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摘要：隨著中國迅速崛起成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，中國已成為全球最大的碳排放國。未來幾十年，“碳達(dá)峰”、“碳中和”將成為宏觀和產(chǎn)業(yè)政策制定的指導(dǎo)原則，并將全面納入經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性改革、投資政策和創(chuàng)新等領(lǐng)域。建筑領(lǐng)域能源現(xiàn)如今是我國甚至是世界上碳排放占比最大的領(lǐng)域，在建筑建造實(shí)施運(yùn)行過程中做好“碳達(dá)峰”、“碳中和”工作是我國現(xiàn)階段的首要任務(wù)，也是我們必將承擔(dān)的責(zé)任。作為建筑載體的建筑外圍護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)從清潔能源利用，低碳節(jié)能，綠色環(huán)保等方面進(jìn)行全面的產(chǎn)品升級(jí)。
關(guān)鍵詞：碳達(dá)峰，碳中和，建筑維護(hù)系統(tǒng)，清潔能源利用，低碳節(jié)能產(chǎn)品升級(jí)
引言：當(dāng)前的建筑圍護(hù)系統(tǒng)正處在一個(gè)重大的變革時(shí)期，不再是滿足基礎(chǔ)性能的保障，更多的被賦予了高節(jié)能，舒適性，城市更新等諸多屬性。在“碳達(dá)峰”、“碳中和”的戰(zhàn)略背景下，建筑圍護(hù)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能應(yīng)用，能否實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)對(duì)整個(gè)國家的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。這意味著要實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，建筑行業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)將成為未來10年碳減排的重中之重。
一、碳達(dá)峰與碳中和
2016年各國家領(lǐng)導(dǎo)人在聯(lián)合國總部簽下的《巴黎協(xié)定》掀起了全球綠色低碳的轉(zhuǎn)型大潮。2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上的講話中提出，“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。
我國碳排放與發(fā)達(dá)國家相比存在達(dá)峰晚、總量大的問題，因此建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系，確保實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”工作目標(biāo)是勢(shì)在必行的。我國是世界上最大的發(fā)展中國家，也是世界上最大的建造商，我們有義務(wù)也有能力做好“雙碳”工作，這是中國作為負(fù)責(zé)任的大國對(duì)世界的承諾與擔(dān)當(dāng)。
二、全球及我國碳排放現(xiàn)狀
最近20年，全球變暖、冰川融化、海平面上升、霧霾天氣等一系列現(xiàn)象表明溫室效應(yīng)帶來的氣候變化正嚴(yán)重影響著人類未來生存。地球上的碳一直在參與碳循環(huán)過程，它包括碳固定與碳釋放兩個(gè)階段，前者是從大氣吸收CO2的過程，稱為碳匯;后者是向大氣釋放CO2的過程，稱為碳源。在這個(gè)過程中，人類活動(dòng)的影響至關(guān)重要，燃燒化石能源會(huì)加大向大氣中釋放CO2，而毀林開荒等行為則會(huì)減弱碳匯過程，從而造成平衡的破壞，導(dǎo)致大氣中的CO2濃度過高，氣溫升高。
21世紀(jì)以來，全球碳排放量增長迅速，2000-2019年，全球二氧化碳排放量增加了40%。2019年，全球碳排放量達(dá)343.6億噸，創(chuàng)歷史新高。
2020年，受全球新冠肺炎影響，世界各地區(qū)碳排放量普遍減少，全球碳排放量下降至322.8億噸，同比下降6.3%。
根據(jù)日前發(fā)布的一份研究報(bào)告，在過去的三十年中，我國的溫室氣體排放量增長了兩倍多。2020年，中國的碳排放是100億噸，約占全球碳排放的30%，美國占比14.7%，歐盟占比8.2%，印度占比6.6%，其他各國占比39.5%
三、建筑行業(yè)能耗問題
工業(yè)、建筑、交通是產(chǎn)生碳排放的三大重點(diǎn)領(lǐng)域。雖然從能源終端碳排放來看，建筑領(lǐng)域的碳排放量與工業(yè)和交通領(lǐng)域大體相當(dāng);但若從建筑全過程的碳排放來看，建筑領(lǐng)域所占據(jù)的比重較大。
根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，全國建筑全過程碳排放總量占全國碳排放總量比重近半數(shù)，其中建筑材料(鋼鐵、水泥、鋁材等)占比28.3%;運(yùn)行階段(城鎮(zhèn)居建、公共建筑、農(nóng)村建筑)占比21.9%，施工階段占比1%。
