建設(shè)氣候適應(yīng)性建筑是行業(yè)的未來(lái)，太陽(yáng)能將助力建筑有效轉(zhuǎn)型。
近日，國(guó)際WELL建筑研究院（IWBI）和聚焦可持續(xù)建筑的非營(yíng)利性聯(lián)盟BuildingAction聯(lián)合主辦了一場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)廣播，廣播以“氣候變化需要更健康、更可持續(xù)的建筑”為討論主題，建筑行業(yè)專(zhuān)家共同探討了在氣候變化帶來(lái)的一系列危機(jī)下，建筑行業(yè)應(yīng)如何應(yīng)對(duì)。BuildingAction聯(lián)合創(chuàng)始人Russ Carnahan提出，建筑一直是可持續(xù)發(fā)展環(huán)節(jié)中討論度不夠的環(huán)節(jié)，而實(shí)際上，構(gòu)建更安全、更健康和更可持續(xù)的建筑非常有助于未來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變化和公共衛(wèi)生問(wèn)題。美國(guó)聯(lián)邦總務(wù)署（GSA）可持續(xù)發(fā)展官Kevin Kampschroer也指出，建筑脫碳化將是行業(yè)的下一個(gè)前沿趨勢(shì)。
氣候適應(yīng)性建筑將是行業(yè)未來(lái)
聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署去年11月發(fā)布的《2022年全球建筑建造業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》顯示，2021年建筑物和建設(shè)行業(yè)占到了全球能源需求的34%以上。其中，該行業(yè)與能源相關(guān)的運(yùn)營(yíng)排放去年達(dá)到100億噸二氧化碳當(dāng)量，較疫情前的峰值還高出2%。此外，建筑物的供暖、制冷、照明和其他設(shè)備對(duì)于能源的需求在2021年也分別比2020年和2019年上漲了約4%與3%。該行業(yè)對(duì)能源日益上漲的需求不僅使得其與2050年脫碳的目標(biāo)正漸行漸遠(yuǎn)，同時(shí)也對(duì)氣候變化產(chǎn)生著嚴(yán)重影響。
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與此同時(shí)，氣候變化引發(fā)的嚴(yán)重天氣事件的頻率逐年增加。gb&d magazine（《綠色建筑與設(shè)計(jì)》雜志）撰稿人Andrew Biro表示，“對(duì)彈性、節(jié)能建筑的需求從未如此明顯”，面對(duì)建筑與氣候相互影響的狀況，“建筑設(shè)計(jì)需要做出調(diào)整”。
外部環(huán)境處于變化之中，阿聯(lián)酋建筑設(shè)計(jì)公司Prasoon Design Studio首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Prasoon Shrivastava表示，“越來(lái)越多的建筑師和設(shè)計(jì)師意識(shí)到，建筑設(shè)計(jì)需要反映其所在區(qū)域的條件”。一方面，建筑需要擁有適應(yīng)目的地獨(dú)特環(huán)境的能力，同時(shí)可以抵御極端天氣；另一方面，建筑也需要減少能源消耗，且最大限度地利用可再生資源，減少對(duì)氣候的負(fù)面影響。Andrew Biro和工程建筑公司Utilities Ones均認(rèn)為，建設(shè)氣候適應(yīng)性建筑是行業(yè)的未來(lái)。
Utilities One介紹，氣候適應(yīng)性建筑的主要特點(diǎn)有5個(gè)，首先是被動(dòng)式設(shè)計(jì)，即優(yōu)先考慮被動(dòng)供暖、制冷和通風(fēng)策略，如調(diào)整房屋朝向和窗戶(hù)位置等，最大限度地減少使用制冷、制熱設(shè)備；其次是考慮能源效率，采用創(chuàng)新的能源系統(tǒng)和材料，比如利用太陽(yáng)能光伏電池、節(jié)能電器等，以減少對(duì)化石燃料的消耗；第三是因地制宜，通過(guò)考察場(chǎng)地的環(huán)境和氣候，優(yōu)化被動(dòng)供暖和制冷策略；第四是在建筑物周?chē)刖G色空間，從而達(dá)到遮蔭效果、減少熱島效應(yīng)并促進(jìn)生物多樣性；第五是引入智能技術(shù)，優(yōu)化能源使用同時(shí)不舍棄用戶(hù)舒適度。
