表皮材料在体育建筑设计中的地域性表达/ 喻汝青 李论

Regional Expression of the Skin Material in Sports Architectural Design

South Architecture - - Contents - 1 2 喻汝青 李论Yu Ruqing Li Lun

摘要 文章以体育建筑的设计实践为背景,分析了表皮材料在体育建筑创作过程中与地域性的关联。在地域主义的基础之上,从生态、人文、形态等多个视角研究体育建筑的地域性实践,梳理表皮材料在体育建筑中的表达手段、理念和方式。最后归纳总结了表皮材料在体育建筑的地域性表达中的选材手法和表达方式。

关键词 表皮材料;地域性;体育建筑

ABSTRACT Based on the design practice of sports architecture, this paper analyzes the relationship between the skin material and the regional. On the basis of the practice of regionalism, it makes a research on the regional practice from the perspective of ecology, humanities, morphology. It makes clear the expression means and the idea of the sports architecture. In the end, it summarizes the skin material selection and its expression in the regional sports architecture.

KEY WORDS skin material; regional; sports architecture

中图分类号 TU-80文献标识码 A

DOI 10.3969/j.issn.1000-0232.2017.04.072 文章编号 1000-0232(2017)04-0072-07

作者简介 1 博士研究生,电子邮箱:77706080@qq.com;2 博士研究生;1&2同济大学建筑与城市规划学院 1表皮材料在体育建筑设计中的地域性探索

1.1表皮材料的概念及属性

建筑表皮是由建筑的内、外表皮材料形成的表达特定文化和艺术效果的构造体系,人们通过视觉和触觉可以感知表皮的形态、光影、色彩和质感,特定的表皮针对变化的环境适度调节。《辞海》对材料的定义是:材料是可以直接制造物品的东西。表皮材料是体现建筑的艺术和技术的物质载体,体育建筑常用的表皮材料有复合膜材、金属材料、玻璃等,结构材料有钢、混凝土、木材等。不同的表皮材料表达不同的情感:膜材轻快活泼、混凝土原始厚重、木材平易近人、钢材干练挺拔(表1)。

建筑表皮从简单的围护系统向独立的表皮系统演变,表皮材料也随之从合二为一的围护和承重材料中解放出来,成为独立的展示建筑表皮的材料,建筑表皮的演进历史包括五个时期(图1)。伴随着结构和材料的革新发展,建筑表皮开始真正独立,而表皮材料因技术和功能发展出新形式,表现在表皮上就是对各种材料的大胆尝试。在这种背景下,表皮材料不仅作为建筑表皮,更承担了建筑和外部环境交换的界面。

1.2当代体育建筑表皮发展特征及材料运用

当代体育建筑的表皮发展来源于三方面的诉求:(1)体育建筑表皮的艺术性需求。(2)体育建筑表皮的功能性需求。(3)体育建筑表皮的文化性需求。为了应对这三方面的需求,当代体育建筑的发展特征呈现出:视觉文化、生态建筑、地域建筑等三方面的特点。视觉文化主导的时代,体育建筑表皮呈现新的思维范式。体育建筑的可 持续发展的关键策略之一是重视表皮系统的设计,现代主义建筑注重材料质感的表达,根据功能、材料和艺术相结合的原则创作出一套艺术表现手法。在世界发展趋同的总体趋势下,体育建筑呈现地域性的发展倾向,它更加考虑地域性,并将其作为保持形态多元化的手段之一(图2)。

表皮材料在应对体育建筑的视觉文化、生态建筑、地域建筑的特征中占据重要地位。生态性体育建筑的表皮材料选择要注重和工程单位、建材供应商的合作,优先选用当地材料,减少运输过程带来的能源消耗。地域性体育建筑的材料选用应反映材料的内涵,表达对地域的尊重。由此可见表皮材料的运用在当代体育建筑的设计中的重要性(图3)。

