關(guān)于在既有建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)的探索

韓 昉

廣州市設(shè)計(jì)院，廣東廣州 510620

對(duì)建筑屋面空間的設(shè)計(jì)，既要兼顧到實(shí)用功能，又不能缺少美感，這兩者要與建筑統(tǒng)一起來(lái)，在建筑設(shè)計(jì)中可以通過(guò)屋面空間的形態(tài)設(shè)計(jì)這一途徑發(fā)揮想象力和表現(xiàn)力。屋面空間是一個(gè)城市的剩余空間，一方面能夠提升一個(gè)城市的整體空間，另一方面又能夠促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 在既有居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)的規(guī)定

（1）既有居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面應(yīng)具有保護(hù)原有建筑、增強(qiáng)美觀、增加使用面積的功能。

（2）加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)應(yīng)滿足城市規(guī)劃、水電增容、原結(jié)構(gòu)承載能力等方面的要求。

（3）屋面加建的材料宜采用輕質(zhì)、高強(qiáng)材料。

（4）加裝太陽(yáng)能板屋面空間的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置、立面基本元素組合及可實(shí)施性等要求。

（5）既有居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間使用通用型集裝箱房屋空間時(shí)，房屋空間凈高不應(yīng)小于2.3m（整體式衛(wèi)浴間除外），地（樓）面和吊頂宜采用緊湊型做法。

（6）居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間時(shí)，如果按規(guī)定原建筑可不設(shè)置電梯，并且室外設(shè)計(jì)地面的高度距加層或住戶入口層樓地面沒(méi)有大于16m或總層數(shù)少于6層，可不加設(shè)電梯；如果原建筑設(shè)有電梯，加層后滿足上述條件要求，可不延伸電梯至加建空間。

（7）居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間宜滿足一般居住使用要求，合理組織方便、舒適的生活空間。應(yīng)根據(jù)需要滿足老年人、殘疾人等特殊群體的使用要求。

（8）居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間若作為居住空間應(yīng)滿足居住者所需的日照、天然采光、通風(fēng)和隔聲的要求。

（9）居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)首先要滿足防火規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，其次要符合安全疏散的要求。

（10） 居住建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間與太陽(yáng)能一體化設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求：相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)功能運(yùn)作良好有效，能安全運(yùn)行，還能兼顧維修方便等，并且已預(yù)留合理的位置安裝相關(guān)設(shè)備。

2 在既有公建加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)的規(guī)定

（1）既有公共建筑屋面加裝太陽(yáng)能板屋面應(yīng)具有保護(hù)原有建筑、增強(qiáng)美觀、增加使用面積的功能。

（2）屋面加裝太陽(yáng)能板加建時(shí)，應(yīng)滿足城市規(guī)劃、水電增容、原結(jié)構(gòu)承載能力等方面的要求。

（3）屋面加裝太陽(yáng)能板后，尚應(yīng)滿足防火和抗震的有關(guān)要求。

（4）屋面加建的材料宜采用輕質(zhì)、高強(qiáng)材料。

（5）公共建筑屋面加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)從周邊整體環(huán)境狀況入手，以尊重既有空間環(huán)境為導(dǎo)則，進(jìn)行屋面的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。尊重既有環(huán)境包含兩層意思，其一是尊重原有建筑形象；其二是尊重原有城市空間。

（6）公共建筑屋面加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)應(yīng)采用大開(kāi)間大進(jìn)深、空間靈活可變的結(jié)構(gòu)布置方式。

（7）在公共建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間，除了確保其具備一些基礎(chǔ)功能外，還應(yīng)具備一些其他擴(kuò)展功能，例如，在公共建筑的屋面設(shè)立一些開(kāi)放性的公共服務(wù)空間：旋轉(zhuǎn)餐廳、觀景花園、健身平臺(tái)或者娛樂(lè)場(chǎng)所等。還可以擴(kuò)展服務(wù)范圍以外的功能，把公共建筑的屋面建立一個(gè)集娛樂(lè)、觀光、辦公、商務(wù)、會(huì)議等多功能于一體的空間。

（8）超高層建筑屋面加建應(yīng)充分考慮避難平臺(tái)與疏散通道的合理設(shè)計(jì)。

3 在既有建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)的考慮因素

3.1 加強(qiáng)太陽(yáng)能屋面與光伏光熱系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)

我國(guó)光伏光熱系統(tǒng)與建筑屋面結(jié)合時(shí)往往一體化程度較低，光伏組件或集熱器大多通過(guò)支架或其他構(gòu)件附加安裝在屋面上，太陽(yáng)能系統(tǒng)與屋面仍然是兩個(gè)分離的部分，沒(méi)能真正意義上實(shí)現(xiàn)光伏光熱系統(tǒng)與屋面一體化集成。如圖1所示，將光伏組件與屋面構(gòu)造結(jié)合設(shè)計(jì)，有利于提高施工效率、提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率，協(xié)調(diào)建筑外觀與屋面功能。