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美國(guó)能源方案供應(yīng)商Energy5介紹，氣候適應(yīng)性建筑可以最大限度地提高舒適度，同時(shí)最大限度地減少能源消耗。而要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，學(xué)會(huì)利用太陽(yáng)能是關(guān)鍵，建筑設(shè)計(jì)網(wǎng)站Re-Thinkingthefuture作者Varsha Mini Veronica指出，太陽(yáng)能正在改變世界各地的城市和建筑，并成為解決全球氣候?yàn)?zāi)難和溫室氣體排放的方法。
太陽(yáng)能在氣候適應(yīng)性建筑中扮演兩個(gè)角色，首先可以通過(guò)被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)，即調(diào)整窗戶(hù)朝向、墻面材料等設(shè)計(jì)，讓太陽(yáng)能直接為房屋帶來(lái)熱量以及光照，從而減少使用供暖、照明系統(tǒng)，降低房屋的能源消耗；其次按照可持續(xù)建筑網(wǎng)站Construction21主編Emily Newton的說(shuō)法，太陽(yáng)能作為可再生能源，安裝太陽(yáng)能光伏板可以有效集成太陽(yáng)能，并為房屋供電，降低甚至脫離對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)。
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太陽(yáng)能技術(shù)如何助力建筑物“轉(zhuǎn)型”？
Emily Newton介紹，建造氣候適應(yīng)性建筑首先需要進(jìn)行場(chǎng)地分析，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行布局，因此新建建筑可以在建造之初利用自然條件，在引入被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采用太陽(yáng)能作為可再生能源，從而減少與電力相關(guān)的排放。另外Emily Newton也表示，減少供暖、制冷和照明相關(guān)的能源消耗與碳排放是氣候適應(yīng)性建筑的主要目標(biāo)，對(duì)于已經(jīng)建成、無(wú)法采用被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)的舊建筑而言，引入太陽(yáng)能光伏板也可以助力其向氣候適應(yīng)性建筑靠攏。
太陽(yáng)能為常見(jiàn)的可再生能源，聯(lián)合國(guó)將太陽(yáng)能列為所有能源中資源最為豐富的一種。而太陽(yáng)能光伏板可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可用電力為建筑物供電。美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)消費(fèi)者評(píng)論網(wǎng)站SolarReviews內(nèi)容總監(jiān)Catherine Lane介紹稱(chēng)，太陽(yáng)能光伏板的效率等級(jí)越高，同等陽(yáng)光可以轉(zhuǎn)化的電能就越多。在現(xiàn)階段，太陽(yáng)能光伏板的效率已經(jīng)顯著提升，目前大多數(shù)家用太陽(yáng)能光伏板的效率等級(jí)在19%到21%之間。其中中國(guó)太陽(yáng)能科技公司——隆基綠能科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“隆基綠能”）的光伏組件HI-MO X6、HI-MO7的最高效率已經(jīng)達(dá)到了22.6%。
日本青木藥妝引入HI-MO X6光伏組件
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目前建筑中采用的太陽(yáng)能光伏板主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是BAPV（附著在建筑物上的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)），另一類(lèi)是BIPV（與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和安裝，可與建筑物完美結(jié)合的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)）。按照Utilities One介紹，BAPV系統(tǒng)允許將太陽(yáng)能光伏板添加到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，因此其更具靈活性，同時(shí)安裝成本也相對(duì)較低，可拓展性和易維護(hù)性都較高。BIPV系統(tǒng)是建筑結(jié)構(gòu)的組成部分，一體式結(jié)構(gòu)更美觀，且發(fā)電效率更高。
