東京工業(yè)大學(xué)Green Hills 1號館于2012年4月對外開放，這是一座屋頂以及南面、西面的整個墻面都覆蓋了太陽能電池板的研究設(shè)施，電力可自給自足，與以往設(shè)施相比，有望減排二氧化碳61％。

        在位于東京都目黑區(qū)的東京工業(yè)大學(xué)大岡山校區(qū)內(nèi)，一棟外部用太陽能電池板包覆的研究大樓誕生了。該大學(xué)于4月向新聞媒體等公開了這座采用鋼筋結(jié)構(gòu)、地下2層、地上7層、總面積為9553.57平方米的該設(shè)施。大學(xué)方面強(qiáng)調(diào)，建筑物中使用的電力可自給自足，與該大學(xué)以往的研究大樓相比，可將二氧化碳排放量減少61％。

        投資約36億日元建成的該建筑有“環(huán)境能源創(chuàng)新樓”之稱，是一座研究最尖端環(huán)境能源技術(shù)的設(shè)施。東工大將建設(shè)這座設(shè)施視為該校“向建設(shè)安全放心低碳社會發(fā)起的挑戰(zhàn)”，與2009年通過征集設(shè)計(jì)方案選定的日本設(shè)計(jì)公司聯(lián)合完成了設(shè)施設(shè)計(jì)。大學(xué)方面由伊原學(xué)研究室承擔(dān)環(huán)境和能源相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)、由塚本由晴研究室承擔(dān)創(chuàng)意設(shè)計(jì)、由竹內(nèi)徹研究室承擔(dān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。組成了項(xiàng)目小組，以設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，對其內(nèi)容進(jìn)行了深化。

覆蓋著光伏電池板的東京工業(yè)大學(xué)Green Hills 1號館的外觀。從南側(cè)觀看。（攝影：澤田圣司）

根據(jù)冬至的發(fā)電量決定角度

        該設(shè)施最大特點(diǎn)是設(shè)置了輸出功率為650kW的太陽能電池板。使用鋼材框架，在南側(cè)墻壁和屋頂上鋪設(shè)太陽能電池板，命名為“太陽能外殼”。而且在建筑物的西側(cè)墻壁也密密麻麻地鋪設(shè)了太陽能電池板。電池板總數(shù)達(dá)4570枚。從日本各大廠商采購了各種型號的電池板（圖1）。

圖1：所采用的光伏電池板的種類 （資料：東京工業(yè)大學(xué)伊原學(xué)研究室）

        例如，在南側(cè)墻壁和屋頂上，設(shè)置了發(fā)電效率較高的結(jié)晶型太陽能電池板，以盡可能確保更多的發(fā)電量。另一方面，在日照時間短于南側(cè)的西側(cè)，設(shè)置了比較新型的化合物及薄膜硅混合型太陽能電池板。雖然發(fā)電效率低于單晶硅或多晶硅電池板，但著眼于將來的開發(fā)余地，將對性能等進(jìn)行驗(yàn)證。 

       南側(cè)墻壁的太陽能電池板采用基本垂直的方式和像百葉窗一樣傾斜設(shè)置的方式，逐層交替地配置。這樣是為了配合實(shí)驗(yàn)室與研究室等一般房間逐層交替的內(nèi)部格局。在想要遮擋光線的實(shí)驗(yàn)室樓層垂直設(shè)置面板，希望取得良好采光效果的一般房間樓層則傾斜設(shè)置面板。

研究樓西側(cè)墻壁設(shè)置了今后的技術(shù)開發(fā)被寄予厚望的化合物類光伏電池板。（圖：澤田 圣司）（點(diǎn)擊放大）

        像百葉窗一樣傾斜設(shè)置的面板的設(shè)置角度和上下間隔，需要考慮與陽光入射角相對應(yīng)的發(fā)電效率和室內(nèi)采光量。為了取得兩者之間的平衡，反復(fù)進(jìn)行了模擬。結(jié)果決定采用冬至發(fā)電量達(dá)到最大的布局，以此在確保一定采光的同時，使年發(fā)電量達(dá)到了最大。這是因?yàn)?，在夏季等太陽高度較大的季節(jié)，雖然隨著日照量的增大，陽光照射到的電池板發(fā)電量增加，但是，由于相對傾斜電池板的陽光入射角變小，如果上下電池板沒有間隔，就難以照射到陽光。而面板設(shè)置數(shù)量減少，年發(fā)電量又會下降。

        從外觀設(shè)計(jì)的角度來說，采用太陽能發(fā)電電池板包覆建筑物這一條件可能成為一種限制。為了順利解決這一問題，負(fù)責(zé)外觀設(shè)計(jì)的塚本在電池板的布置上下了一番功夫。塚本給出的答案是，將面板位置沿水平方向?qū)R、沿垂直方向稍微錯開。這是因?yàn)?，塚本認(rèn)為：“如果電池板的橫向和縱向位置都完全統(tǒng)一，整個建筑物看起來就顯得死板。”

        如此建成的太陽能外殼與研究大樓主干結(jié)構(gòu)之間形成了高約30m、長約100m的巨大半室外空間，對此塚本說“令人聯(lián)想到大教堂”。（《日經(jīng)建筑》特約撰稿人：加藤光男）