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原載于《現代物業·設施管理》2019年11期 提起太陽能，大眾的普遍認知可能還停留在屋頂的太陽能熱水器。但是在如今的建筑界，隨著技術的進步和新型材料的出現，太陽能的應用在橋梁設施輔助照明、建筑幕墻夜景、展廳燈光、綠色科技建筑等領域被不斷挖掘。未來，我們的生活將因清潔能源的發展發生巨大改變。
漢能太陽能設計研究院首席設計師劉謙，從事景觀設計20余年，組織完成了包括港珠澳大橋、杭州灣跨海大橋在內的80多個國內橋梁設計和景觀設計項目，是低碳環保理念的倡導者和踐行者，在他的項目設計中融入了很多綠色元素。
2019年10月22日-24日，由美國綠色建筑委員會(USGBC)主辦的2019 年Greenbuild中國綠色建筑峰會在上海舉辦，來自12個國家和地區的600余名參會者分享了綠色建筑領域的知識、技術、經驗與觀點。論壇期間，《現代物業》對劉謙進行了專訪，一同展望了太陽能技術可以給智慧綠色建筑帶來的革命性變化。 《現代物業》：對于不同的橋梁和建筑，其建設規劃、運營管理等，都有不同的要求。對于港珠澳大橋等跨海大橋，其設施的能源使用和能源供給方式與普通建筑物有何區別?
劉謙：隨著科技進步，人們對能源的需求也比較多樣化。市政工程項目對能源的需求主要分兩項，首先是功能性需求，其次是輔助性需求。在交通方面功能性照明有安全性要求，比如交通指示燈、交通照明，這些是不能有間歇性的，必須保證全天連貫�？稍偕茉从兴木窒扌�，比如只能白天發電晚上不能發電，有間歇性，所以在功能性照明方面還是采用傳統能源，由相對比較穩定的城市配電網保證;輔助性需求包括景觀照明、簡單的維護服務、指示信號燈等，相對來說沒有那么多硬性要求，這些功能就可以采用再生能源。比如我們最近在建設西藏的一座大橋，橋塔上安裝了太陽能發電設備，但提供的只是橋上的夜景能源，主要功能性照明仍然是城市電網提供�？紤]正常的功能照明，港珠澳大橋在能源供應上也是如此，主要采用城市電網的穩定能源，再生能源作為輔助。 《現代物業》：除了太陽能，有沒有考慮過風能、潮汐能等自然能源的應用?風能、太陽能、潮汐能等自然能源對它們可以完成多大程度上的供給? 劉謙：其實這些技術都已經成熟，也都可行，但是從整個工程管理和投資上來講不是很劃算，工程耗資太大。所以基本上還是采用傳統能源為主，綠色能源只為輔助性功能提供保障。
另外，安全問題也是一個因素。比如隧道，如果突然間斷電整個隧道內部就黑了，很容易出事故，所以現在很多隧道照明也開始切入綠色能源，但采用的是兩套系統，即城市電網和綠色能源一起使用，綠色能源無法保障時城市電網及時切入，兩套系統互為補充，這樣就可以保障隧道的安全性。而且是智能切換，當電壓不夠時逆變器自動感應，及時切換，節能的同時兼顧安全�，F在我們在做的很多設計都采用這樣的方式。 《現代物業》：在做前期規劃和設計時，怎樣去考慮跨海大橋能源系統的后期維護問題? 劉謙：建造跨海大橋，從某種意義上講比造潛水艇的難度還要大，因為我們要求它的壽命比潛水艇還要長，潛水艇最多四五十年的壽命，而跨海大橋必須要達到100年以上，因為不可能花費巨大的人力物力建造一座大橋，過四五十年又重新來過，那成本就太大了。