从工业时期快速发展的灰色建筑到现在生态型景观建筑的崛起，建筑正在经历新一轮的变革^[1]。随着分布式新能源发电技术的不断完善和发展，建筑与新能源技术的融合成为其发展的主要趋势。新能源建筑对于环境改善、节能减排有极大促进作用。在全球倡导“以人为本，和谐发展”理念的趋势下，全球范围出现越来越多设计新颖的，具有视觉冲击的新能源景观建筑。此外，各国对新能源景观建筑的发展有着积极的态度，在政策方面出台了有利机制，对新能源景观建筑起到了促进作用。

新能源景观建筑在传统建筑的基础上增加了新的美学元素，以其新颖的外表影响着人们的审美，建筑自身也成为在城市中的基础设施，成为生态文明的一部分。城市不再是灰色的森林，而成为赏心悦目的家园。新能源景观建筑本身也成为时代的象征，其符合当今社会的发展趋势，具有明朗的未来^[2]。

本文将对集成新能源技术的建筑的发展历程进行调研和综述，对具有代表性的各类新能源景观建筑：德国慕尼黑的宝马世界、巴林世贸中心大厦、瑞典稻草摩天大楼、美国俄克拉荷马州政府大楼、丹麦的能源之塔、英国的“巨蟒”进行评析，从技术和美学的角度对这些新能源景观建筑的设计实施情况进行总结和讨论，并提出利用太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能的新能源景观建筑设计时的关键问题。

1、新能源景观建筑的发展历程

建筑物从开始建造到投入使用，都会消耗大量能源，而投入使用后仍是持续消耗能源的过程。1970年之前，建筑设计的趋势为全面机械化、设备化。经历过20世纪70年代两次世界能源危机后，建筑界兴起了节能设计运动，引发了“生态建筑”^[3]、“低能源建筑”^[4]、“零能耗建筑”^[5]等环保建筑设计理念的发展热潮，出现了“光伏建筑一体化”^[6]、“风力发电与建筑一体化”^[7]、“可持续能源景观”^[8]等概念，也引发了现代光伏技术^[9]、屋顶风力发电^[10]和分布式生物质能发电^[11]等新能源技术的研究。从美国景观设计师奥姆斯特德提出了能源景观这一概念起，能源景观这一理念便致力于形成一种可持续景观，量化可再生能源载体的空间分布规律，体现为景观融合建筑以作为区域发展的基本单元^[12]。而将生态型美学应用到建筑上，促进了新能源景观建筑的发展，也在提高生产力的同时加快恢复生态环境的步伐。

我国的相关研究相对海外各国起步较晚，且初始阶段也只是对外国新能源景观建筑的研究与分析。1986年中国建筑学会热能动力学术委员会成立了太阳能建筑学组，进行太阳能建筑的逐步探索。而随着人们环保意识的增强，“以人为本、天人合一”成为现代建筑追求的目标，这体现出人们对新能源景观建筑的追求和向往，以及新能源景观建筑在我国的地位逐渐提高。2013年，赵仰玉分析了新能源建筑及其技术，阐明了新能源建筑在我国建筑领域的重要地位^[13]。王倩娜于216年总结国际上关于“新能源景观”的概念，论述分析了新能源景观与空间规划，新能源景观设计及模拟，视觉评价、效益研究^[14]。杨千卉归纳了国内外关于“能源景观”的内涵，总结得出：可再生能源驱动了景观变迁，基础设施作为景观要素，其审美融入生态范式^[15]。

各国在景观建筑方面颠覆了传统建筑设计格局。国内外已有很多新景观建筑投入使用，还有很多处在设计施工阶段。较有国际影响力的新能源景观建筑包括利用太阳能的德国慕尼黑的宝马世界和澳大利亚墨尔本的像素大楼，利用风力发电的有波斯沿岸的巴林世贸中心和瑞典稻草摩天大楼，被风力发电机驱动旋转的迪拜旋转摩天大楼，英国伦敦的“空中楼阁”通天塔，中国武汉的“马蹄莲”大楼以及利用生物质能的丹麦罗斯基勒地区的垃圾焚烧厂。这些建筑的设计以人为本，与自然融为一体，在建筑设计中综合了新能源技术与美学设计，突破了传统建筑设计的框架，赋予建筑活力及独特感，致力于能源景观在节能减排前提下的拓展应用。

2、新能源景观建筑设计案例评析

2.1 太阳能景观建筑案例评析

坐落于德国慕尼黑的宝马世界于2007年10月20日正式开放。这栋建筑作为宝马公司展示先进理念和先进技术的场所，以它完美的外形和先进节能环保的技术，成为当地的一座地标性建筑^[16]。

该建筑为最大程度降低能耗，直接和间接地利用了自然资源：建筑表面使用优良的低传热系数材料，根据室外温度的不同来调节建筑物玻璃幕墙的开闭，利用自然温度调节室温；在建筑物的屋顶上，安置着作为整栋建筑重要能量来源的太阳能系统。该系统具有3660块太阳能板，共占用8000m2。与其他建筑不同的是，该建筑屋顶上的太阳能板均与屋顶保持水平，没有像其他建筑上的太阳能板那样倾斜放置^[17]。倾斜放置的太阳能板虽然效率较高但其形状与建筑外形冲突，设计者因此将天阳能版水平放置于建筑屋顶部，并提高太阳能板自身效率以弥补最大阳光直射面积的减少。