1.3体育建筑的地域性表达与材料运用

体育建筑的发展受到自然、社会环境的因素影响,从古代起就呈现了丰富多彩的地域性特征。地域性建筑的基本特征包括:(1)回应当地的地形、地貌和气候等自然条件(2)运用当地的地方性材料、能源和建造技术(3)吸收包括当地建筑形式在内的建筑文化成就。[1]我们可以从三个维度理解体育建筑的地域性影响因素。其一是当地的色彩、肌理构成的形态维度的地域性因素;其二是自然光、温度、雨雪等气候环境和地理风貌、自然景观等地理环境构成的生态维度的地域性因素;其三是地域的城市文脉、城市环境、自然环境构成的文化维度的地域性因素(图4)。表皮材料是体育建筑构造的最根本的物质基础,材料的分析和选择是表皮的设计要素之一。材料涉及的物理、化学、视觉特性是选择材料的关键要素,材料自身性能的提高,能够增加体育建筑表皮的塑造特性。

2形态维度下的地域性表达

体育建筑的形态不仅要体现时代精神,更要反映场所的特性和所在城市的地域特色。地域性建筑和当地的景观环境和场所环境密切相关。材料作为表达体育建筑形态的关键媒介,以肌理、色彩等表达元素继承原有的建筑样式,从而呈现体育建筑的时代特征和地域性特征。体育建筑通过建筑材料等语言要素建构符合当地特色的形态,不同材料的对比和堆砌突出体育建筑的独特性和差异性。

2.1应对场所环境的表皮材料显像形态构筑——消隐与融合2.1.1 表皮材料的形态消隐

体育建筑应当和场地环境和谐共生,将形态创造性融入场地的自然环境中。体育场馆可以采用消隐的手法让建筑和环境融合。体育建筑的消隐是指利用一定的手法,使建筑和环境成为一种无法断然二分的结合体。除了体育建筑本身的体量消隐,表皮可通过材料建构和细

部的表达达到消隐的目的。体育建筑使用高反射材料和透明材料来弱化建筑形态,使得建筑达到消隐的目的,轻且温柔的材料使建筑和自然合二为一。高反射材料——金属可以镜像周围的环境,金属通过反射的手法使得建筑消隐在环境中,模糊建筑的存在感,形成“伪透明”的效果。透明材料——玻璃或聚碳酸酯板也可以弱化场馆的体量,使其变得轻盈通透,消隐于环境之中。

西班牙加泰罗尼亚的一所学校体育馆使用了透明材料——多孔聚碳酸酯板来构筑表皮,聚碳酸酯板材料固定在镀锌钢压条上(图5~8)。这层透明表皮既能保护木材,又能让我们看见内部的木材结构。从不同的角度看,建筑给人不同的感觉。白天,从坡道一侧看去,它就像一面墙或是一个剪影。但是到了晚上,灯光映出复杂的结构,你会注意到它内部层层叠叠的复杂结构。聚碳酸酯板的应用使得这个学校体育馆出现了一种朦胧的、

[2]半透明的感觉,模糊了建筑的内外之间的联系 (表2)。2.1.2 表皮材料的色彩融合

场所环境中的体育建筑必须要和历史文脉相契合,产生一种和场所中浮现出来的东西相碰撞的感觉。体育建筑和场所、地域的交换在不停进行之中,设计者学习有关场所的历史和文脉,可以通过表皮材料的色彩融合的手法来表达体育场馆的空间和场所的互相关联。表皮材料的色彩是一定历史时期和意识形态下遗留的文化产物。建筑物离不开色彩,于是色彩成为表达建筑心情最直接的方式。

为了符合梅县“世界客都”和“足球之乡”的城市定位,梅县体育中心体育场看台依山而建,采用兼顾乡土和现代气息的石笼墙突出融入山体的主题(图9)。体育场的建筑原型取自客家围屋(图10),平面是直径达 112m的圆形。而外墙采用了基于传统材料改进的材料——陶土百叶幕墙系统,天然陶土制成的陶土棍竖向排列,十分自然。建筑师选用和客家土楼外墙相近的土黄色作为百叶的颜色,隐喻了客家传统民居,体现了现代建筑返璞归真和与自然融合的理念。疏密有致的陶土棍避免了大面积实墙带来的压迫感,形成了具有客家气息的立面效果,同时还满足了体育场的采光和遮阳[3](表 3)。

2.2应对景观环境的表皮材料写意形态构筑——拼贴与抽象2.2.1 表皮材料的肌理拼贴

表皮材料的质感和肌理是塑造体育建筑形象最直接的感官元素。在体育建筑的地域性表达中,材料的物性上的表征传达更为自然的表达了材料的视觉之美。当代体育建筑的表皮在体现出结构承载的基础上,美学意义大量表现在材料的表皮的肌理表达上。这种理性和感性