從我國目前的城市化進(jìn)程來看，城鎮(zhèn)化率已經(jīng)突破60%，預(yù)計(jì)2035年城鎮(zhèn)化率將達(dá)到75%左右。根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)來看，城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，將推動(dòng)著建筑行業(yè)的運(yùn)行碳排放比重也將不斷增長�？梢娞贾泻捅尘跋�，我國建筑行業(yè)的減碳之路任重道遠(yuǎn)。
四、政策導(dǎo)向與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
針對(duì)上述問題，我國在提出“雙碳”目標(biāo)后，發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部、國家能源局、工信部、中國人民銀行等多部委多領(lǐng)域均為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)加緊制定行動(dòng)方案，陸續(xù)推出“碳中和”相關(guān)政策和制度。具體主要在：調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提升能源利用效率、低碳技術(shù)研發(fā)推廣、健全低碳發(fā)展體制機(jī)制、增加生態(tài)碳匯。
其中在必須推動(dòng)以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)上，工業(yè)、建筑、交通等能源消費(fèi)端需要做出更大貢獻(xiàn)。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，不單是能源企業(yè)的事情，也需要消費(fèi)端的技術(shù)突破。工業(yè)、建筑、交通等傳統(tǒng)高碳排行業(yè)是額外減排貢獻(xiàn)的重點(diǎn)潛在來源，僅供給端的清潔化發(fā)展無法直接實(shí)現(xiàn)凈零碳排放，必須配合消費(fèi)端通過低碳技術(shù)脫碳。工信部提出綠色制造，加快推進(jìn)新能源高質(zhì)量發(fā)展，引導(dǎo)光伏企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。住建部提出綠色建筑（詞條“綠色建筑”由行業(yè)大百科提供），不斷提高新建建筑中綠色建筑的比例，并對(duì)綠色建筑標(biāo)識(shí)的申報(bào)和審查程序、標(biāo)識(shí)管理等做了相應(yīng)規(guī)定管理辦法。
目前世界許多國家都有相關(guān)的綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，如美國的《LEED評(píng)價(jià)體系》，英國的《BREEAM評(píng)價(jià)體系》等。我國也在積極推進(jìn)綠色生態(tài)建筑（詞條“生態(tài)建筑”由行業(yè)大百科提供），各部委及行業(yè)協(xié)會(huì)推進(jìn)幕墻門窗（詞條“門窗”由行業(yè)大百科提供）產(chǎn)品的綠色標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。各地區(qū)提出不同的建筑節(jié)能指標(biāo)，包括京津冀地區(qū)提出的門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）窗傳熱系數(shù)1.1w/㎡.k，2021年實(shí)施節(jié)能80%目標(biāo)等�！�綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2019已在全國正式施行。接下來將進(jìn)一步加快與國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證進(jìn)行接軌，提高建筑節(jié)能的規(guī)范功效。
五、建筑圍護(hù)系統(tǒng)幕墻產(chǎn)品的節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)
(一)、建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）主要能耗表現(xiàn)
1、原材料生產(chǎn)過程中的碳排放。幕墻系統(tǒng)中大量使用的玻璃，鋼材，鋁材等，在原材料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的碳排放。
2、生產(chǎn)加工過程中的能耗損失。幕墻產(chǎn)品的加工，組裝，運(yùn)輸，安裝等各環(huán)節(jié)都消耗大量的資源(電能，廢料等)。
3、幕墻產(chǎn)品使用中的能耗損失。幕墻使用過程中，存在巨大的能源損耗。氣密性、保溫性差。保證透光率等基本要求下的熱損失（詞條“熱損失”由行業(yè)大百科提供）嚴(yán)重。
4、非可再生資源的資源損失。建筑幕墻中如玻璃，密封膠等材料為非可再生資源，還無法實(shí)現(xiàn)回收利用。