圖1 太陽(yáng)能屋面一體化設(shè)計(jì)示意圖

3.2 形式美學(xué)的因素

形式美學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的審美體系，它具有超流行性以及時(shí)限性的特征，在不同的發(fā)展時(shí)期，人們會(huì)喜好或者偏愛(ài)某種或者某些特殊的形式美學(xué)，因此，某些形式美學(xué)就主導(dǎo)了這一時(shí)期的審美地位。在經(jīng)典形式美學(xué)的影響下，公共建筑屋面的現(xiàn)代化形態(tài)設(shè)計(jì)得到了發(fā)展和演化。在設(shè)計(jì)公共建筑屋面的形態(tài)時(shí)，為了將建筑自身特有的藝術(shù)特點(diǎn)與環(huán)境高度統(tǒng)一起來(lái)，設(shè)計(jì)人員會(huì)特別注重一些形式美學(xué)的表現(xiàn)因素。經(jīng)調(diào)查表明，在某個(gè)特定時(shí)期，公共建筑屋面的形態(tài)傾向于為拱頂、坡頂、平臺(tái)頂、穹頂?shù)戎饕憩F(xiàn)形式。例如，廣州日?qǐng)?bào)印務(wù)中心屋頂加建方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)合嶺南建筑與庭院的傳統(tǒng)元素，并結(jié)合現(xiàn)代手法（玻璃材料的使用），對(duì)屋頂進(jìn)行加建設(shè)計(jì)。在南面坡屋頂掛光伏板，北面使用玻璃，既保持對(duì)傳統(tǒng)文化的傳承和延續(xù)，又是對(duì)原有立面的美化和豐富。

3.3 城市環(huán)境因素

城市是一個(gè)整體，它由多個(gè)建筑有機(jī)組合而成，建筑可以影響城市環(huán)境，反過(guò)來(lái)城市環(huán)境又可以影響建筑，它們之間是相互影響的，只要相互融合了這兩者的各種要素，就能使建筑與城市得到共鳴。為了實(shí)現(xiàn)城市整體環(huán)境因素與建筑的高度融合，公共建筑屋面的主要形態(tài)設(shè)計(jì)有城市空間結(jié)構(gòu)、城市天際線、城市軸線、城市形態(tài)等。通常來(lái)說(shuō)，建筑屋面與城市軸線有著密不可分的關(guān)系，它是一個(gè)重要的參與者，一方面，建筑屋面是一個(gè)城市線性空間端部的應(yīng)景，另一方面，建筑屋面又是由城市建筑群體組成的一個(gè)線性排列的軸線空間。例如，廣州日?qǐng)?bào)印務(wù)中心屋頂加建方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目充分考慮了周邊既有建筑對(duì)屋面的遮擋，在太陽(yáng)能充足區(qū)域加建屋面光伏板。目前，屋面光伏板有效面積約為3346m2，可以預(yù)計(jì)安裝2000塊光伏板，光伏板發(fā)電量約占企業(yè)總量的7%～10%左右。

3.4 人文及文化因素

一般來(lái)說(shuō)，地域的不同決定著當(dāng)?shù)乇厝挥兄耆煌娜宋沫h(huán)境以及地域文化，這些地域文化因素主要有風(fēng)俗信仰、民族精神、生活習(xí)性等，均會(huì)深遠(yuǎn)地影響著當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格，并對(duì)公共建筑屋面的設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，在設(shè)計(jì)公共建筑屋面形態(tài)特征時(shí)，需要考慮到地域文化環(huán)境的不同所體現(xiàn)出的當(dāng)?shù)靥厣L(fēng)格，在特定的地域時(shí)空以及地域范圍內(nèi)建設(shè)具有當(dāng)?shù)靥厣慕ㄖ尞?dāng)?shù)亟ㄖ蔀槟骋粫r(shí)代的縮影和城市的形象代表。所以，在既有建筑上進(jìn)行太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮并保留這些人文及文化因素。

3.5 太陽(yáng)能屋面與其他可再生能源結(jié)合

在我國(guó)，能源問(wèn)題日益尖銳，太陽(yáng)能是目前已知最巨大的可再生能源，數(shù)量豐富、成本低廉，如圖2所示，與其他清潔能源結(jié)合可以減少建筑能耗，使建筑更加綠色環(huán)保、令建筑更加方便的為使用者服務(wù)。

圖2 項(xiàng)目太陽(yáng)能屋面與雨水系統(tǒng)結(jié)合示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在既有建筑加裝太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)是一個(gè)符合時(shí)代發(fā)展潮流的大方向，需要確保既有建筑的美學(xué)、使用功能等不受影響的前提下，結(jié)合各種因素在既有建筑上加裝具有現(xiàn)實(shí)使用意義同時(shí)又能彰顯其自身特色的太陽(yáng)能板屋面空間設(shè)計(jì)，確實(shí)能有效改善既有建筑的節(jié)能功效及城市景觀，需要我們進(jìn)行深入的研究與探討。