1、清華大學超低能耗示范樓節能技術（專業版）清華大學超低能耗示范樓是北京市科委科研項目，作為年奧運會辦公建筑的”前期示范工程”，旨在經過其體現奧運建筑的”高 科技“、“綠色“、“人性化”。同時，超低能耗示范樓是國家“十五” 科技攻關項目”綠色建筑關鍵技術研究”的技術集成平臺，用于展示 和實驗各種低能耗、生態化、人性化的建筑形式及先進的技術產 品。在此基礎上陸續開展建筑技術科學領域的基礎與應用性研究，研究和示范系列的節能、生態、智能技術在辦公建筑上的應用。包括建筑物理環境控制與設施研究 （聲、光、熱、空氣質量等）, 建筑材料與構造（窗、遮陽、 屋頂、建筑節點、 鋼結構等）,建 筑環境控制系統的研究（

2、高效能源系統、 新的采暖、 通風、空調 方式及設備開發等）,建筑智能化系統研究。超低能耗樓還將成為 展示與宣傳各種最新技術的舞臺，為技術交流、產研掛鉤、知識 普及搭建橋梁；成為清華大學與企業界合作開發、展示新產品的平臺，以及向社會、大眾宣傳、展示建筑節能和可持續發展建筑概 念、技術和產品的展臺。超低能耗示范樓座落于清華大學校園東區，建筑設計如圖1所 示，總建筑面積3000m2,地下一層，地上四層。由辦公室、 開放式 實驗室或實驗臺及相關輔助用房組成。從建筑全生命周期的觀點出發，采用了鋼框架結構。建筑物內部為靈活隔斷，空調和強弱電系統為模塊化結構，從而可根據不同使用要求極其方便地改變空 間布局。

3、清華大學超低能耗示范樓效果圖1 .圍護結構方案超低能耗示范樓外圍護結構體系主要示針對對可調控的”智能型”外圍護結構進行研究，使其能夠自動適應氣候條件的變化和 室內環境控制要求的變化。從采光、保溫、 隔熱、通風、太陽能利用等進行綜合分析，給出不同環境條件下的推薦形式。圖2標明了示范樓外各個外立面采用的圍護結構方式。經過圍護結構的節能設計，使得冬季建筑物的平均熱負荷僅為0.7W/m2,最冷月的平均熱負荷也只有 2.3 W/m2 ,圍護結構的負荷指標遠小于常規 建筑，如果考慮室內人員燈光和設備等的發熱量，基本可實現冬季零采暖能耗。夏季最熱月整個圍護結構的平均得熱也只有5.2W/m2。清華大學超低能耗

4、示范樓圍護結構設計方案1.1 玻璃幕墻和保溫墻體東立面和南立面采用雙層皮幕墻及玻璃幕墻加水平或垂直遮 陽兩種方式，綜合得熱系數1W/m2K,太陽能得熱系數0.5。雙層皮 幕墻按照室內室外的溫度差別，調節室外空氣進出風口的開合，夏 季室外空氣經過熱的玻璃表面加熱后升溫，在幕墻夾層形成熱壓 通風，帶走向室內傳遞的熱量，冬季進風口出風口關閉后，可減少 向室內的冷風滲透。水平遮陽和垂直遮陽葉片寬度600mm ,每個葉片均設置單獨得自控系統，分別根據采光、視野、能量收集、太 陽能集熱的不同區域功能要求進行控制調節，實現冬季最大限度利用太陽能、夏季遮擋太陽輻射，同時滿足室內自然采光的最佳設 計。西北向采用

