我國建筑能耗日益增長，目前建筑全過程能耗約占全國總能耗的46.5%以上，其中用于供暖、通風(fēng)及空調(diào)的能耗比例高達50%，尋求新的建筑節(jié)能途徑對降低能耗意義重大。為助力“雙碳”目標(biāo)早日實現(xiàn)，發(fā)展低能耗的綠色建筑成為必然趨勢。
太陽能是實現(xiàn)建筑節(jié)能的最大潛力，具備就地采集、就地應(yīng)用的優(yōu)勢，將太陽能與建筑結(jié)合能夠滿足建筑中多種用能需求。BIPV（Building Integrated Photovoltaic）即光伏建筑一體化系統(tǒng)，是一種將太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)，通過太陽能光伏發(fā)電方陣為建筑提供電力，從而實現(xiàn)降低能耗的目的，其發(fā)展前景十分廣闊，有著巨大的市場潛力。然而，BIPV在實際應(yīng)用中存在發(fā)電效率低、夏季室內(nèi)過熱、功能單一等問題，阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。
在墻體與PV板之間設(shè)計真空絕熱板（Vacuum Insulation Panel，英文簡稱VIP），用于隔斷PV板背面高溫向室內(nèi)傳遞，可以有效解決上述問題。VIP是一種新型復(fù)合絕熱材料，通過將疏松多孔的芯材抽真空后用阻隔膜密封而成。由于真空所具有的隔絕熱傳導(dǎo)和熱對流的物理特性能夠大大降低熱量傳遞的效率，從而獲得極好的保溫性能，已被廣泛應(yīng)用于白色家電、冷鏈運輸及建筑保溫等領(lǐng)域。
一般把這種新系統(tǒng)稱為BIPV/Air/VIP，即光伏空氣絕熱建筑一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、空氣對流系統(tǒng)及VIP絕熱系統(tǒng)組成，通過專用安裝支架實現(xiàn)PV板與VIP的結(jié)合，在保留原有發(fā)電效率的基礎(chǔ)上可同時實現(xiàn)以下優(yōu)點：
一是陣列式安裝設(shè)計。通過設(shè)計專用安裝支架，實現(xiàn)PV板與VIP的陣列式安裝，方便在建筑運行期間對BIPV/Air/VIP系統(tǒng)進行維護、安裝和拆卸。
二是空氣隔熱層設(shè)計。在PV板和VIP之間設(shè)置空氣層，利用壓差作用實現(xiàn)空氣對流以交換熱量，進而降低PV板背面溫度并提高發(fā)電效率。
三是VIP墻體絕熱系統(tǒng)設(shè)計。VIP能以最小的使用體積實現(xiàn)最佳的絕熱效果，綜合利用率較高，能有效解決夏季室內(nèi)溫度過熱問題，營造舒適居住環(huán)境的同時降低用電能耗。但是VIP的成本較高，存在一定的應(yīng)用局限性。同時，為了保證BIPV/Air/VIP系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，PV板與VIP的穩(wěn)固結(jié)合也是需要解決的一大問題。
未來，BIPV的目標(biāo)依然是低成本、高效率、高可靠性、長壽命，因此BIPV/Air/VIP這一創(chuàng)新型建筑節(jié)能系統(tǒng)仍需進一步向目標(biāo)邁進。相信在國家“雙碳”戰(zhàn)略和光電建筑優(yōu)惠政策的加持下，光伏建筑和VIP產(chǎn)業(yè)會迎來較好的發(fā)展前景，BIPV/Air/VIP在建筑中的應(yīng)用將成為未來建筑節(jié)能的主流趨勢之一。
（作者單位：南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、中國絕熱節(jié)能材料協(xié)會真空絕熱板分會）
本文原載于《中國建材報》5月29日6版《真空絕熱板有望成為未來建筑節(jié)能“VIP”》
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本文作者：陳照峰
初 審：賀 丹
復(fù) 審：王天恒
終 審：佟令玫
