一、任务来源
山东省建筑与交通双碳创新创业共同体科技研发计划项目“ 建筑绿色高效供能一体化关键技术研究及应用”（项目编号：STGTT0101202303）
二、应用领域和技术原理
1.光储直柔技术在现代建筑中的设计与应用
（1）应用领域
在建筑领域，光储直柔技术通过集成太阳能光伏、储能、直流配电和柔性交互技术，实现建筑能源的自给自足和优化管理
（2）技术原理
“光储直柔”技术构成的微型电网采用直流供电以及共直流母线的负荷柔性调节技术；可以达到“荷随源动”和“源网互动”的效果；对构建新型低碳化电力系统产生重大而深远的影响。
2.光伏建筑一体化外墙板系统关键技术研究
装配式通风型光伏保温结构一体板主要应用于建筑领域，尤其是住宅、商业及工业建筑的屋顶或外墙。该技术结合了保温材料与光伏电板，形成一种具有多功能性的建筑材料。通过特殊的设计和制造工艺，这种一体板不仅具有优异的保温性能，还能有效地将太阳能转化为电能，同时其内部通风结构确保了光伏电板的高效散热。
在应用原理方面，该技术主要依赖于高性能保温材料和高效光伏电池板。保温材料通常采用聚苯乙烯、聚氨酯等，这些材料具有较低导热系数和良好隔热性能。光伏电池板则通过光电效应将太阳能转化为电能，为建筑提供清洁、可再生的能源。通风结构的设计则确保了光伏电池板在工作过程中能够有效散热，从而提高其工作效率和使用寿命。
3.建筑光伏一体化产品应用技术
（1）应用领域：应用领域主要集中在建筑光伏一体化产品，特别是在需要节能和智能控制的建筑环境中。
（2）技术原理：智能电致变色（EC）玻璃由保护层、透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层和玻璃组成，能够通过电信号改变其可见光透过率和太阳得热系数。其工作原理基于电致变色材料在电场作用下发生氧化还原反应，从而改变材料的光学属性，实现玻璃的着色和透明状态的切换。电致变色玻璃的可见光投射比和遮阳系数可以在一定范围内调节，以适应不同环境和节能需求。
装饰光伏保温一体化幕墙技将光伏组件与装饰材料（如釉面玻璃）结合，实现光伏发电与建筑装饰的一体化。采用釉面玻璃，提供美观的外观效果，同时允许光线透过到达光伏发电层。保温层采用真空玻璃，具有优异的保温隔热性能，有效减少热量传导。通过层压工艺，将装饰层、光伏层和保温层等多层材料粘合，形成一体化的幕墙结构。
4.高性能银浆配方及生产工艺研发
（1）应用领域
建筑光伏产业：是晶体硅太阳能电池电极的重要组成部分，其性能直接影响太阳能电池的光电转换效率和功率输出。随着全球对清洁能源的需求不断增加，光伏产业规模持续扩大，高性能银浆在其中的地位愈发关键。电子电路领域：广泛应用于印刷电路板（PCB）的制造，作为导电线路的关键材料，可实现高精度、高可靠性的电路连接，满足电子产品小型化、高性能化的发展趋势。在智能手机、电脑、智能穿戴设备等各类电子终端产品中均有大量应用。新能源汽车：在电动汽车的电池管理系统、电机控制系统等电子部件中，高性能银浆用于实现电气连接，确保汽车电子系统的稳定运行和高效性能。
（2）技术原理
高性能银浆主要由银粉、有机载体和添加剂等组成。银粉作为导电功能相，其粒径、形状、比表面积等物理特性对银浆的导电性和烧结性能有着决定性影响。通过特殊的物理化学方法制备出具有合适粒径分布和高分散性的银粉，可提高银浆的填充密度和导电性能。有机载体则起到分散银粉、调节黏度和提供印刷适性的作用，其配方的优化可改善银浆的流变性能，确保在印刷过程中银浆能够均匀地涂布在基材上。添加剂如玻璃粉等，在烧结过程中能够促进银粉的熔融和与基材的结合，提高电极的附着力和稳定性。本研发项目通过对银粉制备工艺、有机载体配方以及添加剂种类和用量的深入研究与优化，实现高性能银浆的制备。
