清华节能楼建筑节能技术

清华节能楼建筑节能技术清华节能楼建筑节能技术“宝典宝典” 能利用太阳能发电的奇特玻璃，能实现办公室中每个人身边温湿度自定的个 性化“空调”，具有自我净化能力的景观水池今年 3 月在清华大学落成的我国 首座超低能耗示范楼（又称节能楼）中，多种节能产品和技术令人耳目一新。 据项目的负责人介绍，比起普通的建筑，节能楼全年电耗仅是北京市同类建 筑的 30%，冬季可以基本实现零能耗采暖。 惊人的节能效果缘于它汇集了世界上 80%的节能技术，几乎把世界上能找得 着的、能放到楼里的最新节能产品、设备以及相关技术都容纳进来了。可以说， 它是当前建筑节能技术的活“宝典”。走进这座楼，节能化、生态化、人性化的细 节随处可见 奇特的玻璃幕墙奇特的玻璃幕墙 一般来说，玻璃幕墙这种透光型外围护由于保温、隔热等的性能较差，并不 受节能设计的青睐，可清华节能楼的外围护结构却三面都使用了玻璃幕墙。原来， 这些幕墙所使用的玻璃可不是普通的玻璃，而是汇集了五花八门的节能高科技成 果。镀膜玻璃、真空玻璃、光电玻璃每一种都有自己的“看家本领”： 能保温的真空玻璃 这是基于“保温瓶原理”发展而来的新一代的节能玻璃。为 了提高保温、隔热性能，现在有些建筑的外围使用了有空气或其它气体夹层的中 空玻璃。真空玻璃更胜一筹，将两片平板玻璃四周密封起来，将其间隙抽成 0.10.2mm 宽的准真空，形成“暖瓶效应”，由于其夹层内空气极其稀薄，热传 导和声音传导的能力就变得很弱，因而具有比中空玻璃更好的隔热、保温性能和 防结露、隔声等性能。 自洁净玻璃 这种玻璃的特别之处在于能够自我保洁。玻璃表面镀有氧化物纳 米膜层，经过太阳光中的紫外线照射，能够将有机污染物高效降解为二氧化碳和 水，而无机污染物不易附着在上面。膜层具有良好的亲水性，雨水落在上面时， 形成一层很薄的水膜，均匀地冲刷掉浮在玻璃上的污迹，不会像普通玻璃那样留 下难看的痕迹。雨水稀少时，降解后的污迹颗粒能够被风吹掉。这种玻璃使用在 节能楼的顶层，大大节省了清洁费用。 智能遮阳百叶 节能楼东、南立面的部分幕墙上装有巨大的类似百叶窗的智能 遮阳设备，它由类似机翼的遮光板组成，能够随阳光照射角度的变化而自动调节 角度。夏季，在遮挡太阳直射光线的同时，利用部分反射及散射光给室内采光， 让阳光进来而不让热进来，既隔热，又不影响采光；冬季，百叶与太阳光线平行， 让尽可能多的太阳光进入室内。 无处不在的无处不在的“空调空调” 炎炎夏日，节能楼里却凉爽宜人，在这里找不到中央空调之类的制冷设备， 这座楼里采用的是全新的“空调”系统，耗能只有传统空调的一半，舒适度却高出 许多。并且提供了大量的室外新鲜空气，避免了空调设备里的凝水盘细菌滋生， 使室内空气质量大大提高。更有趣的是这种“空调”系统在节能楼里无处不在： “空调”天花板 节能楼一层的天花板上，密布着“抢眼”的蓝色网栅。设计人员 管它们叫“辐射吊顶”，其实就是一根根直径 6 毫米的塑料管，里面充满一定温度 的水，通过水循环带给房间加热或者降温。冬季取暖时，循环在系统中的是 32的热水，夏季水温则为 18。“辐射吊顶”系统免除了人们吹“空调风”的不 适，舒适度大大提高。 “空调”地板 节能楼在地板上采用了利用太阳能调节温度并具有送风功能的技 术。这种“相变蓄能地板”是把特殊的相变材料作为蓄热体填充到常规的活动地板 中。冬季，蓄热体白天可以储存照进室内的太阳光热量，晚上又向室内放出储存 的热量，使室内昼夜温差不超过 6，节省了冬季采暖能源。