建筑一体化范文

建筑一体化范文（精选12篇）

建筑一体化 第1篇

历史上的建筑物,他们的建筑与结构之间有着亲密的联系。从工业革命开始,结构工程就成为区别于建筑的一个单独的学科。那些人们看到的埃菲尔铁塔及教堂穹顶之类的结构,是一些建筑技术思想的直接产物,他们来自一些结构工程师个人的经验和想象。工程师经常和建筑师在一起工作,建筑的形态往往也来自结构工程的思路。

在大型结构设计中,不论他所设想的功能是简单的还是复杂的,结构工程师和建筑工程师的合作都是很重要的。建筑工程关心的是空间布局,以及建筑功能体型、机械系统和建筑结构本身的协调综合性。而结构工程师则主要关心一栋建筑物的结构形式及结构构件。虽然结构和建筑的角色各具独立性,却丝毫没有相互排他性。只有通过他们间的合作,那些大型和复杂的建筑才能设计得既高度具备美学效应,又严格符合结构标准。

2 高层建筑的结构

2.1 结构系统的决定因素

在建筑形式的发展中,高层建筑的形式最为复杂,这是由于它和很多学科相关,也经常和各种设计要求发生矛盾。现代的高层建筑变得越来越纤细,产生更大侧移的可能性比以往的大体积的多层高楼要大。建筑物越高,自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响越大。正因如此,抵抗这些荷载的结构作用的影响成为高层建筑设计的一个重要方面。

高层建筑对侧向荷载的动力反应,可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形状的措施加以控制,因此,高层建筑层间“组”的形式在很大程度上和结构的有效性能有关。建筑的结构可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力,它决定着建筑各种体量的组成。

我们在这里讨论的是有着强烈结构表现的高层建筑,其目的在于识别这些结构表现并引起人们对它的形式和细部的注意。因为设计者不是为了满足功能要求去表现结构,而是展现结构自身体系的力与美。

就结构的特性而论,高层建筑相对于低矮的建筑,可明确地定义为受风荷载影响的建筑。显然,每一栋建筑都会像地球表面上的人和别的物体一样承受着地心引力,引力的大小与结构的重量,和施加在它上面的竖向荷载有关。当一栋建筑的结构设计合理时,这些重力荷载使主要的竖向构件产生压力,并把它们传给地基,因此这个结构既平衡又稳定。

对于矮而坚固的建筑,这些竖向力的大小,足以决定结构的设计和强度,风荷载的影响可以忽略不计。然而,一旦建筑变得更高更窄,风荷载会产生很大的使建筑物有倾覆倾向的侧向力,因而影响建筑的特性和设计。

超高层建筑或很纤细的建筑对于风荷载的动力影响十分敏感,设计这些建筑的结构系统时必须加以特殊的考虑。在选择一栋超高层建筑的整体结构时,抗侧力结构系统的效能十分重要,应该按照高层建筑在建筑学、力学和规划方面的需求进行设计。

2.2 结构系统的组成

为了在建筑方案的建筑形式范围内得到认可,一个结构系统必定是一种将这个系统的分析与实际表现联合在一起进行设计考虑的综合。建筑的结构系统可以分成以下几个方面:

1)重力系统,包括承受所有楼层重力荷载的楼盖,以及将这些重力荷载传递给基础的柱或墙体。

2)侧力系统,包括抵抗侧向荷载的竖向框架体系和墙体系。

3)楼盖系统,在很大程度上与建筑高度无关,受以下因素控制:

(1)形成所需楼盖净跨的柱子间距;

(2)室内净高的要求;

(3)结构材料的选择。

2.3 结构系统的选择

建筑骨架中适合结构系统的选择,与以下各因素有关:

1)侧向设计荷载;

2)强度设计准则;

3)使用标准;

4)高宽比;

5)使用形式(单用途与多用途);

6)土层情况和相应基础形式;

7)地区耐火等级的考虑和其他相关规范要求;

8)材料的选择和材料供应情况及价格;

9)施工方法及其对材料供应情况及价格;

10)地价与投资价;

11)建筑形式;

12)建筑设计及其是否与结构一体化。

2.4 在结构系统中必须注意到的问题

1)提供承载力以承受和抵抗所有作用的荷载;

2)提供侧向刚度以控制由于风荷载和地震和在产生的侧向变形;

3)提供延性和吸收或消耗能量的能力以承受地震荷载;

4)提供适当的动力性能或补充阻尼系统以限制建筑的运动在可接受水平内;

5)提供结构整体稳定性以抵御倾覆或防止在任何荷载条件下结构的整体或部分失稳;

6)满足设计准则。

2.5 结构体系根据不同材料的划分

1)砌体:可与专设的钢筋一起应用于底层和中层建筑主要是住宅建筑。随着建筑高度的增加,砌体墙的厚度也要相应增加,而它的巨大体积则会妨碍室内空间的规划,因而也会多少影响它在高层建筑中的应用,尽管这个问题由于目前采用高强砌体,墙内加设钢筋以及新的设计方法而逐渐得到解决。

2)钢材:由于它的强度高,重量轻,安装容易,钢结构体系是一种代表着超高层建筑目前发展水平的结构体系。它的主要缺点是制造和焊接昂贵,防火要求费用大,它的标准型钢数量有限。

3)钢筋混凝土:它相对便宜,刚度大,可塑性强特别适用于抵抗荷载。由于具有较高强度,如果砌施工技术能符合时代提出的任务的话它有可能成为高层建筑的主导材料。

4)混合或组合结构:它具有以上几方面的共同优点。

5)预应力钢筋混凝土:

(1)预制预应力钢筋混凝土:多用于较低或中层建筑;

(2)后张预应力钢筋混凝土:多用于公寓和办公楼结构中的平板楼盖。

3 常见的高层建筑结构体系

以混凝土结构体系为例。

3.1 框架结构

3.1.1 主要优点

平面布置灵活,可以根据生产工艺和建筑使用功能要求比较灵活地布置柱网开间、进深梁尺寸及选定层高。适用于有较大空间要求的建筑物,可在梁柱间开设较大的门窗洞口。结构以楼板、主次梁及柱子为主要构件。可以采用预制生产或利用标准模板现浇,容易满足构件定型化的要求。

3.1.2 主要缺点

结构抗侧刚度较小,在地震烈度较大的地区,由于层间位移和顶点位移的限制,建筑较高时将难以满足要求,或虽能满足但梁柱截面尺寸过大,配筋也较多不够经济。梁柱节点构造复杂,在装配式框架结构中更为突出。

3.1.3 用途

综上所述,纯框架结构不宜用于层数较多的建筑,一般多用于办公楼、教学楼、旅馆及多层工业厂房等建筑中。一般在非地震区,钢筋混凝土框架结构可用于15层以下建筑。在一般地震区则以不超过10层~12层为宜,8度及8度以上烈度的地震区,一般以8层以下为最佳。框架结构采用钢结构或型钢-混凝土结构时,层数可不受此限制。

3.2 框架-剪力墙结构

3.2.1 主要优点

钢筋混凝土框架-剪力墙体系与框架结构体系的不同点是将框架结构方案中的一部分框架柱之间增加了钢筋混凝土实心墙。此部分实墙刚度很大,对抵抗由水平风荷载或地震作用产生的水平剪力值甚为有利。剪力墙与框架共同受到水平方向刚度很大的楼板的约束,使结构体系在受到水平荷载时能以协同工作共同抵抗水平剪力。由于剪力墙的刚度远比框架刚度为大,结构水平剪力大部分由剪力墙承担。框架承担的水平荷载较小,使框架梁柱截面和配筋均可以大大减少,使结构侧向位移也可以有效地减小。铰接的框架则不能与剪力墙协同承受水平荷载,全由剪力墙承担。结构增加剪力墙后,梁柱混凝土及配筋都减少了。

3.2.2 主要缺点

高层建筑设置剪力墙后,基础将受到很大的弯矩、剪力和轴力,为基础设计带来一定的困难,也对建筑平面布置带来不便。

3.3 剪力墙结构

3.3.1 主要优点

结构空间刚度较大,在承受水平风荷载或地震作用时侧向位移较小,一般剪力墙刚度可较框架结构增大4倍以上。结构用剪力墙组成若干个空间六面体箱形结构,其空间稳定性和整体性较好。剪力墙配筋后,结构延性增大即变形能力增大,比一般砖石结构等脆性材料的抗震能力提高很多。在一般16层~40层的高层居住建筑中应用钢筋混凝土剪力墙体系一般用钢量可较框架结构体系节省。房屋之间的防火、隔音等效果均较好(见图1)。

3.3.2 主要缺点

较纯框架结构和框架-剪力墙结构体系混凝土耗量大。刚度大,自振周期短,地震作用亦较大。由于自重大和地震作用大,基础造价一般较高。影响建筑平面布置和使用功能,不宜于较大的建筑空间,不能作到上下不对正,任意划分房间。钢筋混凝土剪力墙结构在房间的四周墙壁及楼地板内均布有钢筋,必须为电视及收音等安装出屋面天线。

3.4 筒体结构

高层建筑向高层发展,水平风荷载或水平地震作用已成为建筑的主要荷载。为了提高结构的抗水平荷载能力,在近年的高层建筑中发展了筒体结构体系以代替平面抗侧力体系。近年来,美国不少超过50层的建筑改用筒体结构。筒体结构体系指由一个或几个筒体作为竖向荷载及水平荷载承重结构的高层结构体系。

3.4.1 筒体结构特点

根据国外资料,在高层建筑中采用筒体结构其每平米的材料耗量仅为一般框架结构的一半;而采用筒体结构时,由于筒体的抗侧移刚度远大于同等高度与宽度的剪力墙结构,故其顶点侧移也远较同等高宽的剪力墙及框架剪力墙的侧移值小。

3.4.2 筒体结构的主要类型

1)刚架式空心筒

沿建筑物的外墙设密排的柱子并以窗槛墙作为大梁将各排柱子连接即成为一矩形网格的刚架式筒体,为空腹式筒体的一种,利用上述的的空心筒来抵抗水平风载或地震作用,筒的工作状态就象一底端固定于基础上的空心悬臂大梁,大梁截面为空心筒型,故具有很大的空间刚度,可以抵抗全部或绝大部分水平荷载或作用(见图2)。

2)网架式空心筒

此类空心筒体亦置于建筑物的外墙四周,筒体系由密排的斜方网架形成,网架上没有竖直的立杆或柱子,网架的斜杆起到斜柱的作用并承受全部垂直荷载,同时又作为抵抗水平荷载的主要结构,斜杆的水平力则传于大梁上由梁来承受。网架形式对抵抗水平荷载是很有利的,但在承受竖向荷载时则不如一般柱子能将荷载直接传至基础部分(见图3)。

网架形式在立面上可较一般带斜撑杆的桁架体系富于韵律,但由于结构节点较多,网格的形状均为斜方型,对开洞甚为方便。

网架式空心筒又可分为两种:带剪力墙的框架筒(见图4)和单独内筒体(见图5)。

3)桁架式空心筒

为改变刚架式空心筒由于梁柱的柔度影响而使侧向刚度消弱的缺点,可以在外墙空心筒上增加桁架式的斜撑杆,此时结构水平剪力即可完全由斜撑杆承受,而斜撑杆内则将产生轴压力或轴拉力,结构方案经过改进后称为桁架式空心筒方案。结构的总体变形由剪切型转化为弯曲型的变型式。此种形式可将结构中的集中荷载均匀地分布于结构的整体各部分(见图6)。

4)筒中筒体系

在建筑物内部及外部均采用筒体结构并用楼板结构将内外筒拉结在一起,使其能共同抵抗水平荷载,称为筒中筒结构体系。

5)集束筒体系

教学楼建筑节能一体化设计 第2篇

0910520101 王佳莹 2012.10.18

1.摘要：本文从建筑外墙保温、、光源照明、自然通风等多个细节的方面，对教学楼进行建筑节能一体化设计与优化。

2.关键词：教学楼 节能 一体化

3.引言：建筑节能一体化是一个复杂的系统工程，随着国家节能规划的提出，建筑节能一体化正变得越来越重要。

一个国家的发展，离不开能源的消耗，而现在人类不断增长的能源消耗和传统经济增长方式带来的自然资源枯竭和环境恶化，已经使人类生存受到威胁。对我国而言，煤炭和水力资源比较丰富，但其可开采量和可开发量的人均水平，却均低于世界人均水平的一半，石油和天然气相对就更少。

能源短缺已经成为制约我国经济社会发展的瓶颈，而建筑耗能在国家全部能耗中占有相当大的比重。千方百计做好建筑节能工作是节约能源的关键。对建筑业来讲建设节能型建筑，降低建筑能耗已经是当务之急。建筑节能一体化设计，其目的就是通过一定的建筑构造做法，选择合适的建筑材料，达到减少能耗，节约热量、冷量、电能、燃料等目的，同时也要保证一定的舒适程度。

4.正文：

1）LED照明节能：我以一间教室为例：教室12盏日光灯。目前使用的是第一代传统镇流器日光灯照明，其中每套日光灯管（40W）加镇流器（20W）共计60W，若全部更换成第四代LED半导体节能照明灯为每组为4个4W一共12组共计48个，可达到以下效果： 日光灯的一月度数为216度，双强LED的一月度数为57.6度 一个月节约度数为158.4度，以5角一度电，每月一间教室节约款为79.2元。以50间教室为例：79.2*50间*12个月*保修五年=一个学校可