的结合使得体育建筑在符合结构逻辑的基础上,用肌理拼贴的手法表达体育建筑的力与美的特质。表皮材料的肌理拼贴是指用材料交叉组织的制作过程。南非最大的球场——约翰内斯堡的足球城体育场(Soccer City Stadium)采用外墙色彩拼贴的实现人工肌理的模拟,与当地的环境呼应。约翰内斯堡随处可见金矿开采区,所以足球场的立面呼应了“红色土壤中孕育的金山”这个概念,选用纤维混凝构筑的赭红色和黄色的小块拼贴的立面模拟了升腾的火焰(图11)。特定景观环境中的建筑设计,通过表层材料的知觉属性的表现,包括色彩、质感、肌理等因素,寻求与环境存在知觉共性的可能,产生建筑和环境之间的和谐关系,是建筑材料呼应环境的诸多方式中的主流(表4)。

2.2.2 表皮材料的形态摹写

从建筑的发展来看,结构和表皮原本是一体化的,长时间内表皮都从属于结构,后来表皮逐渐独立出来。随着结构发展,表皮与结构又出现一体化的趋势,表皮传递结构的受力关系,现代的结构表皮中表皮占据重要的地位,这种表皮可称之为结构性表皮 (Structural Skin),表皮的视觉效果甚至超过了结构的内在逻辑[4]。体育建筑的结构是形态的决定因素,设计师可以采用单一形态或者重复单元组合的方式表达体育建筑的结构形态。体育建筑体型巨大,其在城市环境和自然环境中具有标志性的象征意义, 体育建筑的结构性表皮进行的形态摹展示了当地的地域性文化。哥伦比亚麦德林体育场馆位于狭长的山谷之内,为了打造全新的地形地貌和附近的山峰相呼应,钢桁架纵向排列成的跃动感打造了全新的城市天际线(图12)。体育馆的骨架就是形式,结构作为一种组织方法,骨架结构外露成为表皮,表皮即是骨架(表4)。

3生态维度下的地域性表达

3.1应对气候环境的表皮材料技术构筑——遮阳与通风

在影响和决定地区建筑风格的自然元素中,气候条件是一个最基本、也是最具普遍意义的元素,它决定了建筑形态中最基本和恒定的部分,而材料的建构则表达了特殊的建筑形式和气候环境的逻辑关联。[5]部分体育建筑忽视了建筑在不同气候环境下的使用,气候环境是体育建筑的地域性设计最重要的因素之一。气候是体育建筑中决定材料的选择和使用的基本要素之一,丰富的材料能构适应不同的气候环境[6]。体育建筑表皮材料的构造安排使建筑系统得到最优化,从适应气候入手,充分发掘材料组合的潜力,以忠于材料本性和优势互补的原则,达到体育建筑表皮的整体性能的最优化。

3.1.1 表皮材料的遮阳表现

由于炎热区域的建筑室内外温差较大,体育建筑设计注重外围护结构阻挡内部的热量传递,因而材料在建筑表皮上的表现集中在遮阳的生态和美学处理,表皮的开口位置的遮阳隔热和通风显得较为重要。体育建筑的材料呈现构筑了建筑的基本空间特征,结合生态节能技术的材料表达能够应对气候环境。针对当地的气候环境,体育建筑设计建构适应性技术策略,材料也成为体育建筑空间的具体呈现。金属板和玻璃幕墙构筑的体育场外围护结构和内部观众走廊之间形成封闭空间不利于采光和通风,这种做法并不适合炎热的气候。惠州体育场用极富韵律感的“窗帘”帷幔的做法解决了这一问题,网格镂空的 PTFE膜材形成从屋面垂下的一条条“帘子”,既分隔了室内外空间,又融为一体(图13)。膜材围合的半室外空间保证了通风,又遮蔽了大部分的光线(表5)。3.1.2 表皮材料的通风演绎