5.建筑暖通空调数字孪生系统及低碳技术研究
本项目属于暖通空调节能技术领域，在暖通空调系统能耗中冷源系统的能耗占比最大，其状态变化快，控制难度大，建立实时映射的数字孪生平台有助于实时评估运行状态并进行模型预测控制，根据优化目标制定最优的控制策略，以降低空调系统能耗。
本研究采用数字孪生技术应用于暖通空调系统，并将数字孪生和大数据及人工智能技术相结合用于对暖通空调节能系统进行研究，数字孪生系统中的孪生数据融合了物理感知数据和模型生成数据等多结构、多来源以及多种类的海量数据集，而大数据可以从数字孪生系统获取的海量数据集中提取有价值的数据用以分析和预测发生事件的过程和结果。
三、性能和指标
1.光储直柔技术在现代建筑中的设计与应用
通过直流配电系统架构，建筑内部改用直流配用电网，可以取消直流设备与配电网之间的交直变换环节，同时放开配用电系统对电压和频率的限制，展现出能效提升、可靠性提高、变换器成本降低、电力平衡控制更加简单等诸多优势。建筑物采用直流配电，建筑电能利用率提高7%—10%。
2.光伏建筑一体化外墙板系统关键技术研究
通过理论模拟-实验验证-工程实践相结合的方式，提出适用于场景的通风型光伏墙板设计参数和不同尺寸墙板标准构造方式，进行单位用钢量下影响墙板结构因素分析，优化光伏墙板构造和通风结构，建立光伏墙板通风散热模型，设计带有弧形肋空腔结构的通风型光伏保温一体化墙板及构造节点。
（1）结构性能
光伏墙板结构参数受龙骨壁厚、高度、保护层厚度、主肋间距、泡沫混凝土强度和钢材强度等因素影响，性能指标如下：
水密性能：通风型光伏幕墙，其水密性能压力差值△P>>1025Pa，确保在恶劣天气条件下仍能保持良好的防水效果。
抗风压性能：通风型光伏幕墙抗风压性能P3 < 3.0 KPa，保证在强风环境下幕墙的稳定性和安全性。
平面内变形性能：通风型光伏幕墙受到外力作用时的变形能力，平面内变形性能△

一、光储直柔技术在现代建筑中的设计与应用
1.推广应用前景
（1）与智能技术融合创新：光储直柔技术将与建筑一体化设计、智能家居、智能电网等领域深度融合，实现更加智能化、高效化的能源管理和利用。
（2）催生新的能源服务模式：随着光储直柔系统的推广应用，将催生能源托管、需求响应服务等新的能源服务模式。
（3）推动建筑零碳发展：光储直柔技术的应用有助于减少建筑领域的碳排放，符合国家碳达峰、碳中和战略目标的要求，对于推动建筑行业的绿色低碳转型、实现建筑零碳发展具有重要意义，能够为建设绿色智慧城市做出积极贡献。
2.推广措施
（1）推广应用范围
新建建筑：在设计阶段就将光储直柔技术纳入规划，实现建筑与可再生能源的深度融合。
既有建筑改造：通过加装光伏组件、储能设备和改造配电系统等方式，提高建筑的能源性能和智能化水平。
工业园区：实现园区内能源的优化配置和高效利用。
农村地区：为农户提供独立的电力供应，解决偏远地区供电困难的问题
（2）推广应用条件
政策支持：国家与地方政府颁布了多项提高可再生能源发电占比、强化光伏产业及用户侧应用的相关规定。
技术成熟度：光储直柔技术需要在光伏与建筑设计融合度、电化学储能安全隐患、柔性用电技术成熟度等方面进一步提升。
经济性：需要考虑光储直柔系统的初始投资和运维成本，以及与之对应的经济收益。
3.推广应用前景
节能减排和可持续发展：光储直柔技术能有效提升系统能量使用和管控效率，提高建筑微电网的供电安全性与可靠性，实现建筑节能和减排。
