清楚太陽能技術(shù)應(yīng)用的原理，再推廣到百姓生活中?！秉S一如告訴《新民周刊》，“就像太陽能熱水器能被大量使用，也是因?yàn)槊癖娫谑褂煤蟀l(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)是好的。”