近日，2022第三屆中國(guó)國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽在張家口市張北縣小二臺(tái)鎮(zhèn)德勝村成功舉辦。由東南大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和三明學(xué)院組成的聯(lián)合賽隊(duì)的參賽作品Solar Ark 3.0陽(yáng)光方舟之家，獲得建筑設(shè)計(jì)、市場(chǎng)潛力獎(jiǎng)第一名，SDC最受媒體歡迎、能源能效以及工程建造三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)第三名的榮譽(yù)，最終以總成績(jī)第二的優(yōu)異戰(zhàn)績(jī)精彩出圈。蘇博特公司作為Solar Ark 3.0的首席合作伙伴，為該項(xiàng)目提供了UHPC預(yù)混料及相應(yīng)的技術(shù)支持。

Part 1 國(guó)際大賽釋義

“中國(guó)國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽”（以下簡(jiǎn)稱“SD中國(guó)”）源自具有太陽(yáng)能“奧林匹克”和綠色住宅“世博會(huì)”雙重美譽(yù)的全球頂級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新賽事——“太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽”（Solar Decathlon，簡(jiǎn)稱“SD”）。該競(jìng)賽于2002年自美國(guó)發(fā)起，迄今已成功舉辦20屆，目前在全球范圍內(nèi)已有美國(guó)、中國(guó)、歐洲、中東、非洲、拉美、印度七大組委會(huì)。競(jìng)賽要求每個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并建造一棟以太陽(yáng)能為主要能源的高性能全尺寸房屋，參與十項(xiàng)指標(biāo)評(píng)比，評(píng)選出融合完美設(shè)計(jì)、智慧能源、多樣創(chuàng)新和市場(chǎng)潛力的優(yōu)秀作品。希望通過(guò)比賽和展示加快產(chǎn)學(xué)研融合，推進(jìn)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展和商業(yè)化。

“SD中國(guó)”由中國(guó)海外產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)主辦，得到包括中國(guó)國(guó)家能源局、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、共青團(tuán)中央、財(cái)政部、外交部、發(fā)改委等國(guó)家部委單位的大力支持，通過(guò)搭建國(guó)際化競(jìng)賽和交流平臺(tái)，積極服務(wù)國(guó)家綠色生態(tài)發(fā)展戰(zhàn)略和可再生能源利用推廣，配合城市高質(zhì)量發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合和復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

Part 2 Solar Ark 3.0 簡(jiǎn)介

此次由東南大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和三明學(xué)院聯(lián)合展示的Solar Ark 3.0陽(yáng)光方舟之家作品采用了BIM標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)高速裝配和運(yùn)維管理等技術(shù)方法，在20天（2021年8月24日到9月12日）內(nèi)完成了建造，并投入運(yùn)營(yíng)，至今已連續(xù)運(yùn)行近一年。Solar Ark 3.0是一棟全生命周期零碳建筑，光伏板系統(tǒng)東西向布置，實(shí)現(xiàn)相同面積最大光伏板安裝數(shù)量、最長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)電、冬季大雪后最快恢復(fù)發(fā)電。陽(yáng)光方舟之家優(yōu)美的外部曲線造型和靈活的多功能空間布局得到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、建筑行業(yè)專家以及社會(huì)各界媒體的廣泛關(guān)注，并吸引了大量游客前來(lái)參觀游覽。

Part 3 UHPC構(gòu)件的魅力

水泥是土木工程中最重要的建筑材料，其生產(chǎn)過(guò)程排放的溫室氣體占全產(chǎn)業(yè)溫室氣體總排放量的7%，屬于溫室氣體排放重點(diǎn)監(jiān)控行業(yè)之一。降低混泥土生產(chǎn)和服役過(guò)程中碳排放的方法主要有減少混泥土中熟料和膠凝材料的使用量、利用固體廢棄物原材料、提升混凝土壽命、提高混凝土二氧化碳吸附等。目前，低碳混凝土一般通過(guò)提高摻合料的摻入量，或加入流變調(diào)控聚合物外加劑、微納米降粘材料、有機(jī)減縮外加劑等制成超高性能混凝土（UHPC）、超高強(qiáng)度混凝土（UHSC）等。

