解读清华大学超低能耗示范楼

解读清华大学超低能耗示范楼

如何解释清丰公司的低能耗示范楼？作为该建筑的设计师，我们认为，首先，它是一个低能耗的绿色建筑，采用了一系列生态策略，创造了节材、节能、环保、高效、健康、舒适的生活环境。第二,它从里到外、从上到下,到处都是实验载体,最终将它们整合为一个复合的实验装置。第三,它是国内外各种先进生态技术的总汇,是生态技术实验展示的平台和生态建筑设计与实施的技术支持体系。第四,它是体现技术美学和实验建筑特征的建筑作品。第五,它是学科交叉、校企共建的成果。清华大学超低能耗示范楼贴建于清华大学建筑馆东侧,建设用地约560m2,建筑面积3000m2。用地为一个南北长、东西短的长方形,朝南面短,西侧被建筑馆遮挡,用地局促,设计难度大。我们的设计理念是:注重生态,被动式优先;重内涵轻形式,形式跟随解决问题;在限制中求创造,促进人居环境积极化;问题导向,互动式设计;学科交叉、使用者参与。设计中采取了五方面的生态策略:1.在建筑与环境的关系上,深入分析了周围环境和气候的特征,充分挖掘场地的积极因素,转化其消极因素。考虑到建筑与环境空间置换的影响,采用微型园林、人工湿地、植被屋面等技术,对自然环境作出生态补偿。2.在结构体系选择上,考虑到钢结构比钢筋混凝土结构自重轻,排放CO2少,便于材料的回收再利用。同时,使用功能上需要设1.2m高的设备夹层,钢桁架有利于夹层间管道穿行,因此选用了钢结构。3.在建筑围护结构方面,重点是强调其应变性和智能化。建筑南向,是得热最多的一面,而且人在室内向南可以看到大片绿地。这里主要采用两项建筑节能技术:其一,高性能真空玻璃幕墙,综合传热系数K=1.4W/(m2.k),外置自控水平百叶遮阳,综合对太阳总辐射的遮挡率>85%。其二,窄通道双层皮通风玻璃幕墙(内循环、外循环),综合传热系数K=1.28W/(m2.k),窗上下间设置光伏电池板,为通道内微型排风机提供动力。建筑东向,采用两项建筑节能技术:其一,高性能真空玻璃幕墙,综合传热系数K=1.4W/(m2.k),外置自控垂直百叶遮阳,综合对太阳总辐射的遮挡率>85%。其二,宽通道双层皮通风玻璃幕墙(箱式、多层串联式),内置自控遮阳帘及阳光反射板,综合传热系数K=1.1W/(m2.k)。建筑的北向和西向,采用高保温隔热墙体。外饰面为铝幕墙,内部为保温棉和石膏砌块,石膏砌块和聚氨脂保温材料均可回收再利用。外窗和外门采用多腔结构的PVC塑钢窗,外设保温卷帘。楼层架空地板采用相变蓄热地板,相变温度设为21℃,可大大增加地面的蓄热性能,有效调节室内的温差。生态舱,作为被动式太阳能利用技术,冬季通过顶窗玻璃大量得热,减少采暖能耗;夏天采用内遮阳或外遮阳方式遮挡太阳辐射;室内布置微型植物群落,增加人与自然的接触,改善室内空气质量。植被屋面除对室外环境增加绿量、加强生态功能外,对改善屋面的保温隔热性能,减少建筑能耗,具有积极作用。4.在室内环境控制方面,在大多数时段采取被动式节能策略(自然通风、自然采光),在少数时段则需要附加主动式节能策略(室内温湿度独立控制空调系统)。建筑布局上,楼梯间、厕所、新风机房等服务空间安排在西侧中部被遮挡部分,其余部分为使用空间,达到空间利用最大化并为自然通风的组织创造条件。建筑的北半部外部有风压,采用风压通风方式,组织穿堂风;南半部无风压,则采用热压通风方式,发挥烟囱效应。室内楼梯间是一个多功能综合装置。三跑楼梯中央设置防火玻璃筒做为通风竖井,楼梯间上部设玻璃天窗。这样,三个通风竖井与楼梯间既隔离又透光,同时满足使用功能、通风功能及消防的要求。中央通风竖井还可作为阳光反射通道。对于温湿度独立控制空调系统,在温度控制中的冷热源,冬天采用22～24℃低温热水,夏天采用18～20℃高温冷水。而温度控制的末端则采用干式空调末端(毛细管式辐射板、贯流型干式风机盘管、改进型干式风机盘管)。在湿度控制中,由溶液除湿全热回收新风机组提供干燥新风。新风系统采用置换通风形式(下送风用的地板送风器、设上下两组回风口的回风柱)、工位置换通风、个性化送风末端等。5.在能源系统方面,一是高效利用石化能源;二是积极开发可再生能源。示范楼采用燃气热电冷联产系统,液体除湿技术与烟气冷凝技术相互配合。示范楼共有四种发电机组:微型燃气轮机、内燃机、斯特林发动机与燃料电池,用于研究和展示各类动力装置的应用特性和优缺点。四种制冷设备:电动制冷机、双效余热吸收式制冷机、溶液制冷机、溶液除湿系统。三种供热热源:热网热量、热电联产热量、烟气冷凝热量。太阳能在示范楼中的应用主要有四种方式:真空管太阳能集热器,为溶液再生器提供能源;太阳能光伏电池板,用于窄通道双层皮玻璃幕墙通道内为微型排风机提供动力;太阳光收集传输系统,为地下室提供自然光照明;生态舱,是被动式太阳房与空中花园的结合。清华大学东区地表浅层温度基本稳定在15℃,通过土壤埋管可获取16～18℃的冷水,这样,夏季可直接利用浅层地热能实现供冷。清华大学超低能耗示范楼的生态设计理念、生态策略与节能技术,可以成为生态建筑设计的技术支持,但在实