(二)、建筑幕墻節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)
推廣綠色建筑理念，推動(dòng)綠色建筑幕墻在工程中的應(yīng)用，在建筑生命周期中，以最節(jié)約能源、最有效利用資源的方式，最低環(huán)境負(fù)荷的情況下建造最安全、健康、高效及舒適的使用空間。
1、推動(dòng)建材行業(yè)碳達(dá)峰，引導(dǎo)建材行業(yè)向輕型化、集約化、制品化、低碳化轉(zhuǎn)型。鼓勵(lì)建材企業(yè)使用粉煤灰、工業(yè)廢渣、尾礦渣等作為原料或水泥混合材，多采用可回收利用及復(fù)合材料。加快推進(jìn)綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證和應(yīng)用推廣，推廣節(jié)能技術(shù)設(shè)備，開展能源管理體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。
2、建筑體形和空間處理上減少不必要的空間浪費(fèi)及產(chǎn)品生產(chǎn)及使用的能耗損失;將建筑空間轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)，高舒適度，完美形式的空間，并達(dá)到人工環(huán)境與自然環(huán)境的關(guān)系協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以及解決好建筑、環(huán)境、功能、能源、美學(xué)的關(guān)系，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。
�、拧p少為追求建筑外觀造型而忽略空間利用的幕墻設(shè)計(jì)。
�、啤⒔ㄖp量化及產(chǎn)品的節(jié)能性能提升。
⑶、加工，生產(chǎn)，安裝過程中的資源節(jié)約。
3、充分利用自然能源;包括：自然采光，自然通風(fēng)，光、風(fēng)、水的清潔能源利用及城市融合，建筑集成。實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的理念，創(chuàng)造融合于自然環(huán)境的建筑內(nèi)部空間，將自然生態(tài)的循環(huán)過程整合于建筑之中，使其具有生物體的有機(jī)特性。所以就要強(qiáng)調(diào)建筑外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)中門窗、幕墻的多功能性，發(fā)揮透光、遮陽、蓄熱(包括利用太陽能和保溫材料)、通風(fēng)等多功能。
4、提高增加使用保溫材料技術(shù)，降低能耗。減少使用傳統(tǒng)材料，推廣復(fù)合材料，斷熱材料，提升熱工性能，降低熱傳遞。通過控制傳熱的途徑和增加保溫遮陽系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
六、低碳節(jié)能建筑維護(hù)產(chǎn)品的應(yīng)用方向
面對(duì)“3060”雙碳目標(biāo)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。嚴(yán)控新建項(xiàng)目的能耗物耗及碳排放，加快節(jié)能降碳先進(jìn)工藝技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用;在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，全力開發(fā)綠色低碳環(huán)保型產(chǎn)品，加快提升高端幕墻產(chǎn)品供給水平，確�！笆奈濉本G色幕墻產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模。針對(duì)上述目標(biāo)，應(yīng)將從如下方面進(jìn)行幕墻系統(tǒng)的減碳、固碳研究工作：
(一)、產(chǎn)品性能升級(jí)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)熱工節(jié)能
建筑維護(hù)產(chǎn)品的高性能主要體現(xiàn)在提高密封性能和采取良好的保溫隔熱結(jié)構(gòu)。其中保溫隔熱主要研究的就是熱量傳遞問題。建筑物的傳熱是通過對(duì)流傳熱，導(dǎo)熱傳熱，輻射傳熱三種途徑綜合作用的結(jié)果。玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在上述三種傳熱方式中設(shè)計(jì)合理的控制熱通道手段，以減少熱損失，達(dá)到節(jié)能的目的。下面從幾個(gè)基本結(jié)構(gòu)及材料的選擇上提出幾點(diǎn)基礎(chǔ)性的參考數(shù)據(jù)。
1、選用熱工性能高的面材
對(duì)于鋁合金窗及玻璃幕墻來說， 由于玻璃的面積占據(jù)立面的絕大部分，可以參與熱交換的面積較大，就決定了面材玻璃是門窗幕墻節(jié)能的關(guān)鍵。在目前玻璃選擇中多采用Low-E中空玻璃或多層中空玻璃較合適，中空層厚度為12mm最為適用，即達(dá)到阻隔傳導(dǎo)作用又避免產(chǎn)生對(duì)流。當(dāng)然這是一個(gè)結(jié)合成本，使用環(huán)境，構(gòu)造要求的綜合過程。下面通過基本的試驗(yàn)與計(jì)算，從幾方面驗(yàn)證了面材對(duì)熱工的影響。