以节约电费为237600元。而且平常日光灯两年维护一次，每只灯管应该在45元左右，50间教室*12盏*2.5次*，五年维护费至少67500元。

半导体照明的构造就是一个方形的二极管片装在一个塑料、树脂或是陶瓷底座的特殊环氧层中。处于半导体中心部位的电子可以通过传感原料，转换生成灯光，而封贴在“罩状”环氧层内的微型芯片，可以将灯光“映射“出来，它是照明史上继白炽灯、荧光灯之后的重要突破技术，是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件。它是真正意义上的绿色照明。以下为LED照明设备的基本原理图。

2）外墙保温措施：采用一定的固定方式（粘结、机械锚固、粘贴+机械锚固、喷涂、浇注等），把导热系数较低（保温隔热效果较好）的绝热材料与建筑物墙体固定一体，增加墙体的平均热阻值，从而达到保温或隔热效果的一种工程做法。

1、涂料饰面。

2、抹3～5厚DBI砂浆，内压入一层玻纤网格布。

3、圆8钢膨胀螺栓固定，锚入结构50-60mm，间距小于600，梅花形布置。

4、抹3～5厚DBI砂浆，内压入一层加强玻纤网格布。5、50厚玻璃棉保温板，接缝处、拼接点处固定锚栓，间距小于600mm。

6、DEA聚合物粘接砂浆，框粘、条粘，粘接面积大于等于70%。

7、起步做B型托架（图集10BJ2-11中第八页），每隔3-4m处（结构框架梁、圈梁部位，设置一层A型托架）

8、基层墙面（如果是砌块墙时用6～8厚水泥砂浆找平）。

3）使用LOW-E玻璃：外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。

Low-E玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性，因此适用于教学楼，以下为LOW-E玻璃的截面示意图。

4）屋顶植被种植：屋顶绿化可增加校园绿地面积；改善城市高楼大厦林立，改善众多道路的硬质铺装而取代的自然土地和植物的现状；改善过度砍伐自然森林，各种废气污染而形成的城市热岛效应，沙尘暴等对人类的危害；开拓人类绿化空间，建造田园城市，改善人民的居住条件，提高生活质量，以及对美化城市环境，改善生态效应有着极其重要的意义。

以下为屋顶植被种植的截面示意图，此做法有成本低，施工快，维护易等特点。非常适用于教学楼等建筑。

5）雨水自动收集系统：将屋顶雨水根据需求进行收集后，并经过对收集的雨水进行处理后达到符合设计使用标准的系统。目前多数由弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统组成。屋顶雨水相对干净，杂质、泥沙及其他污染物少，可通过弃流和简单过滤后，直接排入蓄水系统，进行处理后使用。雨水收

集系统具有全自动、应用范围广、成本低等特点。其意义在于：可以达到节能减排，使干旱，紧急情况（如火灾）能有水可取。另外可以用到教学生活中的杂用水，节约自来水，减少水处理的成本。

6）建筑结构自然通风：自然通风是指利用建筑内外风力或热压造成的风来促使空气流动而进行的通风换气。第一，实现有效的被动式制冷。这意味着在不消耗可再生能源的情况下，降低室内气温，带走潮湿空气，并以气流降低皮肤无毒，达到人气热舒适。第二，提供新鲜、清洁的自然风维持室内空气的卫生，有利于人的生理和心理健康。建筑通风的设计方法，是建筑配合室外通风条件，提高室内有效风速，从而达到通风换气的目的。如图所示，这是国外正流行的一种替换式通风方式，在这种方式下，比室内气温约低的空气从地板下以很低的速率（通常为0.2m/s）提供。这些空气会被使用者的体温、计算机设备、照明光源等方式加热，然

后上升通过天花板和高窗排出，因而提供更好的室内空气质量和舒适程度。

5.参考文献：

1.《浅谈建筑节能一体化研究与实例》-杨佳林

2.《LED照片势在必行》-Frank Marx 3.《外墙保温措施的研究》-郭友能 4.《Low—E玻璃的应用》-董庆

5.《屋顶花园设计浅探》-杨永胜、金淘 6.《建筑设计中的雨水收集利用》-熊洪俊、刘碧波

建筑一体化 第3篇

摘要：建筑信息模型智能化程度高，可以容纳的信息量大，协调能力强，能显著提高建筑设计质量和效率，提高经济效益。本文结合建筑信息模型的相关理论和技术特点，分析了建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的应用。

关键词：建筑信息模型；建筑结构设计；应用

前言

在建筑设计中计算机成了建筑师主要设计工具，提高工作效率。在这种新兴的设计方式中，设计人员逐渐发现计算机并不只是一个设计工具，还具有强大的功能帮助建筑师更出色地做好设计。在建筑设计中应用的信息技术也从最初的计算机辅助绘图发展到协同设计、虚拟现实等多个方面。

1.建筑信息模型基本理论

1.1建筑信息模型概述

建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息详尽的数字化表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在軟件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

应用建筑信息模型，可以支持项目各种信息的连续应用及实时应用，这些信息由数据库统一管理，质量高、可靠性强、集成程度高而且完全协调，大大提高设计乃至整个工程的质量和效率，显著降低成本。同时从设计阶段开始，也可以使建筑工程更快、更省、更精确地进行，同时使各工种配合得更好，减少了图纸的出错风险.从而实现在低成本下产生出一个更好的设计。而长远得到的好处已经超越了设计和施工的阶段，惠及将来的建筑物的运作、维护和设施管理，并实现可持续地节省费用。

1.2建筑信息模型的技术特点

总的来说，基于建筑信息模型的建筑设计软件系统融合了以下两种主要思想：

1）在三维空间建立起单一的、数字化的建筑信息模型，建筑物的所有信息均出自于该模型，并将设计信息以数字形式保存在数据库中，以便于更新和共享；

2）在设计数据之间创建实时的、一致性的关联，对数据库中数据的任何更改，都马上可以在其他关联的地方反映出来.这样可以提高项目的工作效率和质量。

2.建筑信息模型的应用

2.1参数化设计

在建筑结构设计过程中，基于BIM的参数化设计具体体现在以下几个方面：

（1）参数化建模

参数化建模已经成为BIM的核心特征。由于现代审美观念的转变，建筑多采用复杂的自由曲面，或者与地形结合，起伏复杂，空间定位关系较难处理。通过BIM的参数化建模可以解决这类问题，工程师可以通过定义参数值及参数关系，在不同的参数化间施加一定的能够被系统自动维护的约束，从而创建结构形体，形成关联或连接，以此来处理空间关系。

（2）创建结构分析模型

BIM模型除包含建筑结构物理信息和几何信息，还包含结构分析信息。在创建结构实体构件时，BIM将自动生成分析模型。建立包含杆件拓扑信息、刚度数据、节点信息、材料特性、荷载分布、边界支撑条件等信息丰富的有限元结构信息模型[1]。

BIM的分析检查功能可保证结构分析模型的正确合理，再通过软件接口导人到专门的结构分析软件中，经过计算分析调整构件材料、尺寸以满足结构设计要求，然后链接BIM模型，及时更新。

（3）多方案优化设计

随着项目的不断推进，在处理建筑模型的过程中，一般会探索多个设计方案。这些方案可以是概念上的工程设计，也可以是详细的工程设计；基于BIM的参数化设计技术使用设计选项，允许设计师利用一个模型并发研究多个设计方案。在进行量化、可视化和假设分析时，可以在模型中关闭或开启设计选项功能，使其提供给客户不同的选择方案。在达成协议后，便可指定其中一个作为主设计方案。

2.2协同设计

协同设计与BIM技术的完美融合提高了建筑设计效率，并使得设计质量更高。尽管协同设计的理念已经深入到建筑师和工程师的脑海中了，然而对于协同设计的涵义及内容，以及它的未来发展，人们的认识却并不统一。协同设计可以使分布在不同地理位置的不同专业设计人员通过网络协同展开设计工作。协同设计是在建筑行业环境已经发生深刻变化、建筑的传统设计方式必须改变的背景下出现的，它也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。

目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织管理形式，它包括：通过视频会议、网络消息等手段，使设计团队成员之间跨部门、地域进行成果交流、开展方案评审或讨论设计变更；通过CAD、Revit文件之间的外部参照，使得工种之间的数据获得可视化共享；通过网络管理软件，项目组成员以特定角色登录，可保证成果的实时性及唯一性，实现正确的设计流程管理；通过建立网络资源库，使设计者能够获得统一的设计标准；针对设计行业，开发出基于CAD平台的协同工作软件等。

BIM的出现，从另一角度带来了设计方法的革命，主要体现在以下几方面：从二维设计转向三维设计；从单纯几何表现转向全信息模型集成；从线条绘图转向构件布置；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从各专业单独完成项目转向各专业协同完成项目；从单一设计交付转向建筑全生命周期的支持[2]。

BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖且密不可分的整体。协同是BIM的核心概念，只需输入一次构件元素，各专业共享元素数据并可用不同专业角度操作该构件元素。从某种意义上说，协同已不再是简单的文件参照，BIM技术为未来协同设计提供了底层支撑，大幅提升了协同设计的技术含量，BIM带来的不仅是技术，也是新的工作流程及行业惯例。

未来的协同设计，将不再是单纯意义的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴具备了更广泛的意义，从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维护等各方的集体参与，从而带来综合效率的大幅提升。

2.3建筑信息模型在协同设计应用时应注意的问题

（1）设计人员按照协同设计系统授权分工进行工作。

在项目中每个设计人员的工作重点不同，关注的内容也不相同。因而在系统中各自的权限也不相同，彼此需要通过分工合作共同完成一个项目的设计工作。每一个设计人员侧重于对某一局部负责，根据总体安排来设计图纸、修改图纸。由于大家都是在网络上工作。所有的设计图纸都需要上传到系统的服务器，系统也会将你的设计图纸和设计变更内容自动告知团队中相关成员，供他们在设计时对照参考，避免发生冲突。团队内部每个人需要彼此尊重，互相配合，推动设计整体协调发展。

（2）协同设计要求在统一标准指导下进行

建筑设计信息对建筑设计有重要作用。特别是参与到协同设计中的设计人员、相关专业、各参与企业掌握的信息资源各不相同，如何将这些信息整合。实现信息资源组合的优势以提高设计质量很有必要。在这种整合过程中，該如何将信息分类、转换、交流。必须要在统一的标准指导下进行，否则这些资源优势发挥不出来[3]。

在没有实行协同设计前，由于各人的设计习惯不同，对实行协同设计带来了一定的阻力。因此，进行建筑协同设计必须事先制定相应的标准，这个标准不仅包括制图标准，而且应该包括整个工作流程的规范。正是由于标准统一，各种优势资源才能通过协同设计平台联系起来，共同工作。

3.结语

BIM是一个在计算机上建立起的信息化三维建筑模型，因此BIM十分适合于协同工作的模式。BIM可以使各个专业在同一个模型上进行设计工作，从而实现真正意义上的协同设计。需要注意的是，BIM不只是给设计人员提供一个三维实体模型。同时还提供了一个包含材料信息、物理性能信息、工艺设备信息、进度及成本信息等信息丰富的数据库，正是这些信息，为各个专业利用这些信息进行各种计算分析提供了方便，使设计做得更为深入，更为优化，从而提高了建筑协同设计的水平，为控制整个工程的成本、提高工程的经济效益提供了有力的保证。

参考文献：

[1]孙澄，邢凯，韩昀松.数字语境下的建筑节能设计模式初探[J].动感（生态城市与绿色建筑）.2012（01）.

[2]刘照球，李云贵，吕西林，张汉义.基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发[J].同济大学学报（自然科学版）.2013（07）.

[3]麻曼，吴琼.创建自由形体建筑的建筑信息模型[J].土木建筑工程信息技术.2013（02）.

