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原载于《现代物业·设施管理》2019年11期 提起太阳能，大众的普遍认知可能还停留在屋顶的太阳能热水器。但是在如今的建筑界，随着技术的进步和新型材料的出现，太阳能的应用在桥梁设施辅助照明、建筑幕墙夜景、展厅灯光、绿色科技建筑等领域被不断挖掘。未来，我们的生活将因清洁能源的发展发生巨大改变。
汉能太阳能设计研究院首席设计师刘谦，从事景观设计20余年，组织完成了包括港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥在内的80多个国内桥梁设计和景观设计项目，是低碳环保理念的倡导者和践行者，在他的项目设计中融入了很多绿色元素。
2019年10月22日-24日，由美国绿色建筑委员会(USGBC)主办的2019 年Greenbuild中国绿色建筑峰会在上海举办，来自12个国家和地区的600余名参会者分享了绿色建筑领域的知识、技术、经验与观点。论坛期间，《现代物业》对刘谦进行了专访，一同展望了太阳能技术可以给智慧绿色建筑带来的革命性变化。 《现代物业》：对于不同的桥梁和建筑，其建设规划、运营管理等，都有不同的要求。对于港珠澳大桥等跨海大桥，其设施的能源使用和能源供给方式与普通建筑物有何区别?
刘谦：随着科技进步，人们对能源的需求也比较多样化。市政工程项目对能源的需求主要分两项，首先是功能性需求，其次是辅助性需求。在交通方面功能性照明有安全性要求，比如交通指示灯、交通照明，这些是不能有间歇性的，必须保证全天连贯。可再生能源有它的局限性，比如只能白天发电晚上不能发电，有间歇性，所以在功能性照明方面还是采用传统能源，由相对比较稳定的城市配电网保证;辅助性需求包括景观照明、简单的维护服务、指示信号灯等，相对来说没有那么多硬性要求，这些功能就可以采用再生能源。比如我们最近在建设西藏的一座大桥，桥塔上安装了太阳能发电设备，但提供的只是桥上的夜景能源，主要功能性照明仍然是城市电网提供。考虑正常的功能照明，港珠澳大桥在能源供应上也是如此，主要采用城市电网的稳定能源，再生能源作为辅助。 《现代物业》：除了太阳能，有没有考虑过风能、潮汐能等自然能源的应用?风能、太阳能、潮汐能等自然能源对它们可以完成多大程度上的供给? 刘谦：其实这些技术都已经成熟，也都可行，但是从整个工程管理和投资上来讲不是很划算，工程耗资太大。所以基本上还是采用传统能源为主，绿色能源只为辅助性功能提供保障。
另外，安全问题也是一个因素。比如隧道，如果突然间断电整个隧道内部就黑了，很容易出事故，所以现在很多隧道照明也开始切入绿色能源，但采用的是两套系统，即城市电网和绿色能源一起使用，绿色能源无法保障时城市电网及时切入，两套系统互为补充，这样就可以保障隧道的安全性。而且是智能切换，当电压不够时逆变器自动感应，及时切换，节能的同时兼顾安全。现在我们在做的很多设计都采用这样的方式。 《现代物业》：在做前期规划和设计时，怎样去考虑跨海大桥能源系统的后期维护问题? 刘谦：建造跨海大桥，从某种意义上讲比造潜水艇的难度还要大，因为我们要求它的寿命比潜水艇还要长，潜水艇最多四五十年的寿命，而跨海大桥必须要达到100年以上，因为不可能花费巨大的人力物力建造一座大桥，过四五十年又重新来过，那成本就太大了。所以在设计之初就必须综合各种因素，做全方位的考虑。 港珠澳大桥更重要的一点是，从设计之初就考虑到全生命周期的重要性。首先，设计时在桥梁两侧、中间都留有预埋，电缆就顺着两侧走，以方便后期维护。桥底还挂着检修车，在人孔、爬梯、检查车各方面都考虑周全，因为要考虑到一切操作都是在桥上，是悬空的，检修人员必须要有抓握和站立的地方。其次，不仅是电路的维护，还包括涂漆、检查开裂情况、防腐、更换支座等各个环节的维护，必须从设计之初就把预防性维护考虑进去。最后，对每种材料的使用年限进行预估，跨海大桥的使用寿命至少是100年，寿命达不到100年的材料都需要提前评估和更换，比如材料支座、拉锁、吊杆等。在更换的时候，更换平台、更换机具，操作角度、方法都要一起考虑到。 举个例子，港珠澳大桥大量的引桥是钢结构而不是混凝土结构，也是为全生命周期所考虑。钢筋混凝土从诞生到现在，在所有建筑中的应用，无论怎么防护都无法达到100年的寿命，因为毕竟里面还有钢塑、索具，它的抗腐蚀性、开裂问题等都很麻烦，风险比较大。而纯粹的钢结构，通过技术维护是有可能达到120年寿命的，这有过案例证明。另外钢筋混凝土还有很多问题，比如海上施工很难保证质量，而且预制件很重，工期长，运输也很麻烦。钢材运输很快，吊装也方便。所以最终采用的钢结构。
桥梁是一个很复杂的体系，所以寿命也是一个重要的环节，过去寿命环节考虑得不多，现在把寿命也作为一个重要环节。另外还要考虑火灾、风灾、台风、抗震这些因素。比如通过风动实验，以十几级、二十几级超高级风进行测试，得到安全保证了才能定型。
《现代物业》：港珠澳大桥的规划设计有没有后期管理人员或团队的参与?
