绿色施工理念下光伏一体化建筑施工技术初探

绿色施工理念下光伏一体化建筑施工技术初探

王中昌

身份证号码：430122199008090333

摘要：随着环境问题的日益严峻和能源危机的加剧，祖国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，绿色建筑和可再生能源的结合已经成为建筑行业“双碳”发展的重要趋势。光伏一体化建筑作为绿色建筑的重要组成部分，通过将光伏技术与建筑结构深度相融合，实现了建筑能源的自给自足，最大程度地减少了建筑对外部能源的依赖，致力于由“建筑本身”变为“能源本身”的美好探索。本文通过对绿色施工理念下光伏一体化建筑施工技术的探讨，分析了光伏一体化建筑在实际施工中的应用与挑战，并提出了适应绿色施工理念的技术方案。首先，文章介绍了绿色施工理念的内涵及其对建筑施工的影响，接着分析了光伏一体化建筑的技术特点及优势，重点讨论了光伏一体化建筑在施工过程中的技术实施细节，包括光伏组件的集成方式、施工工艺、质量控制等方面。通过案例分析，本文进一步评估了光伏一体化建筑施工技术的可行性及其在绿色建筑中的应用前景。最后，文章总结了光伏一体化建筑施工技术在未来建筑施工中的发展趋势，并提出了未来优化技术和推广应用的建议。

关键词：绿色施工理念；中国光伏发展史；光伏一体化建筑；可再生能源；建筑施工技术；绿色建筑

引言

随着“双碳”目标环保意识的提高和可持续发展需求的增加，绿色建筑已成为建筑行业未来的发展方向。绿色施工理念强调在施工过程中合理利用资源、减少能源消耗、提高能源转化应用率、降低环境污染并提升施工效率以实现可持续发展。光伏一体化建筑作为绿色建筑的重要形式，将光伏发电技术与建筑材料和建筑结构结合，既提供可再生能源，又提升建筑功能性并降低能耗。随着光伏技术的进步和市场需求的扩展，光伏一体化建筑逐渐成为前景广阔的建筑美学形式。

然而，光伏一体化建筑的施工涉及建筑、能源、环境、储能等多个领域，技术难度较高，产品技术迭代更新较快，需要在保证建筑安全和功能的同时，充分发挥光伏系统效能。传统光伏安装方式将组件与建筑分开，存在美观差和施工复杂等问题。而光伏一体化建筑通过将光伏系统与建筑材料融合，与建筑结构融合，提升能源效率并减少碳排放。如何在施工过程中科学实施光伏一体化设计，成为建筑行业新基建的关键课题。本文将结合绿色施工理念，探讨光伏一体化建筑施工技术的实施方法，分析应用案例，并提出优化建议，为其推广与发展提供参考。

一、绿色施工理念及其对建筑施工的影响

绿色施工理念是指在建筑施工过程中，通过采用绿色设计、绿色材料、节能技术、清洁生产技术等手段，减少碳排放，减少对环境的负面影响，提高资源的利用效率，促进建筑的可持续发展。绿色施工不仅要求建筑在施工阶段尽量减少对环境的污染，还要注重建筑的使用阶段的能源消耗和环境影响，力求实现建筑全生命周期的绿色化，响应祖国明确的“双碳”目标。

绿色施工理念对建筑施工产生了深远的影响。在建筑材料的选择上，绿色施工理念鼓励使用低碳、环保、可再生的材料，以减少资源浪费和污染排放；在施工工艺上，绿色施工提倡采用高效、节能的施工方法，减少施工过程中的能源消耗和废弃物产生。此外，绿色施工还要求建筑在设计阶段就充分考虑能源的利用与环境的保护，采用适合的可再生能源系统和环保技术，提升建筑的整体可持续性。

在这一理念的推动下，光伏一体化建筑作为一种典型的绿色建筑形式应运而生。光伏一体化建筑不仅能够实现建筑能效的提升，还能为建筑提供清洁能源，减少建筑对外部能源的依赖，致力于由“建筑本身”变为“能源本身”的美好探索，符合绿色施工的核心理念。因此，如何在光伏一体化建筑的施工过程中贯彻绿色施工理念，确保其在实际应用中的效果，成为当前建筑行业的重要研究课题。

二、中国光伏发展史趋势

首先介绍，从光伏早期技术探索祖国1958年研制出首块硅单晶，开启光伏技术研究，1970年代太阳能应用集中于航天领域（如卫星电源），地面应用很少，1980年引进国外光伏生产线，但产业规模小，成本高昂，主要用于偏远地区供电。