作者简介：

绿色建筑和智能建筑的一体化发展 第4篇

关键词：绿色建筑,智能建筑,绿色智能建筑

1 概述

随着人类对20世纪工业革命和对生态环境破坏的反思, “绿色浪潮”正在兴起。绿色建筑是人类为实现可持续发展战略所采取的重大措施, 也是建筑师们对世界“绿色文化”潮流的积极回应。

在建筑的全寿命周期内, 最大限度地节约资源 (节能、节地、节水、节材) , 保护环境和减少污染, 为人民提供健康、适用和高效的使用空间, 与自然和谐共生。这样的建筑, 它是以可持续发展战略为指导, 有效地利用自然资源和高新技术成果, 使建筑物的资源消耗和对环境的污染降到最低程度, 为人类营造舒适、幽美、洁净的居住空间[4]。

2007年7月发布的国家标准《智能建筑设计标准》 (GB/T50314-2000) , 对智能建筑的定义为“它是以建筑为平台, 兼备建筑设备、办公自动化及通讯网络系统, 集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合, 向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境[2]。

所谓绿色建筑与智能建筑的一体化发展, 是表示建筑物以“可持续” (既满足当代人的需要, 又不损害后代人的满足需要) 为核心, 通过智能化手段与绿色理念的融合来实现人、资源、环境三者的最优化发展。

近年来, 国外在智能建筑设计中常融合绿色建筑的理念, 将智能建筑与绿色建筑两者相结合, 通过建筑、设备和智能化系统来提供节能、环保的生活空间, 防止大气、水和电磁污染等, 并突出智能建筑的环保和节约资源的功能, 以实现建筑和环境的可持续发展。

随着智能建筑的不断发展, 智能系统成了绿色建筑不可分割的一部分。绿色建筑要实现节能、环保、自控等目标, 也离不开智能系统。如何使智能系统与绿色建筑相结合, 实现建筑、环境、资源协调发展, 是我国建筑业实现循环经济和科学发展观的重要战略途径。因此, 21世纪建筑的发展趋势是:以智能化技术实现绿色建筑的理念, 成为“绿色”与“智能化”相结合的一体化建筑。绿色建筑与智能建筑一体化是通过技术手段来实现的, 包括计算机、通信、自控、建筑、物理、生物、生化、生态等技术, 以实现“绿色文化”的目的。“绿色文化”和“智能化”是目的和手段的关系, 两者的统一形成了绿色智能建筑的内涵。

2 我国绿色智能建筑的发展状况

2.1 以政府为主导开始推动

1994年, 我国发表了“中国21世纪议程”, 提出建筑节能、城市规划、建设与管理信息系统的开发与建设等项目, 这是我国居住区可持续发展的优选项目。

1996年, 我国发表了“中华人民共和国人类住区发展报告”, 对进一步改善和提高居住环境质量提出了更高的要求和保证措施。如适宜的住宅;方便的出行及服务;安全的智能化管理;节地、节能的建筑;洁净的空气;污水资源化;垃圾减量;无害处理等。

2004年2月, 建设部制定了《建筑节能试点示范工程 (小区) 管理办法》, 同时, 作为科技奥运十大项之一的“绿色奥运建筑评估体系”项目顺利通过验收。

2004年8月, 建设部颁布施行《全国绿色建筑创新奖管理办法》, 并于2005年2月公示了53个拟推荐授奖的“全国绿色建筑创新奖”项目, 其中包括28项技术与产品, 工程类14项综合工程、4项节能工程、7项智能工程。

2006年3月, 我国正式发布《绿色建筑评价标准》, 使绿色建筑的评价有了可循的标准[2]。

2.2 两者逐渐融合

目前, 我国已有一些城市的公共建筑, 建立了由计算机控制网络技术组成的开放式智能监测控制系统, 并实现了计算机控制网络和以Internet为代表的数据网络一体化集成, 以实现建筑能耗, 室内热湿环境及空气质量的运程监测控制, 并优化系统运行, 最大限度地减少建筑对能源的需求, 减少环境污染, 以实现可持续发展的目标。一项对《2004年楼宇自控市场研究报告》中, 对楼宇自控系统显示, 良好的楼宇自控系统将节省建筑运营费用20%左右。

由于智能系统的监控和信息管理的作用, 使得其在室内环境控制 (如空调设备) 中占据了至关重要的地位。我国于2004年推出的每两年评选一次的绿色建筑奖项中, 就设置了智能创新专项奖和智能化系统的绿色建筑创新综合奖。这都体现了我国智能建筑与绿色建筑正在相互促进融合, 形成一体化发展的趋势[2]。

2.3 绿色智能建筑的体系结构

由于绿色建筑与智能建筑一体化的发展是近年来认识上的一次突破, 如何促进两者共同协调发展还处于探索阶段。绿色智能建筑体系结构应由其目标、内容和过程等多方面集合组成, 涵盖绿色智能建筑生命周期的全过程和现代科技的方方面面。绿色智能建筑体系的架构如图1。

3 绿色建筑涉及智能化的内容

绿色建筑在设计和使用中, 会涉及很多智能化技术和信息自动化技术。例如, 各种设备的控制与管理, 就存在很多智能控制和信息管理的问题。若不能有效地实现对系统和设备的智能控制, 实施信息管理, 绿色建筑的目标是难以达到的。绿色建筑涉及智能化管理的内容见表1[2]。

4 绿色建筑智能系统涉及的技术

4.1 信息技术

在绿色建筑中, 需要广泛采集环境 (大气、水体、日照、气象等) 、生态 (植物、动物等) 、建筑物 (结构、地基、建材等) 、设备 (能源、空调、水处理、供电、固体废弃物处理等) 、社会 (安全、资讯、服务、行政等) 诸多方面的大量信息, 以便为绿色建筑的控制、管理和决策提供可靠的指标和参数, 为人们的社会活动和生活提供准确可靠的信息。

4.2 控制技术

绿色智能建筑的控制技术范围很广, 例如:太阳能、风能、地热的应用;区域热电冷三联供系统的发配电系统控制;室内照明控制与通风空调控制;随环境、温度、湿度、照度而自动调节的呼吸墙;应用变频调速装置对所有泵类设备的最佳能量控制;自动收集雨水、处理污废水的水处理设备控制系统……

4.3 管理技术

绿色建筑并非新建材和新设备的简单组合, 而是要求它们有机集成以后, 体现出的绿色建筑功能。而要实现绿色建筑的功能, 必须有相应的管理。包括对环境、生态、能源、建筑结构、设备、社会、安全、通信网络等的管理。这些子项之间有的相互关联, 有些又相互矛盾, 因此, 管理不能仅限于每个单一的子项, 而要信息共享、充分协调它们之间的相互关系。于是绿色建筑的集成信息管理系统应运而生, 在一个统一的平台上, 实现绿色目标的综合管理。

4.4 决策技术

为了保障绿色建筑在生命周期中实现生态目标, 在建设、运行管理和更新改造方面, 会面临大量的问题需要解决。这是因为新材料、新技术不断涌现, 人们的认识水平也在不断深入, 新产品、新能源需要更新换代, 加之环境、资源政策的变化, 有很多经济、技术、生态、环境、建筑方面的问题, 需要我们去决策和实施。

5 绿色建筑智能系统的特点

5.1 多科技、大系统共存

为实现绿色智能建筑的管理目标, 在一项工程中, 必须设置环境、能源、资源、生态、安全、信息等监控管理系统。虽然一个有机整体由众多的子系统构成, 但是各子系统的目标是不相同的。例如, 有多种能源可供选用时, 如果全部采用可再生能源, 可能由于其性能不稳定而影响系统工作, 于是安全与资源保护之间出现了矛盾。又如, 目前可再生能源的运行成本较高, 如何在经济承担能力范围内进行生态尽责, 又成了一个问题。因此, 通常采用多目标模糊优化控制来权衡利弊, 寻求一个经多方面考虑的可行性方案。

5.2 多学科交叉、多技术结合

绿色智能建筑中, 智能系统所监管的对象—科技门类包括:土木、环境、生态、能源、信息、化学、机械设备等工程技术。而在一个子系统中, 往往需要采用多种技术手段来实现目标。例如气候调节设备、空气参数检测设备、智能控制装置、以空气品质、建筑能耗以及居住舒适度为目标进行综合自动调节等等。

因此, 在绿色智能建筑工程中, 不存在以哪类专业为主, 或以何阶段为主的说法, 因为每一专业都是绿色智能建筑中的一部分。

6 绿色智能建筑的设计原则

绿色智能建筑设计的基本任务是:用建筑规划设计的原则, 以最小的投入得到建筑物最大化的安全、舒适、方便、节能、环保五者的统一, 充分集成、利用和协调起来, 以增加建筑物的功能, 提高建筑物的等级和质量。

目前, 对智能建筑和绿色建筑要求已明确, 无论是“绿色化”还是“智能化”, 都应是面向功能的设计。功能的实现不是设备的堆积, 而应把“绿色化”和“智能化”的理念贯穿于设计、施工和使用的全过程, 做到“绿色”的智能化和“智能化”的绿色。

绿色智能建筑与一般智能建筑不同之处在于:绿色智能建筑在强调智能化的同时, 还注重建筑的节能、生态和环保, 以及建筑和可持续发展之间的关系[3]。

绿色智能建筑的设计应遵循以下几个原则:

6.1 安全、舒适、方便及经济

智能建筑在设计时应将节能、节污、环保等功能作为重点来考虑;通过网络的建设为“智能化”服务于“绿色化”创造条件。

6.2 节省能耗

建造前的建材生产需大量能耗;建筑使用期间需供暖、供冷、供水等能耗;建筑报废后还有处理的能耗问题;节能包括建筑本身的耗能、利用可再生能源和节省使用的不可再生资源。

6.3 生态环保

建筑必须采用再生产、使用和废弃后无公害的绿色建材;建材的原料必须不影响环保, 不侵蚀可耕土地或不过度消耗森林或矿产资源。

6.4 有利于可持续发展

在发展绿色建筑的同时, 应不影响当地的生态平衡和环境保护;在推进绿色建筑的同时, 必须促进地区环境与生态的改进以及经济的可持续发展[1]。

7 未来智能建筑应具备特点

7.1 高度的信息化

建筑高度信息化是未来智能建筑的基本特点。今后建筑的信息化程度会越来越高。

7.2 充分的信息共享

以城市为核心的各类政府机关、企事业单位, 可公开信息, 进行充分的信息共享。但目前的信息共享程度依然很低, 很多属于政府应该对政府开放的信息由于种种原因无法为大众便利地获取。

7.3 处处以人为本

建筑本身处处服务于人的生活和工作。建筑智能化将以节能、绿色、环保为方向, 处处体现以人为本[5]。

总之, 从建筑未来发展看, 绿色建筑应是建筑发展的最终目标。这个目标将涉及建筑相关的各个领域而不仅仅是科技手段的应用。建筑规划、建筑环境、建筑设计、建筑材料、建筑施工、建筑应用、建筑维护, 几乎所有涉及建筑的环节, 建筑的整个寿命周期都要纳入到考虑之列, 而建筑的智能化仅仅是实现绿色建筑中的一个环节。因此, 发展绿色智能建筑时, 不能忽视某一方面, 只有把它们有机地结合起来, 协同发展, 才会达到“人—建筑—自然”三者的和谐统一, 实现节约能源资源, 无害化, 无污染, 可循环的可持续发展社会。

参考文献

[1]阎俊爱, 等.智能建筑技术与设计[M].北京:清华大学出版2005, 631-233.

[2]建设部科技司编委会.智能与绿色建筑文集[M].北京:中国建筑工业出版社, 289-294, 355-360.

[3]蒋学志.智能住宅—创造可持续发展的人居环境[J].南方建筑1999 (11) :79-81.

[4]尹伯悦, 等.绿色建筑与智能建筑在世界和我国的发展与应用状况[J].建筑技术, 2006 (10) :733-735.

建筑一体化 第5篇

毛桂平

张一非

（广东科学技术职业学院

广东 广州510640）

[摘 要]：针对高职建筑工程项目管理课程传统教学中存在的问题，对“一体化”教学进行了探索和实践。通过课堂内的开放式教学和课堂外的辅助教学、参与工程建设的现场教学、请企业专家开讲座的互动教学等动态教学方法相结合，使专业理论知识与实践技能的学习有效地融为一体。该教学方法能提高学生的学习兴趣，激发学生的探索精神，形成良好的职业情感。

[关键词]：课程；一体化；教学实践

探索高职专业技能课程的教学改革，提高教学质量是当前发展高职教育的重要课题。从二○○四年三月起，我们承担了“建筑工程项目管理课程建设”教改课题，对该课程“一体化”教学进行了探索，该教改课题被立为学院重点教改项目，经过一年多的教学实践，取得了满意的效果。

一、建筑工程项目管理进行“一体化”教学改革的必要性 1．传统教学模式存在的主要问题

建筑工程项目管理作为建筑工程专业的主干课程，一直沿用传统教学模式，即采用以课堂内理论教学为主的静态教学法，强调学生在课堂内要认真听讲，课堂外要根据课堂内教授的内容进行自主复习，造成理论与实践脱节，学生处于被动学习状态，对该课程的学习提不起兴趣。本课题研究前对我系02级的121位学生的调查结果显示，对该课程的学习有兴趣的占4.96%，较有兴趣的占29.75%，没有兴趣的占65.29%。深入调查表明，该课程传统教学模式主要存在以下问题：①采用“填鸭式”教学。教师在课堂上并非针对高职学生的认知特点及专业课的知识特点进行教学，表现为教师在课堂上从头讲到尾，照搬书本，不顾效果；多媒体教学基本上也只是把原先应该写在黑板上的内容搬上了屏幕，教学手段变了，教学内容和效果没有本质变化。自然而然地形成了已教师为中心、已课堂为中心和已书本为中心的教学定式。②不重视课外辅助教学。下课以后师生之间往往是“互不相干”的，教师不重视课余时间的辅助教学，学生不开展与专业学习有关的课外活动，课外学习基本是空白。③缺乏与工程实践的有效结合。实践教学仅安排一、二次无针对性的现场参观，大多是走马观花。在实践教学中，教师没有针对性的教学要求和目标，学生往往学不到实践技能。④闭门造车。教师缺少与企业保持长期有效的沟通，对建筑工程项目管理的发展情况不能及时了解。学生无法从社会和企业中获取最实用的专业技术知识，了解工程项目现代化管理的发展方向。