传统的集围护和结构于一体的厚重的表皮材料逐渐被新材料取代,复合材料的真实性表达超越了传统材料的内涵和外延。传统自然材料的物理性能和现代新型材料不可同日而语,设计者使用新材料应当按照新的逻辑进行建造,不仅能够表达材料本身的特征,还能表现新型材料的工业美学的意蕴。伦敦奥运会射击馆场馆表皮由 PVC材料覆盖,白色表皮下的钢铁结构创造张力节点,使场馆内弥漫着自然光线。开口用红色、蓝色、粉色的

颜色加以区分,射击馆表皮的双层膜结构组成的墙面是半透明结构,膜材透过的光源和风减少了场馆对人工照明和通风的要求(图14)。场馆为临时性结构,奥运赛事过后将被拆除,它是一个环保和可持续性的场馆(表5)。3.1.3 分层可控的表皮材料

分层可控的表皮材料具有节能性能,利用双层表皮之间形成的空气空腔达到空气循环的目的,夏季可以隔热,冬季可以保温。北京奥运会射击馆采用的“智能生态型呼吸式遮阳幕墙”是该项目针对隔热、保温、遮阳、降噪等特殊要求设计的智能幕墙系统,该表皮的特点是可以实现对建筑通风换气的全智能主动控制,实现全方位调控室内外光、热、声等的交流(图15)。幕墙系统为外循环式双层幕墙,它的基本构造是外部的百叶遮阳层和内部的空腔换气层构成。外部百叶采用的是木材,形成了斑驳的光影变化 [7](表 5)。

3.2应对地理环境的表皮材料技术构筑——选材与节能

体育建筑材料的“生态技术”丰富了材料的技术表现和人文表现,这意味着建筑中生态表达的“技术理性”成为材料表现的重要特征。体育建筑的设计中应更加注重选用生态材料,减少环境污染。虽然世界范围内使用的现代材料往往被忽视地域的差异性,但是仍然可以根据材料的不同特性筛选最适合当地现代建筑的材料和建造方式。体育建筑的选材在适应地域特征的基础上,将获得持久的生命力。

3.2.1 使用可再生的表皮材料

体育建筑的设计中因地制宜,充分利用场地条件和建筑周边的地形地貌。设计者就地取材,高效利用当地的资源和材料,赋予体育建筑本土性的鲜明的地域特点。布拉加市政球场坐落于葡萄牙北部的布拉加镇外的一座废弃的、岩石嶙峋的矿山中,建筑师莫拉设计了一种新构造主义的钢筋混凝土的巨型形式,用一钢丝悬吊屋顶,背面敞开,可以看到它所面对的山体的壮观景象。从全生命周期评价理论(LCA)的角度而言,设计者从降低采集、加工、废弃全过程对环境影响的角度出发,选用了对环境影响最小的节能材料。布拉加市政球场选用了自然界中能够找到的石材,经过当地采集和提取处理后成为建筑产品。卡斯特罗的山体经过精准爆破形成了一个100英尺高的花岗岩切面,获得了近150hm3的花岗岩,花岗岩经过粉碎后制成混凝土(图16)。建筑物材料的使用贯穿了建筑物建造、围护以及改造等整个生命周期,材料会对建筑物的外观、性能和建造成本产生影响。自然界材料经过当地处理减少运输材料,运输的过程会产生二氧化碳排放和空气污染,从而减少建筑的建筑物蕴含能(表6)。

3.2.2使用太阳能等光伏表皮材料

光伏或集热装置的表皮材料为耗能巨大的体育建筑提供额外能量。体育建筑表皮可以设置太阳能集热管等表皮材料产生热水和电力,北京奥运会柔道跆拳道馆屋盖表皮安装了 148 个直径为530mm的光导管。该照明系统主要由采光罩、光导管和漫射器三部分组成,通过采光罩采集室外自然光线并导入系统重新分配,经过光导管传输和强化后由系统底部的漫射器把自然光均匀高效的照射到场馆内部(图17)。安装光伏组件作为体育建筑的表皮材料,两者互相融合达到节能减排的目的。2014年世界杯足球赛的主体育场米内罗球场安装了1.4MW的屋顶光伏系统,年可提供绿色电力140万度。受到地形和气候条件的制约, 不同区域的太阳能分布具有明显的地域性。位于太阳能资源丰富的地区,可以采用光伏利用和光电利用的两种方式使用太阳能(图18)。