这样放置的太阳能板还解决了倾斜放置时太阳能板互相遮挡，以及有积雪时会有能量损耗等问题，是光伏发电系统设计的一次成功的、大胆的尝试。宝马世界是一个在太阳能建筑方面非常典型的存在。它以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，符合现在建筑物整体的发展趋势，是一栋“面向未来”的建筑。

2.2 风力发电景观建筑案例评析

2.2.1 巴林世贸中心

巴林世贸中心是世界上第一座将风力发电装置与大楼融为一体的摩天大楼，设计建造的目标就是实现其基本功能的同时做到美观与节能并重^[18]。

在外形方面，该大楼设计师奇拉以帆船作为大楼外形的设计模型；两个帆布之间安装风力发电机，即在两个建筑物中间的高、中、低三个位置分别架起三座天桥，天桥上面分别与三个水平轴风电发电机组相连。整个建筑为椭圆三角形，可以导引风力从中间穿过并且尽量把风力往下导引，保持其风速的相同^[19]。设计师们通过大量模拟实验，发现可以用一种旧风叶片作为代替品，并通过两侧坡面流线型建筑，将任何角度吹来的风聚拢并形成S型风流，保证三个风力发电机的正面迎风的时长及匀速旋转。同时考虑到安全性，避免风机叶片和天桥产生共振从而使天桥损坏，设计者将天桥设计成Ｖ型，巧妙地解决了这一问题。该建筑还使用了大量其他节能装置，比如染色玻璃和高节能荧光灯。众多节能装置的使用，使得该大楼的耗能量仅为其他类似高层建筑的一半。

该建筑具有跨时代的意义，代表了生态型美学的兴起。人们正在思考这种建筑的意义，即风力发电建筑是能够真正建成并投入使用的。新能源技术参与到建筑中来是本建筑的最大亮点，将画面真正地转换到了实际生活中，为将来的建筑提供了新的思路及模型。同时，风力发电建筑的特殊性决定了其建筑外形的独特性，风力发电机组与摩天大楼完美融合，本身具有独特的科技感和美感，给了人们更多想象的空间。

2.2.2 瑞典稻草摩天大楼

瑞典稻草摩天大楼应用的是在20世纪末提出的一个未来建筑的设计理念，核心是创新与可持续。该大楼除了拥有传统摩天大楼的特征外，其不同的是大楼外面覆盖了许多“毛发”。这些“毛发”其实是一种纤维体，它们不仅能观赏，还能通过压电效应使建筑表面纤维体带正负电荷，通过随风飘动产生电能^[20]。这种设计避开了传统涡轮机发电的方式，大大减小了风力发电的噪音。这在建筑中尤为重要，解决了传统涡轮发电机因噪声过大而难以向城市建筑靠拢的问题。另外，这种纤维体不受风力大小影响，无论风多大多小，都可以发电，在一定程度上克服了自然条件的不稳定因素；这种纤维对人和动物没有危害，十分安全。

新能源技术不只是参与而是成为了建筑的基础。它打破风能发电传统造型，带给人们视觉享受并增强了审美持久性。相比巴林世贸中心，稻草摩天大楼与自然融合得更加彻底。这些以毛发为基础的风电技术构成了建筑的外部景观并且具有实用功能。不过这个设计目前只停留在设计层面，是画面感的基础，其真正实行必须依靠风能发电技术的发展和建筑设计水平的提高，两者缺一不可。一切设计都基于现有可使用最高水平的技术，离开技术只能是空留设计理念，只有有理有据地将其设计出来，才能够推动各领域的发展，才能到达最终的实际效果。

2.3 其他可再生能源景观建筑案例评析

除了上述应用了风能和太阳能的新兴建筑外，还有一些将浅层地热能、生物质能、海洋能等其他可再生能源灵活运用到建筑中的实例。

2.3.1 地热能案例评析

美国俄克拉荷马州政府大楼便围绕地热能进行了相应改造，安装了新的地源热泵系统，利用热泵技术对其进行采集从而对建筑物进行空气调节，起到空调的作用^[21]。该系统地下部分由373个77m深的孔组成，水流被水泵带动，在地下系统与热泵主机之间循环，从而达到更新大楼内空气、供给热水等目的，此外，该建筑合理地利用了地热能，避免妨碍原本的建筑设计，使建筑内部有更大的发挥空间。该系统的成本低于传统空调系统，效率却比它高，且不影响建筑物的美观，受到了当地人们的一致好评。