2．“一体化”教学改革的必要性（1）“一体化”教学改革是培养学生职业能力的重要途径之一。职业能力是指必须具备必要的专业基础理论知识，并掌握一定的职业技能。基础理论知识可以在课堂内获得，专业知识和职业技能则需通过理论传授、实践教学等多形式教学方法才能使学生直观地理解和掌握。“一体化”教学将多种教学方法融为一体，有助于学生获得职业经验，提高职业能力。

（2）“一体化”教学改革符合素质本位教育的要求。市场经济对高职院校毕业生的要求不仅仅是知识和能力的发展，更重要的是要具有良好的职业道德、责任感、人格魅力及实操能力，这就要求学生应具备良好的综合素质。“一体化”教学不仅可使学生学到专业知识，还可在多形式的实践教学中培养学生的集体主义和团结协作精神；有助于培养学生严谨认真的科学精神和求真务实的科学态度；有利于增强学生对专业的深入了解和热爱，提高自己的专业水平；也有利于提高学生的职业道德素养，使学生们的身心得到健康发展。（3）理论教学脱离实践会使学生不理解理论的应用价值，造成职业学院学生学习理论课程兴趣和动力不足；失去理论指导的实践教学只能变成简单的重复练习，单调枯燥；没有多形式的实践教学方法，学生往往无法有效地掌握职业技能，使实践教学成为形式主义的表面化。“一体化”教学的实质是通过各种实例的启发，引导学生自主探索，挖掘个人体验以获取技术应用能力和职业能力的教学过程。在这一过程中，不仅可以培养学生的探索精神，还可培养学生的创新能力，使难以理解的理论问题，在不同的实践教学环节中，得到理解和升华，使之形成一种新的职业形态。

二、建筑工程项目管理“一体化”教学的内涵和特点 1．“一体化”教学的内涵 “一体化”教学旨在改变传统的课堂内的静态教学模式，通过课堂内的开放式教学与课堂外的辅助教学、参与工程建设的现场教学、请企业专家开讲座的互动教学等动态教学方法相结合，使专业理论知识与实践技能的学习有效地融为一体。根据课堂内理论教学进度来交互安排课堂外动态教学的内容，整个教学过程是在课堂内的静态和课堂外的动态交互教学中完成。“一体化”教学的实质是变学生在课堂内被动学习为对专业知识的主动求知，多途径、多方式地形成学生与教师、专家之间的沟通，通过课堂内形式多样的显性知识学习，又通过课堂外隐性知识的感悟来获得专业综合知识。该教学方法使教师和学生在整个教学活动中都处于主动地位，使教法与学法相和谐，可提高学生的学习兴趣，激发学生的探索精神，形成良好的职业情感。

“一体化”教学是在教学活动中把理论教学、实践教学、生产服务、技能培训、素质培养等内容结合起来，在实践中教理论，在运用中学技术，在过程中了解市场，提高职业素质。其内涵包括：教学内容“一体化”、教学方法“一体化”、师资“一体化”。

教学内容“一体化”是把理论知识与实践内容有机地统一起来。高职教育中实践教学是学生在校期间获得实践能力和职业综合能力的最主要途径和手段。专业课的教学必须围绕实践来教授相应的理论，同时又要用理论来指导实践，只有在实践中被检验的理论才能真正被学生们接受和理解。因此，实践教学不能走过场，而要根据理论的要求精心设计实践教学的内容，做到有的放矢，使理论教学和实践教学完美地统一起来。

教学方法“一体化”是指采用多种方法来开展理论和实践的教学活动。高职教育对学生的培养是全方位、多形式的，要使学生的职业能力和综合素质不断提高，必须采用多种方法进行综合教学，用不同的教学方法，学生不仅易于掌握专业知识，且能在学习过程中逐步增强对本专业的兴趣和树立自信心，并提高独立解决问题的能力。

师资“一体化”要求教师具有“双师型”素质。由于“一体化”教学综合了多形式的教学方式，故要求教师不仅要有扎实的专业基础理论知识，还要有丰富的实践经验，以及对高职教育的热爱，并能有效地组织各种教学活动。

2．“一体化”教学的特点（1）课堂内开放式教学

传统教学模式一般是先讲理论、基本概念，再举一些简单的例子。这种方法重理论轻实际，在教学组织和实施手段上忽视了以“学生为主体”的基本教学策略，学生难以有兴趣。课堂内开放式教学是围绕实际工程项目来组织教学，打破现行教材和教学模式的条条框框，在课堂上直接对具体的工程项目进行讲解，学生在了解了项目的具体内容和技术要求后，其相关的基本理论自然易理解了。在教学过程中采用灵活的课堂形式，避免教师“满堂灌”。

这种强化实际、淡化理论的讲解，学生既有兴趣、又能较深刻理解。该教学方法着眼点在于充分挖掘学生理解和掌握知识技能方面的潜能，使学生能把理论知识和实践贯穿起来，达到教师和学生之间是沟通配合的有机整体，使教与学之间相互影响和作用。如在讲施工图课时，先带学生实地参观或放实体录像，使学生对该项目有一初步了解，再由教师进行项目主要内容介绍，然后把学生分成若干个小组进行学习讨论，讨论形式不限制，以看懂图纸为度，教师给每个小组出思考题目，学生以作业和抽查提问的方式接受考核，通过这种形式来掌握与施工图相关的理论知识如建筑材料、建筑构造、制图规范等。在监理知识的讲授时，用以上方式对实际项目的监理规划进行认真学习，从而可掌握监理组织、项目管理等基础知识。通过施工组织设计的实例教学，学生很快可理解招投标、项目规划、项目控制、项目沟通等理论知识。这样，把学生的学习兴趣充分地调动起来，教师教的来劲，学生学的轻松。

（2）课堂外辅助教学

长期以来教师只注重完成课堂教学，不重视课堂外的辅导，培养出来的学生大多只能从事低水平的专业工作，究其主要原因，就是缺乏职业技能。职业技能包含感知技能、操作技能和心智技能三种形式。感知技能可通过理论和实践教学的结合来培养；操作技能往往是通过实践教学来完成对操作技能的掌握；而心智技能是指学生对事物的观察、分析、判断和决策的能力以及是否具备一定的进取心和自信心，心智技能用一般的理论和实践教学难以培养，通过课外辅助教学可使学生有所提高。因此，可以围绕专业知识来开展各类课外活动，在参与这些活动的过程中，锻炼和提高自己的职业技能。

课堂外辅助教学具体的方法有组织参观、讨论、知识竞赛、作品展览等。组织参观可选择建材商场、实体在建的建筑物等，学生通过提问、交谈，轻松获得有关专业知识；以朋友的身份与学生讨论聊天，不仅可了解学生的心理状况，而且能有针对性的进行学习引导；开展知识竞赛是学习专业基础知识很好的途径，通过小组赛、淘汰赛等方式，活跃了气氛，使知识得到巩固和升华；将课程设计、计算机辅助设计等作品公开在学校展览，可以提高学生学习的自信心和主动性。

通过课外的各种活动，使职业教学的基础性、专业性、灵活性有机地结合起来，学生在课堂上学不到的人际交往能力以及服务和竞争意识由此得到加强。这样，可提高学生对职业变化、专业变换的应对能力，在职业市场竞争中立于不败之地。这种灵活性的教学方式，弥补了高职教育中存在的专业素质不强、学生适应职业变化能力差的缺陷。

（3）参与工程建设的现场教学

参与工程建设是最好的实践教学方式，它可以将理论学习中众多的问题通过参与现场实践得到解决。它的优点是：学生有一个真实的实践情境，有一个对实践本身感到兴趣的连续活动；其二，在实践过程中产生的各种问题可以亲手一一解决；其三，在实践中培养观察、分析和解决问题的能力。

传统的实践课往往是带学生到工地上走一遍，学生参观后还是无法了解具体的技术和操作方法。“一体化”教学要求带着问题参与工程建设活动，教师事先布置一些有关实操方面的作业，要求学生通过现场的观察、向技术人员请教、实操等方式找出答案，完成的作业作为该课程总成绩的一部分。这样，促使学生认真对待生产实践，并从实践中获得职业经验。建筑工程项目管理的教学应以学生掌握实际施工技术和能解决施工过程中有关技术问题为目标。要达到这个目标，必须通过现场技术人员的“行为引导”和学生在看、问、实操中的“感悟”来实现，这样的现场教学可达到主动学习的效果。

（4）请专家开讲座的互动式教学

高职教育要求学生掌握本专业的职业技能，同时还要了解市场发展的方向。请专家上讲台可以扩充学生的知识面，对课堂上无法学到的新技术、新工艺、先进的管理措施有所认识，弥补理论和实践教学的局限，扩大学生的视野了解现代化技术的发展趋势。

请专家上讲台是提高职业学校教学效果的好办法，可采用讲座、项目介绍、讨论等方式来开展。通过对工程实例、事故分析处理等的讲解，使学生开阔眼界，获得最直接的职业知识。专家在讲授过程中，鼓励学生多提问题，以讨论的形式开展互动教学活动，这不仅有利于学生强化理论的学习，更重要的是培养学生勤提问、勤思考的良好学风。教师根据专家讲授的内容，及时总结出相关的理论知识，并使教学工作与地方经济和社会发展紧密结合。

建筑工程项目管理“一体化”教学就是根据不同的教学单元，科学地制定教学目标、设计教学流程，并将以上教学方法综合交互运用到各单元教学中去。

三、教学案例

教学单元：流水施工方法（共8学时，每次课2学时）

教学目标：①知识目标：掌握流水施工原理，掌握分别流水及全等节拍流水的基本方法，掌握流水施工图的绘制；②能力目标：初步具有划分施工段、组织流水施工的能力。

教学流程：①项目导入问题→②自主探究→③课外辅导→④工地现场教学→⑤课内竞赛→⑥讨论→⑦专家介绍和归纳小结→⑧作业。

1.项目导入问题

项目1：我校已建的6、7幢学生宿舍由甲建筑公司承担建设施工，高7层，每幢建筑面积7500m2。该工程现场施工的工人共150人，平面划分为二个施工段，完成工程用时125天，比合同规定工期拖延5天。项目2：我校已建的10、11幢学生宿舍由乙建筑公司承建，规模大小与项目1完全相同，乙公司在该现场安排施工工人120人，平面划分为四个施工段，完成工程用时118天，比合同工期提前2天完成。由此可见，不同的施工方法可以产生不同的效果。接着老师介绍流水施工原理、分别流水和全等节拍流水的基本方法。以上教学在课堂内完成，共2学时。

2.自主探究

教师预留以下问题，由学生在课余时间进行自主探究。问题有：①流水施工中施工段如何划分？②流水步距如何确定？③编制好流水施工方案的关键是什么？学生应结合以上二个案例来探究，重点要理解划分施工段的原则，以及施工段与施工过程的关系和对施工进度的影响。

3.课外辅导

利用晚上时间进行答疑，并组织学生展开讨论，讨论进行到一定深度后，老师要进行引导。项目1仅有二个施工段，有四个施工过程，施工段数量小于施工过程，施工段虽无闲置，但各施工队不能连续作业，造成人员窝工现象，故使总工期拖延；项目2由于施工段与施工过程相等，施工段既无闲置，又能形成连续作业，这是一种较为理想的流水施工组织方案。

4.工地现场教学

带学生到学校工地现场，由监理工程师现场介绍流水施工的方法、人员组织及施工段划分等。此教学共2学时，监理工程师介绍1学时，现场提问和讨论1学时。学生到现场要解决以下问题：①钢筋混凝土框架结构楼盖分部工程在流水施工时有哪些施工过程？②每个楼层分几个施工段？③你认为工地的流水施工方案是最理想的吗？工地现场教学最好选择在钢筋绑扎完成，混凝土浇筑之前完成。学生在现场还可了解钢筋混凝土框架结构施工和验收的其它技术问题，如钢筋接头处理、混凝土养护、钢筋保护层控制、预埋件设置等问题。

5.课内竞赛

针对课堂教学、课外辅导及工地现场实践中暴露的问题，组织课堂竞赛，分组进行，五人一组，课堂竞赛分二个部分，一部分为口头回答，由老师事先准备一些较为简单的问题，每组分别做答1～2个题，另一部分为书面形式，每组将现场教学预留的三个问题的回答连同现场参观书面小结报告一同交给老师。

6.讨论

教师公布各组回答的结果，学生展开讨论。讨论有组织进行，由各组派代表回答，可以谈对各种结果的看法，老师最后做出评价，对竞赛优胜者适当进行物质奖励。课内竞赛及讨论共2学时。

7.专家介绍和归纳小结

请工程专家进一步介绍该项目的特点，对学生每个小组的实践报告做一评价，最后由老师对现场施工实例的流水施工方法做进一步总结。阐述分部工程的各施工过程及施工段的划分及如何编制流水施工图。此内容共2学时。

8.作业

设计学生宿舍楼楼层的流水施工方案（五人一组，可讨论），要求列出楼层各施工过程、合理划分出施工段、估算流水节拍、计算流水步距、编制流水施工方案。该作业成绩计入该课程总成绩（占10%）。

