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徐寧：ARUP堪稱(chēng)經(jīng)典的BIPV手冊(cè)

發(fā)布時(shí)間：2015-06-02 來(lái)源：太陽(yáng)能發(fā)電雜志作者：徐寧

索比光伏網(wǎng)訊:ARUP的BIPV手冊(cè)(BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAICS A HANDBOOK)是一本經(jīng)典的BIPV書(shū)籍，出版于2009年，由來(lái)自著名工程咨詢(xún)公司ARUP的Simon Roberts和Nicolo Guariento共同撰寫(xiě)。

這本書(shū)希望能讓建筑師和設(shè)計(jì)師們意識(shí)到將建筑與PV技術(shù)結(jié)合，即BIPV（光伏建筑一體化），已經(jīng)成為他們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)的一種選擇，這本書(shū)為他們提供了可參考的基礎(chǔ)知識(shí)和案例。

該書(shū)的前身是ARUP內(nèi)部使用的外裝工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，后來(lái)成為了歐盟贊助項(xiàng)目“如何提高PV與建筑物的整合”的一部分。

ARUP是一家集設(shè)計(jì)師、工程師和業(yè)務(wù)咨詢(xún)顧問(wèn)為一體、為全球客戶(hù)提供多樣化專(zhuān)業(yè)服務(wù)的全球性企業(yè)，已成為世界上大多數(shù)改革創(chuàng)新和可持續(xù)建筑、交通運(yùn)輸和土建項(xiàng)目中的創(chuàng)新力量，并為客戶(hù)提供最杰出的智慧，為建筑環(huán)境帶來(lái)超凡的商業(yè)建議和創(chuàng)新的解決方案。

寫(xiě)給建筑師和設(shè)計(jì)師的書(shū)

本書(shū)的作者之一SimonRoberts曾經(jīng)在肯尼亞教過(guò)科學(xué)和商業(yè)知識(shí)，現(xiàn)在是ARUPFORESIGHT研究中心的副主任。他正在負(fù)責(zé)的項(xiàng)目叫“7SEE”，該項(xiàng)目是通過(guò)收集某個(gè)地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、能源數(shù)據(jù)，與對(duì)未來(lái)20~30年的發(fā)展進(jìn)行分析和研究。他也是個(gè)相當(dāng)活躍的社會(huì)活動(dòng)家。2012年，他在TEDTalks上發(fā)表了“華爾街應(yīng)該如何投資國(guó)家經(jīng)濟(jì)”的演講。

作者之一：Simon Roberts

另一名作者NicoloGuariento來(lái)自于意大利，在英國(guó)倫敦ARUP外裝工程團(tuán)隊(duì)工作，他也對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)如何與建筑物結(jié)合進(jìn)行過(guò)大量研究。

該書(shū)的受眾是建筑師和設(shè)計(jì)師，全書(shū)共有14章，可分為4大部分。第一部分是第一章至第四章，介紹了PV技術(shù)的一些基本規(guī)則，并向設(shè)計(jì)師科普了設(shè)計(jì)BIPV時(shí)要注意的問(wèn)題；第二部分包含第五章到第十章，介紹了BIPV在以下六種幕墻系統(tǒng)中的的應(yīng)用：遮陽(yáng)系統(tǒng)、雨幕系統(tǒng)、構(gòu)件式幕墻系統(tǒng)、單元式幕墻系統(tǒng)、雙層幕墻系統(tǒng)、中庭和天蓬系統(tǒng)；第三部分是第十一章和第十二章，簡(jiǎn)要介紹了BIPV在住宅領(lǐng)域和改造工程中的應(yīng)用；第四部分為第十三到第十四章，則對(duì)本書(shū)提到的一些案例進(jìn)行了量化分析，并進(jìn)行了術(shù)語(yǔ)的歸納和介紹。

封面項(xiàng)目：北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻

讓我們首先來(lái)認(rèn)識(shí)一下本書(shū)的封面項(xiàng)目——北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻（作者注：以下內(nèi)容有與實(shí)際不符處，原文如此，不再注釋?zhuān)?mdash;—這是第一面零耗能多媒體幕墻，也是亞洲最大光電幕墻。該多媒體幕墻被命名為GreenPix，也即是綠色的太陽(yáng)能傳媒墻。