蓄热地板中有几块 表面布满小孔，被称为“送风地板”，它能把户外的新鲜空气送到室内，并根据屋 内人数决定送风的多少。比起从天花板送风，它的好处是可以更快、更直接地到 达人的活动区域。 个性化“空调”工位 办公室中每个人对温度、湿度的要求不尽相同，节能楼中 也展示了一处“个性化送风工位”，实现了个人身边温湿度自定。它跟一般写字楼 里的“格子间”大同小异，不同的是多出一个莲蓬式的风口，使用者根据自己的喜 好调节送风方式、改变局部的温湿度。同时，工位隔板内还暗藏一根根类似“辐 射吊顶”的充水细管，用以调节温度，能满足个性化的需求。 中看又中用的生态景观中看又中用的生态景观 作为生态环保型建筑，节能楼还拥有与众不同的绿化景观，体现在楼下的景 观水体和楼顶的绿地上。 景观水体人工湿地 节能楼入口处有一方水池，看似与普通的金鱼池 无异，其实它不仅仅用于观赏，而是一个“景观水体人工湿地”复合生态系统。 常规的人工水体由于循环性很差，再加上雨水含有许多污染物，景观效果很容易 被破坏。而节能楼采用人工湿地与景观水池串连的方式，利用人工湿地内的填料、 植物和微生物的共同作用，对水池的水进行循环处理，去除水中的有机物、病原 微生物等多种污染物，使水池能长期保证较好的水质，也减少了维护管理的费用。 屋顶种植 节能楼楼顶的绿化带由 9 块绿地构成，每一块由一种适应当地气候、 抗逆性强、观赏价值高的植物组成，相邻两块为过渡色，在整体上力求外观和谐 统一。同时，追求植物景观的季节变化，达到“三季有花，四季有景”的艺术效果。 种植屋顶采用生态绿化方式，除了改善楼顶环境、丰富建筑景观外，更重要的是 具备科学试验的性能，旨在为屋顶绿化技术的发展提供科学的依据。 节能楼项目的负责人告诉我们，节能楼每平方米的安装成本高达 8000 元。因 而从技术、经济的角度考虑，节能楼本身并不具备整体复制性。 专家表示，目前实际生活中，居民住宅不需要安装如此多的节能设备。据清 华大学的一项调查显示，普通民用建筑每平方米多花 100 元就可以安装部分节能 设备，让电表、气表走字儿慢下来。 节能楼建成的真正意义，是为大型公共建筑搭建一个试验平台，展示和实验 各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进技术产品，为以后的节能开发提 供一个全方位的样本。 由意大利资助的清华大学建筑节能示范楼将于 10 月正式投入使用，这将是我国 首个在东京京都协议框架下的国际合作项目。 8 月 2 日，清华大学环境科学与工程系工程师吕威告诉记者，清华大学环境节 能楼投入使用后将节能 70%，成为国内环境节能的示范。 记者跟随吕威进入正在室内装修的楼里，明显感觉到一阵凉爽。当日室外气 温达到了 30 摄氏度，而在室内仅仅 20 摄氏度左右。技术人员介绍，这是由于节 能楼的外维护玻璃采用节能玻璃，阻挡了太阳热能，达到外热内凉的效果。冬天， 把玻璃外墙封闭起来，又可以防止建筑内部热量流失。 国务院参事、科技部原秘书长石定环评价认为， “将投入使用的清华大学环境 系节能示范楼，充分体现了绿色建筑的理念、科技水平。示范楼在建筑材料、能 源供应和温湿调节设备系统中采用多项节能措施和可再生能源技术，是一座名副 其实的超级节能楼。 ” 中意合作成功典范中意合作成功典范 清华大学环境节能楼位于清华大学校区内东南侧，占地面积约 4000 平方米， 建筑面积为 2 万平方米。