四、开展“一体化”教学的效果

开展“一体化”教学，调动了学生的学习兴趣，通过对03级194位学生的调查表明，对该课程有兴趣的学生占42.27%，较有兴趣的占46.91%，没有兴趣的占10.82%。实践证明，该教学方法收到了良好的教学效果。

五、开展“一体化”教学的体会

1.做好教学设计，是开展“一体化”教学的关键 教学设计可以获得优化教学过程的目的，并以传播理论、学习理论和教学理论为基础，运用系统方法分析教学问题、确定教学目标、建立解决教学问题的策略方案和修改方案。认真做好每一次课的教学设计，不仅可以调动学生的学习兴趣、激发学生的学习热情，而且能使学生在每堂课中始终保持主动的求知欲望。教师在课前必须对教学过程中的每一个环节进行推敲、预演，课堂上采用引导、讨论、让学生上讲台表述自己观点等一系列方法，使课堂成为学生探究知识的舞台，学生作为主要演员，老师做好编导。

2.优选教学项目，加强“一体化”教学的针对性 项目的选择要具有代表性，按课程内容选择项目，既能反映教学的难点和重点，同时要反映现代社会的热点和学生关心的问题，密切联系社会和工程实际，具有时代性。通过项目介绍，引导学生提出问题并创造性地解决问题，最终总结出相关理论，使理论知识的学习不显乏味。按项目内容开展教学，可以提高学生对知识技能的综合运用能力，实现从学习到工作的平稳过渡。

3.坚持结合实践，使“一体化”教学充满活力 教学内容和实践结合，能保持学用一致，增强教学内容的实用性。许多专业的知识学生不亲临现场是很难学到手的，学生深入工地现场实践，能够弥补教学的不足，学到许多课堂上学不到的东西。实践教学不仅能培养学生的综合职业能力，同时还能促进学生做人、做事、求知、创新等素质的全面提高。可采取集中和分散去工地现场的方法来完成教学。教师先制定好学习的任务和目标，由学生到现场去找答案。具体的做法是，五至八人一个小组，每组布置一个课题，也可利用周末去工地现场，让与企业有关系的学生担任组长，自主地联系工地；其余组由老师集中联系工地现场。学生完成实践后要上交一份总结报告，老师在课堂上进一步提出问题并做总结，可有效地解决课堂上不易理解的疑难问题。总之，在实践教学中，一定要把握理论内容和实践内容的一致性，避免盲目的无针对性的参观；其次在教学内容中要尽量渗透新技术、新工艺，使学生了解专业的发展；再就是在实践方式上可采用多种形式，充分发挥学生的积极性。

住宅建筑与室内一体化设计初探 第6篇

【摘 要】住宅建筑设计就是用一种外在的结构形式构筑一个空间，为室内的装潢设计提供一个空间载体，是住宅设计的前提。而住宅室内设计是建筑设计的扩展和延伸，其主要目的就是运用各种手段，如艺术手段，技术手段等，改善住宅室内的空间环境。本文通过对二者的分析，提出了住宅建筑与室内一体化的解决途径。

【关键词】住宅建筑；住宅室内设计；一体化

1.我国的住宅建筑与室内设计中存在的问题

当前我国的商品房室内设计有两种模式，一是开发商交付毛坯房，由业主自己或者是雇佣装修单位对室内进行装修和设计，而此种模式的缺陷就是室内设计师和建筑的设计师没有进行有效的沟通和交流。另一种就是开发商交付已经装修好的商品房，然后由开发商提供几种装修设计的商品房供业主挑选，其缺陷在于忽略了业主对住宅室内的个性化需求。

1.1建筑住宅设计、室内设计、毛坯房三者之间不协调

首先，由于开发商交付的毛坯房中一些门窗，水电设备的设计无法达到业主的要求，从而使业主对其进行重新的设计。其次，毛坯房的设计和装修的时间过长，对附近的居民干扰大。最后，由于对毛坯房进行再装修时会破坏原有的建筑建构，存在一定的安全隐患。

1.2室内设计的个性化与精装房房之间的矛盾

就精装房的设计方案上，开发商提供了几种不同类型以及不同价位的装修样式，主要有现代简约式、田园式、欧式、地中海式等，无法从根本上满足业主对室内设计的个性需求。就技术而言，精装房是建筑设计师与室内设计师相互沟通，相互合作共同设计的结果，摒弃了毛坯房装修的缺陷，同时也减少了以后室内设计的材料浪费和人力劳动。从艺术方面来看，如果确定了精装房的设计方案，装修师就能够很容易地进行装修。但是开发商只是从整体的市场需求出发，而没有充分考虑到室内的设计与整个建筑的相协调。与此同时，开发商的精装修房的设计风格相似，很难满足一些业主的个性化需求。

2.住宅建筑设计的概念与工作性质

“住宅设计属于应用工程学科，因而必须遵守国家颁布的有关技术规范和政策，如《住宅设计规范》、《城市居住区规划设计规范》、《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等，还应包括节约用地、节约能源以及节约建筑材料等的相关技术规定和政策。”[1]

这些是制约住宅建筑设计与室内设计的共同点，同室内设计相比较，建筑设计也有其特点，它更加着重于对平面功能划分、交通流线处理、大体块比例推敲、立面细部设计等方面的表达，同时也要协调建筑内部与外部的关系。

住宅建筑设计主要经历建筑方案设计、建筑初步设计以及建筑施工图设计三个阶段，各个阶段的工作内容应包括以下内容：

3.住宅建筑设计与室内设计的协调统一

3.1室内的装修师应当参与住宅建筑的设计

对于开发商设计的精装房，要从每一个细节入手，实现住宅建筑设计与室内装修设计相一致。通常就是在对住宅建筑进行施工前就要对室内进行设计，与此同时在施工的过程中做到相互协调统一。也就是室内的装修设计师在住宅建筑设计的前期就应该参与进来。

然后在确定住宅建筑设计的方案后，由室内的装修师提供一写想法，然后同建筑设计师共同商量，确定建筑设计的空间以及室内的空间，然后根据室内空间进行合理的布局。虽然室内的装修设计无法避免地要受到住宅建筑的设计限制，但是建筑设计师和室内设计师可以根据已定方案进行一些补充、修改。

室内设计师参与到建筑设计的过程中，应当对建筑与室内设计的方案进行反复的商讨，统筹安排好设计中的因素。主要包括水、电、暖气、通风设备等各种设计要相互配合，避免一些因为人为设计的不协调所导致的经济损失和建筑隐患，从而实现建筑与室内设计的一体化。

3.2住宅建筑设计风格与室内设计的融洽

住宅建筑的设计与室内设计的融合主要包括心理融合、文化融合、视觉的延伸。这样就使得所设计出来的室内空间在内涵、风格、文化、视觉上更好地传达出一种精神，从而使整个住宅建筑达到内外统一。

3.2.1心理的融合

每一栋建筑物都有其外在的风格特征，而室内的装修设计工作就是要能够在室内空间的设计上体现出外在的风格，从而达到住宅建筑与室内的内外协调统一。因此，对于室内的设计应当着重考虑到所设计的空间效果能够在心理层面上做到对住宅建筑的拓展。而在室内设计的具体实践中，可以将那些对人们产生心理作用的元素，如有象征意义的符号、雕塑、图案等融入其中，对人们产生一种心理暗示，从而达到心理的融合。

3.2.2视觉的拓展

通常，人们对物体的体验和感受主要是通过视觉来感知事物的形状、颜色、大小等。而表现在建筑学上，就可以通过视觉感知元素对建筑内部的空间进行塑造，从而提升内部空间的美学价值。在具体的室内实践设计中，可以引用住宅建筑外形的设计元素，例如将住宅建筑外部的色彩、图案、材质、造型等间接或者是直接地使用到室内空间中，使室内设计从视觉效果上与住宅建筑外部的设计理念相配合。

3.2.3文化的统一

在住宅建筑设计的过程中，要考虑到一定的历史文化、社会文化、民族文化以及地域文化等因素，实现建筑与文化的统一。因为所有的建筑设计都不能离开一定的历史时期、风土人情、地理位置、社会制度而单独存在。住宅室内设计与建筑设计的协调统一，从外部到内部都体现着这一特定时期的文化内涵。从设计的角度上看，住宅建筑的外部形态和室内的空间结构共同承载的时代文化和地域文化精神是建筑设计和室内设计所一直追求的目标。在具体的实践中，可以根据住宅建筑的风格来确定室内设计的方向，比如可以利用不同的图案、色彩、符号等元素所代表不同的象征意义来渲染室内的地域文化以及地方特征。同时也可以采用先进的科学技术以及设备、材料、仪器等对室内的空间进行布局和完善，从而渲染出一种富有时代气息的氛围。

【参考文献】

[1]董娟，梁文.住宅室内设计与建筑设计的一体化[J].山西建筑，2010.

建筑一体化 第7篇

太阳能与建筑一体化有其独特的特点。一是把太阳能的利用纳入环境的总体设计, 把建筑、技术和美学融为一体, 太阳能设施成为建筑的一部分, 相互间有机结合, 取代了传统太阳能的结构所造成的影响。二是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层, 可减少成本, 提高效益。三是可用于平屋顶和斜屋顶。一般平屋顶用覆盖式;斜屋顶用镶嵌式。四是该技术属于一项综合性技术, 涉及太阳能利用、建筑、流体分布等多种技术领域。

目前, 建筑物空气温度调节消耗着大量的能量。在我国, 它要占到建筑物总能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量, 而且会带来外界的环境污染, 并不能给室内人员带来健康的环境。在太阳能用于采暖方面, 除造价较高的被动式太阳房有一些示范建筑外, 还没有大规模的采用。主动式太阳能供能由于成本更高, 与我国的经济发展也是远远不相适应。因此, 应秉持建筑供能的主动与被动相结合的思想及太阳能与常规能源相结合的思想, 按照房间的不同功能, 采用不同方案的配合及交叉, 这样可以大大降低太阳能用于建筑功能的一次投资和运行成本, 使得整个方案在商业化的意义下具有可操作性。

太阳能供能设备的非定常性、对气象条件和辐照条件的依赖性等特点, 要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测, 才能够在设备与建筑的匹配上做出设备投资和节能效益最佳的选择。建筑室内温度及气流的预测方法和预测软件CFD/NHT是太阳能与建筑结合的理论和应用基础, 也是目前世界建筑空气调节的又一大方面, 但是我国目前在该方面的水平和从业人数还远落后于世界先进国家。太阳能与建筑的发展必须有一定的策略与之相适应。一是成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用;二是保温隔热的维护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合;三是传统建筑构造与现代技术和理念的融合;四是建筑的初投资与生命周期内投资的平衡;五是生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透;六是综合考虑区域气候特征、经济发达程度、建筑特征和人们的生活习惯等相关因素。

综合考虑社会进步、技术发展和经济能力等因素, 在建筑物的策划、建筑设计、使用、维护以及改造等活动中, 主动与被动地利用太阳能的建筑统称为太阳能建筑。我国太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳能热水器。在云南昆明、陆良等地, 在一些别墅式建筑的屋面, 尝试把平板太阳能集热器镶嵌在具有瓦屋面的斜屋顶上, 热水箱则隐蔽在斜屋顶的阁楼中, 使太阳能热水器与建筑有机结合, 其外观形象比较美观, 只是适合此类结构的建筑较少, 推广应用有局限。多功能休闲亭集太阳能热水器、光电板和纳凉休闲功能于一体, 流线型设计既美观又能减少亭子结构的风力和承重荷载, 优美的造型为屋顶、建筑物和周围环境增添了一道亮丽的风景, 打造出一座别致美丽的楼顶花园, 成为融合建筑美学、园林设计和人本文化内涵的典范之作, 而且其结构简单灵活、安装方便的特点, 使之能够自然地与庭院、泳池、花园等场所融为一体。

太阳能与建筑一体化问题是多学科、多层面参与和合作的综合性事业, 需要国家政策法规部门、建设主管部门、太阳能厂商、房地产开发商、建筑设计单位的共同努力。太阳能热水器的推广应用离不开建筑师的参与。建筑师作为建筑的设计者, 应根据不同的热水器类型、技术要求、使用目的以及不同地理纬度和气候特点、建筑类型等, 对建筑的造型、平面布局和功能等进行综合考虑, 另一方面太阳能热利用设备的设计和生产厂家也应从建筑师那里获得建筑对其设备要求的反馈信息, 只有这样才能使设备的设计和生产与建筑的使用达到完美的统一, 推动太阳能在建筑上的运用, 太阳能厂商一定要在技术上解决太阳能与建筑一体化的难题, 要使太阳能系统成为建筑的一个构件, 同时产品要标准化、系列化、配套化, 这是推行太阳能与建筑一体化的根本问题。

安置在屋顶的与建筑一体化的太阳能热水器, 其基本特征是集热器沿屋面布置, 集热器作为屋顶覆盖层的一部分或全部。如此结构与传统技术比较, 主要存在系统的循环问题、集热器的形成和结构问题等。一是对于斜屋顶, 集热器可以沿屋面倾斜布置, 循环问题与传统技术上没有差别;二是对于平屋顶, 集热器几乎呈水平布置, 基本循环方式虽然仍为自然循环和强制循环两种, 但对技术要求有很大的差别。另外, 太阳能热水器要与建筑完美结合, 必须做到:根据建筑特点形式, 生产与之配套的太阳能热水器;规范太阳能热水器在建筑物上的放置和安装;与建筑商协调搞好管路的预留;结合建筑与地区特点, 搞好太阳能防风、防雪、防雷等安全防护措施。

