用“青砖”“黛瓦”打造零碳建筑新范本

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日前，记者从嘉盛光电获悉，其第十一代光伏建筑一体化（BIPV）新品——“青砖”“黛瓦”“琉璃”已面向市场开售。据介绍，这并不是该系列产品的第一次亮相，早在2018年，“青砖”“黛瓦”就已经有了与建筑完美结合的成功示范。

第十一代BIPV新品——“青砖”“黛瓦”“琉璃”

在保定市北三环源盛城发集团厂区内，坐落着四栋独立式建筑“光伏+被动式+智能示范建筑”，“青砖”“黛瓦”就初次亮相于此。作为嘉盛光电的第十代BIPV项目，该建筑楼群秉持零碳理念，通过光伏、地源/空气源热泵、毛细管辐射空调系统等能源技术及智慧能源管控、智慧办公等智能系统为一体，是全年用电近平衡的近零碳建筑，也是嘉盛光电高度契合国家绿色建筑发展，推进建筑由粗放型向绿色低碳型转变升级的示范建筑项目。

“2017年底，公司涉足产业地产项目，考虑项目生产性服务的用地性质，公司上下都在思考要怎样才能满足当时的开发形势呢？联想到集团三期厂区内有一个‘光伏+新型城镇化示范项目’，是由三栋小别墅构成，其屋顶安装了光伏采光顶，墙体的各个立面也都安装了定制化光伏板。这为项目设计规划提供了很多参考。于是，一种可办公、可居住、可做生产车间的机动灵活的建筑楼群思路逐渐成型。”参与项目规划设计的冯惠介绍，“建筑设计之初便考虑了绿色低碳的理念，除了采光顶，还要将光伏融入建筑外墙。但在实际应用中发现，传统的光伏板与建筑材料有很大的差异，结合不好的话，外观效果并不理想。”

于是，让光伏板作为建筑外墙材料，以全新的形式应用在建筑中，成为设计之初亟需解决的一大难题。“为了解决这个问题，集团各单位紧密合作，并与建筑设计院合作进行研究。”冯惠说，在不影响发电效率的前提下改进传统光伏板外观是一项大工程，各项工作都要经过反复试验测试，多次探讨论证。研发人员对光伏板的颜色、砖缝大小等做了很多探索，尝试了深蓝、玫瑰金等不同颜色，以及全铺、半铺等多种电池板铺设方式。并结合整体建筑外立面效果，针对各种方案进行建模、制作效果图，同时对可实施性方案及制作成本等进行探讨。经过不断尝试，最终，集20余项BIPV专利技术于一体的“青砖”“黛瓦”研发成功，突破传统太阳能电池板外观设计，兼具砖墙、屋顶瓦片和发电功能，形成具有中式艺术特色的发电建筑。

采用“青砖”建设的光伏幕墙

“‘青砖’‘黛瓦’满足建筑建材标准，在推开产品迭代发展大门的同时，也推开了近零能耗建筑的大门。”冯惠表示，为了达到发电用电平衡，使整体建筑能源消耗达到零碳排放，需要计算光伏发电指标，换算面积，进而充分利用建筑本体的立面及顶面，按照需求布置光伏。经过多次布置调整，将总装机容量设计为97.8千瓦，安装面积728平方米，既不失建筑美感，又可持续提供每年10万度的绿色电力。“按照常规理论40瓦/平米耗电量计算，这个装机量可实现50%用电补充，但是按照被动式建筑15瓦/平米耗电量计算，除满足用电需求外，可实现35%外输率。此外，25年光伏总体节能减排效益可达150万元，相当于植树23000棵，减少二氧化碳排放2600吨。”冯惠说。

“‘青砖’作为光伏板不可避免后期维修更换，拆卸一定要简单便捷，因此，需要改变原来单纯边框螺栓固定或幕墙隐框固定安装方式，同时不能影响外立面效果。”参与项目建设的李波介绍，在施工应用时，经过整个团队的反复讨论，决定采用传统石材“干挂”法，将光伏板去掉边框、粘接副框，用铝合金子母挂件实现安装，既方便安装又避免了传统石材现场施工产生的扬尘等二次污染。其次，由于电池片尺寸为“156×156”的工业级尺寸，与建筑模数不相符，经过多次绘图比对，在不失美观与合理性的情况下，将窗位置进行尺寸微调，从而实现了外立面统一。

说到外墙施工过程，李波还分享了很多故事。为了实现“青砖”规格尺寸的标准化，以便在后续项目中得以推广，单是铝单板的规格种类就增加到了860种。“为了使铝单板材料与‘青砖’规格尺寸、排版布置、颜色完全吻合，我们与施工单位及铝板厂家沟通，确定方案再实验，几轮下来一个多月过去了。”李波回忆道，“期间，在转印铝单板实验过程中，我们发现其耐老化性能差，遇强光变色，又改成氟碳喷涂双色铝单板。但是喷涂双色铝单板规格太多，铝板厂家无法达成统一，最后做了860种模具。”后来，施工工期加紧，到场材料的数量满足不了施工要求，而厂家由于是人工作业，每日材料生产数量有限。为此，李波和施工人员早上6点便前往河南郑州厂家所在地协商，让厂家增加工人，调整加工顺序，以满足现场施工需求，等解决完所有问题再返回保定，已经是凌晨十二点多。

“随着光伏发电技术的革命性进步，光伏绿色建材的综合成本呈几何级下降，目前已具备市场化应用条件，相较普通建材，安装光伏绿色建材每平米增加600元左右，通过综合发电收益对冲，溢出成本8年可回收，在光伏绿色建材高效发电30年的时间里，可以稳定增益300%，全生命周期内，可源源不断为建筑提供绿色电力。”冯惠说。另据数据显示，在绿色建筑领域，该项目已申请《一种瓦片太阳能光伏组件》、《一种外挂式光伏幕墙用建筑构件》、《建筑用智能光伏发电砖》等专利34项，荣获《高效高透光太阳能全玻组件的研究》等省市级科技进步奖6项，主持、参与编写《建筑幕墙用光伏系统通用标准》、《晶体硅太阳能全玻组件》等技术标准5项，培养BIPV高级专业人才300余人。

建筑采用的被动式外窗

“除了光伏方案，这个项目承包了我们许多的‘第一次’，”冯惠表示，“被动式外窗、聚氨酯保温板、地源/空气源热泵系统、毛细管辐射空调系统、智能家居系统等国家现行新技术、新材料的应用，推动了城市绿色低碳的生活方式和建设运营模式。”据悉，通过被动式技术应用，建筑的节能效果达到了90%的标准，这比国家要求的节能标准高出了15%，优良的节能效果，使建筑自身的能耗降到了极低。此外，与普通建筑相比，每年还可节能2万余元。这4座独栋建筑的落成，真正实现“零碳、绿色、智慧、宜居”，形成超低能耗建筑关键技术示范综合一体化建筑方案，已成功申报河北省科技计划环资专项资助项目“超低能耗建筑关键技术研究及示范”。

近年来，从国家到地方频频推出绿色建筑、超低能耗建筑相关利好政策，这将BIPV推向了光伏行业热点位。无论是“青砖”“黛瓦”“琉璃”，还是未来更多的新型光伏绿色建材，嘉盛光电所带来的，不只是产品的迭代和光伏技术的迭代这么简单，更是对国家绿色发展战略的积极响应，以建筑能源利用为核心，多维度输出面向未来的绿色零碳解决方案，推动人与自然和谐共生。