5、300mm厚的輕質保溫外墻，鋁幕墻外飾面， 傳熱系數0.35W/m2K。外窗采用雙層中空玻璃，外設保溫卷簾。1.2 相變蓄熱活動地板【1】示范樓的圍護結構由玻璃幕墻、輕質保溫外墻組成，熱容較小，低熱慣性容易導致室內溫度波動大 ，特別是在冬季，晝夜溫差 會超過10C。為增加建筑熱慣性，以使室內熱環境更加穩定，示范 樓采用了相變蓄熱地板的設計方案。如圖3所示，具體做法是將相變溫度為2022c的定形相變材料放置于常規的活動地板內作為 部分填充物，由此形成的蓄熱體在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墻 和窗戶進入室內的太陽輻射熱，晚上材料相變向室內放出蓄存的 熱量，這樣室內溫度波動將不超過 6c 。活動地板架空

6、層高度 1.2米，空調風道、 各類水管、 電纜、 綜合布線等均隱藏在架空層內。保證室內干凈整潔 ，而且不需要吊 頂，房間凈空高度大，有效利用空間多。清華大學超低能耗示范樓相變蓄熱地板設計方案1.3 植被屋面和光導采光系統為提高屋頂的隔熱保溫性能，同時改進生態與環境質量，采 用種植屋面技術，結合防水及承重要求，選用喜光、耐干燥、根系 潛的低矮灌木和草皮，適合于北京地區氣候特征。屋頂同時設置光導管采光系統，利用太陽光為地下室提供采光，減少白天照明電耗。2 .室內環境控制系統方案2.1 自然通風利用 2 室內環境控制系統有限考慮被動方式，用自然手段維持室內熱舒適環境。根據北京地區的氣候特點，春秋兩季

7、可經過大換氣量的自然通風來帶走余熱，保證室內較為舒適的熱環境，縮短空調系 統運行時間。利用熱壓通風和風壓通風的結合，根據建筑結構形式及周圍 環境的特點，在樓梯間和走廊設置通風豎井 ，負責不同樓層的熱壓 通風。在建筑頂端設計玻璃煙囪，利用太陽能強化通風。另外在建 筑外立面合適部位設置開啟扇，使得室外空氣在風壓通風的作用 下可順暢地貫穿流過建 3.能源系統方案3.1 BCHP 系統超低能耗樓采用固體燃料電池及內燃機熱電聯供系統，清潔燃料天然氣作為能源供應，BCHP系統總的熱能利用效率可達到 85 %,其中發電效率43 %。基本供電由內燃機或者氫燃料電池供 應，尖峰電負荷由電網補充。發電后的余熱冬季

8、用于供熱，夏季則當作低溫熱源驅動液體除濕新風機組，用于溶液的再生。3.2 高溫冷水機組或直接利用地下水配合獨立濕度控制的新風機組 ，夏季冷凍水溫度18 C即可 滿足供冷的要求。采用電制冷，冷凍機COP可達到9以上，高效 節能。另一種方式更為簡單，就是直接利用地下水，超低能耗樓所在清華大學校園東區地表淺層水溫基本穩定在15C ,單口井出水量可達70m3/h ,完全能夠滿足示范樓的供冷要求。地下水經過板換換熱后全部回灌，僅利用土壤中蓄存的的冷量，不會造成地下水 資源的流失。3.3 太陽能利用超低能耗樓南側立面裝有 30平米的光伏玻璃，發電用于驅動玻璃幕墻開啟扇和遮陽百葉。屋頂設有太陽能集熱器，所獲得的熱量用于除濕系統的溶液再生。另外屋面還裝有太陽能高溫熱發電裝置，該系統為拋物面碟式雙軸跟蹤聚焦，峰值發電功率3kW。4 .測量和控制系統方案4.1 智能化的控制系統控制系統自動采集室外的日照情況，根據不同的朝向方位，調節遮陽百葉的狀態，同時根據室外氣象參數，決定外窗、 熱壓通 風風道、 雙層皮幕墻進出風口的開閉。控制系統采集工作區各點 的照度數據，調節百葉的角度和人工照明的燈具。室內的新風量根據房間內的CO2濃度和濕度來調節。其余能源設備、水泵、太陽能裝置