所以在設計之初就必須綜合各種因素，做全方位的考慮。 港珠澳大橋更重要的一點是，從設計之初就考慮到全生命周期的重要性。首先，設計時在橋梁兩側、中間都留有預埋，電纜就順著兩側走，以方便后期維護。橋底還掛著檢修車，在人孔、爬梯、檢查車各方面都考慮周全，因為要考慮到一切操作都是在橋上，是懸空的，檢修人員必須要有抓握和站立的地方。其次，不僅是電路的維護，還包括涂漆、檢查開裂情況、防腐、更換支座等各個環節的維護，必須從設計之初就把預防性維護考慮進去。最后，對每種材料的使用年限進行預估，跨海大橋的使用壽命至少是100年，壽命達不到100年的材料都需要提前評估和更換，比如材料支座、拉鎖、吊桿等。在更換的時候，更換平臺、更換機具，操作角度、方法都要一起考慮到。 舉個例子，港珠澳大橋大量的引橋是鋼結構而不是混凝土結構，也是為全生命周期所考慮。鋼筋混凝土從誕生到現在，在所有建筑中的應用，無論怎么防護都無法達到100年的壽命，因為畢竟里面還有鋼塑、索具，它的抗腐蝕性、開裂問題等都很麻煩，風險比較大。而純粹的鋼結構，通過技術維護是有可能達到120年壽命的，這有過案例證明。另外鋼筋混凝土還有很多問題，比如海上施工很難保證質量，而且預制件很重，工期長，運輸也很麻煩。鋼材運輸很快，吊裝也方便。所以最終采用的鋼結構。
橋梁是一個很復雜的體系，所以壽命也是一個重要的環節，過去壽命環節考慮得不多，現在把壽命也作為一個重要環節。另外還要考慮火災、風災、臺風、抗震這些因素。比如通過風動實驗，以十幾級、二十幾級超高級風進行測試，得到安全保證了才能定型。
《現代物業》：港珠澳大橋的規劃設計有沒有后期管理人員或團隊的參與?
劉謙：橋梁的維護很重要，而每座橋梁的施工案例和特點都不一樣，所以為了保證橋梁的管理，一般都是建設方直接轉成維護方，因為哪個環節、哪個結構點容易出現問題，后期要怎么維護，只有建設方最清楚。比如港珠澳大橋建設方變成了港珠澳大橋管理局，原來是建設方，建成之后變為管理方。 《現代物業》：類似跨海大橋，有許多大型基礎設施建設在人跡稀少的地方，并且體量又十分巨大，是否更有條件利用自然能源，實現綠色可持續?利用自然能源需要具備哪些條件? 劉謙：是的。目前階段有一些荒遠地方，城市電網無法覆蓋到，最大的問題主要還不是施工階段而是前期勘測階段，施工期間可以用柴油發電機來解決供能問題，但是前期勘測的時候重型設備進不來，也沒有發電機，選線打孔都是在荒郊野外，東打一孔西打一孔，不可能有很多電源。這時就可以利用再生能源，包括信號檢測、現場通信、傳輸都是用再生能源來實現的。
但是目前階段可再生能源還屬于初始期，還不能大量代替主要能源�？稍偕茉丛谶@其中起到一個輔助的作用�？梢愿鶕こ痰木唧w情況作選擇：有地熱的地方采用地熱;有風的地方采用風能;光照好的地方采用太陽能。 《現代物業》：太陽能是目前建筑節能技術中使用較早而范圍較廣的一項技術。但到目前來說主要還是用于加熱水源和作為被動發電裝置補充建筑用電。您認為太陽能在建筑領域還有哪些可以深度挖掘的地方? 劉謙：太陽能不僅使用早、范圍廣，而且是最便利的。太陽能跟氫能不一樣，氫能分三個環節：生產、運輸、貯存。氫是自然界含有的元素，它不是獨立存在的，需要把它提煉出來，氫的生產很貴，而且運輸和貯存很麻煩。但是太陽能不是，不用提煉，無需運輸，所以它是最便捷的。 