建筑一体化 第8篇

“对话建筑师”活动目前共举办两届, 均由广州集泰化工有限公司独家协办。据悉, 第一届论坛的主题为超高层的新材料和新运用, 而今年依然延续了具有行业前瞻性的绿色节能时代的主题。

论坛首先由中国建筑金属结构协会会长姚兵致辞, 姚兵会长提到建筑师是受人尊敬的城市建设的美容师, 决定影响着城市发展的安全和未来。并借习近平主席在文艺工作座谈会上的讲话告诫设计师们在建筑设计时的“三不要”:不要粗制滥造、不要抄袭模仿以及不要搞奇形怪状建筑。最后姚兵会长提倡建筑师们要着眼于屋顶、幕墙和遮阳的光电利用, 实现公共建筑美学和能源的双重效用。

集泰化工常务副总邹珍凡随后发言, 表达了对主办方单位为论坛活动所做工作的感谢, 并预祝在场建筑师能在此次论坛中有所收获, 感受建筑技术和艺术的魅力。

建筑一体化 第9篇

在环境污染日益严重, 能源危机不断逼近的今天, 如何能够充分高效的利用清洁可再生能源成为了人们热议的话题。而太阳能作为一种免费的, 取之不尽、用之不竭的能源而受到极大的关注, 必将成为未来的主要能源之一。光伏建筑一体化技术, 是应用太阳能发电的一种新概念。在建筑用能已占全国总能耗30%～40%的今天, 利用光伏建筑一体化技术为建筑提供清洁能源必将具有广阔的发展前景。教学建筑作为量大面广的公共建筑, 在应用光伏建筑一体化技术方面尤其独特的优势, 并且得到了国家政策支持, 根据国务院《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》, 在《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》中明确提出优先支持学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。

1 光伏建筑一体化技术简介

1.1 分类

光伏建筑一体化就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。

1.1.1 根据光伏方阵与建筑结合的方式不同, 光伏建筑一体化可分为两大类:

(1) BAPV, 即光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵附着于建筑物的表面, 建筑物仅作为载体起到支撑作用。

(2) BIPV, 即光伏方阵与建筑的集成。这种方式是将光伏方阵作为一种建筑材料来使用, 光伏方阵成为建筑物的不可分割的组成部分。

1.1.2 根据电力运行方式的不同可分为两大类:

(1) 独立运行。独立运行系统又分为直流负载独立系统和交流负载独立系统。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置, 主要用于无电网的边远地区和人口分散地区, 整个系统造价高。

(2) 并网运行。在有公共电网的地区, 光伏发电系统与电网连接并网运行, 省去蓄电池, 不仅可以大幅度降低造价, 而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。

1.2 组成

一套基本的太阳能发电系统是由太阳能电池方阵、电源转换、控制系统、储能系统构成。

(1) 太阳能电池方阵, 是将太阳辐射能直接转换成电能的设施。

(2) 电源转换包括逆变器和蓄电池两个部分。逆变器是将直流电转换成交流电的必不可少的设备, 由于太阳能电池是直流电源, 当负载是交流负载时, 逆变器就发挥了其至关重要的作用。

(3) 控制系统, 主要为太阳能充放电控制器, 是用于太阳能发电系统中, 对整个系统实施过程控制的设备。

(4) 储能系统, 主要为蓄电池组, 是将太阳能光伏方阵发出直流电贮藏起来, 供负载使用。

1.3 优势

(1) 绿色能源。应用太阳能发电不会污染环境, 开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。同时它又是一种可再生能源。

(2) 不占用土地。光伏组件可以有效的利用建筑维护结构表面, 不需额外占用土地或增建其他设施。

(3) 调节室内物理环境。由于光伏方阵安装在屋顶和墙壁等外围护结构上, 吸收太阳能, 转化为电能, 大大降低了室外综合温度, 减少了墙体得热和室内空调冷负荷, 既节省了能源, 又利于保证室内的空气品质。

2 教学类建筑的使用特点

2.1 数量及分布特点

教学类建筑包括中小学教学楼, 大中专院校教学, 教辅, 实验等教学用房。由于我国实行九年制义务教育, 且我国人口众多, 因此教学建筑在全国的分布非常广泛, 且数量众多。

2.2 使用时间特点

我国的各级教学机构基本实行双休日及寒暑假制度, 一年中有三个月的集中放假时间, 且有50～52个双休日。大部分教学建筑的使用时间为早七点到晚二十三点之间, 中小学校则更短些, 一般为早七点到晚十九点, 其他时间基本无能耗的要求。

2.3 结构特点

教学类建筑一般多为90～120平方米的大空间, 并且要求比较高的采光条件, 多数教学类建筑会采用空间更为灵活的框架结构。框架结构的墙体部分相对来说更加灵活自由。

2.4 环境特点

通常教学类建筑会有比较宽阔的校园环境作为其外部空间, 一般教学楼都能够做到四面临空, 且长边间距大于25米。

综合以上的教学类建筑的特点, 可以看到在教学建筑中应用光伏建筑一体化技术, 有其特有的优势, 是具有广阔发展前景的。

3 在教学类建筑中应用光伏建筑一体化技术的策略研究

3.1 太阳能资源分布分析

我国幅员辽阔, 太阳能资源较为丰富, 但也存在着分布不均的情况, 从表1可以看到, 从接受太阳能辐射量的大小方面考虑, 我国大致可以分为五个区, 以一类地区年辐射总量最大, 五类地区年辐射总量最小。总体看来我国大部分地区的太阳能资源较为的丰富, 适宜于应用光伏建筑一体化技术作为解决建筑能耗的主要手段。少数太阳能资源略微匮乏的地区也可将光伏建筑一体化技术作为一项辅助手段解决部分能耗的来源问题。

3.2 根据建筑所在地区采用不同技术

建筑所处地区若是太阳能资源丰沛的偏远的山区或农村, 在利用光伏建筑一体化技术时, 首先应采用离网光电蓄电系统 (如图1所示) 。该系统是一种常见的太阳能发电应用方式, 由光伏组件, 控制器, 蓄电池组和逆变器组成, 系统简单, 适应性广。其优势在于不受地域限制, 分散建设, 就地发电, 不需要架设远距离输电线路, 安装简单方便, 建设周期短。其次在光伏组件与建筑的组合上应采用BAPV方式, 即光伏方阵与建筑相结合的方式。该方式对光伏方阵的力学性能要求较低, 造价相对便宜。例如可以在屋顶及墙壁上安装光伏方阵, 其蓄电池组的蓄电能力应较大, 体积也可略大, 由于偏远山区或农村的建筑密度较低, 更有利于太阳能的收集和储存。

若建筑所处为建筑密度较高的城市, 则首先采用并网光电蓄电系统, 即将光伏阵列产生的能源不经过蓄电池储能, 通过并网逆变器直接反向进入电网的发电系统。其优势在于降低了能量损耗及系统成本, 对公共电网起到调峰作用, 并且扩展了使用的范围。其次在光伏组件与建筑的结合方面应采用BIPV方式, 即光伏组件以一种建筑材料的形式出现, 光伏方阵成为建筑的不可或缺的组成部分。其优势在于光伏组件与建筑的结合更紧密, 占用空间小, 更符合建筑的美观要求。

3.3 根据建筑建设情况采用不同手段

对于既有的教学类建筑, 可以利用现有的建筑屋顶、雨蓬、墙面加装光伏方阵, 并根据具体情况确定采用离网或并网光电蓄电系统。

对于新建的教学类建筑, 则应从规划及建筑设计阶段就将应用光伏建筑组件作为其重要的组成部分加以考虑。首先, 在进行校园规划时, 应考虑建筑的朝向以及楼间距等问题, 尽可能争取南向, 西南向, 东南向等有利于利用太阳能的朝向范围, 楼间距在考虑学校建筑设计规范中长边间距25米的最小要求之外, 尚应满足朝阳面尽可能长的日照时间。在规划中建筑群体的不同方位、体形、间距、高低及道路网的布置, 广场绿地的分布等都会影响规划区的微气候, 影响建筑的日照和通风, 影响到建筑的能耗。为合理的规划小区, 确保每栋建筑的有效日照和最大的接收, 太阳能可利用“太阳围合体”对建筑形态进行控制。“太阳围合体”方法是针对特定的区域空间, 通过调整围合建筑的法线方向, 使建筑在不遮挡临近建筑物日照的情况下达到最大的体积容量。其次, 在建筑单体设计方面, 除考虑建筑物的美观外, 应将太阳能光伏组件与建筑构件有机集成, 充分利用建筑的外墙、窗户及幕墙、屋顶、中庭、雨蓬、阳台、遮阳板等构件, 形成全方位的太阳能光伏方阵。

3.4 根据太阳能分布情况采用不同材料

从表一可以看到, 我国的太阳能资源分布并不均匀, 一、二、三类地区太阳能资源较为丰富, 四、五类地区太阳能资源较差。根据地区间的太阳能资源的分布差异, 可采用不同的太阳能电池技术。在太阳能资源丰沛的地区, 可采用晶硅类电池, 其又可分为单晶硅和多晶硅电池组件两种。晶硅类电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点。在太阳能资源相对匮乏的地区, 则可采用非晶硅薄膜太阳能电池, 其具有较好的弱光效应, 成本相对于晶硅类太阳能电池低。但由于其原材料的稀缺性及毒性, 其规模化生产有一定限制。

4 目前的局限

尽管光伏建筑一体化技术有清洁、环保、低碳等优势, 但也存在一些问题限制了它的发展。如造价高, 一些经济欠发达地区无力使用;太阳能发电的电价成本较高, 近年来虽已进入1元时代, 但与电网电价相比, 还是高了近一倍;太阳能光伏发电不稳定, 受天气影响大, 有波动性等。但我们相信随着科技的进步, 国家经济的发展, 这些问题必将得到解决。

5 结语

光伏建筑一体化技术是利用太阳能的清洁, 高效的新技术, 其与教学建筑的结合将大幅度降低传统能源的消耗, 具有广阔的发展前景, 必将成为21世纪的主流节能方式。

摘要：本文结合光伏建筑一体化技术的特征, 通过对教学建筑特点的分析, 提出了在教学建筑中应用光伏发电系统的可行性与优势, 并针对不同的情况提出了相应的应用策略。

关键词：光伏建筑一体化,教学建筑,节能

参考文献

[1]宣晓东.太阳能光伏技术与建筑一体化初探.合肥工业大学硕士学位论文, 2007年

[2]李芳.节能构件与建筑立面一体化设计研究.同济大学硕士学位论文, 2007年

[3]褚玉芳.建筑节能催生光伏建筑一体化.工业建筑.2008, 38卷6期, p13～15

[4]光电建筑应用委员会网站

建筑一体化 第10篇

发展绿色建筑, 在我国也逐渐受到了重视, 政府就发展绿色建筑不仅确定了战略目标、发展规划、技术经济政策, 同时也修改和完善相关法律、法规, 保证绿色建筑的构建和推广。以目前广州市为例, 广州市白云区、南沙区等区域新建建筑设计项目均最低需满足国家绿色建筑一星级要求。绿色建筑设计规范中, 关于“合理采用可再生能源发电技术, 发电量不低于建筑用电量的2%”[2], 而太阳能光伏发电系统作为一种可再生能源首先被列入了考虑范围。当前, 太阳能光伏发电技术与建筑物相结合研究最多的是光伏建筑一体化系统 (BIPV即Building Integrated Photovoltaic) , 该系统中光伏组件既要满足光伏发电的功能要求, 同时也要兼顾建筑的基本功能及美学要求, 光伏组件既被用作系统发电机, 又被用作建筑物外墙材料。本文结合工程实例, 从建筑电气设计专业的角度阐述、分析绿色建筑中光伏建筑一体化系统 (BIPV) 的设计思路及发展前景。

1 光伏建筑一体化系统建筑设计要求

1.1 一般规定

光伏建筑一体化系统中光伏组件与建筑的集成结合方式, 有光电屋顶、光电幕墙、光电采光顶和光电遮阳板等。系统设计需结合建筑、结构等相关专业要求, 共同确定系统各组成部分在建筑中的安装位置。安装在建筑物上的光伏组件, 满足建筑的使用功能及节能要求、结构安全及使用要求、以及电气安全等要求, 并配置带电警告标识及电气安全防护设施, 以免出现不必要的触电事故。

此外, 光伏建筑一体化系统规划设计需进行太阳能辐射、建筑物、电网等方面的评估。在建筑物上安装该系统不能降低建筑物本身或者是周围相邻建筑物的日照标准;避免周围环境景观、绿化种植及建筑自身的构件投影遮挡投射到光伏组件上的阳光;避免光伏组件对建筑本身或者是周围建筑物群体的二次辐射造成光污染。