其次，产业化起步从1990年代政府推动“光明工程”“送电到乡”项目，光伏在无电地区推广，2001年无锡尚德成立，成为中国首家光伏上市企业（2005年纽交所上市），标志产业化开端，2003年-2005年欧洲光伏市场需求激增，中国光伏企业开始出口组件，但核心原料（多晶硅）依赖进口。

此外，祖国光伏快速扩张与全球崛起（2006-2012）年，在政策支持下2006年《可再生能源法》实施，明确扶持光伏发电，2009年“金太阳工程”启动，补贴光伏示范项目，祖国光伏产能迅速扩张，2010年占全球50%以上，但出现低端产能过剩，2011-2012年欧美“双反”（反倾销、反补贴）调查重创出口依赖型企业，无锡尚德等巨头破产重组。

再到，政策调整与转型升级，国内市场的政策调整在2013年国务院发布《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，推行上网电价补贴（FIT），分布式光伏与集中式电站并举，中国新增装机量于2015年跃居全球第一；转型技术升级方面多晶硅国产化突破（保利协鑫的流化床法），成本大幅下降，单晶硅技术（隆基股份）效率提升，逐步成为主流。

2019年至今，在2019年竞价上网，补贴退坡，2021年全面进入平价时代。  “整县推进”分布式光伏试点（2021年）推动户用光伏普及，2022年晶硅电池实验室效率超26%，钙钛矿等新型电池加速研发，光伏+储能、光热发电等综合应用兴起，中国占据全球光伏供应链80%以上份额，2023年组件出口超200GW（国内众多企业成为全球龙头），累计装机超490GW，连续8年全球第一（占全球总装机约40%），光伏度电成本较2010年下降90%以上，低于煤电，2023年光伏产品出口额超450亿美元，覆盖200多个国家。

综上所述，祖国光伏产品全产业供应链实现关键核心技术自给自足、制造自主可控、安全高效，成为全球能源转型的核心推动力，展现祖国政策引导与市场创新的有效结合。

三、光伏一体化建筑技术特点及优势

光伏一体化建筑技术（光伏一体化建筑）可以说是把发电功能和建筑本身完美结合的革命性技术。它的核心逻辑其实很清晰——通过三个关键领域的协同创新，让建筑从"耗能大户"变成"能源工厂"。具体来说：

首先技术融合创新。传统建筑材料和光伏板是"各干各的"，但光伏一体化建筑技术把两者合二为一。比如用超薄柔性光伏板替代普通玻璃幕墙，既当建材又发电；或者设计能承重的光伏屋顶，既支撑建筑结构又能产能。这种"一材两用"的模式，相当于让建筑的每一平方米都产生双重价值。现在更智能的是，通过能源管理系统，建筑还能根据天气自动调节发电和用电，就像给建筑装上了"智慧大脑"。

其次，效益叠加放大。这种技术最厉害的是"1+1>2"的效果。传统光伏电站需要单独占地，而光伏一体化建筑直接利用建筑本身的表面发电。欧洲研究数据表明，一栋采用光伏一体化建筑的建筑在25年里，产生的能源是建造时消耗能源的8倍。更直观地说，像北京CBD这样的高楼群如果全面应用光伏一体化建筑，理论上能实现区域用电自给自足，还能把多余的电卖给电网赚钱。

然后，行业变革推动。这不仅是技术升级，更是建筑行业的模式革命。十年前光伏板贵得离谱，现在成本降了将近90%，直接催生了"建筑即电站"的新理念。德国最新的绿色建筑认证就给光伏一体化建筑项目额外加分，相当于给开发商发"环保奖金"。国内像雄安新区的某些新建小区，已经要求必须配置光伏建筑，说明这正在成为行业新标准。

更重要的是环保指数升级。单个光伏一体化建筑建筑的减碳效果可能不明显，但形成规模就不得了。新加坡有个"太阳城计划"，成片改造的建筑群通过智能电网联动，整体减碳效果比单栋建筑翻了一倍多。这就像智能手机的联网效应单台手机只能打电话，但百万台联网就能改变生活方式。未来城市如果大面积应用光伏一体化建筑，可能真能实现"零碳社区"。

简单来说，光伏一体化建筑就是让建筑"长出太阳能皮肤"，自己发电自己用，用不完还能卖钱。这既解决了建筑耗能的老大难问题，又让城市变身巨型发电站，绝对是未来绿色城市的标配技术。

四、光伏一体化建筑施工技术实施方案

在光伏一体化建筑施工中，需将光伏系统与建筑结构深度融合，这对技术协同、施工管理和质量控制提出了较高要求。以下从前期准备、设计规划、施工实施、工艺细节及案例分析五个方面，结合实际工程经验展开论述。

