一、概述
金属板作为一种建筑材料,首先由欧洲人在12世纪时应用于屋面。金属热浸镀技术及冷弯成型技术的日趋成熟,为金属板材在建筑围护系统尤其是屋面部分的应用带来巨大的发展机遇,现在正在被广泛应用于民用与工业建筑。
随着我国社会经济快速发展,建筑作为文化艺术的重要表现形式,被赋予了更多的含义。屋面作为建筑围护系统中最为重要的组成部分,首先应满足遮风避雨、保温隔热、安全耐久、隔声降噪等物理性能要求,同时作为塑造建筑形象不可或缺的一部分,其造型、材质、色彩、肌理等方面有更高的要求。金属屋面与传统的卷材屋面相比,具有轻质高强、设计灵活、色彩丰富、造型独特等特点,能使建筑产生更强的现代感与时代气息,因此在屋面领域中独领风骚。
金属屋面是指以金属材料作为屋面系统的承重和连接骨架,利用金属板作为屋面系统承重或防水材料,配合保温、隔热、隔声、防水等构造,实现屋面系统的各项功能要求的一种屋面形式。
然而,金属板作为一种建筑材料,被大量应用于一般民用建筑和工业建筑上,其历史不到200年。进入20世纪中期,金属热浸镀技术及冷弯成型技术的开发应用和日趋成熟,为金属板材在建筑围护系统尤其是屋面部分的应用带来了巨大的发展机遇。
近年来国内彩涂板产量大幅度提升,2006年年底全国彩涂板生产线已超过200条,总产能达2500万吨,截至2007年年底全国镀锌板产量超过2500万吨,为金属板压型板围护系统的应用提供了充足的材料保证。同时,钢结构应用技术的大量使用和成熟发展,为金属压型板围护系统的应用提供了足够的空间背景和支撑。据不完全统计,2004年、2005年每年采用压型钢板作围护结构的建筑物总面积超过1500万平方米。
金属屋面优势明显,应用广泛。采用金属压型板围护系统的工业建筑与民用建筑,主要以生产厂房、工业仓库、物流建筑、体育场馆、会展建筑、商场超市、机场航站楼、火车车站及码头为主,此类建筑的特点是:跨度大、层数低,相应屋面面积所占比例较大。
二、我国金属屋面的发展历程及发展趋势
从80年代初至今,金属屋面在我国的发展历经了四个阶段:引入期、发展期、完善期和提高期,现在正进入成熟期。
1.1 引入期(1980年—1990年)
金属屋面在我国的发展应用是由工业建筑开始起步的。1979年,上海水产路仓库项目首次采用日本引进的S60压型钢板屋面。1980年,上海宝钢一期工程的近60万平方米建筑围护系统采用了日本的W550(屋面)、V115(墙面)压型钢板取得了很好的社会效益及经济效益。宝钢一期工程因此成为我国采用金属屋面的里程碑式工程,开创了我国金属屋面发展的新纪元。
基于国产化要求,1980年到1983年,上海宝钢建设指挥部成立了由冶金部建筑研究总院牵头的压型金属板、钢板及铝板试验研究专题组,对一期工程引进的日本彩色涂层压型钢板及成型设备进行消化吸收,成功地研制出了适应我国国情的压型钢板及其成型设备,在日本W550、V115板型的基础上研制出W600、V125板型,提高了有效使用率并因此获得了国家科技进步三等奖。之后随着蛇口经济开发区的崛起以及国内粮食棉花大丰收等情况的出现,越来越多的建筑需要在短时间快速建造,轻钢结构建筑应运而生,金属板屋面也随之被推广应用。
我国企业对国外引进的压型钢板成型设备消化吸收快,研制了几十种国产压型钢板成型生产线,满足了国内市场对压型钢板的使用需求。
夹芯板生产线早期也是主要从国外引进,引进国家主要有意大利、德国、韩国和澳洲。
1.2 发展期(1991年—2000年)
随着改革开放的深入,我国经济快速增长,轻型钢结构建筑以及金属板围护体系首先在工业建筑中得到了飞速的发展。
90年代许多国外厂家看到中国经济快速发展带来的市场机遇,纷纷进入中国。以美国巴特勒公司、上海美建钢结构有限公司、澳洲来实公司为代表,这些国外公司的进入,带来了新材料、新技术和新的市场营销模式。
金属围护系统在当时尚属新材料新技术,国家相应的技术标准和施工措施还不健全,快速发展的市场需求缺乏技术指导和管理,因此在设计选材、加工制作、安装验收等方面出现了大量问题。系统构造简单、工程质量恶劣、市场竞争混乱、缺乏技术管理等等,严重影响了金属板围护系统的行业声誉和发展。
1.3 完善期(2001年—2005年)
