绿色建筑关键技术综合应用
——国内首个超低能耗建筑介绍

　　超低能耗示范楼坐落于清华大学校园东区，总建筑面积2920平方米，作为2008年奥运建筑“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时，该楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”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技术产品，并在此基础上开展建筑技术科学领域基础与应用性研究，并作为展示与宣传各种最新技术的舞台。
　　作为绿色建筑的示范，超低能耗楼在设计方案中主要考虑了如下几方面关键技术应用。
　　智能围护结构
　　超低能耗楼外围护结构体系主要是针对可调控的“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。
　　东立面有三种幕墙方式，分别为宽通道外循环式双层皮幕墙、玻璃幕墙＋水平外遮阳、玻璃幕墙＋垂直外遮阳。东立面大型外遮阳装置，叶片宽度为600毫米，叶片间距同样是600毫米，单片遮阳板长度可达6米。根据采光、视野和能量收集的不同要求，水平外遮阳板分为三组，能够根据室内采光度和太阳光的不同照射角度等，及时调整外遮阳百叶开启角度，从而达到室内采光与外遮阳两者间的最佳和谐。示范楼东侧内开窗采用隔热铝合金窗，选用20毫米宽隔热条铝合金型材及暖边密封系统，具有良好的窗扇的整体刚性和保温性能。
　　南立面的幕墙方式有三种，一种与东立面玻璃幕墙＋水平外遮阳类似，区别是双中空玻璃幕墙的中间一片采用真空玻璃。南立面另外两种幕墙则和东立面不同，一是其安装方式为单元式，另外则是采用窄通道的通风方式。其中一层和二层为内循环方式，通风夹层为200毫米，通风系统与空调排风系统相结合，房间空调回风通过双层皮之间的通道后进入排风道，达到夏季利用排风中的冷量而冬季利用排风中的热量实现节能。
　　西立面和北立面采用轻质保温外墙，从外到内依次为铝幕墙、保温棉、石膏砌块。其中石膏砌块利用发电厂烟气脱硫的副产品，粉碎后还可回收利用，而聚氨酯保温材料的原料之一也是废旧塑料瓶光盘等产品回用，体现了在材料选择上全生命周期的环保理念。
　　西立面及北立面外窗采用多腔结构的PVC塑钢窗，并统一安装卷帘外遮阳。
　　屋面有两类，一类为种植屋面，其中有保温层。另一部分透光屋面是生态仓屋顶，屋顶斜面部分采用了自洁净玻璃。
　　示范楼采用了高架活动地板的方式，架空层高度1.2米，此高度远大于常规项目，具有试验性质，旨在为今后空调风道、各类水管、电缆、综合布线等均隐藏在架空层内的各类管线的移动调整提供便利。
　　示范楼的围护结构由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成，热容较小，低热惯性容易导致室内温度波动大，尤其是在冬季，昼夜温差会超过10℃。为增加建筑热惯性，以使室内热环境更加稳定，示范楼采用了相变蓄热地板的设计方案，将相变温度为20～22℃的定形相变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物，由此形成的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的太阳辐射热，晚上材料相变向室内放出蓄存的热量，这样室内温度波动将不超过6℃。
　　室内环境控制系统方案
　　一是自然通风利用。超低能耗示范楼利用热压通风和风压通风的结合，根据建筑结构形式及周围环境的特点，在楼梯间和走廊设置三个通风竖井，负责不同楼层的热压通风。在建筑顶端设计玻璃烟囱，利用太阳能强化通风。为实现自然通风、自然采光同时又满足防火要求，室内楼梯间成为一个多功能综合体，楼梯间井道利用高强度单片铯钾防火玻璃建成，使得玻璃通风道同时解决了室内楼梯间的自然采光需求。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇，室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿流过建筑。