前期准备做好系统评估与统筹规划。施工前需对建筑的能源需求、光照条件、结构承载力进行全面评估。以江苏常熟龙腾特钢项目为例，通过三维建模分析顶棚弧形钢网架的荷载分布，精准计算光伏组件重量、风压载荷与结构承载力的匹配度，确保建筑安全。同时结合企业用电需求，测算出50兆瓦装机容量可满足钢厂80%的日间用电需求，年发电量达5000万千瓦时。这一阶段需要建筑、结构、电气等多专业团队共同参与，通过联合会议明确各专业施工边界，比如光伏支架的安装位置、电缆桥架的走向规划等，提前解决可能出现的设计冲突，避免后期返工。

设计规划方面技术标准与功能融合设计需遵循《建筑光伏一体化技术规程》等国家标准，在材料选型、结构适配和系统集成三方面实现技术与建筑功能的统一。材料选型方面，比如冬奥延庆赛区山地新闻中心采用黑色单晶硅双玻组件，无框设计使其与天窗自然融合，既保证采光又兼具发电功能，外观上与山地建筑的简洁风格协调一致。结构适配方面，比如多维天津基地项目使用DW-39金属屋面光伏系统，在钢结构设计阶段预留光伏荷载，优化支架布局的同时整合电缆路径，避免后期打孔破坏屋面防水层，提升建筑耐久性。系统集成方面，比如山西神池县穹顶项目采用钙钛矿透光组件，在保证30%透光率满足室内采光的前提下，实现17.92kWp的装机容量，解决了传统光伏组件透光与发电难以兼顾的问题。

施工前通过技术交底会明确难点与应对措施。施工中，光伏组件需与建筑材料实现功能与外观的统一。例如，光伏屋面施工时，组件与屋面材料的搭接宽度、密封胶的选用需符合建筑防水规范；光伏幕墙安装需考虑玻璃的透光率、颜色与建筑立面的协调性，通过隐框设计隐藏支架，保持幕墙整体美观。电气施工方面，电缆需穿管保护并沿建筑结构隐蔽敷设，避免外露影响建筑功能；防雷接地需与建筑主体防雷系统可靠连接，形成完整的避雷网络。施工完成后，需进行淋水试验检测防水性能，通过IV曲线测试验证组件发电效率，确保各项指标符合设计要求。

通过以上各阶段的系统实施，光伏一体化建筑可实现 “安全可靠、高效发电、外观协调” 的目标。随着技术进步，光伏一体化建筑 正从单一项目向园区化、规模化发展，如福建罗源工厂项目通过 “设计-施工-运维”全链条整合，年节约电费超千万元，成为绿色建筑与清洁能源结合的典型模式，为 “双碳” 目标的实现提供重要支撑。

五、光伏一体化建筑质量控制与技术挑战

光伏一体化建筑施工技术的实施涉及多个环节，包括设计、施工、监理、检测质量控制等方面。首先，光伏一体化建筑的设计应考虑到建筑的结构、外观、功能等多方面因素，确保光伏组件与建筑结构的完美结合。在施工过程中，光伏组件的安装质量是影响光伏一体化建筑性能的关键因素，因此需要严格控制施工、安装质量包括比如原材料、中间产品、现场检测等以及针对质量控制过程中发现的不合格严格重视依法依规进行处理闭环，确保光伏系统的稳定性和安全性。

验收质量控制是光伏一体化建筑项目的最终质量把控环节，需确保建筑功能、光伏发电性能及系统安全性均符合设计要求。本阶段主要包括施工单位自检、监理单位平检、业主委托的第三方检，组织勘察设计、施工、监理、业主等单位进行现场验收签字确认，涉及资料审查、现场质量检测、功能测试、问题整改及移交培训等关键流程，最终形成完整的分部、单位工程验收报告，为项目交付和后期运维提供依据。  

其次，光伏一体化建筑还面临诸多的技术挑战。例如，如何在建筑外立面、屋顶等结构上合理安装光伏组件，确保其既能发挥光伏发电的作用，又不影响建筑的美观和功能；如何保证光伏组件与建筑材料的长期结合，避免因气候变化、外部环境等因素导致光伏组件的脱落或损坏；如何优化施工工艺，减少施工成本，提高施工效率；如何与迭代更新的技术产品相融合；如何做好运行维护等，都是需要解决的重要问题。

六、结论

随着绿色施工理念的推进，光伏一体化建筑作为新兴绿色建筑形式，具有广阔应用前景。通过结合光伏技术与建筑设计，光伏一体化建筑不仅提高能源效率，降低能耗，还能增强建筑的绿色性能和美观性，是一场生动的建筑与美学、与能源的碰撞革命。设计、施工方案、产品和质量控制在实施中至关重要。随着技术进步和市场需求增长，光伏一体化建筑将在建筑行业中得到更广泛应用，推动行业向绿色、低碳、可持续方向发展。

参考文献

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