隨著城市的發(fā)展，由大量建設(shè)到生態(tài)修復(fù)方向轉(zhuǎn)變，未來將是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、社會、文化、空間組織等方面精細(xì)化重構(gòu)的全新期?；A(chǔ)設(shè)施是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將得到綠色生態(tài)及創(chuàng)新性、智慧化、人本化的處理與解決，從而在用地集約、人居環(huán)境、現(xiàn)代化治理等方面為推進(jìn)新型城市建設(shè)、促進(jìn)生態(tài)修復(fù)城市修補(bǔ)發(fā)展帶來新的動力著力點(diǎn)。因此，未來城市基礎(chǔ)設(shè)施體系不僅能節(jié)省市政供暖設(shè)施投入和后期運(yùn)營成本，節(jié)約能源，而且符合生態(tài)環(huán)保定位，可為使用者提供安全和舒適的體驗(yàn)。

1 高性能集成房屋光伏一體化概述

本文論述了一種將光伏技術(shù)與裝配式集成房屋結(jié)合，將光伏板集成于裝配式外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的板材上，從而達(dá)到設(shè)計(jì)集成化、生產(chǎn)工廠化、結(jié)構(gòu)輕量化、管理信息化、整體綠色化的效果。

在實(shí)踐研究中，該技術(shù)需要解決建筑光伏集成板的模數(shù)化、建筑光伏集成板的拼接構(gòu)成方式兩個(gè)主要問題。

高性能集成房屋采用綠色高性能的集成式房屋構(gòu)建方式。集成房屋為一種裝配式建筑，有利于保障多元化整體質(zhì)量和工程質(zhì)量，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場組合安裝，如圖1所示。

圖1 集成房屋安裝模塊示意

設(shè)計(jì)使用功能單元間夾出以玻璃封閉的流動空間的形式。

由于使用場所與使用方式的特點(diǎn)，該功能單元為被動房設(shè)計(jì)，使用預(yù)制立面自帶保溫層與減小開窗的方式，維持室內(nèi)溫度適宜，減小對環(huán)境的影響。

2 規(guī)范要求

CECS418—2015《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化技術(shù)規(guī)程》包括（1）材料、部件和設(shè)備；（2）光伏建筑一體化設(shè)計(jì)；（3）安全與防護(hù)；（4）安裝與調(diào)試；（5）工程驗(yàn)收；（6）運(yùn)行與維護(hù)對光伏光伏的設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行與維護(hù)做出規(guī)定。

3 建筑模數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

以北方某城市綜合服務(wù)裝配建筑項(xiàng)目為例，該建筑為可復(fù)制用于城市各多場景公共環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，采用裝配式建筑光伏一體化模式，多業(yè)態(tài)組合，可用于城市雨水收集利用、公共服務(wù)、公共衛(wèi)生間、洗車、公共圖書館、咖啡廳等功能建筑的外墻和屋頂。采用光伏一體化板材，通過固定的構(gòu)造原理可以組成各種不同的建筑服務(wù)功能。城市服務(wù)綜合體項(xiàng)目使該技術(shù)在城市基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用，通過利用光伏幕墻和光伏屋頂發(fā)電，形成了光伏建筑一體化技術(shù)，可滿足建筑照明需求，并大大降低了室內(nèi)的溫度，節(jié)約了制冷能耗。并搭配建立光伏電站智能遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測、設(shè)備運(yùn)行分析、發(fā)電量評估分析，及時(shí)有效地提供光伏電站檢測及智能運(yùn)營服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等功能。

3.1 構(gòu)造原理

建筑由固定模數(shù)大小的基礎(chǔ)單元拼接而成，分別有大中小高度空間，各自由不同位置的標(biāo)準(zhǔn)化開窗，滿足不同空間使用的功能需求與使用心理，如圖2所示。

圖2 單元組合示意

功能空間外部的室內(nèi)及半室外的活動空間為灰空間，作為人流量較大的人群暫時(shí)休憩空間及功能附屬空間，采用玻璃封閉。

建筑最外側(cè)有綠化延伸到建筑內(nèi)部。部分有洗車配置。按單元預(yù)制不同開窗、開門立面（9m×3.5m共2種，9m×5m共4種，9m×7m共4種），均采用以中心軸開洞的形式，以便于安裝與組合，使用時(shí)根據(jù)功能需求與場地需要，按說明拼接，即可快速獲得不同尺度的空間。部基礎(chǔ)分隔配件與地面預(yù)制，拼接于場地后再拼合預(yù)制立面，圍合功能空間。

