强化空间利用的新能源动力电池工厂

2022-08-08裴伟应慧珺袁茹月刘聪

中国建筑金属结构 2022年7期

裴伟应慧珺袁茹月刘聪

孚能科技镇江生产基地1-2 标段设计探析

随着新能源汽车全球市场巨量增长，新能源动力电池有望成为一个巨大的产业。国内各大动力电池厂商动作频出，孚能科技也在扩产的洪流中布局了国内第一个超级工厂。孚能科技镇江生产基地（以下简称“基地”）项目的建设任务是拓展产能和技术边界，打造孚能科技动力电池的标杆工厂。信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司作为国内最大的集成电路工程设计院，承担了此次生产基地的总体规划设计任务，以现代建筑手法融入智能化、持续化、高安全性等要素，为其打造智能标准的新能源动力电池生产空间。

基地项目已于2020 年完工，并当年获得“2020 年度建筑防水行业科学技术奖——工程技术奖（金禹奖）”金奖。

扩产增效的标杆工厂

基地是孚能科技在国内的第一个超级工厂，也是其未来5 年的主要生产基地。基地占地约580 亩，投产后将达到每年24Gwh 的产能，每年可满足约40 万台新能源车的配套动力电池使用，属于动力电池行业中超大体量的强势项目。镇江生产基地的定位是现代化智能工厂，要求在建设规划过程中严格把控空间利用、结构规划和标准化流程，为其后续广阔的数字化工厂建设铺路奠基。

谈及设计理念，基地的主创设计师裴伟说：“基地的设计理念围绕经济、实用、美观三个点展开。”从产能、地形、周边环境规划项目用地，保障产能的同时，尽量因地制宜，顺应并利用地形，减少当地环境对生产的影响。基于周期成本和建设理念的要求，基地建设以钢结构为主，并在钢结构的基础上加强空间的利用。项目建设采用目前国内成熟的装配式建筑体系，不仅满足建设速度快，建设周期短的要求，也极大地减少了环境污染和建设耗能。基地外墙采用万事达丽彩鼎夹芯钢板，大跨度金属外立面，展现了现代工业建筑的极简美学。

定制化空间的现代工厂

自由表达的空间流通。厂区东面为主立面（见图1），布局了办公区和生活区，向西布置生产线，在周围单独的空地布置了电站、锅炉、蒸汽、污废水处理等动力配套系统。厂区有一条贯通南北的物流大道，也是整个厂区的主干道，承担整个厂区的货物流通工作。

图1 孚能科技镇江生产基地厂区1-2 标段俯瞰图

强调经济实用的U 字形厂区。一期和二期的生产车间呈U字形分布（见图2），U 字形的进口和出口在同一水平线上，保证物流大道可以同时供进出使用，提升产效和土地利用率。U 字形生产区之间使用连廊连接，连廊在空间上分为两层，上层布置了物流传输线，实现厂区之间的物料运输，地面为人员使用，充分利用厂区空间。

图2 “U”字形厂区

值得一提的是，U 字形厂房与食堂区之间的人流也专门开辟了连廊。这是因为新能源动力电池的生产对湿度要求非常严格，生产人员在雨天进出厂房会造成湿度的改变，使用连廊则可以避免生产人员携带湿热空气进入厂区（见图3）。

图3 厂区与厂区之间的连廊

提升效率的功能空间。U 字形厂房内部根据生产流线做了区分，根据锂电池正负极分开生产的特征划分了正极和负极产线，产线中间用洁净板区隔出了参观通道，参观通道上方也布置了自动化传输带（见图4）。这样既保证了正负极分开的使用要求，也最大限度地扩展了空间利用、提高了坪效。

图4 厂区间的传送带

与大部分厂房单层结构不同，基地厂房目前分为两层（见图5），厂区一层挑高10m，柱间距根据设备摆放及流线分为8m、10m、12m。厂区地面部分摆放设备，上部空间则安装了传输线，并且根据需求划分了生产人员更衣间。在情况复杂操作危险的工艺段设置了机械臂，代替人工生产，提升效率的同时最大限度减少人工操作带来的人员受伤情况。

图5 双层厂房

创新的风格

环境友好的能耗设计。新能源电池本身是节能型产品，其生产能耗的考虑中也植入了节能的理念。在电池的生产过程中，利用电池的充放电和能量反馈情况有效减少生产能耗。建筑外立面采用了先进的装配式体系，工厂外墙选取了万事达丽彩鼎夹芯钢板，板材由工厂预制，可缩短建设周期、减少现场人工安装成本和建筑垃圾的产生。此外，由于其优良的保温性能，大大减少了机械性耗能。

后现代工业风格的外观。现代化工厂在功能、结构和外观上都发生了巨大的变化。孚能科技项目对工厂外观的要求是简洁大方的后现代工业风（见图6）。外墙除了功能上保障动力电池正常生产外，其质感和美观度也是考虑因素。外立面采用金属万事达丽彩鼎金属夹芯板，大跨度板材远观大气完整，墙面细节采用哑光几何波纹，强化视觉的平整。工厂的美观程度可以提升员工的体验感、归属感和自豪感，也是建筑外在视觉的真正意义。