超高性能混凝土作為低碳性混凝土材料，因其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐久性能、工作性能，可通過(guò)澆筑或噴射施工等方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)造型的制作與安裝。

酷炫的造型是Solar Ark 3.0的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用了雙曲拋物面作為建筑結(jié)構(gòu)、形式和空間設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，基于圖解靜力學(xué)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雙曲面的平滑連接，保證殼體的形式和結(jié)構(gòu)的一致性。光滑的曲線消減了尖銳的幾何建筑形式，同時(shí)又能形成規(guī)則的內(nèi)部空間，這使得建筑形式與張北廣闊的草原環(huán)境完美適應(yīng)，建筑與自然和諧共存。

在國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽20次的比賽中，從未出現(xiàn)過(guò)混凝土殼體結(jié)構(gòu)建筑。由于殼體建造技術(shù)、周期和成本等因素的制約，現(xiàn)澆殼體結(jié)構(gòu)一般無(wú)法在20天內(nèi)建造完成。蘇博特為Solar Ark 3.0創(chuàng)新研發(fā)UHPC殼體預(yù)制建造技術(shù)和構(gòu)件優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，用一套模板完成UHPC殼體智能化預(yù)制。20個(gè)曲面通過(guò)308個(gè)螺栓連接，5天完成結(jié)構(gòu)封頂，15天完成整體建造，建造過(guò)程無(wú)需腳手架或支模，快速建造，綠色建造，世界領(lǐng)先，建造過(guò)程相對(duì)傳統(tǒng)建筑可減碳80噸以上。本項(xiàng)目通過(guò)超高性能混凝土的運(yùn)用，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少60%以上的混凝土用量。這不僅僅是中國(guó)賽區(qū)的創(chuàng)新和亮點(diǎn)，在國(guó)際賽區(qū)中，也處于領(lǐng)先地位。

Part 4 獲獎(jiǎng)情況

本次大賽邀請(qǐng)了中央電視臺(tái)、河北電視臺(tái)、科技日?qǐng)?bào)、新浪天津、建筑學(xué)報(bào)等50家社會(huì)各界媒體參與了本屆競(jìng)賽的評(píng)審。本項(xiàng)目還獲得了，2021 Active House Award中國(guó)區(qū)競(jìng)賽學(xué)生組一等獎(jiǎng)、“建華建材杯”第二屆全國(guó)生態(tài)混凝土創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用大賽生態(tài)工程應(yīng)用類-環(huán)境生態(tài)工程一等獎(jiǎng)等其他榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)。

Part 5 未來(lái)已來(lái)

陽(yáng)光方舟3.0是一個(gè)在設(shè)計(jì)、建造、能源和市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域都具有創(chuàng)新性的多功能產(chǎn)能住宅，是一次對(duì)既有住宅類型的反思，也是對(duì)高品質(zhì)居住空間和未來(lái)居住方式的探索與實(shí)踐。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)以陽(yáng)光方舟3.0項(xiàng)目為載體，積極推動(dòng)產(chǎn)能建筑規(guī)模應(yīng)用，助力太陽(yáng)能光伏一體化建筑領(lǐng)域雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。UHPC作為低碳混凝土材料，在零能耗建筑結(jié)構(gòu)或復(fù)合應(yīng)用場(chǎng)景中的性能發(fā)揮值得期待。

Part 6 致謝

特別感謝張宏教授團(tuán)隊(duì)將UHPC這一頗具生命力的材料引入Solar Ark 3.0建筑的設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)維過(guò)程中。這也是UHPC材料介入設(shè)計(jì)與建筑創(chuàng)意階段并下沉市場(chǎng)的典型范例，將促進(jìn)我公司UHPC與產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)單位合作模式的優(yōu)化，期待更多精彩的項(xiàng)目呈現(xiàn)出來(lái)。

（文/陽(yáng)知乾）