应对气候变化：通过提高能源转换效率和利用率，降低能源浪费，减少温室气体排放。
电网稳定性：储能技术可以平衡电网负荷波动，解决因光伏发电的间歇性带来的电网不稳定问题。
4.存在的问题和改进意见
（1）直流配电保护技术不足
问题：直流配电系统的保护电器难以适应电力电子元件特性与容性负荷要求，过流保护与负荷通断存在困难。
改进意见：深入研究直流配电保护技术，开发专用直流保护电器（如快速固态断路器），优化保护电器与系统的匹配性，提高过流保护能力与负荷通断可靠性，确保直流配电系统安全稳定运行。
（2）初始投资成本高
问题：光储直柔系统的光伏设备、储能装置、直流配电与智能控制设备等初始投资较大，限制了其在建筑领域的大规模推广应用。
改进意见：通过技术创新降低设备成本，推动产业规模化发展，如光伏产业提高组件生产效率与降低原材料成本，储能产业扩大生产规模与提升技术成熟度。同时，政府出台补贴政策与金融支持措施，如补贴设备采购、提供低息贷款等，降低建筑业主的投资压力。
二、光伏建筑一体化外墙板系统关键技术研究
装配式通风型光伏保温结构一体板作为一种集保温、光伏发电和通风功能于一体的新型建筑材料，在建筑节能和绿色能源领域具有重要的作用和意义。首先，该技术提高了建筑的保温效果，降低了能源消耗和碳排放，有助于实现绿色建筑和可持续发展的目标。其次，通过光伏发电功能，该技术为建筑提供了清洁、可再生的能源，减少了对传统能源的依赖，缓解了能源紧张的问题。
在推广应用的范围方面，该技术适用于各种类型的建筑，包括住宅、商业建筑和工业厂房等。无论是新建建筑还是既有建筑的改造，都可以采用该技术来提高建筑的节能性能和环保性能。同时，该技术还可以与其他绿色建筑技术相结合，形成更加完善的节能系统。
在推广应用的条件方面，首先需要政策支持和技术标准的引导。政府可以出台相关政策，鼓励采用装配式通风型光伏保温结构一体板等绿色建筑技术，并提供相应的资金支持和税收优惠。同时，应加快制定和完善相关技术标准，确保该技术的规范化应用和推广。其次，需要加强技术研发和创新能力的提升。通过不断的技术创新和产品升级，提高该技术的性能和质量，降低生产成本，增强其市场竞争力。最后，需要加强宣传和推广工作。通过各种渠道和方式宣传该技术的优势和特点，提高公众对绿色建筑的认知和接受度。
在前景方面，随着全球对节能减排和绿色建筑的日益重视，装配式通风型光伏保温结构一体板等绿色建筑技术将迎来更加广阔的市场空间和发展机遇。未来该技术将在建筑领域得到更广泛的应用和推广，为推动全球绿色建筑和可持续发展做出重要贡献。
尽管装配式通风型光伏保温结构一体板具有诸多优势，但在实际应用中仍存在一些问题需要改进。首先，该技术的初始投资成本相对较高，可能影响其市场接受度。为了降低生产成本，可以考虑优化材料选择、改进制造工艺和提高生产自动化水平等措施。其次，该技术对安装精度和施工队伍的专业性要求较高。因此，需要加强施工培训和技术指导，提升安装质量和效率。同时，可以开发更加智能化的安装系统和工具，简化施工流程并降低人为错误的风险。
三、建筑光伏一体化产品应用技术
1.推广应用前景
智能电致变色窗和装饰光伏保温一体化幕墙技术，作为建筑领域的重要创新成果，具有广阔的推广应用前景。随着全球对节能减排和可持续发展的重视，这些技术将在未来建筑行业中发挥关键作用。
