走近清华大学超低能耗楼

○新闻中心记者 张莞昀

  随着2008年北京奥运会的临近,一批奥运项目逐步建立,其中一座只有3000平方米的2008年奥运建筑的“前期示范工程”吸引了很多人的目光。

  这座建筑坐落在清华大学东区,玻璃墙体,地上四层,从外观上看与其他商用建筑并没有太大区别,但它却集中了世界上近百项先进节能技术。这座楼就是由中国工程院院士、清华大学建筑学院教授江亿主持设计的清华大学超低能耗楼。据模拟测算,这座超低能耗楼单位面积全年总电耗约为40千瓦,仅相当于北京市同类建筑物的30%。

  为什么这座楼会如此节电?这座楼里究竟暗藏了多少“玄机”?作为奥运建筑的示范工程它又有多大的应用价值?它的创作理念在哪里?带着这些问题,记者走进了这座中国首个超低能耗楼。

  记者观察:超低能耗楼地面四层,地下室一层,楼门口的两个彩色立柱上各有一个可以跟着太阳旋转的“大灯泡”。

  记者提问:这两个“大灯泡”很特别,是不是也是特意设计过的节能环保产品?

  专家解析:是的,这是我们建立的“太阳光照明系统”的一部分,它就像向日葵一样,会自动跟踪太阳收集阳光,再通过光纤传导,把太阳光引进地下室,用于照明。

  在楼内还有其他的太阳能利用的系统,分别进行太阳光电、光热利用。如利用南面外墙上玻璃将太阳能转化为电能;靠太阳能加热空气作为空调系统的能量来源之一。这些都是对新能源利用的有益尝试。

  另外,我们还在建筑中采用了“热电冷三联供系统(BCHP)”,这种系统就像在楼内建了一座小型热电厂,依靠天然气发电,利用燃烧的余热,同时为建筑物提供热和冷。实际上,我们在楼里放置了两台不同原理的天然气发电机,为的就是通过我们的测试和实验,分析不同技术在同一座建筑物中的能源消耗情况,对不同技术在楼内应用的可行性进行分析,对实际的建筑节能技术进行研究。目前超低能耗楼冬季采用四种热电联产方式交替运行,夏季三种制冷机可联合或交替运行,这样冬季及夏季可有近10种不同的运行模式。通过多种组合的详细运行数据可为北京市乃至全国各类建筑的能源系统总结推荐的系统方案。

  对于其他系统也是同样的考虑,我们在楼内并不满足于目前的设计,今后还会安装更多的设备和系统,通过实验比较,为未来的建筑寻找更好的节约能源途径;通过技术展示,向大众宣传建筑节能的概念和技术。

  记者观察:走近清华超低能耗楼,第一个感受就是它东面的墙全部由双层玻璃组成,而且双层玻璃间距很大,门口还有几个“大灯泡”,其他的地方与其他建筑没有区别。

  记者提问:这座楼这么特殊,节能效果非常好,但却看不出它的构造却与一般的建筑有哪些不同,它的特殊之处在什么地方呢?

  专家解析:这座楼是我国首座集示范、实验等功能于一体的绿色节能建筑。它主要用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品,开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究,示范并推广系列的节能、生态、智能技术在公共建筑和住宅上的应用。说到底,是一种理念上的创新,而不是在建筑设计上求新。

  在楼内,它由展区、办公室、实验室及设备用房组成。办公室部分的工作人员已经开始一边工作一边感受新的节能措施了。

  记者观察:进入超低能耗楼,屋子内的温度很适合。阳光透过窗子照在房间的每个角落,却并不刺眼。在窗子外面有一排排的光板,随时可以调节。

  记者提问:超低能耗楼内让人感觉非常舒适,但我却很难找到运转的空调,这一点是如何做到呢?

