隨著城市的發展，由大量建設到生態修復方向轉變，未來將是一個經濟、社會、文化、空間組織等方面精細化重構的全新期。基礎設施是城市經濟發展的重要支撐，城市基礎設施建設將得到綠色生態及創新性、智慧化、人本化的處理與解決，從而在用地集約、人居環境、現代化治理等方面為推進新型城市建設、促進生態修復城市修補發展帶來新的動力著力點。因此，未來城市基礎設施體系不僅能節省市政供暖設施投入和后期運營成本，節約能源，而且符合生態環保定位，可為使用者提供安全和舒適的體驗。

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與裝配式集成房屋結合，將光伏板集成于裝配式外圍護結構的板材上，從而達到設計集成化、生產工廠化、結構輕量化、管理信息化、整體綠色化的效果。

在實踐研究中，該技術需要解決建筑光伏集成板的模數化、建筑光伏集成板的拼接構成方式兩個主要問題。

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量和工程質量，便于運輸和現場組合安裝，如圖1所示。

圖1 集成房屋安裝模塊示意

設計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，該功能單元為被動房設計，使用預制立面自帶保溫層與減小開窗的方式，維持室內溫度適宜，減小對環境的影響。

2 規范要求

CECS418—2015《太陽能光伏發電系統與建筑一體化技術規程》包括（1）材料、部件和設備；（2）光伏建筑一體化設計；（3）安全與防護；（4）安裝與調試；（5）工程驗收；（6）運行與維護對光伏光伏的設計、安裝、驗收、運行與維護做出規定。

3 建筑模數設計要點

以北方某城市綜合服務裝配建筑項目為例，該建筑為可復制用于城市各多場景公共環境基礎設施，采用裝配式建筑光伏一體化模式，多業態組合，可用于城市雨水收集利用、公共服務、公共衛生間、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，通過固定的構造原理可以組成各種不同的建筑服務功能。城市服務綜合體項目使該技術在城市基礎設施的應用，通過利用光伏幕墻和光伏屋頂發電，形成了光伏建筑一體化技術，可滿足建筑照明需求，并大大降低了室內的溫度，節約了制冷能耗。并搭配建立光伏電站智能遠程監控平臺，實現遠程實時檢測、設備運行分析、發電量評估分析，及時有效地提供光伏電站檢測及智能運營服務，最終實現自發自用、余量上網、電網調節等功能。

3.1 構造原理

建筑由固定模數大小的基礎單元拼接而成，分別有大中小高度空間，各自由不同位置的標準化開窗，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休憩空間及功能附屬空間，采用玻璃封閉。

建筑最外側有綠化延伸到建筑內部。部分有洗車配置。按單元預制不同開窗、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，使用時根據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。部基礎分隔配件與地面預制，拼接于場地后再拼合預制立面，圍合功能空間。

4 設計構造

4.1 集成材料

該集成房屋與光伏一體化融合的構造由型鋼結構框架，輕鋼隔斷、輕鋼屋頂及墻面光伏集成型材，氣密性板材，斷橋材質螺栓及固定件，電機、線管等機電管材，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單元模塊，可直接在工廠拼接完成或根據建筑層數，按照1層為1個單元模塊在廠房制作后運至現場拼裝成型。

機電設備及其管線在廠房內安裝完畢，也可根據需要預留位置，根據需要增加模塊組別和數量，在現場進行拼裝。

高性能集成房屋最大的特點是低能耗，根據計算，將能耗換算為電能計算，高性能集成房屋相比傳統建筑可節約75%的能耗。并且在房屋內部可達到較高的熱舒適度（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”達到無漏水和氣密性高的優勢。

集成房屋的構件在工廠加工制造。門窗、機電設備及其零部件或其他材料可在加工廠組裝在一個單元構件上，縮短施工周期，節省大量現場作業內容和人工機械成本，促進建筑產業化程度。

由于集成房屋的構件在加工廠組裝，在工廠檢查方便，有利于保證房屋的多元化整體質量和工程質量，且便于運輸和現場安裝。在安裝過程中，可節省高腳手架和起重機。

集成房屋的單元構件安裝連接界面的結構設計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動，對房屋建筑的抗震尤為有利。

高性能集成房屋的設計可實現并維護雙層密封系統。安裝后的單元式幕墻外側維護結構復合光伏板、光伏板內側，由于采用綠色節能保溫板材，另外斷橋材質螺栓可減少冷橋的產生，對建筑保溫節能有極高的利好作用。

采用這種光伏保溫復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，在復合板的交界處采用特殊的企口設計，在板材的邊緣的設計留有一定的空腔，可更好地阻斷接縫處的冷橋，達到更好的整體性和氣密性，并且預埋件位置及安裝可達到較高的精確度，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 結束語

國家有關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，被動房的發展被列上日程，紛紛制訂了相關政策甚至技術標準。一些企業看到了被動房發展的良好前景，相繼轉向發展被動房。

高性能的新型集成房屋與光伏一體化技術是貫徹生態文明理念，結合現代城鄉建設的迫切需要，將可再生資源的循環有序利用與能源循環和經濟自給自足相結合，建設對自然生態、經濟投資和能源投資依賴性極低的綜合設施。

該設計是集核心科技創新和運營模式創新于一體的高性能集成房屋建筑，適合不同場景，達到生態集約化和經濟可行性的水平。