太陽能比傳統(tǒng)能源便宜，但如何大規(guī)模應(yīng)用于民居，尤其在城市高層建筑中，卻一直難以有妥善的解決辦法。 “O-House”采用模塊化設(shè)計(jì)，以積木模型的方式將整棟房子按功能拆成五個(gè)模塊，“當(dāng)類似模塊嵌入高層之中，公寓房也可以變成太陽能住宅。

工人在為 O-House 安裝太陽能光板

遠(yuǎn)看像叢林里古舊的小木屋，走近細(xì)看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它是一棟相當(dāng)現(xiàn)代化的節(jié)能住宅。外圍墻面是深褐色環(huán)保竹板，利用鋼釘固定，再往里面依次為木龍骨、保溫板、歐松板、薄壁輕鋼體系等。盡管外墻只有 20 厘米，在放水保溫方面頗費(fèi)心思，墻壁穿了兩層“棉衣”，分別是巖棉和保溫，墻體里面還有防水透氣薄膜，屋頂也鋪設(shè)了防水卷材。

這是清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)參與國際太陽能十項(xiàng)全能競賽的作品。來自建筑學(xué)院、環(huán)境學(xué)院等 20 位教師和 50 位學(xué)生傾力合作，花費(fèi)五個(gè)月，在清華大學(xué)游泳館東側(cè)工地上建起了這棟太陽能建筑，取名“O-House”。在山西大同比賽期間，他們把這棟完全依靠太陽能供電的“零能耗”建筑搬到現(xiàn)場。74.9 平方米的房子，造價(jià) 330 萬人民幣，其中建筑費(fèi)用約占三分之一，智能系統(tǒng)開發(fā)成本占三分之二。

同樣是完全依靠太陽能提供能源的生態(tài)樣板房，“O-house ”與現(xiàn)場來自北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等其他 20 多所高校同場競技的時(shí)候，顯得有些與眾不同。在它的入口處一個(gè)積木模型顯示，整棟房子被分割成五個(gè)模塊，分別為臥室和衛(wèi)生間、廚房和餐廳、客廳和儲(chǔ)藏間，以及兩個(gè)設(shè)備間，每個(gè)模塊都可以拆分并重裝，就好像搭樂高積木一樣。

“O-House 主打模塊設(shè)計(jì)。”O-House 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)建筑學(xué)院講師張弘博士在《外灘畫報(bào)》采訪時(shí)表示，“當(dāng)類似模塊嵌入高層之中，公寓房也可以變成太陽能住宅。在建筑過程中，還減少了建筑垃圾的產(chǎn)生。”

國際太陽能十項(xiàng)全能競賽（Solar Decathlon）是由美國能源部從 2002 年發(fā)起并主辦的，以全球高校為參賽單位的太陽能建筑科技競賽，目的是借助世界頂尖研發(fā)，建造并運(yùn)行一座功能完善、舒適、宜居、具有可持續(xù)性的太陽能居住空間。根據(jù)此次競賽主贊助商應(yīng)用材料公司 2013 年度調(diào)查結(jié)果顯示，1000 名中國受調(diào)查的消費(fèi)者中，大部分對太陽能未來及其經(jīng)濟(jì)效益很樂觀。56% 的中國消費(fèi)者認(rèn)為，太陽能比傳統(tǒng)能源便宜，而 63% 的中國消費(fèi)者認(rèn)為，政府的太陽能采用率“過于緩慢”。

“全球能源的需求不斷增加，而太陽能成本也較以往更低廉。”應(yīng)用材料公司太陽能事業(yè)部總裁查爾斯·蓋伊博士說，“太陽能十項(xiàng)全能競賽是一個(gè)絕佳的契機(jī)，可以鼓勵(lì)下一代的清潔技術(shù)領(lǐng)袖，將其創(chuàng)意應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活，滿足中國快速增長的能源需求，同時(shí)向全球展示太陽能的可行性。”

太陽能“百葉窗”

記者從內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)和西安建筑科技學(xué)院團(tuán)隊(duì)處了解到，目前太陽能住宅在偏遠(yuǎn)地區(qū)日照充足的地方，比如西藏、青海等地區(qū)已得到大面積推廣。

“在內(nèi)蒙古，原先有七八萬戶牧民生活在無電區(qū)，沒有辦法統(tǒng)一輸電，目前太陽能住宅已經(jīng)解決了近一半牧民的用電問題。”內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)李一鳴告訴本報(bào)記者。

而上海交通大學(xué)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的零能耗建筑“日上江村”，則主打長三角地區(qū)的新農(nóng)村市場。該團(tuán)隊(duì)在交大校園內(nèi)設(shè)計(jì)的“日上江村”樣板房，總計(jì) 160 平方米，四室三廳復(fù)式結(jié)構(gòu)，土建和太陽能設(shè)備加起來，平均造價(jià)為 4500 元/ 平方米，而目前農(nóng)民住宅的土建，平均造價(jià)為 3000 元。“每平方米貴了 1500 元，主要是在建筑材料上我們選用了保溫抗震的材料，每平方米貴了 500 元，而太陽能設(shè)備，平均下來每平方米為 1000 元左右，預(yù)計(jì) 10 年收回成本。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人胡小軍告訴記者。目前，該團(tuán)隊(duì)已與上海崇明豎新鎮(zhèn)接洽合作可能。“豎新鎮(zhèn)靠近森林公園，主打生態(tài)旅游。他們對‘日上江村’很感興趣，既可以作民用，也可開發(fā)休閑度假功能。”