  专家解析:超低能耗楼并不是没有空调,而是通过精心的设计让他本身的保温性能达到最优。

  建筑的围护结构包括墙体、窗户、屋顶和地板,担负着建筑物采光、遮阳、视野、保温、隔热、通风、隔声等任务。夏季由围护结构导致的空调能耗一般占到整座建筑的20~30%。围护结构应在让使用者感到舒适的基础上尽量做到环保、节能。超低能耗楼就是为了能够达到减少能耗,在围护结构的设计上下足了功夫。

  你看,节能楼的外观就和别的建筑不一样,它在建筑过程中的构选上用了近十种不同的做法,在墙体保温、地板蓄热和大面积玻璃表面的遮阳、视野、采光、隔热等方面都用了不止一种设计。经过设计的围护结构保温隔热性能非常好。通过软件模拟,冬季围护结构导致的采暖负荷远低于常规建筑,若考虑室内人员、灯光设备等的发热量,基本可实现零采暖能耗;在夏季由于围护结构造成的空调能耗也仅为同类建筑的10%。同时,金属反光板、遮阳板、百叶为楼内提供了更舒适明亮的环境。

  记者观察:一层和二层的天花板上布置着两种完全不同的装置。一层管线是蓝色、非常细的管线,大面积分布着;二层是几米远放了一根、黑色的“扁担”形的装置。

  记者提问:这两种装置是做什么用的?为什么会放置在天花板上?

  专家解析:这两种装置都是这座楼里的空调末端。一层蓝色的叫“辐射吊顶”,二层黑色的叫“干式风机盘管”。这些都是水管,夏天通冷水,冬天通热水,对房间里的温度进行控制。

  实际上,这是一种温度、湿度独立控制的空调方式,也是今年来空调领域的一个重要方向。

  传统的办公建筑大多使用“新风+风机盘管”的空调系统。新风——也就是新鲜空气——去除室内的二氧化碳,保证空气的新鲜。在夏天,向盘管里面送5~7摄氏度的冷水,对室内空气进行冷却;但同时,空气中的水蒸气在冷水管表面凝结,空气湿度减小。在这种空调方式下,潮湿表面很容易成为霉菌滋生的温床,恶化室内空气质量。

  而且,如果不是为了除湿,仅要求维持室内22~26摄氏度的温度,送入18~20摄氏度的冷水即可。使用5~7摄氏度的冷水降温,会造成能源利用上的浪费。

  但超低能耗楼采用的空调方式是温度、湿度独立控制,这也是近几年空调领域的重要方向。简单来说,就是对室外新风进行除湿,将干燥的空气送入室内,并满足新鲜空气要求。同时,改用所需温度的冷水对空气进行降温,大幅度提高能源利用效率。这种新型的空调方式相对传统的可以节能30%,还能够有效改善室内空气质量,

  记者观察:走上超低能耗楼的最顶层,九快不同大小的“花圃”映入眼帘。每一块都种植着不同的绿色植物。

  记者提问:超低能耗楼的建筑看来也很注意景观,还在屋顶建立了花园,让人们在钢筋水泥间找到了一点自然的空间。

  专家解析:你只说对了其中一半,这种人性化的设计不仅是考虑到人的心理需求,而且和楼内的二氧化碳等废物的排放是相辅相承的。

  节能、绿色不仅是要选用考虑无毒、无有害气体排放的涂料,无毒、无味、无害物质的原料构成的环保型产品,而且也要考虑到水资源等各个方面。

  超低能耗楼的设计就是要将各个方面考虑进去,制定适合办公类建筑室内绿化的种植方案和技术规程。

  记者观察:走出超低能耗楼,新奇的节能设施仍然“跳动”在记者眼前,但一个疑问又油然而生。

  记者提问:这样的建筑需要多高的成本?又何时可以走进寻常百姓家呢?

  专家解析:整个大楼建成的目的,一方面是通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。另一方面,也是更主要的,是为了搭建一个集成各项节能设备的试验平台,用于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,并在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础研究与应用性研究。而在实际民用建筑物中,不需要全部安装这些设备。(图片由建筑学院 杨秀 提供)

2006年02月17日 08:02:00  清华新闻网

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