【门窗展会】北京工人体育场改造设计：装配式光伏屋面

【幕墙PRO】寓意PROFESSION（专业）、PROGRESS（进步），每年甄选全国优质创新幕墙工程，分享新技术、新材料，推动建筑表皮多样化实践与发展，助力青年幕墙设计师成长。

本期嘉宾

李向南

北京江河幕墙系统工程有限公司

北方大区副总工程师

“对于幕墙，从材料阶段使用环保材料提高节能指标，在设计施工运维过程中插入装配式和BIPV。”

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碳达峰、碳中和预计在未来的三十多年内带来百万亿级的绿色金融投资，为能源、交通、建筑、工业等行业带来巨大的投资和商业机会。

“双碳”目标下，建筑幕墙该如何应对和发展，是我们幕墙人需要思考的。

阶段碳控制：设计碳—运输碳—施工碳—运营碳—中和碳。光伏发电为双碳节能的主要技术路径之一，满足近零碳及超低能耗目标。

对于幕墙，从材料阶段使用环保材料提高节能指标，在设计施工运维过程中插入装配式和BIPV。目前，在整个途径中，光伏幕墙、光伏发电是作为双碳目标的主要技术路线之一。

北京工人体育场

装配式光伏屋面

北京工人体育场于1959年建成，2008年局部改造，2023年在原有的建筑基础上重造。

▲ 1959年

▲ 2008年

▲ 2023年

体育场长轴280米，短轴214米。整体屋盖体系是在重构后的基础上增加，分为三大系统分区：

1、第一系统分区：通风固定翼，约16000㎡；

2、第二系统分区（聚碳酸酯板屋面）：约47000㎡；

3、第三系统分区（聚碳酸酯板挑檐）：约5000㎡

罩棚为悬挑钢结构体系，幕墙体系在整个罩棚的钢结构上覆盖一层聚碳酸酯板。

▲ 剖面图

| 通风固定翼

系统介绍：金属导风翼+钢柱根部铝板包饰+檐口铝板

龙骨：镀锌钢架

面板：TP6（彩釉）+POE+单晶硅电池片 +EVA+TP6mm夹胶钢化发电玻璃3mm铝单板

尺寸：2280x9000

形式：单元体

固定通风翼区域相当于百叶的效果，共六层，每层的轮廓和造型都不一样，宽度固定2280mm，长度最大尺寸9000mm。

整个通风翼采用装配式体系安装，表面覆盖6+6光伏板，面板特点1：表面镀一层定制遮挡阳光最小的彩釉，并实现跟金属板颜色接近。

▲ 局部剖面

▲ 典型剖面

顶面光伏板的分布，底面由四块板拼接，前后两端使用铝型材。为了最大限度减少模块尺寸，每个单元上的五块板进行重新分割。

按照原建筑的放射线分布，导致所有板块不是统一的矩形板。我们只把中间三块板设计成矩形板，两侧为异形板。

▲金属通风翼组装单元示意图

板块和板块之间，间隔着不锈钢的水沟和行人的马道。

▲交接处剖面

| 光伏组件

整个光伏幕墙采用2400块单晶硅光伏组件，设计使用寿命30年。

光伏组件特点：

1、定制异型金色光伏组件

2、总装机额定功率：351.2 kWp

3、首年功率衰减率：单晶不高于2.5%；以后每年的衰减率：不超过0.5%。

4、自发自用，余电上网。

▲光伏布置平面图

由于单元板块是装配式设计，把所有组件集合一起，导致板块尺寸非常大且重量大。我们通过改造12米货车的胎架，使它一次能运输两个板块。

▲ 工厂预拼接

▲ 单元板块运输

我们通过板块化的设计，解决非常多问题。例如，我们在原建筑的钢结构上表面实施安装，除了大檐网做安全防护，没有额外的搭设措施。现场安装只需要用塔吊吊到屋面上进行焊接就可以。

▲ 现场塔吊安装

装配式系统

1040块大单元板块装配式安装

在双碳目标下，整个屋面大概有65,000㎡，真正的施工周期不到三个月，工期压缩的比较紧，屋面安装的时间非常的短。

| 装配式PC板屋面

系统介绍：

内圈聚碳酸酯板+格栅吊顶+铝板水沟+屋顶装饰条+防坠落

屋面体系防水层是3毫米的实心PC板，在聚碳酸酯板屋面的正下方设置吸音格栅，每个板块都是独立的。对应的钢结构分解成三角形的屋面板块，板块之间分隔成多条水沟，这些水沟已通过前期流水分析进行策划。

▲ PC板屋面细节图

| 现场组装大单元

为了解决在屋面上施工的安全隐患，提高效率。我们把1040块大单元板块在工厂预制，板块尺寸是9*9m，最大尺寸12*8m，分割成梯形和三角形两部分运输到现场再拼接。

现场安排两条生产线现场组装：钢龙骨组装线+格栅组装线。

主体结构施工完成后，预留了9个预埋件点位焊接9个微型支座。一个微型支座控制两个板块，简化支座的成型体系，并把大单元板块焊接操作，最后铺设屋面的水沟及装饰条。

▲ 大单元板块安装步骤

| 吸音格栅设计

聚碳酸酯板下层的吸音格栅由三部分组成，最外层为穿孔铝板，内层填充吸音岩棉，并裹无纺布保护。

▲ 吸音格栅组成部分

| PC板屋面

项目大量应用PC板屋面，一共有2万多个规格，是C型实心3毫米厚的PC板屋面。整个PC板需要上下端封口才能解决断面防水问题。

PC与常规材料相比最大的问题，就是热膨胀系数特别大。在最高温和最低温情况下，PC板伸缩量非常巨大。在初始设计阶段，包括施工安装条件和气候条件下，我们设定基座的位置，提前预留伸缩量。

| 屋面水沟

屋面水沟是六个板块交集于一个点上，采用瓦式搭接的构造体系，保证上边压下边，对整个密封体系是一个非常好的构造。

由于是大单元板块的六个角的交角处，施工难度非常大。整个设计过程按照BIM建模下单加工。

华润银行总部大厦

BIPV+BAPV

华润银行总部大厦项目，由三栋塔楼组成。项目要实现的目标是双认证：双碳目标，“近零碳建筑”、“超低能耗建筑”认证。绿建认证：，“绿建三星”、“LEED金级”“WELL金级”认证。

项目大量应用了光伏组件。在第五立面上使用常见的BAPV，在南面使用用BIPV幕墙。

光伏组件参数：

· 550Wp单晶组件452块（屋顶）；

· 505Wp单晶双玻组件315块（采光顶8+8）；

· 225Wp单晶双玻组件624块（立面6+6）；

· 总装机额定功率：546.05 kWp；

· 年发电量43.85万度；

· 自发自用，余电上网。

WINDOOR门窗幕墙新品展

31年专注发布

门窗幕墙全产业链

新产品、新技术、新材料

展会名称：第31届门窗幕墙新产品博览

展会时间：2025年3月11-13日

展会地点：广州·保利世贸博览馆

展会规模：10万+㎡

「WINDOOR门窗幕墙新产品博览会」每年3月于广州举办，专注发布门窗幕墙全产业链新设计、新产品、新材料、新技术，是涵盖建筑外表皮领域解决方案的10万+㎡大型展览，同期举办阿尔法建筑大会，邀请全球甲方、建筑师、幕墙设计师、门窗行业领军人物分享热门专业议题。

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