⑴、玻璃厚度對(duì)熱工的影響
結(jié)論：玻璃內(nèi)外片厚度增加，對(duì)K值影響細(xì)微，幾乎無變化。
�、啤⒉Ａе锌諏雍穸葘�(duì)熱工的影響
結(jié)論：如圖中所示，隨中空層厚度增加,玻璃U值的變化如圖。玻璃空氣層從1mm-9mm時(shí)，K值下降明顯，從9-12mm是下降速度開始變緩，13mm以后，K值反而有輕微回升。(這里指從單中空構(gòu)造上進(jìn)行的數(shù)據(jù)模擬)
⑶、玻璃中空層個(gè)數(shù)對(duì)熱工的影響
結(jié)論：毋庸置疑，在中空玻璃其他配置相同時(shí)，中空層多，玻璃U值越好，考慮綜合效益，目前三玻兩腔玻璃為主導(dǎo)產(chǎn)品。
通過不同雙中空層厚度與玻璃U值對(duì)比變化曲線圖分析，在典型玻璃配置雙中空層厚度中，前中空層12mm后中空層16mm為U值最佳且性價(jià)比最高。例如6mmLow-E(2#)+12Ar+6mmLow-E(4#)+16Ar+6mm的玻璃選配。
�、取OW-E膜在不同玻璃號(hào)面對(duì)熱工的影響
結(jié)論：以6+12Ar+6mm中空玻璃為例，中空玻璃在2#與3#鍍膜熱工效果最佳且一致，考慮遮陽效果可鍍膜在2#為宜。
結(jié)論：以6+12Ar+6+12Ar+6mm雙中空玻璃為例，雙中空玻璃4#與5#鍍膜熱工效果最佳且一致，考慮遮陽效果可鍍膜在4#為宜。
2、選用熱工性能高的支撐框材及新型保溫材料
�、�、鋁合金型材在窗及幕墻系統(tǒng)中，不但起著支承龍骨的作用，而且對(duì)節(jié)能效果也有較大影響。通常情況下，鋁合金型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）采用的為高性能隔熱條結(jié)構(gòu)。隔熱條選用材料為聚酰胺尼龍66加25%玻璃纖維,其傳熱系數(shù)為0.3W/(㎡K)遠(yuǎn)小于鋁合金的傳熱系數(shù)160W/(㎡K)，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。這樣形成“斷橋”，可增大熱阻，減少熱傳導(dǎo)（詞條“熱傳導(dǎo)”由行業(yè)大百科提供），從而形成隔熱幕墻產(chǎn)品。即使在炎熱的夏季，當(dāng)太陽暴曬的情況下，斷熱型材室外部分表面溫度通常可達(dá) 35～85℃，而室內(nèi)仍可維持在24～28℃左右，有效地減少傳到室內(nèi)的熱量，可減少制冷費(fèi)用;而在寒冷的冬季，室外鋁材的溫度可與環(huán)境溫度相當(dāng)(一般-28～-20℃)，而室內(nèi)鋁材仍然可達(dá)到 8～15℃，從而減少熱量損失，節(jié)約冬季取暖的費(fèi)用，從而達(dá)到節(jié)能目的。
�、�、在整個(gè)門窗幕墻的系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造上可增加熱工性能好的保溫材料，如巖棉或氣凝膠墊等。氣凝膠墊的導(dǎo)熱系數(shù)（詞條“導(dǎo)熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）低至0.016W/m·k，大大提高整體的保溫性能。在框架和構(gòu)件選擇上可進(jìn)一步推廣使用樹脂型材、碳纖維型材，玄武巖纖維型材等導(dǎo)熱系數(shù)較低材料。
3、幕墻系統(tǒng)產(chǎn)品構(gòu)造設(shè)計(jì)的節(jié)能保障措施
⑴、遮陽系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中不可或缺的一部分，它已經(jīng)融合到國際建筑中建筑的節(jié)能、環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)中去。一套完整的遮陽系統(tǒng)完美而和諧地統(tǒng)一了屋頂或玻璃幕墻采光與遮陽節(jié)能。如電動(dòng)遮陽系統(tǒng)可
收縮自如，能在陰雨天讓柔和的自然光漫入室內(nèi)，減少照明能耗。雙重節(jié)能的設(shè)計(jì)，既遮陽實(shí)用又能保持建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格。總結(jié)起來
建筑遮陽分為構(gòu)造遮陽和材料遮陽兩類。構(gòu)造遮陽主要包括結(jié)構(gòu)造型，裝飾翼，遮陽百葉等途徑實(shí)現(xiàn)內(nèi)
外遮陽效果。材料遮陽主要是通過面材的材料選擇，包括
調(diào)光玻璃，溫變玻璃，織物面材等，即達(dá)到建筑整體美觀效果，又實(shí)現(xiàn)了隔阻室外大部分陽光熱量進(jìn)入室內(nèi)。
