如何充分利用建筑空间,让屋面与外墙在遮风挡雨之外,也能生产清洁电力?在深圳,光伏发电正从屋顶走向建筑立面,从单一项目走向城市能源(850101)网络,进入大型场馆、科研楼宇和工业厂房。不同的建筑功能与工程条件,让同一项技术有了不同的落地方式。
中国建筑兴业(HK0830)旗下远东绿能科技(广东)有限公司(简称“远东绿能”)以光伏外墙(BIPV)成套技术,在深圳前海冰雪世界、中国计量院深圳创新院、中建海龙智能建造产业园三类城市空间中落地实践,让原本只消耗能源(850101)的建筑,转变为城市能源(850101)网络的“产能节点”,为深圳加快建设绿色低碳先行示范区写下生动注脚。
光伏与建筑融为一体
光伏外墙(BIPV)成套技术,是将光伏发电功能融入屋面、幕墙等建筑部位,使相关构件兼备建筑性能和发电功能。依托远东57年建筑幕墙的技术积累,远东绿能自主研发LIGHT系列建筑光能板,为项目提供涵盖研发智造、工程建设和智慧运维的全周期(883436)解决方案。
当光伏成为建筑的一部分,需要回答的问题也随之增加:除了能发多少电,还要考虑能否满足结构安全要求、如何融入建筑外观,以及是否适应室内空间的使用需求。前海冰雪世界、中国计量院深圳创新院和中建海龙智能建造产业园,分别给出了不同的解法。
大型场馆:超大公建的绿色供能样本
位于前海合作区的前海冰雪世界,是全球最大的室内滑雪场。在亚热带气候的深圳,运维一座室内滑雪场的冰雪环境,需要持续的能源(850101)投入。远东绿能为前海冰雪世界定制光伏外墙技术方案,将LIGHT系列建筑光能板应用于约3.5万平方米的建筑屋面。原本承担遮蔽功能的屋面,因此多了一项功能:把照射在建筑上的阳光转化为电能。据测算,该方案年均发电量可达630万度,可满足整座滑雪场约20%的用电需求,年减碳约5100吨,相当于种植约27万棵树。
屋面的发电设计,必须保证安全。项目地处深圳沿海,需满足-9.1千帕的风压设计要求;增强抗风能力的同时,还要控制产品自重,避免给屋面带来过大负担。远东绿能通过优化背板、边框和连接结构,在轻量化与高强度之间寻找平衡。前海冰雪世界项目已入选工业和信息化部等五部门公布的全国智能光伏典型案例,以自发绿电交出答卷,为深圳乃至全国大型公共建筑的低碳运营提供了可参照的样本。
科研建筑:高精尖地标的近零碳底座
从前海来到光明科学城,光伏进入中国计量院深圳创新院的外立面,设计的重点也随之改变。作为深圳市近零碳排放区试点项目,由远东绿能为其提供光伏外墙技术方案,把光伏发电“穿”在建筑外立面上。园区整体获评绿色建筑二星级,其中天权楼达到绿色建筑三星级与近零碳建筑标准;园区光伏外墙年发电量约18.5万度,等效减碳约150吨。
科研建筑既要利用阳光发电,也要为室内保留适宜的自然光。遮阳、采光和发电,对同一面幕墙提出了不同要求。远东绿能采用“上遮下透”的布局:幕墙上部使用中等透光产品,在遮挡阳光直射的同时兼顾发电;下部使用高透光产品,为室内保留更多自然光。“上遮下透、因需定光”,不是简单地给建筑加装光伏,而是根据不同位置的使用需求分配阳光,让光伏外墙真正参与建筑功能的实现。
发出的电如何利用,还需要建筑能源(850101)系统的配合。项目综合应用“光伏发电—储能(885921)调蓄—直流供电—柔性调节”等技术,推动绿电就地消纳,并与电网友好互动。光伏发电功率会随光照强弱变化,科研建筑的用电则遵循自身运行规律;将发电、储能(885921)和用电环节协同起来,才能让一面会发电的外墙转化为更完整的低碳运行能力。作为深圳科技创新策源地的核心载体,近零碳科研楼不仅为前沿计量科研提供硬件支撑,更以“绿色底座”守护创新生态的可持续。
产业园区:“工业上楼”的近零碳路径
在深圳国际(HK0152)低碳城,中建海龙智能建造产业园是全球首个混凝土MiC模块化智能建造超级工厂,也是深圳“工业上楼”标志性载体。“工业上楼”提高了土地利用效率,也带来新的能源(850101)空间问题:生产空间可以随楼层增加,屋顶面积却不会同步扩大。远东绿能因此将发电界面由屋面延展至立面。园区LIGHT系列建筑光能板安装面积达3.39万平方米,预计年发电量超过540万度,可替代厂区60%以上的生产用电,年减碳约4058吨,相当于种植约23万棵树。
厂房内部组织生产,建筑外围参与发电,高层工业空间由此多了一重功能。园区已获得欧盟NG(Next Generation)金级认证。对土地资源紧张的深圳而言,这项实践把空间的集约利用延伸到能源(850101)利用:先识别厂房可利用的屋面与立面,再根据朝向、受光条件和外墙功能组织光伏方案,让建筑在承载生产的同时,为生产提供能源(850101)。
三类业态,一张城市绿色能源网
前海冰雪世界要在沿海环境中兼顾屋面的抗风性能与产品自重,中国计量院深圳创新院要协调发电、遮阳和采光,中建海龙智能建造产业园则要突破高层厂房屋顶面积有限的约束。三个项目面对的问题不同,却共同说明:光伏外墙(BIPV)成套技术并不是将同一种产品简单复制到不同建筑,而是把光伏技术、幕墙技术和具体的使用需求放进同一套绿色建筑方案。
据测算,三处建筑年发电量合计接近1200万度,年减碳近万吨,覆盖文化娱乐、科技创新和工业生产三类城市空间。随着项目运行,实际发电表现、绿电利用情况和维护成本,还将继续检验这些方案的长期效益。从前海、光明到深圳国际(HK0152)低碳城,阳光正被写入场馆运营、科研办公和工业生产的日常。在深圳加快建设绿色低碳先行示范区的征程中,这条建筑减碳转型路径,正为土地资源紧张、能耗指标趋紧的超大城市,提供可复制、可计量的绿色方案。建筑一边用能,一边产能,建筑的绿色转型在由理念发展为可感、可算、可持续验证的城市实践。