　　二是湿度独立控制的新风处理方式。超低能耗示范楼共设置4台4000立方米/小时新风机组，通过溶液除湿设备的处理，可提供干燥的新风，用来消除室内的湿负荷，同时满足室内人员的新风要求。此外示范楼的新风机组同时可实现全热回收效率超过80％的高效热回收。
　　三是模块化的末端调节设备。通过溶液除湿后的新风可带走室内的湿负荷，房间内的末端装置仅负责显热部分（冷冻水温度可采用18℃），按照干工况运行，不存在结露现象，彻底避免了潮湿表面滋长霉菌，恶化空气质量。示范楼内提供模块化的空调末端配置，根据房间实际使用功能灵活组合。
　　四是室内照明系统。照明系统采用背景照明与桌面台灯相结合。其中全楼背景照明系统能自动补充日照水平，高效荧光灯在每个阶段提供300lx，整体感应器测量内部光线度和光线运动情况，如果有足够的日光则使灯变暗，如果没有人使用这一房间，则把该房间的灯关掉。感应器还有红外线接收器，允许使用者通过电脑来控制照明度。
　　能源和设备系统方案
　　示范楼能源和设备系统采用多项节能措施和可再生能源技术。在设计阶段的模拟分析表明包括照明和办公设备在内，示范楼单位面积全年总用电量指标为40千瓦时/平方米,是北京市高档办公建筑总用电量指标的30％。
　　一是BCHP系统。示范楼的能源系统采用楼宇式热电联供系统BCHP，大楼所发电力除供应本楼使用，还可并入校园电网供校内其他建筑使用。发电后的废热冬季可直接用于供热或用于驱动吸收式热泵，此外烟气冷凝余热充分回收，热电联产系统的总用能效率可接近100％。夏季溴化锂溶液除湿系统承担室内潜热负荷，显热负荷可以通过三种方式（微离心式电制冷机、利用内燃机废热的吸收式热泵、直接利用溴化锂浓溶液产生冷冻水的制冷机）产生18℃～21℃的冷冻水来承担。
　　冬季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，这样冬季及夏季为满足试验需求及负荷特性，可有近十种不同的运行模式，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。
　　二是高温冷水机组。由于多项节能措施的采用，示范楼夏季最大供冷量仅需120千瓦，而且大多数时间为部分负荷。另外，由于采用了独立湿度控制的新风机组，除湿任务由溶液除湿系统承担，冷机仅承担显热负荷，夏季冷水温度18℃即可满足要求。基于这样的供冷需求，示范楼选了用小型高效率离心式压缩机，在一个夏天运行后，可比常规的制冷方式节省50％以上的电量。
　　三是空调末端控制调节措施与输配系统。示范楼空调系统根据负荷需求调节，其中新风根据室内CO2浓度或回风湿度调节，新风机变频调速，排风机与新风机同步变化。
　　可再生能源利用
　　可再生能源的利用表现在以下几方面。一是光电玻璃。楼南立面装有约30平米的光电玻璃，设计峰值发电能力为5千瓦。位于结构夹层外侧，不影响采光，同时与双层皮幕墙结合组成光电幕墙，作为集合太阳能光伏发电技术与幕墙技术的新型功能性建筑幕墙示范。二是太阳能空气集热器。利用联集管式太阳能空气集热器，日集热效率可达到50％。三是太阳能庭院灯。选用太阳能庭院灯为大楼入口处提供夜间照明，选用LED光源。四是太阳光采光技术。南侧室外设置自动跟踪太阳光的阳光采集系统，为地下室提供采光，减少白天照明电耗。
　　测量和控制系统
　　超低能耗楼是实现了消防、保安、照明、空调、办公、通讯等多个系统的智能化，其中重点内容为完善的设备节能管理系统，其控制管理的任务可以归纳为以下几个方面：一是对照明系统、围护结构、冷热源系统等系统设备进行调节，保证系统设备的安全可靠运行，实现室内的舒适性要求，优化系统运行和设备调节，降低能耗。二是对整个建筑电耗、燃气量、城市热网热用量的统计，内燃机等发电、供热量的计量，以及各子系统和子系统设备电耗的分支计量。三是气象参数监测、围护结构热工性能逐时监测，反映室内环境舒适度的温湿度、CO2浓度、照度等参数的测试以及反映系统运行状况的水温、风温、烟气温度、烟气流量等参数的监测。四是提供对设备的管理机制。建立系统设备的数据库，使研究人员能够方便的查询到设备的出厂信息，在示范楼系统图中的位置和空间位置，当前工作状态和历史运行记录。五是根据实验研究的需要以及设备研究的需要，楼控系统应提供多种操作模式。包括现场手动操作、手自动模式切换、通过控制系统对设备的人工调节、程序自动控制等。示范楼各系统设备会经常改变，楼控系统需要为人工设定传感器与执行器的关联途径，编辑控制算法提供改变的接口。为满足上述要求，楼控系统由测量网、控制网和办公网组成。该楼是我国首个综合了示范、展示、试验功能绿色建筑，将文中提及技术与产品全部考虑在内，其建安成本单位建筑面积为10000元。该楼2005年1月竣工并投入使用，多种生态与节能措施实际应用效果将通过详细的测试及计量结果验证，从这种意义上讲，示范楼是一个以真实建筑为基础的试验台，在大楼方案论证阶段，就贯穿可更新、可调节、可拓展思路，为未来更深入的试验及科研创造条件。

