解讀清華大學(xué)超低能耗示范樓

解讀清華大學(xué)超低能耗示范樓

如何解釋清豐公司的低能耗示范樓？作為該建筑的設(shè)計(jì)師，我們認(rèn)為，首先，它是一個(gè)低能耗的綠色建筑，采用了一系列生態(tài)策略，創(chuàng)造了節(jié)材、節(jié)能、環(huán)保、高效、健康、舒適的生活環(huán)境。第二,它從里到外、從上到下,到處都是實(shí)驗(yàn)載體,最終將它們整合為一個(gè)復(fù)合的實(shí)驗(yàn)裝置。第三,它是國內(nèi)外各種先進(jìn)生態(tài)技術(shù)的總匯,是生態(tài)技術(shù)實(shí)驗(yàn)展示的平臺和生態(tài)建筑設(shè)計(jì)與實(shí)施的技術(shù)支持體系。第四,它是體現(xiàn)技術(shù)美學(xué)和實(shí)驗(yàn)建筑特征的建筑作品。第五,它是學(xué)科交叉、校企共建的成果。清華大學(xué)超低能耗示范樓貼建于清華大學(xué)建筑館東側(cè),建設(shè)用地約560m2,建筑面積3000m2。用地為一個(gè)南北長、東西短的長方形,朝南面短,西側(cè)被建筑館遮擋,用地局促,設(shè)計(jì)難度大。我們的設(shè)計(jì)理念是:注重生態(tài),被動(dòng)式優(yōu)先;重內(nèi)涵輕形式,形式跟隨解決問題;在限制中求創(chuàng)造,促進(jìn)人居環(huán)境積極化;問題導(dǎo)向,互動(dòng)式設(shè)計(jì);學(xué)科交叉、使用者參與。設(shè)計(jì)中采取了五方面的生態(tài)策略:1.在建筑與環(huán)境的關(guān)系上,深入分析了周圍環(huán)境和氣候的特征,充分挖掘場地的積極因素,轉(zhuǎn)化其消極因素?？紤]到建筑與環(huán)境空間置換的影響,采用微型園林、人工濕地、植被屋面等技術(shù),對自然環(huán)境作出生態(tài)補(bǔ)償。2.在結(jié)構(gòu)體系選擇上,考慮到鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重輕,排放CO2少,便于材料的回收再利用。同時(shí),使用功能上需要設(shè)1.2m高的設(shè)備夾層,鋼桁架有利于夾層間管道穿行,因此選用了鋼結(jié)構(gòu)。3.在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面,重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)其應(yīng)變性和智能化。建筑南向,是得熱最多的一面,而且人在室內(nèi)向南可以看到大片綠地。這里主要采用兩項(xiàng)建筑節(jié)能技術(shù):其一,高性能真空玻璃幕墻,綜合傳熱系數(shù)K=1.4W/(m2.k),外置自控水平百葉遮陽,綜合對太陽總輻射的遮擋率>85%。其二,窄通道雙層皮通風(fēng)玻璃幕墻(內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)),綜合傳熱系數(shù)K=1.28W/(m2.k),窗上下間設(shè)置光伏電池板,為通道內(nèi)微型排風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力。建筑東向,采用兩項(xiàng)建筑節(jié)能技術(shù):其一,高性能真空玻璃幕墻,綜合傳熱系數(shù)K=1.4W/(m2.k),外置自控垂直百葉遮陽,綜合對太陽總輻射的遮擋率>85%。其二,寬通道雙層皮通風(fēng)玻璃幕墻(箱式、多層串聯(lián)式),內(nèi)置自控遮陽簾及陽光反射板,綜合傳熱系數(shù)K=1.1W/(m2.k)。建筑的北向和西向,采用高保溫隔熱墻體。外飾面為鋁幕墻,內(nèi)部為保溫棉和石膏砌塊,石膏砌塊和聚氨脂保溫材料均可回收再利用。外窗和外門采用多腔結(jié)構(gòu)的PVC塑鋼窗,外設(shè)保溫卷簾。樓層架空地板采用相變蓄熱地板,相變溫度設(shè)為21℃,可大大增加地面的蓄熱性能,有效調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫差。