4文化维度下的地域性表达

体育建筑的地域性,从根本上而言是它的文化特性。建筑师针对不同的文化环境,挖掘体育建筑表皮的特质及借鉴本土元素,使人们产生对当地文化的一种地域性共鸣。体育建筑的表皮材料可以通过符号与象征、隐喻与重组的手法来表达表皮材料的文化认同和文化再现。在日益全球化的趋势下,设计者利用材料的地域性发掘丰富的设计元素,寻求文化差异性的有效路径,探索新的材料语言。

4.1应对文化环境的表皮材料的文化认同——符号与象征

体育建筑作为不同文化的物质载体,体现了人类的精神文明,具有文化承载的唯一性和不可替代性。体育建筑的创作需求充分表达其具备人文地域特征的文化内涵,借助表皮材料充分表达唤起人们认同感和场所归属感的建筑实体。从符号学的角度帮助体育建筑表皮的地域性创作实践[8]。建筑师利用符号学理论建构体育建筑表皮的文化表征,用符号和象征的手法建立其体育建筑表皮和现代、地方的对话。

4.1.1表皮材料的形态转译和再现

深圳的宝安体育场的表皮设计重视和华南地域特色,其表达的地域符号是极具华南地区风情的竹林场景。设计者采用钢柱材料和表皮的结构体系相结合的“符号象征”的手法来契合当地的文化环境,这种以材料为载体的显像形态转译的手法传递了建筑师的情感信息,而作为形态转译对象的是当地最能表达文化特征的事物,即竹林场景(图19)。建筑外表皮使用修长的钢柱参差布置,光影交错,象征抽象的树枝,赋予建筑竹林的意像。宝安体育场的外表皮将建筑立面、主体结构以及所用的象征性建筑语汇整合为一个极具表现力的整体(表7)。4.1.2 表皮材料构筑的符号象征

为了延续多民族文化交融区的特点和文化,回应并反映当地的传统建筑样式是最直观地回应。“吊脚楼”等中国的民族建筑是苗族、侗族特有的标志,被国内外专家誉为“建筑艺术的精华民族文化的瑰宝”。这些建筑的非物质文化传承的保护和合理开发利用是传承与保护非物质文化的基本手段。在探索民族形式建筑的过程中,也是一个很有特色的侧面。体育建筑的设计难点在于如何处理传统建筑的小尺度和大空间尺度的联系,设计者可以考虑用现代材料来模拟具象的民族符号,化整为零,将传统建筑的小体量化为现代体育建筑体量的一

部分融入其中,构建有代表性的视觉元素来展现民族特色和文化[9]。黔东南州民族体育场位于凯里(图20),距离有着“千户苗寨“之称的西江才35km,体育场抽取了苗族、侗族最有代表性的视觉元素”吊脚楼“、”鼓楼“、”风雨桥“进行重组,这些重组的建筑元素凝聚成为一个整体。建筑师使用木材构件装饰了承重主体的钢筋混凝土(表 7)[10]。

4.2应对非物质文化环境的表皮材料文化再现——隐喻与重组

4.2.1 表皮材料的光影构建

利用光影表达建筑是一个复杂的过程,要处理好包括建筑的体量、空间,当然包括表皮材料的构建,因而研究表皮构建的光影效果显得十分重要。体育建筑表皮的非物质化体现为材料的透明、轻质、软化,表皮形态的轻盈、漂浮、弱化等特征。体育建筑常用的建筑材料有金属板、膜材、木材等,建筑师可以使用这些材料进行表皮的构建组合,表现出体育建筑的光影和虚实。首尔世界杯体育场的顶棚结构和材料的构思取自于韩国传统的工艺品“Banpae Yeon(盾形风筝)”,“Sat Gat(松芦苇编制的锥形帽)”,或纸扇,这里面包括“Sahl(薄层结构)和膜(半透明纸)”。在韩国2002 世界杯开幕式当晚,这些半透明材料将随着体育馆内的灯光而相应发光,展现在世界面前(图 21)。[11] 体育场屋顶的膜面采用了PTFE材料,该材料具备良好的防火、防潮、透光、隔热等性能。膜结构在底部斜拉索和顶部桁架索的支撑下形成了波浪起伏的表面(表7)。