1.2 建筑专业设计要求

安装光伏组件的建筑部位在冬至日全天日照应不低于3h;并在安装光伏组件的部位采取安全防护措施;满足其所在部位的建筑防水、排水、雨水、隔热及节能等功能要求。

除了以上技术要素之外, 光伏建筑一体化系统设计另一至关重要是满足建筑的美学要求, 介绍如下两点: (1) 建筑物的光影效果, 普通光伏组件一般为阻挡视线的布纹超白钢化玻璃, 现代建筑屋顶或外墙幕墙如安装光伏组件, 对采光会有一定的需求, 此时可以采用光面超白钢化玻璃, 外加电池板背面的采用普通光面钢化玻璃制作双面玻璃组件 (节约成本) , 即可满足建筑物的功能。 (2) 光伏组件背面的接线盒及其连接线一般情况下采用明装, 容易破坏建筑物的整体协调感, 光伏建筑一体化系统中一般将接线盒省去或隐藏起来, 此时需考虑旁路二极管保护, 可将旁路二极管和所有连接线隐藏在幕墙结构中, 同时需做好防雨水侵蚀和防晒措施。

1.3 结构专业设计要求

根据光伏建筑一体化系统的类型, 对光伏组件的安装结构、支撑光伏系统的主体结构或结构构件及相关连接件进行相应结构设计。结构设计应与工艺和建筑专业相配合, 合理确定光伏组成部分在建筑中的位置。光伏建筑结构荷载取值应符合《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2010) 的规定。

2 光伏建筑一体化系统的设计过程

2.1 光伏发电系统的分类

太阳能光伏系统分类如表1所示:

2.2 光伏建筑一体化系统设计原则及步骤

光伏建筑一体化系统的设计在收集当地气候参数的基础上, 根据建筑物的使用功能、电网条件、负荷性质和系统运行方式等因素, 确定系统为安装型、建材型或构件型。光伏组件的倾角、数量、安装位置及阴影的设计要和建筑物设计同时进行, 因其对光伏建筑一体化的外观影响校大, 应尽量做到相互平衡、协调、一体化的设计。简单设计步骤如下:

(1) 设计之前收集当地的太阳能辐射以及温度变化等气象数据, 当地气象部门太阳能辐射量一般只有水平面的数据, 需要根据理论计算换算出光伏板表面的实际辐射量。

(2) 建筑设计和电力负荷的确定, 决定光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式和可安装面积的场地, 同时光伏组件规格及安装面积、安装位置也决定了光伏系统的最大安装容量。

(3) 系统的直流汇线箱、逆变器、测量和数据采集系统的设计。

3 光伏建筑一体化系统 (BIPV) 实例分析

以下通过介绍某绿色建筑项目中应用光伏建筑一体化系统的一个案例, 从系统原理、主要设备技术要求、设备安装位置等方面进一步阐述光伏建筑一体化系统在建筑电气设计中的思路及技术要求。

3.1 项目概况

该项目为某住宅项目中的配套会所设施, 会所总建筑面积5543.23m2, 高16.7m, 地下室二层, 地上三层, 主要功能为SPA房、游泳池、办公区、模型展示区、娱乐室等。在设计阶段中, 业主要求该会所需达到国家绿色建筑三星、美国leed认证的设计目标。会所负一层设一台500k VA专变变压器, 按照绿色建筑优选项要求, 发电量不低于建筑用电量的2%, 太阳能光伏发电量为10k W设计 (基于成本考虑, 业主决定按5k W设计) , 下面光伏建筑一体化系统设计参数均以5k W为设计值。

3.2 会所光伏建筑一体化系统图见图1所示。

3.3 光伏建筑一体化系统概述

该项目所在地为广东省江门市, 地理位置位于东经113.08°, 北纬22.58°, 年平均气温22.3℃, 极端气温最高36.6℃, 最低1.4℃, 当地水平面年太阳辐射量约为1427.15k Wh/m2。本方案设计选用单晶硅BIPV太阳能电池双玻组件, 规格为1670mm×1100mm×50mm, 单晶硅组件每块功率为235Wp (96片) , 组件使用寿命不低于20年。组件防护等级不低于IP65, 设计安装总数量为24块, 光伏组件电池板面积为44.1m2, 装机总功率为5640Wp。本系统光伏组件采用可透光型BIPV双玻组件, 根据当地气象资料安装角度朝向为南偏西45°, 以建筑屋顶结构的方式安装在室外泳池旁休闲凉亭的结构支架上, 平铺安装的双玻组件保证了建筑的美观和休闲凉亭的采光效果, 同时便于后期的运营维护。

会所光伏建筑一体化系统由光伏组件、直流汇线箱、逆变器、交流配电箱、监控系统、电缆和相关电气材料等相关附件组成。该系统发电的电力并入会所值班室公共照明箱, 在用户侧并网并实现即时发电即时消化, 发电提供的电能不足时由市电自行补充。会所光伏建筑一体化系统室内外设备安装如图2和图3所示。

3.4 光伏建筑一体化系统中并网逆变器技术要求

光伏建筑一体化系统中并网逆变器为其重要设备。本项目光伏系统采用低压并网的方式运行, 光伏阵列产生的直流电流经并网逆变器逆变变成交流电 (系统选用小型组串型并网逆变器, 安装于值班室内) , 交流电并入值班室内的公共照明配电箱接入点。

并网逆变器需满足以下主要技术要求: (1) 内置电网保护装置, 逆变器需具有同期控制功能:实时采集外部电网的电压、相位信号, 通过闭环控制, 使得系统输出电压和相位与外部电网同步; (2) 防孤岛效应功能:外部电网失电后, 立即停止供电;电网恢复供电时, 并网逆变器并不会立即投入运行, 而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常 (系统延时时间2~90s内可调) , 才重新投入运行; (3) 最大功率跟踪技术 (MPPT) , 保证转换效率始终工作在最佳状态, 当日照强度和环境温度变化时, 光伏电池输出电压和电流呈非线性关系变化时, 其输出功率也随之改变, 逆变器可以调节光伏组件的发电电流与电压, 通过这种调节, 使整个光伏系统始终保持在最大功率输出等。

3.5 光伏建筑一体化系统防雷设计

系统防雷主要分为防直击雷和防感应雷, 防直击雷设计:光伏组件的金属支架及其它金属构件均与避雷带或防雷引下线可靠连接;防感应雷设计:在直流汇线箱及交流配电柜处安装防雷保护装置 (直流汇线箱。

3.6 光伏建筑一体化监测系统设计

光伏建筑一体化检测系统主要由逆变器来实现, 检测系统设计包括采集日照、温度、控制器及风力传感器等设备的数据, 通过数据掌握系统的运行情况, 自动检测系统存在的问题或故障并予以提示, 方便维护人员集中管理所有逆变器及系统维护工作。

本项目在会所大门入口显眼处安装一个51寸大屏幕显示器, 可将光伏建筑一体化系统发电的相关信息直观展示出来, 诸如实时发电量、直流电流、直流电压、交流电压及电流、历史发电量等, 将发电量转化为节能减排的数据, 让业主真切感受到光伏建筑一体化系统发电的节能减排效果。

4 光伏发电系统 (BIPV) 的优缺点及应用前景

近年来, 随着中国绿色建筑的不断发展, 光伏建筑一体化系统建筑物不断的涌现, 但更多只是在地标性工程或示范工程的应用比较广泛, 如上海世博会主题馆、高铁上海虹桥站主站楼、深国际园林花卉博览会等等。

与其它能源技术相比, 太阳能光伏发电是一种洁净、可再生的发电形式, 光伏发电的应用将为子孙后代提供可持续发展的空间;此外, 太阳能光伏发电系统的组件可在任何地方快速安装, 且无污染, 完全干净 (蓄电池除外) 。当然, 太阳能光伏发电系统也存在一定局限性, 如受地理分布、季节变化及昼夜交替的天气、建筑成本及造价等因素影响;但光伏发电并未市场化原因, 笔者认为其主要制约因素还是建筑成本较高而使开发商放弃使用。但随着国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升, 光伏发电系统成本也在逐步下降;同时中国政府也就并网、电量收购、补贴、土地政策逐一细化, 为分布式光伏项目、电站投资开发提供了多重保障, 新能源产业也已上升为国家战略产业, 未来五到十年中国光伏发电有望规模化发展。

5 结语

本文在绿色建筑设计规范的的要求基础上, 简要介绍了光伏建筑一体化 (BIPV) 系统设计过程, 并结合某绿色建筑项目中应用光伏建筑一体化系统的一个案例, 从系统原理、主要设备技术要求、设备安装等方面进一步阐述光伏建筑一体化系统在建筑电气设计中的思路及技术要求。总的来说, 光伏建筑一体化系统实现了现代建筑美学与太阳能光伏系统的完美结合, 符合低能耗绿色建筑的要求, 随着产业成本的降低、技术的完善, 光伏建筑一体化 (BIPV) 系统将可能在城市中大规模应用, 其发展前景也将十分广阔。

参考文献

[1]2013年中国国际节能服务洽谈会.

[2]《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006中国建筑工业出版社2006.

[3]《广州市绿色建筑设计指南》2012.

[4]《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ 203-2010中国建筑工业出版社2010.

建筑一体化 第11篇

关键词：建筑CAD；建筑工程技术；教学改革

目前，在建筑领域要求施工人员、技术人员要掌握建筑CAD这一绘图工具，能应用BIM完成立体化的模型设计，做到专业知识与操作技能一体化。这一问题的解决，校企合作显得尤为重要，通过校企合作，可以将新设备、新技术的专业理论知识和操作技能快速、有效、直接地传授给学生，为学生毕业后快速融入工作岗位打下基础。我院建筑CAD教学工作经过几年的探索，形成了比较合理的教学体系，学生的综合素质也明显增强。

一、建筑CAD教学改革，有利于提高建筑工程技术专业人才培养的针对性和实践性

职业院校的发展必须以市场需求作为培养人才的标准，建筑CAD教学要紧扣社会人才培养的需要，与企业进行无缝对接。建筑CAD教学在调查、分析、听取各行业企业部门技术专家对职业岗位的要求基础上，开展项目教学、考试改革和技能竞赛，重点突出建筑工程技术专业学生能力的培养，不断开拓学生的创新能力。在项目教学中，以具体的工程案例为引领，使学生完成职业基础知识的学习、专业拓展与综合实训的学习、顶岗实习四个阶段的学习内容，有效地将教学与实践紧密结合起来。同时，教学融传授知识、技能训练和素质提高于一体，把行业对人才的要求渗透到人才培养方案中，使得人才培养方案具有较高的针对性和实践性。

在建筑CAD教学改革与竞赛中会找到更多的机会与企业接触，进一步实现人才培养目标与企业需求“零距离”对接，根据企业的需求制订职业教育人才培养方案，从而培养更多适应行业企业需求的、高素质的合格人才。

二、建筑CAD课程改革，有利于促进高职院校“双师型”教师队伍的建设

新的教学模式对教师的能力要求不断提升，原来教师只是掌握教学层面的知识、技能，现在要想更好地开展项目教学，教师就必须领先于学生掌握新设备、新技术、新技能，这样才能在课程改革中领会课程体系的精神实质，提高自身的综合能力，从而能够更好地指导学生，引领学生掌握更新的知识。

通过校企合作，教师可以到企业挂职锻炼，有针对性地参加短期培训，促使教师考取各类相关证书，通过校企合作开阔教师的视野。教师可以直接参与企业的实践环节，把最新的知识内容带到课程的教学改革中。通过这样一个良好的学习平台，践行高职教育“以项目为载体、以工作任务为导向”的教学改革理念，形成了做中学、做中教、教学做合一的特色化教学。

在课堂教学中，教师由传统的知识传授者转变为学习辅导者，更加突出了学生的主导地位。通过下发项目任务，使学生进行深入分析和反复探讨，找出解决问题的途径，逐步培养学生独立自主的学习能力和创新能力。通过校企合作，学生能够更深入、更全面地了解企业，也能够充分调动学习的积极性、主动性和创造性，锻炼了独立思考的能力和分析解决问题的能力。将教学做真正融为一体，强化了学生的综合能力的培养，教学效果也得到明显提升，这使课程改革更贴近了企业的生产实际。

三、建筑CAD教学改革，有利于提高高职院校学生的就业机会

随着市场对人才需求的不断提高，不同施工企业对人才的专业要求也是多方面的，其中施工技术人员已经占据了行业的80%。从行业调研来看，目前企业需要更多的高素质人才，如施工技术与管理人员、CAD制图人员等。

1.就业方向

（1）土建施工企业从事项目管理、施工质量控制、施工安全、施工质量验收等工作；

（2）房地产开发公司从事项目的开发与管理工作；

（3）工程监理单位从事项目的监理工作；

（4）市政工程及水利路桥工程的施工管理工作。

2.主要工作岗位

（1）项目经理、技术负责人；

（2）施工员、质检员、安全员、预算员、材料检测实验员；

（3）施工现场监理员等。

综上所述，这些岗位都要求从业者具备CAD绘图与识图的能力。建筑CAD课程改革将引领高职院校校企合作发展到一个新的局面，成为技术创新、促进职业教育发展的重要手段。通过校企合作，把项目教学融入到课堂，把工地搬到课堂，这样有利于把多年来高职院校发展过程中逐步探索出的具有中国特色的“校企合作、工学结合、顶岗实习”的经验和做法加以规范化和具体化，促使“以改革促发展，以合作促就业”的新局面的形成。

参考文献：

[1]陈英.建筑专业CAD教学改革探析[J].中国成人教育，2013（23）.

