建筑節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用研究 ――清華大學(xué)超低能耗示范樓實踐

1、建筑節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用研究 清華大學(xué)超低能耗示范樓實踐         05-12-25 09:38:00     作者： 江 億 薛志峰 曾    編輯：studa9ngns摘要： 清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系建造的超低能耗示范樓是綠色建筑相關(guān)技術(shù)的集成平臺，綜合了多項建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，涉及到智能圍護結(jié)構(gòu)、自然通風(fēng)、個性化空調(diào)末端裝置、濕度獨立控制的送風(fēng)方式、樓宇式熱電聯(lián)供系統(tǒng)、太陽能利用、監(jiān)測和控制系統(tǒng)等多相關(guān)技術(shù)，本文對示范樓的節(jié)能設(shè)計

2、和方案作了簡單介紹。 關(guān)鍵詞： 節(jié)能，技術(shù)集成，示范Study on the integration of building energy saving technology - Introduction of low-energy consumption project in Tsinghua University  Department of Building Science Architecture School Tsinghua University Beijing 100084 Abstract: Low energy consumption project was one

3、 demo building constructed by the building science department of Tsinghua University. The energy saving technology integration used in this project included intelligent fa?ade, natural ventilation, personal ventilation air-conditioning terminal, humid dependent air supply mode, BCHP system and intel

4、ligent control system. This article introduced the building and technology scheme used in this project. Key words: energy saving, technology integration , demo building  清華大學(xué)超低能耗示范樓是北京市科委科研項目，作為 2008 年奧運會辦公建筑的 “ 前期示范工程 ” ，旨在通過其體現(xiàn)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(guān)項目 “ 綠色

5、建筑關(guān)鍵技術(shù)研究 ” 的技術(shù)集成平臺，用于展示和實驗各種低能耗、生態(tài)化、人性化的建筑形式及先進的技術(shù)產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上陸續(xù)開展建筑技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用性研究，研究和示范系列的節(jié)能、生態(tài)、智能技術(shù)在辦公建筑上的應(yīng)用。包括建筑物理環(huán)境控制與設(shè)施研究（聲、光、熱、空氣質(zhì)量等），建筑材料與構(gòu)造（窗、遮陽、屋頂、建筑節(jié)點、鋼結(jié)構(gòu)等），建筑環(huán)境控制系統(tǒng)的研究（高效能源系統(tǒng)、新的采暖、通風(fēng)、空調(diào)方式及設(shè)備開發(fā)等），建筑智能化系統(tǒng)研究。超低能耗樓還將成為展示與宣傳各種最新技術(shù)的舞臺，為技術(shù)交流、產(chǎn)研掛鉤、知識普及搭建橋梁；成為清華大學(xué)與企業(yè)界合作開發(fā)、展示新產(chǎn)品的平臺，以及向社會、大眾宣傳、展示建筑節(jié)能和可

6、持續(xù)發(fā)展建筑概念、技術(shù)和產(chǎn)品的展臺。 超低能耗示范樓座落于清華大學(xué)校園東區(qū)，建筑設(shè)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?qū)嶒炁_及相關(guān)輔助用房組成 。從建筑全生命周期的觀點出發(fā)，采用了鋼框架結(jié)構(gòu)。建筑物內(nèi)部為靈活隔斷，空調(diào)和強弱電系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，從而可根據(jù)不同使用要求極其方便地改變空間布局。 圖 1 清華大學(xué)超低能耗示范樓效果圖  1 圍護結(jié)構(gòu)方案 超低能耗示范樓外圍護結(jié)構(gòu)體系主要示針對對可調(diào)控的 “ 智能型 ” 外圍護結(jié)構(gòu)進行研究，使其能夠自動適應(yīng)氣候條件的變化和室內(nèi)環(huán)境控制要求的變化。從采光、保溫、隔熱、通風(fēng)、太陽能利用等進行綜合

7、分析，給出不同環(huán)境條件下的推薦形式。 圖 2 標(biāo)明了示范樓外各個外立面采用的圍護結(jié)構(gòu)方式。 通過圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)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(jié)構(gòu)的負荷指標(biāo)遠小于常規(guī)建筑，如果考慮室內(nèi)人員燈光和設(shè)備等的發(fā)熱量，基本可實現(xiàn)冬季零采暖能耗。夏季最熱月整個圍護結(jié)構(gòu)的平均得熱也只有 5.2 W/m2。 圖 2 清華大學(xué)超低能耗示范樓圍護結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù) 1W/m2K ，太陽能得熱系數(shù) 0.5 。雙層皮幕墻按照室內(nèi)室外的溫度差別，

8、調(diào)節(jié)室外空氣進出風(fēng)口的開合，夏季室外空氣經(jīng)過熱的玻璃表面加熱后升溫，在幕墻夾層形成熱壓通風(fēng)，帶走向室內(nèi)傳遞的熱量，冬季進風(fēng)口出風(fēng)口關(guān)閉后，可減少向室內(nèi)的冷風(fēng)滲透。水平遮陽和垂直遮陽葉片寬度 600mm ，每個葉片均設(shè)置單獨得自控系統(tǒng)，分別根據(jù)采光、視野、能量收集、太陽能集熱的不同區(qū)域功能要求進行控制調(diào)節(jié)，實現(xiàn)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(nèi)自然采光的最佳設(shè)計。 西北向采用 300mm 厚的輕質(zhì)保溫外墻，鋁幕墻外飾面，傳熱系數(shù) 0.35W/m2K 。外窗采用雙層中空玻璃，外設(shè)保溫卷簾。 1.2 相變蓄熱活動地板 【 1 】 示范樓的圍護結(jié)構(gòu)由玻璃幕墻、輕質(zhì)保溫外墻組成，熱容較小，低熱慣性容易導(dǎo)致室內(nèi)溫度波動大，尤其是在冬季，晝夜溫差會超過 10 。為增加建筑熱慣性，以使室內(nèi)熱環(huán)境更加穩(wěn)定，示范樓采用了相變蓄熱地板的設(shè)計方案。如圖 3 所示，具體做法是將相變溫度為 20 22 的定形相變材料放置于常規(guī)的活動地板內(nèi)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(nèi)的太陽輻射熱，晚上材料相變向室內(nèi)放出蓄存的熱量，這樣室內(nèi)溫度波動將不超過 6 。 活動地板架空層高度 1.2 米，空調(diào)風(fēng)道、各類水管、電纜、綜合布線等均隱藏在架空層內(nèi)。保證室內(nèi)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。 圖 3 清華大學(xué)超低能耗示范樓相