整面墙都是太阳能电池板！东工大建成创能教研楼

东京工业大学Green Hills 1号馆于2012年4月对外开放，这是一座屋顶以及南面、西面的整个墙面都覆盖了太阳能电池板的研究设施，电力可自给自足，与以往设施相比，有望减排二氧化碳61％。

        在位于东京都目黑区的东京工业大学大冈山校区内，一栋外部用太阳能电池板包覆的研究大楼诞生了。该大学于4月向新闻媒体等公开了这座采用钢筋结构、地下2层、地上7层、总面积为9553.57平方米的该设施。大学方面强调，建筑物中使用的电力可自给自足，与该大学以往的研究大楼相比，可将二氧化碳排放量减少61％。

        投资约36亿日元建成的该建筑有“环境能源创新楼”之称，是一座研究最尖端环境能源技术的设施。东工大将建设这座设施视为该校“向建设安全放心低碳社会发起的挑战”，与2009年通过征集设计方案选定的日本设计公司联合完成了设施设计。大学方面由伊原学研究室承担环境和能源相关设备设计、由塚本由晴研究室承担创意设计、由竹内彻研究室承担结构设计。组成了项目小组，以设计方案为基础，对其内容进行了深化。

覆盖着光伏电池板的东京工业大学Green Hills 1号馆的外观。从南侧观看。（摄影：泽田圣司）

根据冬至的发电量决定角度

        该设施最大特点是设置了输出功率为650kW的太阳能电池板。使用钢材框架，在南侧墙壁和屋顶上铺设太阳能电池板，命名为“太阳能外壳”。而且在建筑物的西侧墙壁也密密麻麻地铺设了太阳能电池板。电池板总数达4570枚。从日本各大厂商采购了各种型号的电池板（图1）。

图1：所采用的光伏电池板的种类 （资料：东京工业大学伊原学研究室）

        例如，在南侧墙壁和屋顶上，设置了发电效率较高的结晶型太阳能电池板，以尽可能确保更多的发电量。另一方面，在日照时间短于南侧的西侧，设置了比较新型的化合物及薄膜硅混合型太阳能电池板。虽然发电效率低于单晶硅或多晶硅电池板，但着眼于将来的开发余地，将对性能等进行验证。 

       南侧墙壁的太阳能电池板采用基本垂直的方式和像百叶窗一样倾斜设置的方式，逐层交替地配置。这样是为了配合实验室与研究室等一般房间逐层交替的内部格局。在想要遮挡光线的实验室楼层垂直设置面板，希望取得良好采光效果的一般房间楼层则倾斜设置面板。

研究楼西侧墙壁设置了今后的技术开发被寄予厚望的化合物类光伏电池板。（图：泽田 圣司）（点击放大）

        像百叶窗一样倾斜设置的面板的设置角度和上下间隔，需要考虑与阳光入射角相对应的发电效率和室内采光量。为了取得两者之间的平衡，反复进行了模拟。结果决定采用冬至发电量达到最大的布局，以此在确保一定采光的同时，使年发电量达到了最大。这是因为，在夏季等太阳高度较大的季节，虽然随着日照量的增大，阳光照射到的电池板发电量增加，但是，由于相对倾斜电池板的阳光入射角变小，如果上下电池板没有间隔，就难以照射到阳光。而面板设置数量减少，年发电量又会下降。

        从外观设计的角度来说，采用太阳能发电电池板包覆建筑物这一条件可能成为一种限制。为了顺利解决这一问题，负责外观设计的塚本在电池板的布置上下了一番功夫。塚本给出的答案是，将面板位置沿水平方向对齐、沿垂直方向稍微错开。这是因为，塚本认为：“如果电池板的横向和纵向位置都完全统一，整个建筑物看起来就显得死板。”

        如此建成的太阳能外壳与研究大楼主干结构之间形成了高约30m、长约100m的巨大半室外空间，对此塚本说“令人联想到大教堂”。（《日经建筑》特约撰稿人：加藤光男）