手冊(cè)封面：北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻

這塊巨大的LED多媒體幕墻坐落于北京市復(fù)興路與西翠路路口。整個(gè)項(xiàng)目由以創(chuàng)新性幕墻而享有盛譽(yù)的紐約的SimoneGiostra&Partners設(shè)計(jì)和實(shí)施，照明設(shè)計(jì)和玻璃幕墻工程設(shè)計(jì)由ARUP公司提供。光伏太陽(yáng)能電池由無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司提供。該工程總造價(jià)1500萬(wàn)元，由9種不同規(guī)格共計(jì)2300塊光電板組成，具有非凡的視覺(jué)效果。

北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻實(shí)景一

整個(gè)工程的最大特點(diǎn)是墻體采用了太陽(yáng)能電池板和LED燈。白天太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能存儲(chǔ)為電能，到了晚上，外幕墻所有LED燈所用的電能均來(lái)自于白天太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能，因此大大節(jié)約了能源。LED燈光通過(guò)電腦控制，在外幕墻表現(xiàn)出各種圖像，增加了建筑的藝術(shù)效果，也使得建筑物的玻璃幕墻變成了與公眾互動(dòng)娛樂(lè)的智能皮膚。

北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻實(shí)景二

在奧運(yùn)會(huì)期間，這塊超大型的多媒體幕墻播放了一系列宣傳奧運(yùn)的視頻，向外國(guó)友人展示了最新、最現(xiàn)代的北京。

北京西翠娛樂(lè)中心多媒體幕墻施工現(xiàn)場(chǎng)

加州科學(xué)院的微型生態(tài)圈

在該手冊(cè)收錄的BIPV經(jīng)典案例中，筆者最喜歡的建筑則是曾獲得普利茲克獎(jiǎng)的建筑師RENZO的作品——加州科學(xué)院，該建筑位于舊金山金門(mén)公園的加州科學(xué)院。

普利茲克獎(jiǎng)設(shè)計(jì)師RENZO

加州科學(xué)院是舊金山市首個(gè)生態(tài)型建筑，由自然科史博物館、摩里生天文館和史坦哈特水族館三館組成。設(shè)計(jì)理念是在基地上豎起一處天然景觀，里面有各種設(shè)施、辦公樓與展覽空間。高處是默里生天文館和熱帶雨林展覽廳，低處則有一個(gè)中央廣場(chǎng)。廣場(chǎng)明亮閃耀、空氣清新怡人，大部分為草地，就像是一個(gè)微型生態(tài)圈。

加州科學(xué)院遠(yuǎn)景

設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)該項(xiàng)目時(shí)，采用了大量的生態(tài)節(jié)能手段。比如重新灌溉河床與廢水回收處理等可持續(xù)技術(shù)，并盡量減少地面建筑面積與道路面積。

加州科學(xué)院屋頂

加州科學(xué)院的屋頂邊緣，則采用了SunPower的高效太陽(yáng)能電池，60000塊高性能的太陽(yáng)能電池被封裝在720塊定制的玻璃面板內(nèi)。這種獨(dú)特的顯示，使得游客可以看到頂部和底部的太陽(yáng)能電池。該屋頂BIPV裝機(jī)容量為172KW，可為科學(xué)院提供10%的電力需求，每年減少碳排放405000磅。而屋頂?shù)闹虚g，除了用來(lái)盡可能采光的玻璃以外，全部種上了植物，使得整個(gè)屋頂成為一個(gè)原生花卉花園。

加州科學(xué)院屋頂邊緣的透明BIPV面板

沃爾瑪?shù)木G色實(shí)踐

作為全世界最大的零售商，沃爾瑪則希望可以在零售業(yè)中帶頭促進(jìn)可持續(xù)建筑的應(yīng)用，并樂(lè)于向普通公眾分享他們的經(jīng)驗(yàn)。

其中典型的例子，就是位于德州的沃爾瑪實(shí)驗(yàn)性綠色超市。該超市修建于2005年，也是沃爾瑪在全世界第一個(gè)采用太陽(yáng)能技術(shù)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目面積為206000平方英尺，沃爾瑪?shù)脑O(shè)計(jì)意圖是減少建造和維護(hù)商店所需的自然能源，減少構(gòu)建設(shè)施所需的原材料，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⒖稍偕牧嫌糜跇?gòu)建和維護(hù)設(shè)施，因此太陽(yáng)能屋頂面板也被采用。除此以外，該超市的部分墻體也采用了太陽(yáng)能面板，對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱。

