清华大学超低能耗示范楼节能分析摘要：本文通过对清华大学超低能耗楼从外围护结构到内部结构的节能设计揭示了它们的节能原理并予以分析。

对可持续建筑的围护结构设计技术和方法进行分析与探讨,重点探讨相关的详细技术,包括双层呼吸式双通道幕墙(宽通道和窄通道呼吸幕墙)、高性
能玻璃技术、屋顶种植技术、自然采光技术、相变蓄能楼面技术、太阳能利用等。

关键词：超低耗能楼；节能分析
abstract: this article reveals the energy conservation principle and to analyze ultra-low power building in tsinghua university from the periphery structure to the internal structure of energy-saving design. sustainable building envelope design techniques and methods analysis and discussion focus on the related technology, including double-breathing dual channel wall (wide channels and narrow channels breathing walls), high-performance glass technology, roof planting techniques natural light technology, the phase change energy storage floor technology, solar energy utilization.
keywords: ultra-low energy consumption building; energy analysis
中图分类号：文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）
1、项目概况介绍。

清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目，作为2008 年奥运会办公建筑的“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。

同时，超低能耗示范楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台，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的技术产品。

超低能耗示范楼座落于清华大学校园东区，紧邻建筑馆(图1)
总建筑面积2900多m2。

地下一层，地上四层。

由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。

从建筑全生命周期的观点出发，采用了钢框架结构。

建筑物内部为灵活隔断，空调和强弱电系统为模块化结构，从而可根据不同使用要求极其方便地改变空间布局。

在建筑设计中选择生态策略时,设计人主张“被动式策略(自然通风、相变蓄热体、阳光房、保温隔热墙体等)优先,主动式策略(太阳能电池板、空调系统等)优化”。

节能楼采用可循环利用的钢结构体系,外围护是以金属为饰面的多层复合轻质墙体和玻璃幕墙,钢
构件支承外遮阳百叶,体现了钢结构建筑精密、细致的技术美感。

同时尽可能选择可回收利用的材料,如石膏、加气混凝土、金属、玻璃等,在不同的方向、甚至相同朝向的不同开间、相同方向的不同层采用的围护做法也不尽相同,为今后开展各项与绿色建筑相关的实验数据的测量作了准备。

2、低能耗楼外围护结构节能分析。

超低能耗示范楼外围护结构体系主要示针对对可调控的“智能型”外围护结构进行研究，使其能够自动适应气候条件的变化和室内环境控制要求的变化。

从采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等进行综合分析，给出不同环境条件下的推荐形式。

图 2 标明了示范楼外各个外立面采用的围护结构方式。

通过围护结构的节能设计，使得冬季建筑物的平均热负荷仅为0.7w/m2，最冷月的平均热负荷也只有 2.3 w/m2 , 围护结构的负荷指标远小于常规建筑，如果考虑室内人员灯光和设备等的发热量，基本可实现冬季零采暖能耗。

夏季最热月整个围护结构的平均得热也只有 5.2 w/m2。

2-1双层玻璃幕墙设计和遮阳设计。

东立面和南立面采用双层皮幕墙及玻璃幕墙加水平或垂直遮阳两种方式，综合得热系数 1w/m2k，太阳能得热系数0.5。

双层皮幕墙按照室内室外的温度差别，调节室外空气进出风口的开合，夏季室外空气经过热的玻璃表面加热后升温，在幕墙夹层形成热压通风，带走向室内传递的热量，冬季进风口出风口关闭后，可减少向室内的冷风渗透。

水平遮阳和垂直遮阳叶片宽度600mm ，每个叶片均设置单独得自控系统，分别根据采光、视野、能量收集、太阳能集热的不同区域功能要求进行控制调节，实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射，同时满足室内自然采光的最佳设计。

西北向采用 300mm 厚的轻质保温外墙，铝幕墙饰面，传热系数
0.35w/m2k 。

外窗采用双层中空玻璃，外设保温卷帘。

节能楼在南立面1～2轴之间,1、2层采用内循环式窄通道双层幕墙,通道宽度为200mm,中间设宽50mm的电动百叶,为加速通道内风速,采用小型风机连通到室内通风系统;3、4层采用外循环式窄通道双层幕墙,夹层110mm宽,中间电动百叶宽度为25mm,在每层上下端分设排风口和进风口。

无论是内循环还是外循环式,内层幕墙均可开启,以便清洁;在凸出部分的两个侧面设置进风百叶,用以在过渡季节有更多的自然通风。

东立面1～3层为双层皮幕墙,外层为单层隐框幕墙,内层为双low e双中空玻璃,两层幕墙间隔约为600mm,人员可进入检修。

以每层和每个开间划为一个独立单元,上下层以及左右开间不连通,噪音不会在通道内传播,在每层上部和下部分别设出气和进气的外旋窗,这样可在立面上形成不同的进风和出风口的位置关系,以便对比测量结果,但较好的方式为进气口和出气口错开开启,减小下层出风口对上层进风口的污染,同时有利于双层通道内部风的循环。

其中b～c轴间采用可拆卸盖板,能够把单层通风变为多层串联式通风,串联式通道热压通风效果优于单层循环式通风效果。

在外侧幕墙的竖梃上设折光板,调节角度,可增加室内深部照度,紧靠内层幕墙玻璃以外100mm处设铝合金遮阳百叶在每层的1.2m管道夹层位置,为遮挡层间防火,采用磨砂玻璃。

2-2高性能玻璃和智能遮阳设计。

玻璃幕墙的保温隔热功能与很多因素有关,其中影响最大的是传热系数和遮阳系数。

传热系数受材质和厚度的影响,而遮阳系数
受玻璃本身特性(太阳得热系数)的控制,又受到遮阳构件、窗帘等影响。

清华节能楼玻璃采用高性能玻璃,采用了低热传导率的玻璃边部密封材料;窗外设外保温卷帘。

智能化遮阳是一套较为复杂的系统工程,是从功能要求—控制模式—信息采集—执行命令—传动机构的全过程控制系统。

它涉及到气候测量、制冷继续运行状况的采集、电力系统配置、楼宇系统、计算机控制、外立面构造等多方面因素。

节能楼单层幕墙外部设可控水平或垂直遮阳板,遮阳板的支承钢构件必须从主体钢柱相连,在连接点处,尽管填塞了保温棉,但冷桥并没有完全避免。

在冬天,叶片平行于入
射光线,太阳入射光线进入室内,使室内升温。

夜间,百叶叶片平行外幕墙,呈闭合状态,减少室内热量向室外散失。

水平遮阳板分为3个不同的功能区———采光、视野、遮阳能量收集进行分别控制。

每层较高位置的叶片控制角度,光线通过在百叶叶片和顶棚反射,
提高室内深部照度;夏季较低位置的叶片转动到基本和入射光线垂直的位置,阻挡直射光线的进入并遮挡室外的太阳辐射热,在冬季
则平行入射光线。

由于空气间层的存在,无论是宽通道还是窄通道双层幕墙均能够在缓冲空间提供一个保护空间用以安置遮阳设施。

围护结构的测试包括各玻璃、窗框、遮阳百叶、保温墙体的表面温度、热流,控制系统可以采集室外各个测点的日照情况,以调节遮阳百叶的状态, 减少建筑负荷。