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“O-House”—把光伏太阳能住宅搬到高层公寓

2014-03-05 11:38
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  太阳能比传统能源便宜,但如何大规模应用于民居,尤其在城市高层建筑中,却一直难以有妥善的解决办法。 “O-House”采用模块化设计,以积木模型的方式将整栋房子按功能拆成五个模块,“当类似模块嵌入高层之中,公寓房也可以变成太阳能住宅。

  远看像丛林里古旧的小木屋,走近细看,你会发现,它是一栋相当现代化的节能住宅。外围墙面是深褐色环保竹板,利用钢钉固定,再往里面依次为木龙骨、保温板、欧松板、薄壁轻钢体系等。尽管外墙只有 20 厘米,在放水保温方面颇费心思,墙壁穿了两层“棉衣”,分别是岩棉和保温,墙体里面还有防水透气薄膜,屋顶也铺设了防水卷材。

  这是清华大学团队参与国际太阳能十项全能竞赛的作品。来自建筑学院、环境学院等20位教师和 50位学生倾力合作,花费五个月,在清华大学游泳馆东侧工地上建起了这栋太阳能建筑,取名“O-House”。在山西大同比赛期间,他们把这栋完全依靠太阳能供电的“零能耗”建筑搬到现场。74.9 平方米的房子,造价330万人民币,其中建筑费用约占三分之一,智能系统开发成本占三分之二。

  同样是完全依靠太阳能提供能源的生态样板房,“O-house ”与现场来自北京大学、上海交通大学、新加坡国立大学等其他20多所高校同场竞技的时候,显得有些与众不同。在它的入口处一个积木模型显示,整栋房子被分割成五个模块,分别为卧室和卫生间、厨房和餐厅、客厅和储藏间,以及两个设备间,每个模块都可以拆分并重装,就好像搭乐高积木一样。

  “O-House 主打模块设计。”O-House 项目负责人、清华大学建筑学院讲师张弘博士在《外滩画报》采访时表示,“当类似模块嵌入高层之中,公寓房也可以变成太阳能住宅。在建筑过程中,还减少了建筑垃圾的产生。”

 

  工人在为 O-House 安装太阳能光板

 

  国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon)是由美国能源部从2002年发起并主办的,以全球高校为参赛单位的太阳能建筑科技竞赛,目的是借助世界顶尖研发,建造并运行一座功能完善、舒适、宜居、具有可持续性的太阳能居住空间。根据此次竞赛主赞助商应用材料公司2013年度调查结果显示,1000 名中国受调查的消费者中,大部分对太阳能未来及其经济效益很乐观。56%的中国消费者认为,太阳能比传统能源便宜,而63%的中国消费者认为,政府的太阳能采用率“过于缓慢”。

  “全球能源的需求不断增加,而太阳能成本也较以往更低廉。”应用材料公司太阳能事业部总裁查尔斯·盖伊博士说,“太阳能十项全能竞赛是一个绝佳的契机,可以鼓励下一代的清洁技术领袖,将其创意应用到现实生活,满足中国快速增长的能源需求,同时向全球展示太阳能的可行性。”

  太阳能“百叶窗”

  记者从内蒙古工业大学和西安建筑科技学院团队处了解到,目前太阳能住宅在偏远地区日照充足的地方,比如西藏、青海等地区已得到大面积推广。

  “在内蒙古,原先有七八万户牧民生活在无电区,没有办法统一输电,目前太阳能住宅已经解决了近一半牧民的用电问题。”内蒙古工业大学李一鸣告诉本报记者。

  而上海交通大学的团队设计的零能耗建筑“日上江村”,则主打长三角地区的新农村市场。该团队在交大校园内设计的“日上江村”样板房,总计 160 平方米,四室三厅复式结构,土建和太阳能设备加起来,平均造价为 4500 元/ 平方米,而目前农民住宅的土建,平均造价为 3000 元。“每平方米贵了 1500 元,主要是在建筑材料上我们选用了保温抗震的材料,每平方米贵了 500 元,而太阳能设备,平均下来每平方米为 1000 元左右,预计 10 年收回成本。”项目负责人胡小军告诉记者。目前,该团队已与上海崇明竖新镇接洽合作可能。“竖新镇靠近森林公园,主打生态旅游。他们对‘日上江村’很感兴趣,既可以作民用,也可开发休闲度假功能。”

