強化空間利用的新能源動力電池工廠

裴偉 應慧珺 袁茹月 劉聰

孚能科技鎮(zhèn)江生產基地1-2 標段設計探析

隨著新能源汽車全球市場巨量增長，新能源動力電池有望成為一個巨大的產業(yè)。國內各大動力電池廠商動作頻出，孚能科技也在擴產的洪流中布局了國內第一個超級工廠。孚能科技鎮(zhèn)江生產基地（以下簡稱“基地”）項目的建設任務是拓展產能和技術邊界，打造孚能科技動力電池的標桿工廠。信息產業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司作為國內最大的集成電路工程設計院，承擔了此次生產基地的總體規(guī)劃設計任務，以現(xiàn)代建筑手法融入智能化、持續(xù)化、高安全性等要素，為其打造智能標準的新能源動力電池生產空間。

基地項目已于2020 年完工，并當年獲得“2020 年度建筑防水行業(yè)科學技術獎——工程技術獎（金禹獎）”金獎。

擴產增效的標桿工廠

基地是孚能科技在國內的第一個超級工廠，也是其未來5 年的主要生產基地?；卣嫉丶s580 畝，投產后將達到每年24Gwh 的產能，每年可滿足約40 萬臺新能源車的配套動力電池使用，屬于動力電池行業(yè)中超大體量的強勢項目。鎮(zhèn)江生產基地的定位是現(xiàn)代化智能工廠，要求在建設規(guī)劃過程中嚴格把控空間利用、結構規(guī)劃和標準化流程，為其后續(xù)廣闊的數(shù)字化工廠建設鋪路奠基。

談及設計理念，基地的主創(chuàng)設計師裴偉說：“基地的設計理念圍繞經(jīng)濟、實用、美觀三個點展開?！睆漠a能、地形、周邊環(huán)境規(guī)劃項目用地，保障產能的同時，盡量因地制宜，順應并利用地形，減少當?shù)丨h(huán)境對生產的影響?；谥芷诔杀竞徒ㄔO理念的要求，基地建設以鋼結構為主，并在鋼結構的基礎上加強空間的利用。項目建設采用目前國內成熟的裝配式建筑體系，不僅滿足建設速度快，建設周期短的要求，也極大地減少了環(huán)境污染和建設耗能?；赝鈮Σ捎萌f事達麗彩鼎夾芯鋼板，大跨度金屬外立面，展現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)建筑的極簡美學。

定制化空間的現(xiàn)代工廠

自由表達的空間流通。廠區(qū)東面為主立面（見圖1），布局了辦公區(qū)和生活區(qū)，向西布置生產線，在周圍單獨的空地布置了電站、鍋爐、蒸汽、污廢水處理等動力配套系統(tǒng)。廠區(qū)有一條貫通南北的物流大道，也是整個廠區(qū)的主干道，承擔整個廠區(qū)的貨物流通工作。

圖1 孚能科技鎮(zhèn)江生產基地廠區(qū)1-2 標段俯瞰圖

強調經(jīng)濟實用的U 字形廠區(qū)。一期和二期的生產車間呈U字形分布（見圖2），U 字形的進口和出口在同一水平線上，保證物流大道可以同時供進出使用，提升產效和土地利用率。U 字形生產區(qū)之間使用連廊連接，連廊在空間上分為兩層，上層布置了物流傳輸線，實現(xiàn)廠區(qū)之間的物料運輸，地面為人員使用，充分利用廠區(qū)空間。

圖2 “U”字形廠區(qū)

值得一提的是，U 字形廠房與食堂區(qū)之間的人流也專門開辟了連廊。這是因為新能源動力電池的生產對濕度要求非常嚴格，生產人員在雨天進出廠房會造成濕度的改變，使用連廊則可以避免生產人員攜帶濕熱空氣進入廠區(qū)（見圖3）。

圖3 廠區(qū)與廠區(qū)之間的連廊

提升效率的功能空間。U 字形廠房內部根據(jù)生產流線做了區(qū)分，根據(jù)鋰電池正負極分開生產的特征劃分了正極和負極產線，產線中間用潔凈板區(qū)隔出了參觀通道，參觀通道上方也布置了自動化傳輸帶（見圖4）。這樣既保證了正負極分開的使用要求，也最大限度地擴展了空間利用、提高了坪效。

圖4 廠區(qū)間的傳送帶

與大部分廠房單層結構不同，基地廠房目前分為兩層（見圖5），廠區(qū)一層挑高10m，柱間距根據(jù)設備擺放及流線分為8m、10m、12m。廠區(qū)地面部分擺放設備，上部空間則安裝了傳輸線，并且根據(jù)需求劃分了生產人員更衣間。在情況復雜操作危險的工藝段設置了機械臂，代替人工生產，提升效率的同時最大限度減少人工操作帶來的人員受傷情況。

圖5 雙層廠房

創(chuàng)新的風格

環(huán)境友好的能耗設計。新能源電池本身是節(jié)能型產品，其生產能耗的考慮中也植入了節(jié)能的理念。在電池的生產過程中，利用電池的充放電和能量反饋情況有效減少生產能耗。建筑外立面采用了先進的裝配式體系，工廠外墻選取了萬事達麗彩鼎夾芯鋼板，板材由工廠預制，可縮短建設周期、減少現(xiàn)場人工安裝成本和建筑垃圾的產生。此外，由于其優(yōu)良的保溫性能，大大減少了機械性耗能。

后現(xiàn)代工業(yè)風格的外觀?，F(xiàn)代化工廠在功能、結構和外觀上都發(fā)生了巨大的變化。孚能科技項目對工廠外觀的要求是簡潔大方的后現(xiàn)代工業(yè)風（見圖6）。外墻除了功能上保障動力電池正常生產外，其質感和美觀度也是考慮因素。外立面采用金屬萬事達麗彩鼎金屬夾芯板，大跨度板材遠觀大氣完整，墻面細節(jié)采用啞光幾何波紋，強化視覺的平整。工廠的美觀程度可以提升員工的體驗感、歸屬感和自豪感，也是建筑外在視覺的真正意義。

圖6 后現(xiàn)代工業(yè)風格的廠區(qū)

當前，工業(yè)4.0 的概念已滲透到各行各業(yè)，制造業(yè)工廠身為生產力的象征，將越來越智能化、標準化。基地的主創(chuàng)設計師裴偉說：“我們現(xiàn)在不斷探索的現(xiàn)代化建造手段、建筑材料也會隨著生產力的提高而不斷演進。建設標桿工廠不是目的，通過建設標桿工廠積累建設經(jīng)驗、完善技術標準，進而超越標桿工廠才是我們的目的。”