�、�、雙層通風(fēng)幕墻（詞條“雙層通風(fēng)幕墻”由行業(yè)大百科提供）、熱通道幕墻等。它由內(nèi)、外兩道幕墻組成，與傳統(tǒng)的單層幕墻相比，它的最大特點(diǎn)是由內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個(gè)通風(fēng)換氣層。通風(fēng)換氣層形成自下而上的空氣循環(huán)（詞條“空氣循環(huán)”由行業(yè)大百科提供），使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達(dá)到或接近室內(nèi)溫度，從而形成優(yōu)越的溫度條件，達(dá)到節(jié)能效果，同時(shí)對(duì)隔音，光污染（詞條“光污染”由行業(yè)大百科提供）等帶來顯著改善。也可通過系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的微氣候控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多種循環(huán)形式的通風(fēng)，改變微氣候。包括普通通風(fēng)，過濾通風(fēng)，有氧新風(fēng)，節(jié)能防霾，養(yǎng)生通風(fēng)的應(yīng)用等，改善宜居環(huán)境。
4、幕墻系統(tǒng)產(chǎn)品提高熱工性能的低碳效益分析
目前幕墻系統(tǒng)U值一般在2.1 W/㎡·K左右，為了提高產(chǎn)品節(jié)能性能，應(yīng)從系統(tǒng)構(gòu)造及選材等方面入手將系統(tǒng)U值降低至1.1 W/㎡·K左右為基本目標(biāo)。經(jīng)初步估算，以沈陽地區(qū)為例，冬季供暖期為11月至次年3月(共151天)，平均室外氣溫為-9.7℃。夏季空調(diào)制冷期一般為三個(gè)月(共92天)，平均室外氣溫為27.2℃。擬按一棟幕墻面積為10萬平方米的建筑計(jì)算，在保持建筑室內(nèi)恒溫20℃的情況下，U值由2.1 W/㎡·K降低至1.1 W/㎡·K，理論可減小能量損失計(jì)算如下：
冬季供暖期共計(jì)151天，室內(nèi)外平均溫差為29.7℃，通過降低幕墻系統(tǒng)U值，理論可減小能量損失：(按60%使用率估算)
(2.1-1.1)W/㎡·K×100000㎡×29.7℃×(151×24)h×60%
= 6457968000W·h= 6457968kW·h
=645.80萬度電
夏季空調(diào)制冷期共計(jì)92天，室內(nèi)外平均溫差為7.2℃ ，通過降低幕墻系統(tǒng)U值，理論可減小能量損失：(按60%使用率估算)
(2.1-1.1)W/㎡·K×100000㎡×7.2℃×(92×24)h×60%
= 953856000W·h= 953856kW·h
=95.39萬度電
一棟幕墻面積為10萬平方米的建筑，系統(tǒng)U值由2.1 W/㎡·K降低至1.1 W/㎡·K后，可實(shí)現(xiàn)年度節(jié)能741萬度電，單年節(jié)約用電費(fèi)用589萬。按幕墻設(shè)計(jì)壽命25年計(jì)算，就可節(jié)約1.85億度電，按商業(yè)電價(jià)0.795元/度計(jì)算約合1.47億元。等效節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6.48萬噸，減少CO2排放18.5萬噸(每發(fā)1度電需消耗0.35千克標(biāo)準(zhǔn)煤，排放0.997千克CO2 )。
(二)、清潔能源在建筑維護(hù)產(chǎn)品中的綜合應(yīng)用
隨著石化能源的日益枯竭和人類生存環(huán)境的日益惡化，清潔能源如太陽能、風(fēng)能等可再生能源的開發(fā)利用成為發(fā)展的主流。我們幕墻行業(yè)將借此機(jī)遇，讓光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與幕墻系統(tǒng)完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑幕墻系統(tǒng)的低碳減排。
1、BIPV（詞條“BIPV”由行業(yè)大百科提供）光伏建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用
�、�、從產(chǎn)品類型來說，BIPV 組件的種類也日益豐富，能夠滿足建筑師對(duì)透光性、顏色、形狀等各方面的建材設(shè)計(jì)要求，也推動(dòng)了建筑界對(duì)于光伏建筑一體化的建設(shè)理念。根據(jù)預(yù)測(cè)，未來十年BIPV 市場(chǎng)的復(fù)合增速將達(dá)到40%，BIPV的存量市場(chǎng)規(guī)模在萬億級(jí)別。在過去一段時(shí)間，我國的BIPV 發(fā)展進(jìn)程比較緩慢，主要受限于光伏建設(shè)的高成本，而且我國電價(jià)遠(yuǎn)低于海外發(fā)達(dá)國家，當(dāng)時(shí)的光伏發(fā)展不具備經(jīng)濟(jì)性。但隨著光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前我國常規(guī)光伏已步入平價(jià)，為BIPV 大規(guī)模推廣提供了重要的基礎(chǔ)條件。近年來，光伏產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展成熟，全行業(yè)在邁向平價(jià)上網(wǎng)過程中的產(chǎn)品價(jià)格快速下降，效率持續(xù)提升;而由于供給側(cè)改革，建材的價(jià)格近年來有所上漲，兩者共同提高了BIPV 的性價(jià)比。在“十四五”期間通過解除光伏成本和協(xié)同兩大限制因素后，裝機(jī)容量可能達(dá)到30~50GW，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模在1500~2500 億元。