BIPV系統(tǒng)更適合在新建的氣候適應(yīng)性建筑中引入。比如在大洋世家舟山優(yōu)品園建設(shè)過(guò)程中，由于舟山四面環(huán)海且屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，因此在建設(shè)園區(qū)光伏系統(tǒng)時(shí)既需要考慮到如何抵御臺(tái)風(fēng)，同時(shí)也要考慮盡可能利用太陽(yáng)能發(fā)電，減少碳排放。隆基綠能聯(lián)合森特股份（建筑金屬?lài)o(hù)公司）提供的BIPV產(chǎn)品組件和金屬板采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)實(shí)現(xiàn)一體化，抗風(fēng)能力較同類(lèi)產(chǎn)品提升四倍以上，另外，該系統(tǒng)的無(wú)邊框設(shè)計(jì)可以減少積灰從而提升發(fā)電效率。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目總裝機(jī)容量達(dá)到8.92936MW，25年可發(fā)電量22308萬(wàn)度，可減少二氧化碳22.2萬(wàn)噸。
大洋世家舟山優(yōu)品園
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當(dāng)然在現(xiàn)階段，不容忽視的現(xiàn)實(shí)是，在全世界范圍內(nèi)，經(jīng)歷了近50年的高速城市化發(fā)展后，現(xiàn)在的城市已經(jīng)從“增量時(shí)代”進(jìn)入“存量時(shí)代”。因此從存量建筑出發(fā)，將存量建筑向氣候適應(yīng)性建筑方向改造更為重要。正如美國(guó)作家、社會(huì)活動(dòng)家Jane Jacobs所言，“舊的主意和思想有時(shí)可以在新建筑里實(shí)踐，但新主意必須使用舊建筑”。
存量建筑改造一方面可以從建筑結(jié)構(gòu)入手，引入BIPV系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造使其成為氣候適應(yīng)性建筑，隆基綠能就聯(lián)手森特在海南博鰲零碳示范區(qū)引入了大量隆錦、隆頂?shù)菳IPV產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了光伏屋頂、玻璃幕墻、光伏發(fā)電玻璃、光伏發(fā)電欄桿等，將光伏產(chǎn)品與建筑完美融合。
海南博鰲零碳示范區(qū)
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另一方面在住宅改造項(xiàng)目中，從建筑整體結(jié)構(gòu)開(kāi)啟改造過(guò)于復(fù)雜，相較之下安裝BAPV系統(tǒng)，即附著在建筑上的太陽(yáng)能光伏板是更為簡(jiǎn)單易操作的模式，且也能在因地制宜的同時(shí)減少能源消耗，向氣候適應(yīng)性建筑靠攏。瑞典斯德哥爾摩郡單德呂德市的用戶(hù)住宅已經(jīng)開(kāi)始采用隆基綠能推出的HI-MO X6科學(xué)家系列，該系列對(duì)光線的吸收能力強(qiáng)，且發(fā)電表現(xiàn)佳，對(duì)降低房屋能源消耗有顯著作用，而且高顏值的組件也能與房屋原本的北歐極簡(jiǎn)風(fēng)適配。
瑞典斯德哥爾摩郡單德呂德市的用戶(hù)住宅采用隆基綠能HI-MO X6科學(xué)家系列光伏組件
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自上世紀(jì)80年代以來(lái)，太陽(yáng)能光伏板就已經(jīng)較為普及，但在住宅中的使用率一直不高。美國(guó)建筑師Jon Gardzelewski指出，經(jīng)濟(jì)成本以及不太美觀的特點(diǎn)是過(guò)去限制太陽(yáng)能光伏板成為住宅“標(biāo)配”的重要因素。而實(shí)際上，太陽(yáng)能行業(yè)軟件供應(yīng)商ARKA 360的數(shù)字營(yíng)銷(xiāo)人員Akshay VR表示，隨著行業(yè)不斷發(fā)展，新型、更高效的太陽(yáng)能技術(shù)不僅使得加裝太陽(yáng)能的成本更低，而且太陽(yáng)能光伏板也在向兼具實(shí)用與美觀方向靠攏。在未來(lái)建筑中，太陽(yáng)能光伏板不僅可以助力建筑向氣候適應(yīng)性建筑轉(zhuǎn)型，同時(shí)也能以其更具藝術(shù)美感的造型為建筑“添彩”。