打造生态建筑示范平台
——上海生态办公示范楼技术集成示范

　　生态建筑体现可持续发展原则，强调建筑与人文、环境及科技的和谐统一，是建筑业由传统高消耗型发展模式转向高效生态型发展模式的必由之路，是当今世界建筑可持续发展的必然趋势。2004年9月，“上海生态办公示范楼”在上海市建筑科学研究院莘庄科技园区内落成。示范楼针对上海的地域特征和经济发展水平,集成了国内外60多家产学研联合体的先进技术研究成果，全面展示了体现生态建筑基本设计理念的超低能耗、自然通风等十大类关键技术体系，成为具有国际先进水平的生态建筑关键技术集成平台，并已作为生态建筑技术产品后续研发的实验平台列入2004年国家“十五”科技攻关重点项目“绿色建筑关键技术研究”。
　　该楼总建筑面积1994平方米,钢混主体结构，南面两层、北面三层；西侧为建筑环境实验室，东侧为生态建筑技术产品展示区和员工办公区，中部为采光中庭与天窗。基于上海的经济发展水平，地域气候特征、场址环境特点和建筑使用功能，通过研发并集成国内外最新生态技术及产品，总体技术目标达到：综合能耗为普通建筑的1/4；再生能源利用率占建筑使用能耗的20%；室内综合环境达到健康、舒适指标；再生资源利用率达到60%。形成“超低能耗、自然通风、天然采光、健康空调、再生能源、绿色建材、智能控制、（水）资源回用、生态绿化、舒适环境”等十大技术亮点。
　　技术集成示范
　　在技术集成示范方面，首先表现在建筑节能综合利用技术方面。
　　一是超低能耗围护结构。通过能耗指标和节能效果能耗模拟分析，确定最佳的超低能耗综合节能技术系统：四种复合墙体保温体系；三种复合型屋面保温体系，绿化平屋面采用倒置式保温体系，保温层采用耐植物根系腐蚀的XPS板和泡沫玻璃板置于屋面防水层之上，再利用屋面绿化技术，形成冬季保温、夏季隔热又可增加绿化面积的复合型屋面；节能门窗；多种遮阳技术，天窗外部采用可控制软遮阳技术达到有效节省空调能耗的作用;南立面根据当地的日照规律采用可调节的水平铝合金百叶外遮阳技术，通过调节百叶的角度，达到节能效果；西立面根据太阳光入射角度采用可调节垂直铝合金百叶遮阳技术。通过以上综合措施的应用分析可知，仅围护结构节能措施可降低能耗47.8%。
　　二是太阳能综合利用建筑一体化。设计了斜屋面放置太阳能真空管集热器和多晶硅太阳能光电板，实现太阳能综合利用。通过集成太阳能热水器、低温地板辐射采暖系统和热水型太阳能吸附式空调机组，实施建筑一体化设计，有效解决示范楼冬季采暖、夏季制冷和全年热水供应问题；在过渡季节，利用太阳能热水强化自然通风。此外，在斜屋顶下部选用光电转换效率≥14%%的高效率多晶硅太阳能光电板，建立5千瓦光伏电站并采用并网技术实现并网。
　　三是节能系统设备。如高效、环保、健康新型空调系统。除了利用太阳能、太阳能热水型吸附式空调和采暖复合系统外，研发热泵驱动的热、湿负荷独立控制的高效、环保、健康新型空调系统：通过避免使用有凝结水的盘管，解决目前空调系统中存在的霉菌滋生问题，同时通过除湿机内盐溶液的喷洒除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其他有害物。该空调系统同时利用了热泵的冷、热量，并且排风采用全热回收等技术，可以使空调能耗降低20％左右。机组可以采用全新风运行，提高了室内空气品质。最后，系统通过使用绿色环保制冷工质（溴化锂溶液等），减少了氟利昂制冷剂的使用，减少对大气臭氧层的破坏，体现生态和环保的理念。
　　节能照明及其智能监控方面，选用节能灯具，优化照明方案，并通过设置照度传感器实现智能监控，在确保舒适光环境前提下，节约照明能耗。