⑵、利用光伏發(fā)電技術(shù)與幕墻系統(tǒng)相結(jié)合，在建筑的屋面、層間、立面及采光頂等部位設(shè)置發(fā)電單元，充分利用太陽能的清潔無污染特性。光伏組件的主要分類及選擇包括：晶體硅電池(包括單晶硅、多晶硅和帶狀硅等)、非晶硅電池、薄膜光伏電池(包括銅銦鎵硒、碲化鎘等)。其中晶硅類組件是目前發(fā)展最為成熟并應(yīng)用最為廣泛的光伏組件，在應(yīng)用中處于主導(dǎo)地位，占據(jù)了80%左右的市場(chǎng)份額。近年來，薄膜電池（詞條“薄膜電池”由行業(yè)大百科提供）大放異彩、備受追捧，被行業(yè)認(rèn)為是未來有可能取代晶硅電池的下一代太陽能電池技術(shù)。薄膜組件因其具有弱光發(fā)電的特性，及具有優(yōu)越的外觀效果，如碲化鎘薄膜電池可以制作出不同的色彩效果，同時(shí)可以制作出防石材、防金屬等外觀效果等，由于其色彩均勻、美觀，整體感強(qiáng)，特別適合于對(duì)美觀度要求較高的建筑上使用，尤為適合建筑幕墻行業(yè)面材的替代選用。
�、�、光伏系統(tǒng)（詞條“光伏系統(tǒng)”由行業(yè)大百科提供）安裝之后，用戶最關(guān)心就是發(fā)電量，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到用戶的投資回報(bào)。影響發(fā)電量的因素很多，例如組件轉(zhuǎn)換效率、逆變效率、電纜的線損、組件安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器容配比系統(tǒng)方案、線路設(shè)計(jì)、施工、電網(wǎng)電壓等諸多因素。
�、�、一般光伏組件的轉(zhuǎn)換效率(包含晶硅類和碲化鎘薄膜組件)基本上目前理論數(shù)據(jù)均可達(dá)到15%至20%左右，轉(zhuǎn)換效率=標(biāo)稱功率(W)/(組件面積(㎡)*1000)。逆變效率基本上可以達(dá)到97%左右，電纜線損一般在2%左右。
�、�、光伏組件的安裝角度包含兩個(gè)角度：即傾角和方位角。傾角(高度角)，即光伏組件與水平地面之間的夾角;方位角，即光伏組件的朝向與正南方向的夾角。無論是傾角的變化，還是方位角的變化，都會(huì)對(duì)光伏系統(tǒng)發(fā)電量造成直接影響，當(dāng)然，傾角及方位角變化對(duì)發(fā)電量的影響同時(shí)與緯度也相關(guān)。這是一個(gè)綜合因素的分析過程，這里對(duì)簡單的數(shù)據(jù)做一對(duì)比。
在不同緯度下，平鋪(0°)和垂直(90°，南立面)時(shí)，傾斜面上輻射量與最佳傾角時(shí)的差值如下表
�、邸⒐夥M件在組串發(fā)電時(shí)，為使系統(tǒng)獲得最大效率，在確定光伏組件串聯(lián)數(shù)量時(shí)，應(yīng)主要考慮接至同一臺(tái)逆變器的光伏組件的規(guī)格類型、串聯(lián)數(shù)量及安裝角度應(yīng)保持一致。同時(shí)，逆變器電壓越接近額定工作電壓，效率越高，發(fā)電量收益越好，則串聯(lián)數(shù)量最佳。因此，在確定系統(tǒng)最佳組串時(shí)，需同時(shí)考慮光伏組件電氣特性及逆變器額定工作電壓值。二者達(dá)到最佳匹配時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率的最大化。
�、�、針對(duì)光伏幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用分析經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。以薄膜太陽能組件作為發(fā)電單元為例，市場(chǎng)常規(guī)薄膜組件規(guī)格面積為1.6m×1.2m=1.92㎡，發(fā)電功率為250W，光電轉(zhuǎn)換率為13%，每平米組件發(fā)電功率約為130W。按三類地區(qū)太陽能輻射量測(cè)算(我國按日照時(shí)長共分為五類地區(qū))，年光照時(shí)長約為2600小時(shí)，組件應(yīng)用于建筑采光頂位置，每平米光伏組件年發(fā)電量為130×2600=338kW·h=338度電，以一座1000㎡的采光頂建筑面積為例，考慮采光頂坡度傾角、方位角及衰減損耗等因素，按80%效率考慮(如立面等位置考慮傾角問題會(huì)有更大折減)，年發(fā)電總量為338×0.8×1000=270400度電。按商業(yè)用電電費(fèi)(0.795元/度)計(jì)算，年產(chǎn)生收益為270400×0.795=21.49萬元。
按目前市場(chǎng)幕墻用光伏系統(tǒng)增加建設(shè)成本7元/瓦(即910元/㎡，其中包含逆變器、配電箱等相關(guān)配套設(shè)備及加工安裝費(fèi)用等)計(jì)算，總成本約91萬，則回收成本年限約為91÷21.49=4.3年。綜合考慮太陽能電池組件光電轉(zhuǎn)換率逐年衰減及過程養(yǎng)護(hù)成本等因素，回收成本年限估計(jì)在5至7年左右。
