随着城市的发展，由大量建设到生态修复方向转变，未来将是一个经济、社会、文化、空间组织等方面精细化重构的全新期。基础设施是城市经济发展的重要支撑，城市基础设施建设将得到绿色生态及创新性、智慧化、人本化的处理与解决，从而在用地集约、人居环境、现代化治理等方面为推进新型城市建设、促进生态修复城市修补发展带来新的动力着力点。因此，未来城市基础设施体系不仅能节省市政供暖设施投入和后期运营成本，节约能源，而且符合生态环保定位，可为使用者提供安全和舒适的体验。

1 高性能集成房屋光伏一体化概述

本文论述了一种将光伏技术与装配式集成房屋结合，将光伏板集成于装配式外围护结构的板材上，从而达到设计集成化、生产工厂化、结构轻量化、管理信息化、整体绿色化的效果。

在实践研究中，该技术需要解决建筑光伏集成板的模数化、建筑光伏集成板的拼接构成方式两个主要问题。

高性能集成房屋采用绿色高性能的集成式房屋构建方式。集成房屋为一种装配式建筑，有利于保障多元化整体质量和工程质量，便于运输和现场组合安装，如图1所示。

图1 集成房屋安装模块示意

设计使用功能单元间夹出以玻璃封闭的流动空间的形式。

由于使用场所与使用方式的特点，该功能单元为被动房设计，使用预制立面自带保温层与减小开窗的方式，维持室内温度适宜，减小对环境的影响。

2 规范要求

CECS418—2015《太阳能光伏发电系统与建筑一体化技术规程》包括（1）材料、部件和设备；（2）光伏建筑一体化设计；（3）安全与防护；（4）安装与调试；（5）工程验收；（6）运行与维护对光伏光伏的设计、安装、验收、运行与维护做出规定。

3 建筑模数设计要点

以北方某城市综合服务装配建筑项目为例，该建筑为可复制用于城市各多场景公共环境基础设施，采用装配式建筑光伏一体化模式，多业态组合，可用于城市雨水收集利用、公共服务、公共卫生间、洗车、公共图书馆、咖啡厅等功能建筑的外墙和屋顶。采用光伏一体化板材，通过固定的构造原理可以组成各种不同的建筑服务功能。城市服务综合体项目使该技术在城市基础设施的应用，通过利用光伏幕墙和光伏屋顶发电，形成了光伏建筑一体化技术，可满足建筑照明需求，并大大降低了室内的温度，节约了制冷能耗。并搭配建立光伏电站智能远程监控平台，实现远程实时检测、设备运行分析、发电量评估分析，及时有效地提供光伏电站检测及智能运营服务，最终实现自发自用、余量上网、电网调节等功能。

3.1 构造原理

建筑由固定模数大小的基础单元拼接而成，分别有大中小高度空间，各自由不同位置的标准化开窗，满足不同空间使用的功能需求与使用心理，如图2所示。

图2 单元组合示意

功能空间外部的室内及半室外的活动空间为灰空间，作为人流量较大的人群暂时休憩空间及功能附属空间，采用玻璃封闭。

建筑最外侧有绿化延伸到建筑内部。部分有洗车配置。按单元预制不同开窗、开门立面（9m×3.5m共2种，9m×5m共4种，9m×7m共4种），均采用以中心轴开洞的形式，以便于安装与组合，使用时根据功能需求与场地需要，按说明拼接，即可快速获得不同尺度的空间。部基础分隔配件与地面预制，拼接于场地后再拼合预制立面，围合功能空间。

4 设计构造

4.1 集成材料

该集成房屋与光伏一体化融合的构造由型钢结构框架，轻钢隔断、轻钢屋顶及墙面光伏集成型材，气密性板材，断桥材质螺栓及固定件，电机、线管等机电管材，气密性凝胶，气密性门窗，以及各种断桥手边压条等组合而成，如图3、图4所示。

图3 模块化光伏屋面示意

图4 模块化光伏墙面示意

该房屋由一层为整个单元模块，可直接在工厂拼接完成或根据建筑层数，按照1层为1个单元模块在厂房制作后运至现场拼装成型。

机电设备及其管线在厂房内安装完毕，也可根据需要预留位置，根据需要增加模块组别和数量，在现场进行拼装。

高性能集成房屋最大的特点是低能耗，根据计算，将能耗换算为电能计算，高性能集成房屋相比传统建筑可节约75%的能耗。并且在房屋内部可达到较高的热舒适度（含温度、表面温度、气流、空气相对湿度等）。

4.2 拼接方式

高性能集成房屋可通过“等压原理”达到无漏水和气密性高的优势。

集成房屋的构件在工厂加工制造。门窗、机电设备及其零部件或其他材料可在加工厂组装在一个单元构件上，缩短施工周期，节省大量现场作业内容和人工机械成本，促进建筑产业化程度。

由于集成房屋的构件在加工厂组装，在工厂检查方便，有利于保证房屋的多元化整体质量和工程质量，且便于运输和现场安装。在安装过程中，可节省高脚手架和起重机。

集成房屋的单元构件安装连接界面的结构设计能吸收楼层间位移和单元变形，通常能承受较大范围的建筑运动，对房屋建筑的抗震尤为有利。

高性能集成房屋的设计可实现并维护双层密封系统。安装后的单元式幕墙外侧维护结构复合光伏板、光伏板内侧，由于采用绿色节能保温板材，另外断桥材质螺栓可减少冷桥的产生，对建筑保温节能有极高的利好作用。

采用这种光伏保温复合板材的高性能集成房墙体和屋面板位置可做到很好地咬接，在复合板的交界处采用特殊的企口设计，在板材的边缘的设计留有一定的空腔，可更好地阻断接缝处的冷桥，达到更好的整体性和气密性，并且预埋件位置及安装可达到较高的精确度，如图5所示。

(b)

图5 集成房屋光伏一体化板材墙面和屋面链接方式示意

(a) 光伏一体化板材墙面链接方式；(b) 光伏一体化板材屋面链接方式

5 结束语

国家有关部门对超低能耗被动式住宅的大力推广得到了各地方政府的积极响应，被动房的发展被列上日程，纷纷制订了相关政策甚至技术标准。一些企业看到了被动房发展的良好前景，相继转向发展被动房。

高性能的新型集成房屋与光伏一体化技术是贯彻生态文明理念，结合现代城乡建设的迫切需要，将可再生资源的循环有序利用与能源循环和经济自给自足相结合，建设对自然生态、经济投资和能源投资依赖性极低的综合设施。

该设计是集核心科技创新和运营模式创新于一体的高性能集成房屋建筑，适合不同场景，达到生态集约化和经济可行性的水平。