　　其它辅助节能技术有：自然通风设计策略，通过室外气流组织的模拟计算及建筑物外形的风洞实验,对建筑自然通风效果进行分析，改进和优化建筑外形及房间功能；天然采光设计优化技术，采用天然采光模拟技术优化中庭天窗、外墙门窗等采光及遮阳设计，设计优化的目标为冬季北面房间可透射太阳光；夏季通过有效遮阳避免太阳直射；白天室内纯自然采光区域面积大于80%、临界照度100Lux，在营造舒适视觉工作环境的同时有效降低照明能耗。
　　第二表现在资源节约、回用技术方面。
　　一是绿色建材的应用。3R材料（Reduce、Reuse、Recycle）使用率达到80%，采用大量绿色材料，如墙体采用再生骨料混凝土空心砌块；基础应用了C20垫层再生混凝土和C30再生混凝土；环保装饰装修材料100%采用环保低毒产品等。
　　二是水资源节约、回用技术。选用节水器具；采用ICAST雨污水处理系统来处理回用全部建筑污水、雨水和实验室冲淋水。处理合格的中水回用作示范楼冲厕、绿化浇灌、景观水体用水和清洁道路等。
　　第三表现在环境保护技术方面。
　　一是合理选址规划，保护原环境。二是尽量减少废水、废气、固体废物排放；采用雨污水处理技术实现废水的无害化和资源化，选用洁净生产、无毒无污的绿色环保建筑材料，控制建筑施工过程污染，对固体废物分类收集并进行无害化和资源化处理，促其再生使用。三是合理的室外绿化布局配置，改善建筑周边微气候，降低城市热岛效应。
　　第四表现在“以人为本”综合技术方面。
　　一是健康、舒适的建筑环境技术。通过室内污染浓度分布预评估、环保建材的选用和室内设备的选择及新风量的控制，确保室内空气品质；通过热环境模拟评估，确定满足热舒适的空调系统运行参数和气流组织、风口的选择；通过室内外噪声调研和建筑构件隔声模拟，并综合考虑噪声控制与节能、通风、采光之间的协调，提出室外交通噪声、室内设备房、中庭、管道、电梯等重点区域隔声降噪控制方案；通过光环境模拟分析，将人工照明与自然采光相结合，确定分区照明设计方案。最终通过室内环境综合智能调控系统，实现健康、舒适的室内环境控制目标。
　　鉴。

采用生态绿化植物群落配置技术，在平屋顶屋面上设计了屋顶花园，在一楼中庭设计室内绿化，并结合西墙垂直绿化和室外周边绿化等多种绿化形式，有效改善建筑微环境，营造视觉舒适。
　　示范楼南外侧设置景观水体，采用景观水质生态修复保持技术，由水生植物净化循环水再生系统保持水质，满足人对“亲水”环境的愉悦需求。
　　二是建筑智能集成控制技术。以数据采集、通信、计算、控制等信息技术为手段，运用成套先进的智能集成控制系统，包括室内环境综合调控系统及软件，照明及空调节能监控系统，安全保障及办公设备控制系统的集成平台和应用软件等，实现大型遮阳百页的转动控制，空调等设备的节能监控，照明采光监控，室内空气质量等室内环境动态调节，确保生态建筑运行的节能、舒适和高效。
　　示范楼运营效果
　　首先，在建筑节能效果方面。采用合理的节能技术与措施后，实际设计示范楼的采暖空调能耗可达到30千瓦时/平方米，而未采取任何节能措施时所需的全年能耗为102千瓦时/平方米，节能率70.7％。其中遮阳占32.2％，外窗占18.9％，墙体屋面占25.8％，自然通风占9.6％，空调设备占13.6%。年节约能源费用共计170650元。
　　二是自然通风方面。过渡季节利用太阳能热水加热风道内的空气，热压作用下的自然通风量约可提高1倍。初步运行效果表明，在保证室内热舒适性和空气品质的前提下，在夏秋季节春夏季节各缩短空调运行时间近1个月，全年约可减少空调运行时间2个月。
　　三是天然采光。跟踪检测发现：自然采光有效面积600平方米。自然采光措施大大减少了生态楼内白天开灯的时间，全年照明可节约1525千瓦时，照明节能率为10.8％。
　　四是热湿独立式空调系统。经过夏季初步运行和测试，热湿独立式空调系统运行良好，各项技术参数达到设计要求。整个系统实现了热湿独立处理的目标，室内风机盘管供水温度控制在17～20℃，不同于传统空调系统的7℃供水，实现了干工况运行，室内空气清新自然，无明显异味。
　　五是太阳能利用。太阳能光热综合利用表现在冬季地板采暖太阳能利用率可达57％，夏季空调太阳能利用率可达75％。与常规风冷式冷热水机组相比，年运行费用可降低54％，二氧化碳排放量减少67％，二氧化硫排放量减少80％，具有明显的节能以及环保效益。此外，太阳能光电利用方面，生态楼5千瓦太阳能发电系统已经实现和市政用电的并网。