生態(tài)艙,作為被動(dòng)式太陽能利用技術(shù),冬季通過頂窗玻璃大量得熱,減少采暖能耗;夏天采用內(nèi)遮陽或外遮陽方式遮擋太陽輻射;室內(nèi)布置微型植物群落,增加人與自然的接觸,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。植被屋面除對室外環(huán)境增加綠量、加強(qiáng)生態(tài)功能外,對改善屋面的保溫隔熱性能,減少建筑能耗,具有積極作用。4.在室內(nèi)環(huán)境控制方面,在大多數(shù)時(shí)段采取被動(dòng)式節(jié)能策略(自然通風(fēng)、自然采光),在少數(shù)時(shí)段則需要附加主動(dòng)式節(jié)能策略(室內(nèi)溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng))。建筑布局上,樓梯間、廁所、新風(fēng)機(jī)房等服務(wù)空間安排在西側(cè)中部被遮擋部分,其余部分為使用空間,達(dá)到空間利用最大化并為自然通風(fēng)的組織創(chuàng)造條件。建筑的北半部外部有風(fēng)壓,采用風(fēng)壓通風(fēng)方式,組織穿堂風(fēng);南半部無風(fēng)壓,則采用熱壓通風(fēng)方式,發(fā)揮煙囪效應(yīng)。室內(nèi)樓梯間是一個(gè)多功能綜合裝置。三跑樓梯中央設(shè)置防火玻璃筒做為通風(fēng)豎井,樓梯間上部設(shè)玻璃天窗。這樣,三個(gè)通風(fēng)豎井與樓梯間既隔離又透光,同時(shí)滿足使用功能、通風(fēng)功能及消防的要求。中央通風(fēng)豎井還可作為陽光反射通道。對于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng),在溫度控制中的冷熱源,冬天采用22～24℃低溫?zé)崴?夏天采用18～20℃高溫冷水。而溫度控制的末端則采用干式空調(diào)末端(毛細(xì)管式輻射板、貫流型干式風(fēng)機(jī)盤管、改進(jìn)型干式風(fēng)機(jī)盤管)。在濕度控制中,由溶液除濕全熱回收新風(fēng)機(jī)組提供干燥新風(fēng)。新風(fēng)系統(tǒng)采用置換通風(fēng)形式(下送風(fēng)用的地板送風(fēng)器、設(shè)上下兩組回風(fēng)口的回風(fēng)柱)、工位置換通風(fēng)、個(gè)性化送風(fēng)末端等。5.在能源系統(tǒng)方面,一是高效利用石化能源;二是積極開發(fā)可再生能源。示范樓采用燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng),液體除濕技術(shù)與煙氣冷凝技術(shù)相互配合。示范樓共有四種發(fā)電機(jī)組:微型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與燃料電池,用于研究和展示各類動(dòng)力裝置的應(yīng)用特性和優(yōu)缺點(diǎn)。四種制冷設(shè)備:電動(dòng)制冷機(jī)、雙效余熱吸收式制冷機(jī)、溶液制冷機(jī)、溶液除濕系統(tǒng)。三種供熱熱源:熱網(wǎng)熱量、熱電聯(lián)產(chǎn)熱量、煙氣冷凝熱量。太陽能在示范樓中的應(yīng)用主要有四種方式:真空管太陽能集熱器,為溶液再生器提供能源;太陽能光伏電池板,用于窄通道雙層皮玻璃幕墻通道內(nèi)為微型排風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力;太陽光收集傳輸系統(tǒng),為地下室提供自然光照明;生態(tài)艙,是被動(dòng)式太陽房與空中花園的結(jié)合。清華大學(xué)東區(qū)地表淺層溫度基本穩(wěn)定在15℃,通過土壤埋管可獲取16～18℃的冷水,這樣,夏季可直接利用淺層地?zé)崮軐?shí)現(xiàn)供冷。清華大學(xué)超低能耗示范樓的生態(tài)設(shè)計(jì)理念、生態(tài)策略與節(jié)能技術(shù),可以成為生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)支持,但在實(shí)