通过自动调节透光率和遮阳系数，智能电致变色窗能够显著降低建筑的能耗，减少对空调和照明系统的依赖。装饰光伏保温一体化幕墙则通过高效光伏组件和优异的保温隔热性能，进一步降低建筑的能源消耗。这些技术不仅提升了建筑的能源效率，还通过多样化的装饰效果，满足了建筑美学的需求。釉面玻璃的装饰层设计，使得建筑外立面能够呈现出多种仿金属/石材的外观效果，增强了建筑的视觉吸引力。
随着绿色建筑和智能建筑的兴起，市场对高效节能产品的需求日益增长。智能电致变色窗和装饰光伏保温一体化幕墙技术，以其独特的性能和优势，有望成为市场的新宠。
2.推广应用的范围、条件和前景
智能电致变色窗和装饰光伏保温一体化幕墙技术适用于新建和改建的建筑工程项目，特别是在追求高能效和美观设计的建筑中，如商业大厦、住宅区、公共设施等。
技术成熟度、成本效益分析、市场接受度以及相关政策和法规的支持是推广这些技术的关键条件。随着技术的进步和成本的降低，预计这些技术将逐渐被市场接受并广泛应用。政策的推动和市场的需求将共同促进这些技术的普及。
3.存在的问题和改进意见
目前，智能电致变色窗和装饰光伏保温一体化幕墙的成本相对较高，这可能限制了其在市场上的普及。为了解决这一问题，可以通过规模化生产、材料创新和工艺优化来降低成本，提高市场竞争力。
市场对新技术的接受可能需要时间，特别是如果涉及到建筑标准和规范的变更。因此，加强市场教育和宣传，展示技术的优势和长期效益，与政策制定者合作推动相关标准的更新，是推广这些技术的关键。新技术可能需要进一步的测试和验证，以确保其长期稳定性和可靠性。增加实地测试和长期性能监测，收集数据以优化产品设计，是提高技术成熟度的重要途径。
高新技术产品可能需要特殊的安装和维护知识。提供专业的安装培训和维护指南，建立服务网络以支持产品，也是确保技术成功应用的必要条件。
政府可以通过提供税收优惠、补贴或其他激励措施，鼓励建筑行业采用这些节能技术。同时，制定和更新相关建筑标准，以适应新技术的应用。提高公众对绿色建筑和节能技术重要性的认识，可以通过教育、媒体宣传和公共活动来实现。公众的支持和需求是推动技术应用的重要力量。
与大学、研究机构和行业合作伙伴建立研发合作，共同推动技术创新和产品开发。通过合作，可以加速技术成熟，降低研发成本，提高技术竞争力。鼓励企业持续投入研发，不断改进和创新产品，以适应市场变化和客户需求。持续创新是保持技术领先和市场竞争力的关键。
通过这些措施，智能电致变色窗和装饰光伏保温一体化幕墙技术有望在建筑领域实现更广泛的应用，为实现碳达峰和碳中和目标做出重要贡献。
四、高性能银浆配方及生产工艺研发
1.推广应用的范围、条件和前景
（1）推广应用范围
光伏行业：包括晶体硅太阳能电池片生产企业、光伏组件制造商以及光伏发电系统集成商等。随着全球光伏市场的快速扩张，尤其是我国在光伏产业中的主导地位不断巩固，高性能银浆在光伏领域的应用前景广阔。
电子制造行业：涵盖了从消费电子到工业控制、航空航天电子等各个细分领域的 PCB 制造企业，以及集成电路封装测试企业等。随着电子产品的不断更新换代和技术创新，对高性能银浆的需求将持续增长。
新能源汽车行业：涉及新能源汽车整车制造商、电池生产企业、电机控制系统供应商等。随着新能源汽车市场的爆发式增长和技术升级，对高性能银浆的需求将呈现高速增长态势。
其他新兴领域：如柔性电子、传感器、物联网等新兴技术领域，高性能银浆也有着潜在的应用需求，随着这些领域的逐渐兴起和发展，将为银浆的推广应用开辟新的市场空间。
（2）推广应用条件
技术支持与培训：为用户提供全面的技术支持，包括银浆的使用方法、印刷工艺参数优化、烧结工艺指导等。同时，开展相关的技术培训，使客户能够熟练掌握银浆的应用技术，确保产品能够稳定、高效地应用于生产过程。