按組件一般壽命25年測(cè)算，可產(chǎn)生發(fā)電收益約537萬元，節(jié)約一次性能源約2366噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可減排二氧化碳6739噸，二氧化硫58.4噸，煙塵41.2噸，煤渣1066噸。
太陽能光伏（詞條“太陽能光伏”由行業(yè)大百科提供）與建筑結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)可以從三個(gè)方面來看，分別是：建筑、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)。從建筑上看，可以最大限度的利用建筑面積，無需額外占用建筑空間和土地資源;從經(jīng)濟(jì)上看，太陽能光伏可以就近發(fā)電、用電，極大程度節(jié)約電站建設(shè)和電力輸送投資成本;從技術(shù)上看，只需將太陽能光伏組件安裝在建筑幕墻或屋頂即可，可極大地提高建筑的附加價(jià)值。
2、風(fēng)能的利用
將風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與幕墻相結(jié)合，利用風(fēng)能資源實(shí)現(xiàn)幕墻系統(tǒng)的低碳運(yùn)行。將建筑物作為風(fēng)力強(qiáng)化和收集的載體，將風(fēng)力與建筑物有機(jī)地結(jié)合成一體。風(fēng)能與太陽能一樣，是一種取之不盡用之不竭的可再生綠色清潔能源。近20年來，太陽能與建筑一體化設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，而風(fēng)能由于其不穩(wěn)定性（詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供）和噪音污染等問題很少大規(guī)模地與建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。近年來，在建筑幕墻行業(yè)小型微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電在遮陽百葉或格柵系統(tǒng)中的應(yīng)用是一個(gè)全新的技術(shù)創(chuàng)新，在產(chǎn)生綠色能源的同時(shí)兼顧了建筑美學(xué)。
(三)、輕量化、裝配式產(chǎn)品升級(jí)及綠色環(huán)保材料的應(yīng)用
在建筑一體化設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，進(jìn)行輕量化、裝配式設(shè)計(jì)，節(jié)省材料，節(jié)省能耗。
1、輕量化是可以用減輕產(chǎn)品自重且可以提高產(chǎn)品綜合性能的材料，指的是在滿足機(jī)械性能（詞條“機(jī)械性能”由行業(yè)大百科提供）的前提下，將材料重量減輕。面材輕量化如ETFE、透明亞克力、發(fā)泡鋁等應(yīng)用�？蛄陷p量化包括樹脂框、碳纖維鋁框等。
2、裝配式建筑（詞條“裝配式建筑”由行業(yè)大百科提供）是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝而成的建筑。裝配式幕墻的使用，如整體陽臺(tái)、整體GRC（詞條“GRC”由行業(yè)大百科提供）質(zhì)窗口等模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
3、新型綠色環(huán)保材料的應(yīng)用是將基本無毒無害型或低毒、低排放型材料、環(huán)保節(jié)能新型技術(shù)應(yīng)用在幕墻上，提倡綠化低碳應(yīng)用方向。面材上環(huán)保材料的應(yīng)用包括采用新型環(huán)保材料如陶土板（詞條“陶土板”由行業(yè)大百科提供）、石材蜂窩板、AEP板、千思板（詞條“千思板”由行業(yè)大百科提供）、水泥發(fā)泡板及發(fā)泡石材等�？虿纳檄h(huán)保材料的應(yīng)用主要為采用新型環(huán)保材料如玻纖增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料、發(fā)泡鋁、樹脂型材、碳纖維鋁型材及高強(qiáng)度鋼型材等。表面噴涂上環(huán)保材料的應(yīng)用有免燒釉面涂料NSGC、環(huán)保型涂料、無鉻鈍化的環(huán)保鍍鋅、免噴涂材料等。綠色環(huán)保的密封材料應(yīng)用包括MS環(huán)保膠、生物乳膠漆、無甲醛的異氰酸酯黏合劑等。
4、推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品應(yīng)用及工業(yè)工程自動(dòng)化。利用標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)工程、沖切法、自動(dòng)化提升效率，降低成本，降低能耗。
⑴、采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品后，減少產(chǎn)品不必要的差異化，大大減少了材料的種類及單平米材料用量。單從型材平米用量推算，如每平米型材用量綜合下降1kg。按單體建筑3萬平的幕墻型材用量計(jì)算，約降碳530噸。(每生產(chǎn)1噸電解鋁，需消耗電能13500KWh，折合為需燃燒4.7噸標(biāo)準(zhǔn)煤，產(chǎn)生13.4噸CO2，另外，電解過程中產(chǎn)生1.8噸CO2。每擠壓（詞條“擠壓”由行業(yè)大百科提供）1噸鋁型材，約排碳2.48噸。算得每生產(chǎn)1噸鋁型材，合計(jì)排碳17.68噸。)