4 設(shè)計(jì)構(gòu)造

4.1 集成材料

該集成房屋與光伏一體化融合的構(gòu)造由型鋼結(jié)構(gòu)框架，輕鋼隔斷、輕鋼屋頂及墻面光伏集成型材，氣密性板材，斷橋材質(zhì)螺栓及固定件，電機(jī)、線管等機(jī)電管材，氣密性凝膠，氣密性門窗，以及各種斷橋手邊壓條等組合而成，如圖3、圖4所示。

圖3 模塊化光伏屋面示意

圖4 模塊化光伏墻面示意

該房屋由一層為整個(gè)單元模塊，可直接在工廠拼接完成或根據(jù)建筑層數(shù)，按照1層為1個(gè)單元模塊在廠房制作后運(yùn)至現(xiàn)場拼裝成型。

機(jī)電設(shè)備及其管線在廠房內(nèi)安裝完畢，也可根據(jù)需要預(yù)留位置，根據(jù)需要增加模塊組別和數(shù)量，在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。

高性能集成房屋最大的特點(diǎn)是低能耗，根據(jù)計(jì)算，將能耗換算為電能計(jì)算，高性能集成房屋相比傳統(tǒng)建筑可節(jié)約75%的能耗。并且在房屋內(nèi)部可達(dá)到較高的熱舒適度（含溫度、表面溫度、氣流、空氣相對濕度等）。

4.2 拼接方式

高性能集成房屋可通過“等壓原理”達(dá)到無漏水和氣密性高的優(yōu)勢。

集成房屋的構(gòu)件在工廠加工制造。門窗、機(jī)電設(shè)備及其零部件或其他材料可在加工廠組裝在一個(gè)單元構(gòu)件上，縮短施工周期，節(jié)省大量現(xiàn)場作業(yè)內(nèi)容和人工機(jī)械成本，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化程度。

由于集成房屋的構(gòu)件在加工廠組裝，在工廠檢查方便，有利于保證房屋的多元化整體質(zhì)量和工程質(zhì)量，且便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝。在安裝過程中，可節(jié)省高腳手架和起重機(jī)。

集成房屋的單元構(gòu)件安裝連接界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能吸收樓層間位移和單元變形，通常能承受較大范圍的建筑運(yùn)動，對房屋建筑的抗震尤為有利。

高性能集成房屋的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)并維護(hù)雙層密封系統(tǒng)。安裝后的單元式幕墻外側(cè)維護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)合光伏板、光伏板內(nèi)側(cè)，由于采用綠色節(jié)能保溫板材，另外斷橋材質(zhì)螺栓可減少冷橋的產(chǎn)生，對建筑保溫節(jié)能有極高的利好作用。

采用這種光伏保溫復(fù)合板材的高性能集成房墻體和屋面板位置可做到很好地咬接，在復(fù)合板的交界處采用特殊的企口設(shè)計(jì)，在板材的邊緣的設(shè)計(jì)留有一定的空腔，可更好地阻斷接縫處的冷橋，達(dá)到更好的整體性和氣密性，并且預(yù)埋件位置及安裝可達(dá)到較高的精確度，如圖5所示。

(b)

圖5 集成房屋光伏一體化板材墻面和屋面鏈接方式示意

(a) 光伏一體化板材墻面鏈接方式；(b) 光伏一體化板材屋面鏈接方式

5 結(jié)束語

國家有關(guān)部門對超低能耗被動式住宅的大力推廣得到了各地方政府的積極響應(yīng)，被動房的發(fā)展被列上日程，紛紛制訂了相關(guān)政策甚至技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。一些企業(yè)看到了被動房發(fā)展的良好前景，相繼轉(zhuǎn)向發(fā)展被動房。

高性能的新型集成房屋與光伏一體化技術(shù)是貫徹生態(tài)文明理念，結(jié)合現(xiàn)代城鄉(xiāng)建設(shè)的迫切需要，將可再生資源的循環(huán)有序利用與能源循環(huán)和經(jīng)濟(jì)自給自足相結(jié)合，建設(shè)對自然生態(tài)、經(jīng)濟(jì)投資和能源投資依賴性極低的綜合設(shè)施。

該設(shè)計(jì)是集核心科技創(chuàng)新和運(yùn)營模式創(chuàng)新于一體的高性能集成房屋建筑，適合不同場景，達(dá)到生態(tài)集約化和經(jīng)濟(jì)可行性的水平。