进入21世纪,我国国民经济高速平稳发展,建筑业已成为国民经济的支柱,钢产量持续上升,钢结构建筑已从一般工业建筑领域发展到民用建筑领域中,因此对金属屋面的发展起着带动及推升的作用。
金属屋面技术开始从单一板材构造向系统化构造发展,国家建筑标准图《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》系列图集的出版,标志着金属屋面技术开始走向标准化,对于金属板技术推广、市场规范起到了重要意义,给业主、设计、施工、监理等建设工程各环节提供了技术依据。
为了保证企业信誉,以合格的产品、优质的服务赢得市场竞争力,在这一时期,更多金属压型板生产企业开始经历脱胎换骨的改变。从追求产品数量到不断更新产品质量,提高技术含量和系统水平,在总结经验的前提下,通过技术上的不断探索与创新,使得金属压型板系统的应用逐步纳入良性发展轨道,整个行业得以健康快速地成长。
这期间建成了许多精品工程,如摩托罗拉天津工程、天津开发区造币局厂房、北京一机床新厂房、鞍钢建设承建的鞍钢克虏伯热镀锌板生产线厂房等。
1.4 提高期(2006年—2010年)
2008年奥运会在北京召开,为了保证奥运会的成功举办,北京建设了大量的体育比赛场馆与训练场馆,同时对现有运动场馆进行了改扩建和维修工作,新建及改扩建比赛场馆31个,训练场馆45个。这些场馆的结构形式主要以大跨度钢结构为主,屋面围护系统也相应采用了与钢结构配套的金属屋面系统。除了国家体育场鸟巢、国家游泳中心、水立方采用的是膜体材料作为屋面围护体系外,其余场馆均采用了金属屋面系统。
与此同时,随着我国基础工程的大量建设,金属屋面在民航建筑、文化建筑、体育建筑、会展建筑上大量应用,金属屋面系统的技术水平日臻成熟,满足了各方面的需求。这一时期的典型工程有国家大剧院、首都机场T3 航站楼、北京新国际展览中心、广州亚运城综合体育馆等。
1.5 成熟期(2011年—2015年)
随着国家绿色建筑及节能减排政策的要求,节能型金属屋面被提上日程,金属板太阳能屋面和金属板种植屋面技术将获得发展。
金属板太阳能屋面是在屋面压型金属板上以特种粘合剂直接粘贴非晶体柔性/晶硅太阳能发电板形成光伏一体化屋面。如首都博物馆屋面就安装了5000平方米的非晶体柔性太阳能发电板,峰值发电量达300 kW,在解决博物馆内白天公共区域的人工照明用电问题上取得了很好的经验。
三、智能发电屋顶时代
5G时代,国家大力推行“碳达峰、碳中和”时代背景下,建筑外维护的要求已经从简单建筑功能升级为具有产能(发电)、耐久、美观、智能等功能,建筑物也不再是简单的能源消费者,已经升级为同时是能源的生产者,成为能源互联网的基础。建筑产能已经不再是梦想。
赫里欧BIPV系统为建筑赋能,打造新时代的发电建筑。
2016年,赫里欧公司的美国硅谷研发团队成型,将用于火星探测器上的金属背板太阳能BIPV发电系统通过研发转为民品,大规模应用于建材化发电模式,实现了建筑发电的伟大突破。
2018年,赫里欧在上海建成全球首条产业化中试生产线,制造赫里欧建材化BIPV系统产品,同步执行项目50余个。
2020年,赫里欧扩建西北基地,投资建设了西北中心(西安)。进军中国内陆工业建筑为主的建材化BIPV系统产品,与陕西有色集团合作,开发建材化BIPV应用于老旧厂房屋顶覆盖安装,焕发了建筑新的生命。为新建建筑直接代替彩钢瓦用于建设发电屋顶和发电厂房服务企业客户超过100余家。
2021年,持续研发,开发出光伏瓦、光伏墙、光伏车棚、轮船用BIPV、智能充电站用BIPV、装配式建筑用BIPV模块,服务于国家电网、中石化、中石油、新加坡石油公司、有色新能源、庞大汽车、特锐德电气、国电投、华电等一大批重大客户。
赫里欧公司的BIPV新型智能光伏瓦结合了建筑材料的使用功能与光伏材料的发电特性,是一种集美观、轻量化、易安装、高投资收益于一身的新能源建筑表面材料发电系统。
新型智能光伏瓦产品已经通过了中国A2级(复合不燃材料)防火认证、德国TUV国际认证、中国CQC质量认证标志。产品是目前唯一引领行业、满足建筑材料标准和光伏行业标准的屋顶光伏一体化产品。
公司已经与国家电网综合能源集团公司、国电龙源风电有限公司、特锐德电气、陕西有色集团等公司达成长期战略合作伙伴,共同推广BIPV光伏建筑一体化解决方案,推动中国绿色产能建筑的发展。