刘谦：桥梁的维护很重要，而每座桥梁的施工案例和特点都不一样，所以为了保证桥梁的管理，一般都是建设方直接转成维护方，因为哪个环节、哪个结构点容易出现问题，后期要怎么维护，只有建设方最清楚。比如港珠澳大桥建设方变成了港珠澳大桥管理局，原来是建设方，建成之后变为管理方。 《现代物业》：类似跨海大桥，有许多大型基础设施建设在人迹稀少的地方，并且体量又十分巨大，是否更有条件利用自然能源，实现绿色可持续?利用自然能源需要具备哪些条件? 刘谦：是的。目前阶段有一些荒远地方，城市电网无法覆盖到，最大的问题主要还不是施工阶段而是前期勘测阶段，施工期间可以用柴油发电机来解决供能问题，但是前期勘测的时候重型设备进不来，也没有发电机，选线打孔都是在荒郊野外，东打一孔西打一孔，不可能有很多电源。这时就可以利用再生能源，包括信号检测、现场通信、传输都是用再生能源来实现的。
但是目前阶段可再生能源还属于初始期，还不能大量代替主要能源。可再生能源在这其中起到一个辅助的作用。可以根据工程的具体情况作选择：有地热的地方采用地热;有风的地方采用风能;光照好的地方采用太阳能。 《现代物业》：太阳能是目前建筑节能技术中使用较早而范围较广的一项技术。但到目前来说主要还是用于加热水源和作为被动发电装置补充建筑用电。您认为太阳能在建筑领域还有哪些可以深度挖掘的地方? 刘谦：太阳能不仅使用早、范围广，而且是最便利的。太阳能跟氢能不一样，氢能分三个环节：生产、运输、贮存。氢是自然界含有的元素，它不是独立存在的，需要把它提炼出来，氢的生产很贵，而且运输和贮存很麻烦。但是太阳能不是，不用提炼，无需运输，所以它是最便捷的。 科技的进步促使太阳能技术不断发展，也在改变着我们的生活。过去太阳能电池板的材料是晶体硅，延展性差，需要一定的仰角才能更好地接收阳光。后来薄膜太阳能电池板出现了，柔软轻薄，可弯曲，而且是弱光发电，不仅能感应太阳光，而且只要有光线它都能感应到。传统太阳能只能在屋顶发电，薄膜太阳能发电的出现就意味着建筑的四个立面，甚至是地面都可以发电。充分挖掘之后，整个城市都可以发电。这就是我此前提到过的“城市折叠”概念，通过太阳能实现整个城市全方位发电。具备这个条件后，我们就能更好地实现能源规划，从顶层设计开始就把电节能考虑好。 过去我们国家9%的太阳能利用率已经算很高了，但是大家体会不到它带来的更多便利。因为太阳能需要一个巨大的场地来获取太阳光线，而城市中建筑物那么多，没有更大的空间给它，太阳能只能安装在屋顶很小的一块地方。但现阶段即使是在屋子里，只要周围是亮的它就能发电。这不是魔术，这是科技进步。
可能再过100年世界上的煤炭资源就没有了，再过四五十年石油资源就没有了，如果不早点考虑太阳能，能源就枯竭了。所以现在就应该早点规划，比如在规划新城时就要考虑新能源的利用。我们现在很多项目都在应用，只是还没有淋漓尽致地利用起来，因为相对来说成本还比较高。但是毕竟东西好用，贵也应该慢慢推行，新能源汽车一开始也贵，但现在也在逐渐普及。薄膜太阳能发电虽然目前看上去成本高，但它是可以回报的，从长远意义上讲并不贵。汉能清洁能源展示中心就是运用了最新的太阳能技术，几乎整个建筑都贴上了太阳能薄膜电池板，发电后为清洁馆内的展览提供能源，大概两三年的时间它的产能和收益基本就能与投入持平，该项目还因此获得了LEED铂金奖。我们核算了一下，薄膜太阳能每平方米的成本是1,000元左右，其他建筑如果把太阳能充分利用起来，应该在8-10年可以回本。
《现代物业》：现在越来越多的办公建筑都采用了玻璃幕墙设计，为的是让更多的自然光线进入到室内，那么是否可以促进室内景观或设备更多地使用太阳能技术?除了绿色能源的应用，在景观设计当中有哪些设计可以帮助建筑物提高绿色程度?
刘谦：可以做的有很多。举个例子，我最近做了一个有机建筑，它可以实现地下养鱼。我参观过国外的养鱼工厂，里面是没有光线的，因为有光线就会产生绿藻，无法保证水质。在地下室养鱼一定程度上还可避免微生物进行光合作用，产生水体污染。养鱼所用的水是经过净化的污染废水，污水通过太阳能能源系统泵到屋顶，屋顶种植蔬菜、绿植，污水顺着管道流经蔬菜的根系，经过蔬菜根系把氮、磷、钾过滤掉，最终流到地下鱼池的就是清水。整个建筑的水流都是循环的，是一个有机、互生的系统，自然、人、建筑都融在了一起，变成一个“活的”建筑。其实未来农村民宅也可以朝这样的方向发展，屋顶种菜，地面养鱼，太阳能发电提供能源，绿色生态，节能环保，回归生活，还有可能创造收益。 《现代物业》：那么有哪些设计不但不节能反而还可能增加能耗?应该怎样去避免? 刘谦：比如夜景。夜景目前已经成为一个普遍的城市景观，但是它非常耗电，特别是建筑外立面的灯光秀。但是应用薄膜太阳能后，就可以实现弱光发电，并且可以直接贴在建筑外墙上，由太阳能设备生产的电力就可以用在夜景中，节能也就实现了。
本次采访得到了美国绿色建筑委员会(USGBC)、绿色事业认证公司(GBCI)北亚区的帮助。 |