据了解，该项目总投资为 2.6 亿元人民币，2003 年开始 设计，2005 年 4 月进入施工建设阶段，2006 年 6 月施工完毕，目前正在进行内 部装修，预计在 2006 年 10 月正式投入使用。建筑由意大利公司投资建设，清华 大学提供土地和一些配套设施，包括一些路网建设和市政基础设施。 2002 年，意大利环境和领土部与我国科技部国际合作司成立了一个环境保护 节能交流方面的办公室，选定在中国建造一座建筑节能示范楼。中意清华环境节 能楼项目（SIEEB）是意大利政府在海外投资建设的第一个教育建筑工程，也是 中国科技部和意大利环境与领土部合作的最大项目。中国社会科学院和意大利环 境与领土部合作项目管理办公室主任戴莲景介绍，当时，建这座楼的目的有两个： 一是推进京都议定书中关于二氧化碳减排目标实现。节能示范楼是以天然气 为原料，实现电冷暖三联供，从而实现节能的目的。二是为我国建筑节能做出一 个探索。 清华环境节能楼由意大利著名建筑师 Marro Cucinella 设计。清华大学环境科 学与工程系蒋建国介绍，该建筑项目汇集了中外著名专家和公司，参与该项目的 中意执行单位包括意大利米兰理工大学 Butera 教授领导的建筑节能技术专家组、 意大利 MCA 建筑事务所、意大利 FAVERO&MILAN 建筑咨询事务所、英波基 洛（IMPREGILO ）公司和清华大学能源专家组、中国建筑设计研究院、中铁建 设集团等机构或组织。 三联供是节能关键三联供是节能关键 吕威介绍，该建筑最大的节能亮点在于能耗的三联供技术。据他介绍，三联 供就是把用电、供暖、冷气一起考虑使用，提高能耗使用率，最终实现二氧化氮 的减排目标。 在供暖和供冷系统方面没有单独使用能源，是用发电设备的散热能源来供应 建筑的设备系统和空调系统供暖和供冷。与同等规模的使用燃煤锅炉供热、火力 发电的建筑相比，清华大学环境节能楼预计减排二氧化碳 1200 吨/年，减排二氧 化硫 5 吨/年。 该楼建成后的能源主要来自太阳能和天然气，由于使用清洁能源（天然气和 太阳能） ，和同等规模的使用燃煤锅炉供热、使用火电厂发电的建筑相比，据初 步计算，这座生态楼的能源消耗与现在同等规模的建筑相比，能源可节约 70% 左右。 C 字型设计引发争议字型设计引发争议 吕威介绍，建筑采用的 C 型建筑形态是由意大利米兰技术大学环境能源分析 师完成，经过建筑设计师后期修改完善的，这在国内还是首例。 在国内，盖楼之前，一般是开发商先把基本要求告诉设计师，再在设计师给 出的不同外形方案中进行挑选。而清华环境节能楼的第一步设计工作则首先交给 了能源分析师，他首先要分析现场的情况，包括周围建筑物、自然气候条件，再 利用计算机进行模拟，从而决定这个位置盖一座什么形状的楼最节能。如果周边 环境变了，位置变了，楼的外形也会随之变化。而建筑师的工作只是在此基础上 对建筑进行修饰。 吕威说：“要想节能，外形设计这一步非常重要，如果外形不节能，使用的节 能技术效果也不会好。而我国目前的开发商往往只是注重建筑面积越大越好，能 源分析师的市场在国内还没有形成。 ” 由于清华大学环境节能楼位于密集的城市中，被周围的高层建筑物包围，建 筑物需要最大限度利用南向这一条件。 建筑外形为平面 C 字型，被放置于 55.7 米55.7 米的方形中，C 型平面开口 向南，减小暴露在南向的面积，阶梯状由北向南对称跌落。 这座 C 型建筑还环抱着一个绿色生态中庭，是整个建筑的核心，被称为“气候 缓冲区”。外籍