4.2.2 表皮材料隐喻场所情感

体育建筑表皮材料的地域性表达中,为了呼应当地独特的文化内涵,常使用隐喻的手法对表皮材料、形态甚至是细节装饰进行处理,实现建筑和人文历史环境的融合。表皮材料的创作手法是提炼建筑内在的结构关系,使现代的体育建筑表皮形式和细部装饰手法获得特定的意义。北京大学体育馆的屋盖就利用了隐喻的手法表达情感,屋脊旋转的曲面诠释了乒乓球运动的真谛。旋转的屋脊和隐喻乒乓球形状的中央玻璃球体形成的屋盖体现了体育建筑力的神韵,并和下部体块形成了虚实对立(图22)。建筑外立面采用的素混凝土板是从中国传统建筑的结构形式中获得的灵感。金属屋盖和墙体之间的向外倾斜的百叶起到了不同材料的过渡作用,又隐喻了中国传统建筑中的斗拱形象(表7)。图、表来源

图 1、2、3、4、18:作者绘制;

图5 ~8:埃克哈德•盖博编.建筑材料与细部结构[M].常文心,译 .沈阳: 辽宁科学技术出版社,2016. 图 9、10:http://www.nipic.com/index.html.图 12、14:http://www.archdaily.com/.

图13:钟国华.惠州奥林匹克体育场[J].建筑学报,2010(08).图15:庄惟敏,祁斌,林波荣.环境生态导向的建筑复合表皮设计策略 [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2014图16:中国建筑报道 http://www.archreport.com.cn/.图17:庄惟敏 ,栗铁,任晓东,等 .2008 年北京奥运会柔道跆拳道馆.城市环境设计 [J].2010(06):64-67.图 11、19、21:http://image.baidu.com/.

图20:伍垠钢 .体育场馆地域性设计策略研究[D]. 重庆:重庆大学,2013.图22:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司.表1 ~7:作者自绘。

参考文献

[1] 邹德侬.中国现代建筑艺术论题[M].济南:山东科学技术出版社,2006:130.

[2]埃克哈德•盖博.建筑材料与细部结构[M].常文心,译.沈阳:辽宁科学技术出版社,2016:124-129.

[3]孙一民,汪奋强,叶伟康 等 .梅县体育中心[J].建筑创作, 2012(7):46-63.

[4] 季翔 .建筑表皮语言 [M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2012:103.

[5]王育林.地域性建筑[M].天津:天津大学出版社,2008:3. [6] 刘伟 .体育建筑的材料运用研究[D]. 上海:同济大学, 2013.

[7]庄惟敏,祁斌,林波荣.环境生态导向的建筑复合表皮设计策略 [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2014:58.

[8] 史泽道.全球化时代背景下的体育建筑形态的地域性表达[D]. 上海:同济大学,2015.

[9]伍垠钢.体育场馆地域性设计策略研究[D].重庆:重庆大学, 2013.

[10] 周可 .传统与现代的结合——黔东南州民族体育场设计[J]. 贵州大学学报(自然科学版),2011(1):96-100.

[11] 徐经元. 韩国 2002FIFA 世界杯场馆设计图集[M]. 上海:机械工业出版社,2003:13.

[12] 沈晓帆,翟辉.材料和建构之辩——建筑学专业城市规划原理课程实践性教学改革探讨[J]. 华中建筑,2015(7):185188.

[13] 肖辉 . 北京大型体育建筑功能可持续发展研究[J]. 南方建筑 ,2016(4): 108-113.

[14] 黄孝颖. 绿色生态导向的岭南高层建筑表皮设计[J]. 南方建筑,2015(6):80-84.

[15] 蒋琳,唐鸣放.垂直绿化——建筑表皮的生命符号[J]. 西部人居环境学刊, 2015, 30(4): 96-102.

[16] 张振辉,何炽立,陈玮璐.在岭南山水之间建造——以南海会馆为例探索当代文化公共建筑设计的地域性策略[J]. 南方建筑 ,2014(6):121-125.

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图 1 围护材料和表皮材料的历史演进

图 2 体育建筑的表皮发展特征与表皮材料

图 3 当代体育建筑表皮的发展趋势和表皮材料运用策略

图 4 不同维度下的体育建筑表皮材料的地域性表达方法

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图 18太阳能的光伏利用和光热利用

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