�、�、通過標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，進(jìn)一步采用工業(yè)工程手段，通過生產(chǎn)線自動(dòng)化改進(jìn)，及采用沖切法的標(biāo)準(zhǔn)簡易加工等，提高整體工作效率，降低生產(chǎn)加工時(shí)間，達(dá)到降碳目的。同時(shí)便于包裝，節(jié)約空間，降低運(yùn)輸成本，安裝簡便，降低安裝成本等。
(四)、與建筑融合的城市綠植幕墻系統(tǒng)應(yīng)用
依托垂直綠化技術(shù)，開發(fā)綠植幕墻系統(tǒng)，改善建筑微氣候環(huán)境，實(shí)現(xiàn)固碳功能。綠植幕墻，是指依托幕墻系統(tǒng)進(jìn)行垂直綠化的技術(shù)，將綠植沿建筑幕墻外立面攀附固定形成的垂直立面的綠化�？梢詾槌鞘性黾佑行У木G化面積，有效擴(kuò)大城市的綠化范圍，提升綠化覆蓋率，在空間的維度上實(shí)現(xiàn)建筑的吸碳運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)真正意義的碳中和。
1、綠植和幕墻結(jié)合形態(tài)。
建筑立面的垂直綠化建筑屋面綠化既有建筑外墻改造
2、綠植幕墻系統(tǒng)構(gòu)成。
綠植幕墻系統(tǒng)主要包括：①、定植結(jié)構(gòu);②、支撐框架;③、自動(dòng)微滴灌系統(tǒng);④、補(bǔ)光系統(tǒng)及各類相關(guān)附件等。其外延配套還可以與雨水收集系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合。
3、綠植幕墻的意義。
生態(tài)效益：①、改善空氣質(zhì)量，吸收碳排放;②、調(diào)節(jié)溫度和濕度;③、控制噪音。
社會(huì)效益：①、拓展綠化空間、城市多樣化需要;②、減少光污染;③、保護(hù)建筑物。
經(jīng)濟(jì)效益：①、綠植幕墻自身的使用價(jià)值;②、裝飾綠化后的景觀效益;③、景觀功能所產(chǎn)生的吸引人們購買欲望的潛在價(jià)值等。
4、綠植幕墻的節(jié)能效果。
據(jù)測(cè)定，應(yīng)用綠植覆蓋的建筑墻面溫度通�？山档�2—7度，空氣相對(duì)濕度可以提高10—20%，室溫降低3~5℃。一座面積約5000平方米的綠植幕墻，年節(jié)能量約為7.2萬度，減少二氧化碳排放66.32噸。
(五)、實(shí)現(xiàn)建筑智慧皮膚的智能化幕墻系統(tǒng)
隨著社會(huì)的進(jìn)步、建筑領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)建筑物的綠色、環(huán)保、生態(tài)體系的可持續(xù)發(fā)展性提出了更高的要求，這就要求在建筑“外皮”上著眼于綜合環(huán)境與氣候因素的生態(tài)智能化建筑發(fā)展。
智能化幕墻控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)環(huán)境參數(shù)的溫度傳感器，風(fēng)傳感器，光照傳感器，雨傳感器，煙感傳感器，探測(cè)器和中央處理單元等組成。使其建筑產(chǎn)品通過感知功能，處理功能和擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)有效的智能化運(yùn)行管理。主要具體應(yīng)用包括：智能遮陽，智能開啟，消防聯(lián)動(dòng)，微循環(huán)，空氣凈化，門控安防，智能照明，自動(dòng)檢測(cè)等。使建筑物從被動(dòng)封閉式走向主動(dòng)開放式的生態(tài)智慧化產(chǎn)品。生態(tài)建筑的產(chǎn)生與發(fā)展是歷史的必然，也將是人類進(jìn)步的象征。
(六)、結(jié)束語
隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)與落實(shí)，全社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、能源合理利用越來越重視，建筑幕墻企業(yè)也要在綠色環(huán)保方面加大了研發(fā)和投入。為了實(shí)現(xiàn)建筑全過程綠色發(fā)展，在幕墻產(chǎn)品生命周期的每一個(gè)階段都應(yīng)融入綠色科技，減少對(duì)環(huán)境的消耗和傷害。綠色的建筑幕墻產(chǎn)品源自完整的綠色生命周期，以及在整個(gè)生命周期中，企業(yè)的自我約束。從零件、原材料采購到開發(fā)設(shè)計(jì)、使用、回收與重復(fù)使用及再利用過程中。通過建筑外圍護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品的升級(jí)，達(dá)成建筑門窗、幕墻綠色發(fā)展的目標(biāo)。
作者單位：沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司