科技的進步促使太陽能技術不斷發展，也在改變著我們的生活。過去太陽能電池板的材料是晶體硅，延展性差，需要一定的仰角才能更好地接收陽光。后來薄膜太陽能電池板出現了，柔軟輕薄，可彎曲，而且是弱光發電，不僅能感應太陽光，而且只要有光線它都能感應到。傳統太陽能只能在屋頂發電，薄膜太陽能發電的出現就意味著建筑的四個立面，甚至是地面都可以發電。充分挖掘之后，整個城市都可以發電。這就是我此前提到過的“城市折疊”概念，通過太陽能實現整個城市全方位發電。具備這個條件后，我們就能更好地實現能源規劃，從頂層設計開始就把電節能考慮好。 過去我們國家9%的太陽能利用率已經算很高了，但是大家體會不到它帶來的更多便利。因為太陽能需要一個巨大的場地來獲取太陽光線，而城市中建筑物那么多，沒有更大的空間給它，太陽能只能安裝在屋頂很小的一塊地方。但現階段即使是在屋子里，只要周圍是亮的它就能發電。這不是魔術，這是科技進步。
可能再過100年世界上的煤炭資源就沒有了，再過四五十年石油資源就沒有了，如果不早點考慮太陽能，能源就枯竭了。所以現在就應該早點規劃，比如在規劃新城時就要考慮新能源的利用。我們現在很多項目都在應用，只是還沒有淋漓盡致地利用起來，因為相對來說成本還比較高。但是畢竟東西好用，貴也應該慢慢推行，新能源汽車一開始也貴，但現在也在逐漸普及。薄膜太陽能發電雖然目前看上去成本高，但它是可以回報的，從長遠意義上講并不貴。漢能清潔能源展示中心就是運用了最新的太陽能技術，幾乎整個建筑都貼上了太陽能薄膜電池板，發電后為清潔館內的展覽提供能源，大概兩三年的時間它的產能和收益基本就能與投入持平，該項目還因此獲得了LEED鉑金獎。我們核算了一下，薄膜太陽能每平方米的成本是1,000元左右，其他建筑如果把太陽能充分利用起來，應該在8-10年可以回本。
《現代物業》：現在越來越多的辦公建筑都采用了玻璃幕墻設計，為的是讓更多的自然光線進入到室內，那么是否可以促進室內景觀或設備更多地使用太陽能技術?除了綠色能源的應用，在景觀設計當中有哪些設計可以幫助建筑物提高綠色程度?
劉謙：可以做的有很多。舉個例子，我最近做了一個有機建筑，它可以實現地下養魚。我參觀過國外的養魚工廠，里面是沒有光線的，因為有光線就會產生綠藻，無法保證水質。在地下室養魚一定程度上還可避免微生物進行光合作用，產生水體污染。養魚所用的水是經過凈化的污染廢水，污水通過太陽能能源系統泵到屋頂，屋頂種植蔬菜、綠植，污水順著管道流經蔬菜的根系，經過蔬菜根系把氮、磷、鉀過濾掉，最終流到地下魚池的就是清水。整個建筑的水流都是循環的，是一個有機、互生的系統，自然、人、建筑都融在了一起，變成一個“活的”建筑。其實未來農村民宅也可以朝這樣的方向發展，屋頂種菜，地面養魚，太陽能發電提供能源，綠色生態，節能環保，回歸生活，還有可能創造收益。 《現代物業》：那么有哪些設計不但不節能反而還可能增加能耗?應該怎樣去避免? 劉謙：比如夜景。夜景目前已經成為一個普遍的城市景觀，但是它非常耗電，特別是建筑外立面的燈光秀。但是應用薄膜太陽能后，就可以實現弱光發電，并且可以直接貼在建筑外墻上，由太陽能設備生產的電力就可以用在夜景中，節能也就實現了。
本次采訪得到了美國綠色建筑委員會(USGBC)、綠色事業認證公司(GBCI)北亞區的幫助。 |