沃爾瑪實(shí)驗(yàn)性綠色超市

沃爾瑪實(shí)驗(yàn)性綠色超市內(nèi)部

沃爾瑪實(shí)驗(yàn)性綠色超市屋頂太陽(yáng)能面板

沃爾瑪在中國(guó)的第一個(gè)實(shí)踐，則是位于深圳的沃爾瑪香蜜湖店，原名山姆會(huì)員店。這個(gè)項(xiàng)目是金太陽(yáng)示范項(xiàng)目，由深圳藍(lán)波綠建集團(tuán)投資建設(shè)。沃爾瑪香蜜湖店是沃爾瑪在中國(guó)開(kāi)設(shè)的第一個(gè)家Mall，也是沃爾瑪在中國(guó)第一個(gè)成功運(yùn)營(yíng)的太陽(yáng)能光伏屋頂電站。

該項(xiàng)目最初的困難，是由于這個(gè)Mall是改革開(kāi)放以來(lái)沃爾瑪在中國(guó)開(kāi)的第一個(gè)門(mén)店，因此屋面的圖紙已無(wú)從查找，而且建筑的設(shè)計(jì)和材料都是從美國(guó)進(jìn)口。所以，當(dāng)時(shí)藍(lán)波集團(tuán)在紐約的設(shè)計(jì)人員歷經(jīng)千辛萬(wàn)苦，終于從美國(guó)的事務(wù)所找到唯一的一張圖紙，通過(guò)中科院鋼結(jié)構(gòu)所的重新校核，出具了驗(yàn)算報(bào)告，才使得這個(gè)項(xiàng)目得以正常進(jìn)行。

沃爾瑪香蜜湖店屋頂BIPV系統(tǒng)的容量為404.905KWp，共安裝多晶硅光伏組件1723塊、100KW并網(wǎng)逆變器4臺(tái)，并綜合考慮了整個(gè)光伏系統(tǒng)的屋面荷載、抗臺(tái)風(fēng)能力、避雷接地系統(tǒng)、系統(tǒng)的負(fù)載變化曲率和系統(tǒng)的發(fā)電效率、防熱斑等因素。由于該屋面的特殊性，為安裝光伏板，藍(lán)波綠建專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種特別的夾具，并申報(bào)了專(zhuān)利。

比較刺激的是系統(tǒng)的最后并網(wǎng)。由于冷凍食品的問(wèn)題，沃爾瑪方面要求停電時(shí)間必須控制在二小時(shí)內(nèi)，超過(guò)時(shí)間冷凍食品將全部銷(xiāo)毀。由于營(yíng)業(yè)時(shí)間的關(guān)系，停電時(shí)間將安排在凌晨2:00-4:00，藍(lán)波集團(tuán)的幾個(gè)年輕人在規(guī)定的時(shí)間還有6分鐘時(shí)完成了并網(wǎng)合閘，他們?cè)诹璩?:54分發(fā)出短信：“一切OK!可以睡覺(jué)了。”

截止到目前，該項(xiàng)目整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，發(fā)電量約占沃爾瑪用電負(fù)載耗電量的18%。系統(tǒng)每年可節(jié)約煤炭139噸，減排CO2約397噸。

這個(gè)項(xiàng)目還受到沃爾瑪高層的數(shù)次考察，也獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

沃爾瑪香蜜湖店屋頂BIPV

沃爾瑪香蜜湖店LOGO

截止到2013年年底，沃爾瑪在全球已有超過(guò)335個(gè)可再生能源項(xiàng)目，每年為沃爾瑪?shù)脑O(shè)施提供超過(guò)22億千瓦時(shí)(kWh)的可再生電力。另外，沃爾瑪?shù)慕谀繕?biāo)，是到2020年底將其全球設(shè)施的能耗減少20%。

曼徹斯特的CIS太陽(yáng)能大廈

另一個(gè)在ARUP的BIPV手冊(cè)中提到的經(jīng)典項(xiàng)目，則是英國(guó)曼徹斯特的CIS（合作保險(xiǎn)大廈）太陽(yáng)能大廈。

CIS太陽(yáng)能大廈

該BIPV項(xiàng)目由英國(guó)工業(yè)與貿(mào)易部投資，是在原來(lái)有四十多年歷史的CIS大樓的基礎(chǔ)上翻新而成，所以看起來(lái)沒(méi)有那么新潮，但其四個(gè)立面中的三面共裝載有7000余塊太陽(yáng)能板，并由此在建成時(shí)成為歐洲最大的垂直太陽(yáng)能建筑。