2.3.2 生物质能案例评析

2014年由埃里克·范·埃格拉特(Erick vanEgeraat)设计的丹麦罗斯基勒地区的垃圾焚烧厂开始投入使用，这座生物质能景观建筑集垃圾焚烧、滑雪、攀岩等功能为一体^[22]。建筑体结合铝制立面板制造技术，经简单的施工详图和巧妙加工复制以构成庞大的规模。这座垃圾焚烧厂为整个罗斯基勒地区发电，垃圾将被转变为能源，提供热动力。更令人赞叹的是本建筑的艺术设计部分，本建筑立面由两个层次组成，内层表皮作为实际的气候防护层，外层设计用棕土色铝板，上面开有不规则圆洞。建筑结合光影晨昏，在白天呈现理想的光泽，晚上安装在两立面间的照明装置启动，光线柔和地穿透建筑的多孔外立面，如同一团火焰点亮整个建筑，强调焚烧厂工业特点的同时赋予一种诗意。

2.3.3 海洋能案例评析

海洋能潜力巨大，非常值得开发利用。英国的一家海洋能源公司设计了一个形状类似蟒蛇的发电设备。该设备名为“巨蟒”，是一个装满水的橡胶材质的管子。当海浪在它上方经过时，对该设备产生压力，从而使发电机发电^[23]｡

3、新能源景观建筑的设计要点

风能、太阳能等新能源发电系统及其储能系统在建筑物中的利用，使得建筑设计规划面临着关于新能源技术和美学结合的崭新、复杂的挑战。综合上述各类新能源景观建筑，得到各类新能源技术与建筑融合的若干要素：

(1) 太阳能景观建筑要尽量使集成在建筑体上的光伏板、光伏幕墙或光伏瓦尽量获得最大阳光直射面，一般情况下，光伏板、光伏幕墙或光伏瓦要结合建筑体形状安置，不能够简单地倾斜放置，更不能随意摆放，要考虑形状、位置、色彩、材料等多个因素；此外，太阳能景观建筑还应考虑光污染等问题，使光伏表面反射光不影响人们的正常生活，做到真正地“零污染”。

(2) 考虑风能的不确定性和随机性特点，将风力发电运用到建筑设计中，更需要巧妙的思路。风无处不在，这就为风能景观建筑的形式提供了灵活多变的前提，可成为艺术的切入点。集风的建筑体设计可用造型为“Ｖ”形、“Ｙ”形、肾形、狭管形，风机尽可能设计安装在较高位置处，同时，还可利用风力穿过建筑体时、风力在建筑面上反射时形成的声音塑造更为生动有趣的景观建筑^[24]。

(3) 对于地热能景观建筑而言，我国多数采用浅层地热能设施，地热能本身的开发利用不影响建筑物主体的美观，但在使用浅层地热能的时候，配合建筑物整体呈现的效果是关键所在。浅层地热能的利用要注意前期的勘察和土壤的热物性测试，在地质条件相对复杂，出现卵石层、岩石层的时候要特殊分析。此外，地热能量在建筑体内传输过程中要做好保温措施，管道的设计规划和埋置要合理。

(4) 生物质能景观建筑目前在国内尚无代表性建筑作品，但丹麦、日本等国有较多景观建筑级别的垃圾焚烧厂，其大胆、新颖的设计已经颠覆了人们的想象。生物质能景观建筑在前期设计时不仅需考虑生物质能收集、生物质原料堆放的合理安排问题，还要考虑在烟气净化、废水处理等环节进行的有效处理，尤其注重建筑体与周边环境的融合。

(5) 对于海洋能源景观建筑来说，最要注意的就是防腐蚀，浸入海水中的建筑体会存在飞溅区、潮差区、海泥区等腐蚀区域，不同腐蚀区域的防腐蚀方法也不尽相同；混凝土结构可能发生碳化、风化、氯离子腐蚀和硫酸盐腐蚀，钢筋也会失去钝化作用。因此，建筑体的设计建造要考虑经济与安全因素谨慎挑选耐腐蚀材料。

4、结语

新能源景观建筑在国内外的发展势头良好，新能源技术在建筑中的应用拥有众多可参考的典型范例，也有相对成熟的理论依据。在符合安全标准，符合城市建设总规划的情况下，新能源景观建筑成为一种现代城市建设新的发展趋势。

通过对世界范围内极具代表性的新能源景观建筑的评析与分析，总结得出其结合新能源技术的景观建筑实现的若干要素。太阳能景观建筑要考虑太阳能板的形状、摆放的位置、是否会造成光污染，同时考虑其色彩、材料等因素，做到真正地与建筑融为一体；风能景观建筑需考虑风资源的不确定性，采用集风设计以充分利用风能，并使风与建筑接触产生的声音也成为建筑的一部分；地热能技术以浅层地热能技术为主，其复杂的装置不会影响到建筑本身的外观，在地热能开发过程中对复杂地形进行特殊分析，且充分利用地下空间；生物质能景观建筑的前期规划应注意原料收集、存放的安排问题，注重建筑与周围环境的融合；海洋能景观建筑应谨慎挑选建筑材料，对不同腐蚀区域采取不同的防腐蚀方法。

随着新能源技术的日趋完善，新能源景观建筑以其显著的优势将成为未来城市发展的重要设施单元，其巨大的发展潜力定会引领城市建筑发展的潮流。

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