清华节能楼试验

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应该说，我国建筑节能工作开展得并不算晚，1986年，国家就开始推行相关工作。然而数字显示，目前我国每年新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高耗能建筑。

建筑能耗是指建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所消耗的能源。这些能源单独算起来并不起眼，但建筑能耗总量惊人。

以天津市为例，2003年到2004年度采暖季全市耗标煤总量205万吨。随着采暖和空调设施的增加，建筑能耗必将大幅度增加，建筑能耗占总能耗的比重也会越来越大。像天津这样的大城市，仅节能50%的住宅，每年就可节约采暖耗能66万吨标煤。

那么是什么阻碍了建筑节能时代的到来？

认识不到位，缺乏有效的激励政策和强有力的法律法规，缺乏行之有效的新技术、新材料、新配件和新的设计及管理模式的推广交流平台，缺乏有效的行政监管体系等都是个中原因。

有关人士表示，要真正推动建筑节能，仅靠制定法规政策，让开发商遵照执行远远不够，所有相关体制都必须相应调整。

作为奥运前奏的清华大学超低能耗试验楼，带我们走进了一个奇妙的节能世界。

位于清华大学校园内的一栋建筑，在冬天不需要采暖，而且大多数建筑一天要用100度电，这里只需要用30度电。

这座用做办公和开放式实验室的建筑，有着“作为2008年奥运建筑的前期示范工程”的任务，目的是达到超低能耗的要求，日后复制下去。

允许失败的试验台

清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目，作为2008年奥运建筑的“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时，超低能耗示范楼也是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台。

这栋建筑所运用的技术产品，颇有“吃百家饭”的感觉。包括美国、德国、日本、丹麦等国外企业，以及清华同方、秦皇岛耀华等国内高新技术企业在内的近50家单位捐赠了产品，有近十项产品和技术为国内首次采用。

尽管示范搂集成了近百项建筑节能和绿色建筑相关的最新技术，但如果把所有技术和产品全部考虑在内，示范楼建筑安装成本为单位建筑面积8000元左右。所以，从技术经济的角度来看，示范楼本身并不具备整体复制性，它只是一个试验台。

这座示范楼是把所有现在最先进的技术都用到了，仅在使燃气变为余热这一个环节，就可以使用四个不同装置，但在实际工程应用中只需挑选一种比较适合自身条件的就可以，同样可以达到和示范楼一样的节能效果。

大楼的每个部分都是可更换的，如果在产品测试过程中，发现某种产品有问题、缺点，随时可以将其换下。因为这个大楼本身就是个试验，而试验是允许失败的。在示范楼的方案论证阶段，就贯穿了可更新、可调节、可拓展的思路，为将来更加深入的试验和科研创造了条件。

示范楼还将作为一个用于常年技术展示以及培训的平台。比如它的2层是多媒体教室，3、4层是各种研究室，1层则主要用于展示大楼的各种特点。

这栋楼从外面看上去实在没什么奇特之处，但“包子有肉不在褶上”，这句话的确没错，我们就来看看它到底有什么与众不同之处。

景观水体――人工湿地

大楼入口处旁边有一方水池，里面有许多金鱼，很显眼。经介绍，获知这不仅仅用于观赏，而是一个“景观水体――人工湿地”复合生态系统。

常规人工水体由于循环性很差，再加上雨水含有许多污染物，水体的景观效果很容易被破坏。而示范楼采用人工湿地与景观水池串连的方式对水池的水进行循环处理，综合了物理、化学和生物三种作用，也就是目前实际应用中较为成熟和成功的水平潜流人工湿地工艺，水池能长期保证较好水质。

太阳能的多样利用

在可再生能源利用中，当然少不了我们最熟悉的太阳能，其利用方法也是多种多样。

就在“景观水体――人工湿地”旁边，立着两根不起眼的柱子，这是自动跟踪太阳光的阳光采集系统。利用太阳光为地下室提供采光，减少白天照明电耗。

整个系统可最大程度利用自然光，当自然光照度低于设定要求的下限时自动补充人工照明。

示范楼也选用了太阳能庭院灯为大楼入口处提供夜间照明，蓄电池容量通过优化后能够满足夜晚照明，并把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。

示范楼还运用了一种最新颖的建筑用高科技玻璃产品――光电玻璃。它采用光伏电池、广电板技术，把太阳光转化为能被人们利用的电能。

超低能耗楼南立面装有约30的单晶硅光电玻璃，设计峰值发电能力为5kW。位于结构夹层外侧，不影响采光，同时与单元式双层皮幕墙结合组成光电幕墙，作为集合太阳能光伏发电技术与幕墙技术的新型功能性建筑幕墙示范。