  采访中,不少团队指出,在城市的高层建筑,推广太阳能住宅尚有难度。而清华大学则对这项看似不可能的任务发起挑战。

  在高层推广太阳能,首先要解决的是太阳能的安装问题。

  记者在“O- House”的墙外侧看到,一片片类似百叶窗的黑色光板把房屋的朝南面围住。张弘解释,如果太阳能住宅想在高层发挥功效,就必须改变它原来的安装位置,从楼房顶端,垂直移到南立面。而百叶窗设计的太阳能光板,可以起到透风的功效,同时使光线均匀地射进来。“我们称这种竖着的太阳能光板为‘光电百叶’,尽管在业界这项技术已经研发很多年,但在市场上几乎没有成熟的产品。”张弘介绍。

  根据张弘团队计算,清华大学尝试研制的“光电百叶”,制造成本(不计算人工成本)约为 1000 元/ 平方米,和放置在楼顶的太阳能光板价格相差无几。如果一旦进行批量化生产,成本可能还会下降一些。“我们的 O-House 采用的是太阳能薄膜产品,所以能效相对低一点,目前我们还在尝试换成多晶硅。”

  “盒子”建筑的前景

  记者在清华大学的宣传册上看到,团队按照建筑成本,给“O-House”的每一个模块都定了价格,每一个模块都是方方正正的“盒子”造型。比如 1.5 米乘以 3.3 米的厨房,定价 815 美元,同样大小的卫生间,定价 3320 美元,起居室 4980 美元,卧室 1490 美元等。

  张弘坦言,这些定价并未经过市场检验,但他认为,政府的节能建筑改造项目,或许可以成为其潜在客户。

  他举例说,前不久北京政府将上世纪七八十年代的房屋进行旧楼改造,其中有一项工程是在筒子楼的南北两侧各加一个阳台,然后把厨房搬到阳台上,而 O-House 的“厨房盒子”就可以现成拿去安装。

  此外,北京传统四合院同样适合引入卫生间功能的“模块”,只要在房与房的间隙,安装上“卫生间盒子”,既可以解决四合院上厕所难的问题,同时这种模块可以很好地与周边环境融合,不突兀,不起眼,不破坏建筑的整体风格。

  根据记者了解,目前房地产开发市场上,“模块化”的“拼装”设计理念已不新鲜。比如万科推出的“板式模块”,就是在建筑构建中,模块化的产生部件,比如墙板、楼梯等。但像 O-House 这类以功能区分的节能盒子“模块”尚未推广开来。

  “作为高校,我们希望这个项目可以起到示范作用,成为一座桥梁。第一步是跟政府合作,试图可以影响一些决策。第二步才是和房地产商合作,更好地发挥它的经济价值。”张弘透露,在太阳能十项全能竞赛参展的十多天里,来自山西、新疆和北京的多家建筑开发商前来参观,并表露出合作兴趣。

  在国际上,最著名的盒子建筑之一,是日本首位普利兹克奖得主丹下健三在加拿大蒙特利尔的“积木公寓”,这座公寓房像乐高积木一样堆在一起,没有传统的垂直支撑结构。它屡次被列入“世界各地奇异建筑”。

  在亚洲,新加坡成为“盒子”建筑的主推者。2012 年,加拿大籍以色列裔建筑大师萨夫迪在新加坡推出“空中的盒子——碧山中央公寓”。这栋建筑位于新加坡最好的居住区之一碧山区,总计 38 层,500 套公寓。

  萨芙迪的设计,是一个个垒叠而成的“三维矩阵型房屋”。除此之外,还有独特的台阶式外形,私人露台和公共花园。

  与此同时,垂直方向种植了葱郁的花草,优化了向阳的位置和自然通风,并提供了宽阔的视野。这两座塔楼用三座步行天桥花园连接。人们可以利用这些共享的花园和休闲空间,也让整体楼身形成穿孔和开放的效果。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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