　　六是智能控制。室内环境控制系统已实现CO2浓度、温度、湿度和光照分报、时报、天报和月报；空调节能监控系统和通风气窗、遮阳板、遮阳百页和天窗遮阳蓬的自动控制运作正常。
　　七是中水处理回用。雨污水处理系统日处理水量为20立方米/日，处理以后的中水提供给生态楼卫生间用水及景观水池补充用水。
　　八是生态绿化。实现夏季建筑外植物群落降温1℃～2.5℃，夏季屋顶及垂直绿化降低室内温度1℃～1.5℃，建筑周围植物群落减弱噪音能力达到约1～2dB/m2的生态效益指标。
　　九是营造了舒适环境。室内空气质量方面，检测结果表明目前楼内的平均污染水平已经完全达到了《室内环境质量评价标准》的限值，全部处于一级水平，生态办公楼室内空气质量优良。室内声环境方面，主要进行了墙体、窗户的隔声测试和门窗关闭、自然通风、及空调运行三种工况下室内背景噪声。检测发现，采取室内装修办公室内在三种工况下的背景噪声都不超标，即均可控制在50dB以下。墙体和外窗的隔声性能均达到预先设置要求。仅部分办公室与楼道的隔墙设置采用大面积采光玻璃，影响了整体隔断的空气声隔声性能。
　　示范楼技术经济分析
　　普通办公楼每平方米造价3140元，生态办公楼每平方米造价4603元，成本增长率为48.3%，增加比率偏高的原因除成本增加外，主要为两方面原因，一方面是由于示范楼总体建筑面积小引起的，若增加建筑面积，将大幅度降低成本投入的增加，如示范楼面积达到5000平方米，则单位平方米造价可降低至3800元，工程建造成本仅比普通办公楼上升21％；另一方面由于建筑物偏小，示范楼采用的部分技术和设备未达到其设计生产能力，如中水回用处理技术，设计日处理量为20吨，而实际使用仅为6吨／天，影响了经济效益的进一步发挥。
　　对示范楼围护结构按50年全寿命周期计算节能效果，节能空调、遮阳系统、太阳能等按25年全寿命周期计算节能效果，假设残值为0,经过对总体节能效果的全寿命经济分析，可得出上示范楼全寿命周期项目净现值NPV=893399元，说明该项目具有较强的经济合理性，能得到超额收益。经计算动态投资增额回收期Pd(k)=22.3年，表明使用生态建筑的节能技术能在22.3年后收回超额投资，开始收益。
　　多种先进生态节能技术的采用虽增加了建筑的初始投资，但可节约大量的能源和资源的消耗，运行费用大大降低，在全寿命使用过程中给使用者带来了巨大的经济效应。根据计算，直接的经济效益相当于建造成本增加投入的148％（资金使用动态计算结果）。此数值还未将生态建筑舒适健康的环境，降低废弃物的排放和维护保养成本的降低给使用者带来的诸多利益。
　　项目整体投资回收期偏长的主要原因是各项关键技术的经济效益差别较大，个别关键技术甚至在生命周期内产生负净现值，使得项目整体效益大幅下降。因此在生态建筑推广过程中，还需要对部分关键技术开展进一步降低成本的研究，提高其经济效益，使得技术的应用不至于在经济上产生障碍；此外生态关键技术在工程项目的推广应用应是有选择性的，应根据建设方的投资能力和所获得的资源的难易程度和价格成本，有选择性的采用单项或多项技术的优化组合，以使投资效益达到最大化。
　　该楼的建成，为全面展示生态建筑理念和集成技术体系、引导我国生态建筑的研究和推广应用提供了示范平台。目前该楼作为生态建筑技术产品后续研发的实验平台已被列入了2004年国家“十五”科技攻关重点项目“绿色建筑关键技术研究”，研究工作已全面开展。通过跟踪实测评价其生态技术集成体系效果，开展生态新技术、新产品应用研究，形成适宜推广的适用型生态技术集成体系，为房产商建设生态建筑提供技术支撑；为我国生态建筑设计和建造及上海2010世博建筑示范区的建设提供可行的技术借鉴。

很好，但我觉得说的不够深刻，只是简单的介绍一下如何节能，我想我们应该从各个方面细质的分析节能产品。如太阳能用在空调系统，与传统的空调系统，设计温度不同，不同在哪，需增加哪些设备，造价多少等等。

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说句题外话
LZ你怎么这么眼熟？:L

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节能不节钱。
单位建筑成本高于常规建筑，多少年才收回成本，无人计算。
高昂的建筑成本，带来的必然是材料的浪费。

只有适合当地区域的低技术手段，才是做真正的绿色建筑。