幕墙第一线 | “全直流建筑”大同能源馆——零能耗建筑“教科书”来了
编者按
2021年7月30日，《幕墙设计》、中国幕墙工程网、幕墙世界weekly在山西大同参观新建成开放的大同博物馆， 结束完上午的观摩后准备乘车前往应县参观木塔。当车从博物馆前的主干道向西北转弯的时候，一个超级现代的建筑立马呈现在我们眼前。“唷！这不是珠海兴业做的大同能源馆么？”遂拿起手机，咔咔几张拍照，然后赶紧给兴业总工罗多发送过去，于是就有了接下来的聊天记录，然后就有了今天的文章和报道。项目概况
项目名称：大同未来能源馆
项目地点：山西省大同国际能源革命科创园A区
设计单位：太原市建筑设计研究院
建筑面积：28899.94㎡
建筑类型：被动式超低能耗绿色产能建筑
项目评优：首届智能建造技术创新大赛一等奖
项目特质：大同未来能源馆为全被动式建筑，新技术应用较多，采用部分钢梁预制的搭建方式，管线复杂且施工周期要求百天完成，针对上述技术难点，对于传统设计施工都有一定难度，因此采用BIM技术，对管线优化并出图，将钢梁预留洞口精准定位，部分房间进行BIM精装修可视化成果展示，机电专业进行工程量统计等方面的应用。
此项目以“升腾的能量云”作为设计理念，其立面元素提炼自历史文脉、生态文明与能源革命等极具标识的主题，通过建筑上部及屋顶整体的光伏建筑一体化的运用，营造出轻盈灵动的“云朵”形象。利用2100㎡智能调光玻璃以及18万点光源的有机排列，将展示馆幕墙和大堂妆点得更有科技感，此外调光玻璃让整栋建筑在透明与不透明之间自由切换，仿佛如空中聚散无常的云朵。
零能耗建筑典范
由于本工程既是低碳能源馆，同时又担当着“能源革命先行者”的使命。因此在整个建设过程中，遵循了“被动优先、主动优化”的设计理念，通过各项新技术、新工艺、新材料的投入，让展馆充满了黑科技：卓越保温性能和高气密性的外围护结构、高效节能被动式门窗幕墙、智能液晶调光玻璃实现可变遮阳、地道风系统、防止结构热桥、及有组织的室内新风供应和热回收系统；最大限度的利用建筑外表面通过建筑光伏一体化技术实现建筑本体光伏发电装机容量近1兆瓦，配以带储能的直流微网技术提高可再生能源利用效率从而实现“零能耗”的建筑能耗目标。
能源馆堪称一座巨型的太阳能光伏一体化建筑，按照建筑发电厂的概念创作，所有建筑用电均由自身的光伏组件转换而成。因此，光伏系统的光伏构件设计、装配式的节点设计、结构传力、系统散热、电气设计等都非常重要，既要保证其外立面如云朵般舒展美观，又要兼顾其发电的效率，还要利于维护保养，难度空前。设计团队比选了5个建筑方案，综合建筑效果、装机功率和建设成本，最终选择了现在能欣赏到的这种鳞片状渐变镂空的立面效果。
光伏构件的设计首先要满足建筑美观要求和结构安全，在此基础上尽可能的选用标准尺寸的构件，以减低光伏构件“二次加工”所带来的成本增加，通过构造措施满足装配的要求。无论是晶硅电池还是薄膜电池，设计和项目管理团队从全国最优的光电建筑材料厂家中筛选出多家匹配的企业，反复对板块颜色和发电量进行了比对测试。最终根据墙面、屋顶、采光顶等不同的建筑区域选择了各自相适应的材料：东南西三个立面选择了国际领先的银灰色碲化镉薄膜组件(CdTe)，1200×600的标准尺寸共1403片，彩色组件的光电转化效率约12.5%；靠南的屋面选择了高效低衰减的标准单晶硅双玻光伏组件，1128×2271的标准尺寸共1096片，光电转化率达到20%以上；靠北的采光屋面选择了与靠南屋面一样的电池芯片和组件尺寸，但透光率大于40%以满足该区域采光的要求，共726片，光电转化率为12.6%；中庭采光顶选择40%透光率的碲化镉薄膜组件。上述4个部分的光伏总装机超过近1MW，年发电量约为125万度电，满足“零能耗建筑”的发电量要求。
通过充满未来感的幕墙系统，再结合精彩的泛光照明体系，使其日间和夜间均能全方位体现项目如“云卷云舒”般丰富多变的特色，呈现出“全周期、全方位、无死角”的建筑之美。该项目采用冷光源发光，内置微电脑芯片，可任意编程控制，多个点光源同步变化，响应时间快、发光效率较高能快速实现立面上灯光亮度、色温、饱和度和图案变化，通过联动变幻，呈现出生动、活泼、流畅的灯光效果。
光伏幕墙系统上由18万个点光源组成巨大菱形网格墙，灯具的排布结合立面的分割造型，将原有的轮廓通过富有变化的灯光照亮，延续了日间的建筑形态。
此外调光玻璃在本工程的应用中也堪称神来之笔，当展馆幕墙处于开放透明时，通透性良好，给室内带来优异自然照明，当烈日炎炎时则通过控制可充分发挥调光玻璃隔热、隔紫外线的功能，让展馆温度保持着体感适中的状态。
△ 视频：大同能源馆——全被动式超低能耗绿色产能建筑中的BIM应用（时长：9′56″）
结 语
整合了如此众多黑科技的能源馆，凝聚了幕墙设计、加工、安装及上下游供应链的智慧和汗水，其先进的理念具有里程碑式的意义，是近年来非常值得观摩的一个新项目。
该项目由太原市建筑设计研究院总体设计，水发兴业能源集团旗下的珠海中建兴业绿色建筑设计研究院包揽了：光伏建筑一体化系统（BIPV）集成设计、被动式智能调光门窗幕墙系统设计、建筑智能化系统及智慧园区管理系统设计、建筑直流微网与储能技术方案设计、导光管照明系统设计、室外灯光设计、屋面花园设计等关键技术的专项设计。
今年12月，在上海举行的FDC门窗幕墙高级研讨会现场，“水发兴业”总工及研究院院长罗多女士，将带来零能耗绿色建筑典范——山西未来能源馆的创新实践案例全解。
（文 /罗 多；责任编辑 / 唐 琦）