光电幕墙的电能是一种净能源，发电过程中不消耗宝贵的自然能源，也无废气、无噪声，不会污染环境，是一种“绿色幕墙”，既能满足装饰、围护的功能，同时又产生电能，达到环保、节能的目的。

种植屋面和透光屋面

示范楼屋面有两类，一类为种植屋面，另一部分是透光屋面。

屋顶绿化由9块绿地构成，每一块由一种适应北京气候、抗逆性强、观赏价值高的新优植物材料组成，相邻两块为过渡色，在整体上力求和谐统一。同时，追求植物景观的季相变化，达到“三季有花，四季有景”的艺术效果。

透光屋面是生态仓屋顶，为双中空玻璃的倾斜天窗，为避免温室效应，采用聚酯纤维面料的半透光内遮阳卷帘。此外屋顶斜面部分还采用了自洁净玻璃，能够保持良好的采光效果。生态仓内可以进行室内绿化技术的相关研究，测试不同种类植物对二氧化碳的固化作用，制定适合办公类建筑室内绿化的种植方案和技术规程。

有IQ的围护结构

护结构体系主要是针对可调控的“智能型”护结构进行研究，使其能够自动适应气候条件的变化和室内环境控制要求的变化。

从采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等进行综合分析，给出不同环境条件下的推荐形式。所以，护就有近10种不同做法。这些不同的做法分布在大楼的东、南、西、北以及屋面的各个部分，分别使用了不同的材料――比如，南立面的幕墙方式就有三种，其中一种选用了双中空加真空玻璃。与之类似的东立面则选用了大型遮阳装置。所谓双中空玻璃幕墙就是它的中间一片采用真空玻璃，其原理为将两片平板玻璃四周加以密封，其间隙抽真空并密封排气口。

双层皮幕墙按照室内室外的温度差别，调节室外空气进出风口的开合，夏季室外空气经过热的玻璃表面加热后升温，在幕墙夹层形成热压通风，带走向室内传递的热量，冬季进风口出风口关闭后，可减少向室内的冷风渗透。

各房间根据功能送风

示范楼内提供模块化的空调末端配置，根据房间实际使用功能灵活组合。

办公室人员密度低，人员工作时间及活动区域相对固定，个人的舒适要求不尽相同，采用冷辐射吊顶或者辐射墙来消除室内的基本显热负荷。工位送风则提供每个办公人员个人活动区域的送风，通过调节风口角度、出风速度来满足自身的要求。

示范楼内另一类房间为报告厅和会议室，室内人员密度高，散热散湿集中，单位面积冷负荷大，且使用时间不稳定。因此除冷辐射吊顶和置换通风外，采用仿自然风的动态风来消除室内尖峰负荷。

能源系统方案

超低能耗楼采用固体燃料电池及内燃机热电联供系统，清洁燃料天然气作为能源供应。基本供电由内燃机或者氢燃料电池供应，尖峰电负荷由电网补充。发电后的余热冬季用于供热，夏季则当作低温热源驱动液体除湿新风机组，用于溶液再生。

另一种方式更为简单，就是直接利用地下水，超低能耗楼所在清华大学校园东区地表浅层水温基本稳定在15℃，单口井出水量可达70m3/h，完全能够满足示范楼的供冷要求。地下水通过换热后全部回灌，仅利用土壤中蓄存的冷量，不会造成地下水资源的流失。

建筑节能相关技术介绍

建筑节能是一门综合性学科,它涉及到建筑、施工、采暖、通风、空调、照明、电器、建材、热工、能源、环境、检测、计算机应用等许多专业内容，是在许多学科边缘的交叉和结合后形成的，因此建筑节能技术也是一门综合性的技术，包含了多个领域。

建筑节能发展的重点领域为研究新型低能耗围护结构（包括墙体、门窗、屋面）体系成套节能技术及产品；新型能源的开发和能源的综合利用；利用计算机模拟仿真技术分析制冷空调系统，对制冷空调系统进行智能控制；建筑物室内温度和湿度控制技术和冷热量计量收费技术及产品。

建筑节能的关键技术包括围护结构的热传递机理；节能指标体系优化方法以及建筑低能耗围护结构组合优化设计方法，冷热源的优化运行方式，包括制冷采暖系统运行工况优化调控，冷热负荷的预测技术，开发调节控制软件等；建筑室内温度控制和冷热量计量控制成套技术，包括适合中国国情的控制产品，冷热量计量装置的研制，计量收费系统的数学模型和软件，自动计量及收费网络系统的开发；新能源供热制冷成套技术的研究开发，包括地热能、太阳能、地下和地面水体蓄能等的开发利用，低能耗建筑的综合设计体系研究，建筑设计、环境控制和节能设计的优化匹配，节能建筑和节能设备优选和集成，以及相应优化节能设计软件的开发等。