[2]金宁.CAD/CAM技术课程教学的现状与改革[J].辽宁工程技术大学学报，2010（29）.

[3]孟宪辉.浅议技能大赛在职业教育中的地位[J].当代教育论坛，2010（10）.

[4]徐莉.高职建筑专业CAD课程教学改革探讨[J].新疆职业教育研究，2012，3（2）.

光伏建筑一体化设计探讨 第12篇

1.1 光伏建筑一体化概念

光伏建筑一体化(BIPV)技术是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。光伏建筑一体化是太阳能发电应用的一种新概念，是“在建筑上安装光伏系统，并通过专门设计，实现光伏系统与建筑的良好结合”。

1.2 光伏建筑一体化的发展

从1839年法国科学家E.Becquerel发现光生伏特效应算起，太阳能电池的发展已经经历了170多年的历史。从基础研究到技术进步都对太阳能电池的发展起到了极大的推动作用，其中1954年美国贝尔实验室的三位科学家单晶硅太阳能电池的研发成功，在太阳能发展史上起到了里程碑的作用。

1990年德国首先开始实施“一千屋顶计划”，在私人住户屋顶上推广容量为1〜5kWp的户用联网光伏系统;1997年美国前总统克林顿宣布美国实施“百万太阳能屋顶”计划。世界光伏产业一直保持高速发展，最近10年,全球太阳能电池产量平均年增长率为48.5%;而最近5年,这一数据更是高达55.2%。

2002年福州“湖前兰庭”9幢别墅做了第一个太阳能与建筑一体化示范工程;2003年北京大兴区建成我国第一幢综合利用太阳能解决能源问题的建筑示范工程，工程中采用50kW大型屋顶光伏并网电站;2010年7月18日，全球单体最大的光伏建筑一体化发电项目——京沪高铁上海虹桥站光伏发电项目正式并网发电，太阳能屋面面积6.1万m2，共铺设21910块电池板，总装机容量6.68MW，使用的逆变设备可靠性、转换效率、电能质量等技术指标均达国际先进水平，年均发电达630万度;2010年世博会中国馆、主题馆太阳能总装机容量达3.127MW，年均发电量约284万度;2010年9月山东力诺科技园1.6MW屋顶太阳能光伏电站投入使用。

我国可再生能源发展速度非常快，太阳能装机容量和制造水平名列世界第一。2009年，财政部、住房和城乡建设部联合颁布《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，2010年住房和城乡建设部颁布《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》，都将对我国光伏建筑一体化的发展起到很大的助推作用。

2 光伏建筑一体化的表现形式与设计

2.1 概述

光伏建筑一体化提出了“建筑物产生能源”的新概念，将光伏发电系统与建筑物集成，在建筑物的外维护结构上布设光伏阵列产生电力。一个完整的光伏建筑一体化系统由下列部分构成：光伏组件或由光伏组件构成的光伏阵列(电池板)、光伏接线箱、储能装置及其充电控制装置、并网逆变装置、电能表及相关仪表、滤波保护装置等。一个并网的光伏建筑一体化系统不需要储能装置，但需要有并网设备，并网系统是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段的标志,也是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。就并网的光伏建筑一体化系统而言，光伏与建筑的结合除了具有独立太阳能光伏系统共有的如：无枯竭危险、绿色能源、不受资源分布地域限制、可接近负荷发电、能源质量高等特点，还有其自身独特的特点：

1)并网系统中光伏组件所发电力若有多余可反馈给电网，阴雨天或者夜晚，负载可随时由电网供电。因此光伏系统一般不必配备蓄电池，免除了独立光伏系统中定期维护更换电池的麻烦，更节省了造价，与独立太阳能光伏系统相比可减少建设投资35%〜45%，发电成本大大降低。

2)独立光伏系统的光伏组件所发出的有效电能受到蓄电池容量的限制，蓄电池充满后，光伏组件所发的电力就只能浪费，而并网系统可以随时与电网进行互补，也增加了电网的可靠性。

3)并网系统与公共电网形成互补，改善了电力系统的负荷平衡;又因光伏建筑自身发电接近负荷，从而可避免了部分线路损耗。

4)并网系统光伏组件一般安装于闲置的屋顶或阳台上，不占用土地，适合人口密集的城镇使用。

5)对公共电网起到调峰作用。

但并网的光伏建筑一体化作为一种分散式发电系统，对传统的公共电网会产生一些不良影响，如谐波污染、孤岛效应等。

2.2 太阳能光伏组件与建筑的关系

太阳能光伏组件的类型应根据光伏组件的安装位置、倾斜角度及所在地区的环境等因素确定。

新建光伏系统工程的设计要与建筑设计同步进行，统一规划，同时设计、同步施工。在既有建筑上安装光伏系统，还应满足建筑维护、结构安全、电气安全等要求。光伏组件的选型设计应与建筑相结合，在综合考虑发电效率、发电量、电气和结构安全、适用、美观的前提下，应优先选用建材型光伏构件，并应与建筑模数相协调，满足安装、清洁、维护和局部检修更换的要求。

光伏建筑一体化系统中的一个重要组成要素是光伏组件，光伏组件按太阳能电池的材质可以分为硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池。其中，硅系太阳能电池又分为：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅薄膜太阳能电池;多元化合物薄膜太阳能电池又可分为：硫化镉太阳能电池、碲化镉太阳能电池、砷化镓Ⅲ-Ⅴ化合物太阳能电池及铜铟硒薄膜太阳能电池。晶体硅光伏组件对采光要求高，受遮挡后发电效率大幅下降，制作为夹层玻璃光伏组件时可以透光，背板材料为聚氟乙烯复合膜(TPT)，白色被膜，银色边框;非晶硅薄膜光伏组件对采光要求低，受遮挡后发光效率下降少，透光率10%〜50%不等，背板材料为钢化玻璃，颜色棕色偏黑。

按结构和用途的不同光伏组件可分为：常规光伏组件、夹层玻璃光伏组件、中空玻璃光伏组件、瓦式光伏组件。其中常规光伏组件可用于墙体、阳台、屋面、雨棚、护栏、幕墙等;夹层玻璃光伏组件可用于采光顶、遮阳、雨棚、护栏、幕墙、门窗等;中空玻璃光伏组件可用于阳台、采光顶、雨棚、护栏、幕墙、门窗等;瓦式光伏组件可用于屋面。

2.3 光伏与建筑相结合的形式

根据光伏组件与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：

1)光伏系统与建筑相结合，光伏系统附着在建筑上，Building Attached PV(BAPV)。可以作为独立电源供电或者以并网的方式供电。这种方式将现成的光伏组件安装在建筑物的屋顶或外墙，是一种承载关系。

2)建筑与光伏器件的集成，即光伏建筑一体化，Building Integrated PV(BIPV)。

也就是将光伏方阵制作成某种建筑材料，应用到建筑物中而成为建筑不可或缺的一部分，如光电幕墙、光电瓦屋顶、光电采光顶等。由于光伏方阵在建筑物上的应用不占用额外的建筑面积，因而基于光伏建筑一体化的光伏发电系统是在城市中安装应用的一种最佳实现方式。光伏建筑一体化是光伏与建筑相结合的进一步的目标，是将光伏器件与建筑材料集成化，可把屋顶、向阳的外墙甚至窗户材料均用光伏器件来代替，既作为建材又可以发电，一举两得。

2.4 光伏系统的容量设计

光伏系统容量设计的目的就是计算出系统在全年内能够可靠工作所需的光伏组件和蓄电池的数量。设计原则：满足平均天气条件下负载的每日用电需求。

1)蓄电池设计应保证在太阳光照连续低于平均值的情况下负载仍可正常工作，否则会造成蓄电池损坏：

其中自给天数，即系统在没有任何外来能源的情况下负荷仍能正常工作的天数，设计中一般取3〜5天。

2)光伏组件设计宜满足光照最恶劣季节的负载需要：

2.5 光伏系统的硬件设计

硬件设计包括光伏方阵、光伏接线箱、并网逆变器、蓄电池及其充电控制装置、电能表及显示电能相关参数的仪表等。

2.5.1 光伏方阵的选择应符合下列规定：

1)光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式、安装场地面积应根据建筑设计及其电力负荷确定;

2)应根据光伏组件规格及安装面积确定光伏系统最大装机容量;

3)根据并网逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系数，确定光伏组件的串联数(简称光伏组件串);

4)根据总装机容量及光伏组件串的容量确定光伏组件串的并联数。

2.5.2 光伏接线箱设置应符合下列规定:

1)光伏接线箱内应设置汇流铜母排;

2)每一个光伏组件串应分别由线缆引至汇流母排，在母排前应分别设置直流分开关，并宜设置直流主开关;

3)光伏接线箱内应设置防雷保护装置;

4)光伏接线箱的设置应便于操作和检修，并宜选择室内干燥的场所。设置在室外的光伏接线箱应采取防水、防腐措施，防护等级不应低于IP65。

2.5.3 并网光伏系统逆变器的总额定容量

应根据光伏系统装机容量确定，其数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。独立光伏系统逆变器的总额定容量应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质确定。

3 光伏建筑一体化设计中注意的问题

3.1 光伏系统的力学性能要求

在新建建筑上安装光伏系统，应考虑其传递的荷载效应。在既有建筑上增设，则应对既有建筑的结构设计、结构材料、耐久性、安装部位的构造及强度等进行复核验算。

光伏系统支架和连接件的结构设计应计算系统自重、风荷载和雪荷载作用效应，抗震设计时尚应考虑地震作用效应。光伏组件或方阵的支架，应由埋设在钢筋混凝土基座中的钢制热镀锌连接件或不锈钢地脚螺栓固定。钢筋混凝土基座的主筋应锚固在主体结构内，不能与主体结构锚固时，应设置支架基座。

蓄电池、并网逆变器等较重的设备或部件宜安装在承载能力大的结构构件上，并应进行构件的强度与变形验算。

选用建材型光伏构件时，应向产品生产厂家确认相关结构性能指标，并应同时满足建筑使用年限要求。

3.2 建筑的美学要求

光伏建筑一体化首先是一个建筑物，应在满足建筑物的外观效果的基础上实现光伏发电。光伏方阵在建筑物上可以表现为墙体、屋面、采光顶、雨棚、幕墙、遮阳、阳台、护栏、门窗等多种形式。

(1)作为直接构成建筑屋面的光伏组件(如图1所示)，除应保障屋面排水畅通外，安装基层还应具有一定的刚度;在空气质量较差的地区，还应设置清洁光伏组件表面的设施。坡屋面时，坡度宜按光伏组件全年产生的电能最多的倾角设计;光伏组件宜采用顺坡镶嵌或顺坡架空安装方式;光伏组件与周围屋面间的连接部位应做好保温防水等建筑构造处理。

(2)作为建筑物墙面的光伏组件(如图2所示)，低纬度地区安装宜有适当的倾角;支架应与墙面主体结构上的预埋件牢固锚固;与墙面的连接不应影响墙体的保温构造和节能效果;光伏组件的引线穿过墙面处应预埋防水套管;对安装在墙面上的遮阳功能的光伏组件(如图3所示)，应满足室内采光和日照的要求;作为窗体时应满足窗面采光、通风等使用功能要求。

(3)作为阳台或平台栏板的光伏组件(如图2所示)，在低纬度地区安装宜有适当的倾角，支架应与栏板主体结构上的预埋件牢固连接，应满足刚度、强度、防护功能和电气安全要求;应采取保护人身安全的防护措施。

(4)作为幕墙的光伏组件(如图4所示)，尺寸符合幕墙设计模数，光伏组件表面颜色、质感应协调统一;光伏幕墙的性能应满足所安装幕墙整天物理性能的要求，并应满足建筑节能的要求;对于有采光和安全双重要求的部位(如图5所示)，应使用双玻光伏幕墙，其使用的夹胶层材料应为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，并应满足建筑物室内对视线和透光性能的要求;光伏幕墙的结构及防火性能应满足《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102的要求。

3.3 安装光伏组件的防雷接地要求

光伏组件的防雷接地要求应满足《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)相关要求。应尽量避免将光伏电站建在易遭雷击部位，避免避雷针的投影落于光伏组件上。太阳能的接地与建筑共用接地体，接地电阻值应满足其中最小值要求。

4 展望

可以预见，光伏建筑一体化是未来光伏应用中最重要的领域之一。随科技不断进步，光伏组件的成本不断下降，政府的大力提倡及一系列激励政策的出台都将为光伏建筑一体化的发展提供强大动力保证。

摘要：本文介绍了光伏建筑一体化发展的现状,主要讨论了光伏建筑一体化的形式与设计要素,根据相关规范,阐述了系统设计中的注意事项,最后对光伏建筑一体化的发展提出展望。

关键词：光伏建筑一体化,光伏系统,太阳能系统

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ203-2010民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]沈辉,曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M],北京:化学工业出版社,2005.