打造一块会呼吸、可产能的墙体
“这种墙板具有‘高保温、会呼吸、可产能’的多元特性，可以为公共建筑绿色转型提供新的解决方案。”
山东建筑大学建筑城规学院于洪文教授指着筑基会堂西面一座实验房说：“就像这个房子，外层安装我们的装配式光伏保温装饰一体板，既具有装饰、防水、保温效果，又能动态调节建筑表皮热量，还会产生绿色电力，实现建筑综合节能率和可再生能源替代率显著提升。”
这一切得益于山东建筑大学与多家单位联合攻关的“大尺寸全流道高效平板太阳能集热技术”获得突破，该技术于得到山东省科技进步二等奖、山东省优秀节能成果、济南市重大节能成果等多项奖励认可，投入产业化应用后，展现出一定的经济效益。
壹
攻克“卡脖子”技术难题
在太阳能热利用领域，国内外因应用需求导向不同，形成了差异化研究与发展侧重点。长期以来，我国将太阳能热利用大规模应用于低温生活热水场景，覆盖家庭、酒店、学校等民生领域，已形成了成熟的太阳能低温应用产业体系；而欧美国家则主要聚焦中高温工业用热与采暖领域，技术研发与实践更偏向为工业生产、建筑供暖等提供中高温热能支持。
随着我国“双碳”战略深入推进，工业领域节能降碳与建筑采暖清洁化转型需求日益迫切，工业用热、大规模采暖等采用太阳能热利用替代与补充需求愈发凸显。然而，受前期市场应用集中于低温领域的影响，我国在太阳能中高温技术研发与产业储备方面相对不足，尤其在太阳能热利用核心关键技术——中高温光热转化涂层，受到国外技术壁垒制约。该技术于2018年被工信部明确列为战略性新兴产业“卡脖子”技术，成为制约我国太阳能热利用向中高温领域拓展的关键瓶颈。
面对这一“卡脖子”难题，于洪文教授和他的团队秉持逢山开路、遇水搭桥的精神，开启了科研攻坚之路。针对光热涂层和基材不耐高温高湿等问题，借鉴日本不锈钢着色工艺，创新开发出“一步法”不锈钢着色技术和新型复合涂层，采用不锈钢代替传统集热器铜、铝基材，使集热器在极端环境下依然保持稳定性能。同时，团队大尺寸集热器传热模型，首创整板全流道换热设计，改善不锈钢传热效率低、大尺寸传热不平衡等问题，研制的集热器单块面积从2平方米提高到18平方米，瞬时效率截距达到0.804，热损系数2.8 W/(m²∙K)，整体性能达到国际先进水平，其中不锈钢化学着色涂层性能达到“国际领先水平”。
同时，为应对工程中大范围集热器布置的复杂情况，团队开发了“太阳能工程设计三维建模系统”，运用机器学习方法，建立起适应不同应用场景的“分区逐时控制”策略，显著提升了系统运行的智能化水平和能效利用率。
贰
从实验室走向规模化应用
在西藏日喀则萨嘎县城，该团队研发的大尺寸全流道高效平板太阳能集热器得以应用，为当地10.7万平方米建筑提供供暖服务，运行四个采暖季以来，不仅使室内温度稳定在18℃以上，还将供暖期（8个月）运营成本降至每平方米每年2元，产品性能与国外同类产品相比更具竞争力。这一应用成果为我国高海拔、严寒地区实现清洁供热低成本化提供了可行方案。
目前，该技术由桑乐集团、盛拓科集团等企业推动产业化，2022-2024年累计新增营收15.3亿元，创汇超过2000万美元，上缴利税2618万元。
西藏日喀则市萨嘎县城太阳能集中供暖项目建设实景和远程控制平台
叁
迈向“产储用一体”的智慧节能新时代
近几年，于洪文教授和他的团队并未止步，而是将视野投向更集成的建筑能源解决方案。
他向我们展示了团队正在探索的“可以呼吸、能产电的墙体”技术——这种将光伏组件与建筑墙体融合的结构，融合光伏组件与复合保温材料，搭配仿生型通风导流翅片与可调节空气流道，不仅能实现发电功能，还可根据环境变化调节通风与隔热状态；团队还介绍了正在研发的、可利用微弱光线发电储电的“全自动房屋”原型，力求实现建筑能源自循环。
在“双碳”目标的宏大背景下，于洪文教授团队正致力于构建建筑和园区从“被动节能”到“主动产能”、集“发电、储电、智能用电”于一体的新能源与常规能源耦合生态系统。这一探索不仅是技术迭代升级，也为未来生活、工业用能方式提供了新的可能。
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山东建筑大学宣传部
作者：孔鑫淼
原标题：《打造一块会呼吸、可产能的墙体》