采訪中，不少團(tuán)隊(duì)指出，在城市的高層建筑，推廣太陽能住宅尚有難度。而清華大學(xué)則對這項(xiàng)看似不可能的任務(wù)發(fā)起挑戰(zhàn)。

在高層推廣太陽能，首先要解決的是太陽能的安裝問題。

記者在“O- House”的墻外側(cè)看到，一片片類似百葉窗的黑色光板把房屋的朝南面圍住。張弘解釋，如果太陽能住宅想在高層發(fā)揮功效，就必須改變它原來的安裝位置，從樓房頂端，垂直移到南立面。而百葉窗設(shè)計(jì)的太陽能光板，可以起到透風(fēng)的功效，同時(shí)使光線均勻地射進(jìn)來。“我們稱這種豎著的太陽能光板為‘光電百葉’，盡管在業(yè)界這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)研發(fā)很多年，但在市場上幾乎沒有成熟的產(chǎn)品。”張弘介紹。

根據(jù)張弘團(tuán)隊(duì)計(jì)算，清華大學(xué)嘗試研制的“光電百葉”，制造成本（不計(jì)算人工成本）約為 1000 元/ 平方米，和放置在樓頂?shù)奶柲芄獍鍍r(jià)格相差無幾。如果一旦進(jìn)行批量化生產(chǎn)，成本可能還會(huì)下降一些。“我們的 O-House 采用的是太陽能薄膜產(chǎn)品，所以能效相對低一點(diǎn)，目前我們還在嘗試換成多晶硅。”

“盒子”建筑的前景

記者在清華大學(xué)的宣傳冊上看到，團(tuán)隊(duì)按照建筑成本，給“O-House”的每一個(gè)模塊都定了價(jià)格，每一個(gè)模塊都是方方正正的“盒子”造型。比如 1.5 米乘以 3.3 米的廚房，定價(jià) 815 美元，同樣大小的衛(wèi)生間，定價(jià) 3320 美元，起居室 4980 美元，臥室 1490 美元等。

張弘坦言，這些定價(jià)并未經(jīng)過市場檢驗(yàn)，但他認(rèn)為，政府的節(jié)能建筑改造項(xiàng)目，或許可以成為其潛在客戶。

他舉例說，前不久北京政府將上世紀(jì)七八十年代的房屋進(jìn)行舊樓改造，其中有一項(xiàng)工程是在筒子樓的南北兩側(cè)各加一個(gè)陽臺(tái)，然后把廚房搬到陽臺(tái)上，而 O-House 的“廚房盒子”就可以現(xiàn)成拿去安裝。

此外，北京傳統(tǒng)四合院同樣適合引入衛(wèi)生間功能的“模塊”，只要在房與房的間隙，安裝上“衛(wèi)生間盒子”，既可以解決四合院上廁所難的問題，同時(shí)這種模塊可以很好地與周邊環(huán)境融合，不突兀，不起眼，不破壞建筑的整體風(fēng)格。

根據(jù)記者了解，目前房地產(chǎn)開發(fā)市場上，“模塊化”的“拼裝”設(shè)計(jì)理念已不新鮮。比如萬科推出的“板式模塊”，就是在建筑構(gòu)建中，模塊化的產(chǎn)生部件，比如墻板、樓梯等。但像 O-House 這類以功能區(qū)分的節(jié)能盒子“模塊”尚未推廣開來。

“作為高校，我們希望這個(gè)項(xiàng)目可以起到示范作用，成為一座橋梁。第一步是跟政府合作，試圖可以影響一些決策。第二步才是和房地產(chǎn)商合作，更好地發(fā)揮它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。”張弘透露，在太陽能十項(xiàng)全能競賽參展的十多天里，來自山西、新疆和北京的多家建筑開發(fā)商前來參觀，并表露出合作興趣。

在國際上，最著名的盒子建筑之一，是日本首位普利茲克獎(jiǎng)得主丹下健三在加拿大蒙特利爾的“積木公寓”，這座公寓房像樂高積木一樣堆在一起，沒有傳統(tǒng)的垂直支撐結(jié)構(gòu)。它屢次被列入“世界各地奇異建筑”。

在亞洲，新加坡成為“盒子”建筑的主推者。2012 年，加拿大籍以色列裔建筑大師薩夫迪在新加坡推出“空中的盒子——碧山中央公寓”。這棟建筑位于新加坡最好的居住區(qū)之一碧山區(qū)，總計(jì) 38 層，500 套公寓。

薩芙迪的設(shè)計(jì)，是一個(gè)個(gè)壘疊而成的“三維矩陣型房屋”。除此之外，還有獨(dú)特的臺(tái)階式外形，私人露臺(tái)和公共花園。

與此同時(shí)，垂直方向種植了蔥郁的花草，優(yōu)化了向陽的位置和自然通風(fēng)，并提供了寬闊的視野。這兩座塔樓用三座步行天橋花園連接。人們可以利用這些共享的花園和休閑空間，也讓整體樓身形成穿孔和開放的效果?！?/div>