关于在既有建筑加装太阳能板屋面空间设计的探索

韩 昉

广州市设计院，广东广州 510620

对建筑屋面空间的设计，既要兼顾到实用功能，又不能缺少美感，这两者要与建筑统一起来，在建筑设计中可以通过屋面空间的形态设计这一途径发挥想象力和表现力。屋面空间是一个城市的剩余空间，一方面能够提升一个城市的整体空间，另一方面又能够促进城市的可持续发展，具有很大的发展潜力。

1 在既有居住建筑加装太阳能板屋面空间设计的规定

（1）既有居住建筑加装太阳能板屋面应具有保护原有建筑、增强美观、增加使用面积的功能。

（2）加装太阳能板屋面空间设计应满足城市规划、水电增容、原结构承载能力等方面的要求。

（3）屋面加建的材料宜采用轻质、高强材料。

（4）加装太阳能板屋面空间的设计应满足结构构件布置、立面基本元素组合及可实施性等要求。

（5）既有居住建筑加装太阳能板屋面空间使用通用型集装箱房屋空间时，房屋空间净高不应小于2.3m（整体式卫浴间除外），地（楼）面和吊顶宜采用紧凑型做法。

（6）居住建筑加装太阳能板屋面空间时，如果按规定原建筑可不设置电梯，并且室外设计地面的高度距加层或住户入口层楼地面没有大于16m或总层数少于6层，可不加设电梯；如果原建筑设有电梯，加层后满足上述条件要求，可不延伸电梯至加建空间。

（7）居住建筑加装太阳能板屋面空间宜满足一般居住使用要求，合理组织方便、舒适的生活空间。应根据需要满足老年人、残疾人等特殊群体的使用要求。

（8）居住建筑加装太阳能板屋面空间若作为居住空间应满足居住者所需的日照、天然采光、通风和隔声的要求。

（9）居住建筑加装太阳能板屋面空间设计首先要满足防火规范的相关规定，其次要符合安全疏散的要求。

（10） 居住建筑加装太阳能板屋面空间与太阳能一体化设计应满足以下基本要求：相关设备系统功能运作良好有效，能安全运行，还能兼顾维修方便等，并且已预留合理的位置安装相关设备。

2 在既有公建加装太阳能板屋面空间设计的规定

（1）既有公共建筑屋面加装太阳能板屋面应具有保护原有建筑、增强美观、增加使用面积的功能。

（2）屋面加装太阳能板加建时，应满足城市规划、水电增容、原结构承载能力等方面的要求。

（3）屋面加装太阳能板后，尚应满足防火和抗震的有关要求。

（4）屋面加建的材料宜采用轻质、高强材料。

（5）公共建筑屋面加装太阳能板屋面空间设计从周边整体环境状况入手，以尊重既有空间环境为导则，进行屋面的改扩建设计。尊重既有环境包含两层意思，其一是尊重原有建筑形象；其二是尊重原有城市空间。

（6）公共建筑屋面加装太阳能板屋面空间设计应采用大开间大进深、空间灵活可变的结构布置方式。

（7）在公共建筑加装太阳能板屋面空间，除了确保其具备一些基础功能外，还应具备一些其他扩展功能，例如，在公共建筑的屋面设立一些开放性的公共服务空间：旋转餐厅、观景花园、健身平台或者娱乐场所等。还可以扩展服务范围以外的功能，把公共建筑的屋面建立一个集娱乐、观光、办公、商务、会议等多功能于一体的空间。

（8）超高层建筑屋面加建应充分考虑避难平台与疏散通道的合理设计。

3 在既有建筑加装太阳能板屋面空间设计的考虑因素

3.1 加强太阳能屋面与光伏光热系统的一体化设计

我国光伏光热系统与建筑屋面结合时往往一体化程度较低，光伏组件或集热器大多通过支架或其他构件附加安装在屋面上，太阳能系统与屋面仍然是两个分离的部分，没能真正意义上实现光伏光热系统与屋面一体化集成。如图1所示，将光伏组件与屋面构造结合设计，有利于提高施工效率、提高太阳能转化率，协调建筑外观与屋面功能。

图1 太阳能屋面一体化设计示意图

3.2 形式美学的因素

形式美学是一个动态的审美体系，它具有超流行性以及时限性的特征，在不同的发展时期，人们会喜好或者偏爱某种或者某些特殊的形式美学，因此，某些形式美学就主导了这一时期的审美地位。在经典形式美学的影响下，公共建筑屋面的现代化形态设计得到了发展和演化。在设计公共建筑屋面的形态时，为了将建筑自身特有的艺术特点与环境高度统一起来，设计人员会特别注重一些形式美学的表现因素。经调查表明，在某个特定时期，公共建筑屋面的形态倾向于为拱顶、坡顶、平台顶、穹顶等主要表现形式。例如，广州日报印务中心屋顶加建方案设计项目结合岭南建筑与庭院的传统元素，并结合现代手法（玻璃材料的使用），对屋顶进行加建设计。在南面坡屋顶挂光伏板，北面使用玻璃，既保持对传统文化的传承和延续，又是对原有立面的美化和丰富。

3.3 城市环境因素

城市是一个整体，它由多个建筑有机组合而成，建筑可以影响城市环境，反过来城市环境又可以影响建筑，它们之间是相互影响的，只要相互融合了这两者的各种要素，就能使建筑与城市得到共鸣。为了实现城市整体环境因素与建筑的高度融合，公共建筑屋面的主要形态设计有城市空间结构、城市天际线、城市轴线、城市形态等。通常来说，建筑屋面与城市轴线有着密不可分的关系，它是一个重要的参与者，一方面，建筑屋面是一个城市线性空间端部的应景，另一方面，建筑屋面又是由城市建筑群体组成的一个线性排列的轴线空间。例如，广州日报印务中心屋顶加建方案设计项目充分考虑了周边既有建筑对屋面的遮挡，在太阳能充足区域加建屋面光伏板。目前，屋面光伏板有效面积约为3346m2，可以预计安装2000块光伏板，光伏板发电量约占企业总量的7%～10%左右。

3.4 人文及文化因素

一般来说，地域的不同决定着当地必然有着完全不同的人文环境以及地域文化，这些地域文化因素主要有风俗信仰、民族精神、生活习性等，均会深远地影响着当地的建筑风格，并对公共建筑屋面的设计产生深远的影响。因此，在设计公共建筑屋面形态特征时，需要考虑到地域文化环境的不同所体现出的当地特色风格，在特定的地域时空以及地域范围内建设具有当地特色的建筑，让当地建筑成为某一时代的缩影和城市的形象代表。所以，在既有建筑上进行太阳能板屋面空间设计时，需要考虑并保留这些人文及文化因素。

3.5 太阳能屋面与其他可再生能源结合

在我国，能源问题日益尖锐，太阳能是目前已知最巨大的可再生能源，数量丰富、成本低廉，如图2所示，与其他清洁能源结合可以减少建筑能耗，使建筑更加绿色环保、令建筑更加方便的为使用者服务。

图2 项目太阳能屋面与雨水系统结合示意图

4 结语

综上所述，在既有建筑加装太阳能板屋面空间设计是一个符合时代发展潮流的大方向，需要确保既有建筑的美学、使用功能等不受影响的前提下，结合各种因素在既有建筑上加装具有现实使用意义同时又能彰显其自身特色的太阳能板屋面空间设计，确实能有效改善既有建筑的节能功效及城市景观，需要我们进行深入的研究与探讨。