质量保障体系：建立完善的质量保障体系，从原材料采购、生产过程控制到产品检验检测，确保每一批次的高性能银浆都符合严格的质量标准。提供质量追溯服务，增强用户对产品质量的信心。
合作与定制服务：与用户建立紧密的合作关系，根据用户的特定需求和应用场景，提供个性化的银浆产品定制服务。例如，针对不同的基材、印刷工艺和性能要求，开发专用的银浆配方，满足用户的差异化需求。
（3）前景
预计在未来5-10年内，随着电子信息、光伏和新能源汽车等产业的持续快速发展，高性能银浆的市场规模将呈现显著增长趋势。在国内市场，随着我国相关产业的自主创新能力不断提升和国产化替代进程的加速，本研发成果将凭借其卓越的性能和性价比优势，逐步占据更大的市场份额，有望打破国外品牌在高端银浆市场的垄断地位。在国际市场上，随着我国银浆技术水平的不断提高和国际影响力的增强，也将逐步拓展海外市场，参与全球竞争，为我国高性能材料产业的国际化发展做出积极贡献。
2.存在的问题和改进意见
对大规模生产设备进行精细化调试和优化，确保设备的运行稳定性和工艺参数的精确控制。例如，采用先进的自动化控制系统，实时监测和调整生产过程中的温度、压力、流量等关键参数，减少人为因素对产品质量的影响。建立完善的生产过程质量监控体系，从原材料检验、生产过程中的在线检测到成品检验，实现全过程的质量监控。及时发现和解决生产过程中出现的问题，确保产品质量的稳定性和一致性。加强生产人员的培训和技术交流，提高其操作技能和质量意识。
五、建筑暖通空调数字孪生系统及低碳技术研究
1.应用前景
数据中心节能：数据中心作为高能耗场所，其制冷系统能耗占总能耗的40%左右。采用数字孪生、大数据及人工智能技术的暖通空调节能系统能够基于IT负载实时需求进行动态制冷输出，从而大幅提升数据中心制冷能效，实现节能降耗。
智慧供暖：通过大数据、人工智能等技术对供热相关数据进行采集及分析，可以对热源、热网、末端的各个供热环节进行智能调控，作出科学判断后调节运行，从而实现能源充分利用。
建筑能效提升：在建筑领域，应用这些技术的暖通空调节能系统可以优化设备运行策略，提高能源利用效率，降低能耗成本。
2.推广措施
（1）推广应用的范围
数据中心：作为高能耗场所，数据中心是推广暖通空调节能系统的重点对象。
商业建筑：商业建筑对室内环境舒适度和能效要求较高，适合应用这些技术的暖通空调节能系统。
公共设施：如医院、学校等公共设施，对室内环境质量和能效有较高要求，也是推广的重点对象。
（2）推广应用的条件
技术成熟度：需要确保技术的可靠性和稳定性，满足实际应用需求。
政策支持：政府应出台相关政策，鼓励和支持节能技术的应用和推广。
市场接受度：需要通过宣传和推广，提高市场对节能技术的认知度和接受度。
（3）推广前景
随着人们对节能和环保意识的提高，以及政府对节能减排政策的推动，应用数字孪生、大数据及人工智能技术的暖通空调节能系统具有广阔的市场前景。
特别是在数据中心、商业建筑和公共设施等领域，这些技术的应用将有助于提高能源利用效率，降低能耗成本，实现可持续发展。
（4）存在的问题
技术成本：虽然这些技术的应用具有显著的节能效果，但初期投资成本较高，可能限制了其推广速度。
技术成熟度：虽然技术不断发展，但在实际应用中仍存在一些技术瓶颈和不确定性，需要进一步研究和完善。
（5）改进意见
降低技术成本：通过技术创新和规模化生产，降低相关设备和技术的成本，提高市场竞争力。
政策引导和支持：政府应出台相关政策，鼓励和支持节能技术的应用和推广，提供资金补贴和税收优惠等激励措施。