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幾天來,建築設計師、生產廠家和科研單位的代表、多個國家的專家教授,紛紛涌進清華大學建築館東側那幢新落成的建築。
這是我國首座超低能耗示範樓,也是我國第一個集示範、展示、試驗等功能於一體的綠色建築。或許過不了幾年,這些節能新技術就會用到讀者身邊。
奧運建築的“前期示範”
彷彿是清華建築館向東的延展體,超低能耗示範樓緊臨建築館,地下1層,地上4層。南面看去,透明的玻璃幕牆,感覺很像普通的現代式建築。但幕牆外“支棱”着巨大的可調節遮陽板,由此提醒參觀者——它與衆不同。
別看示範樓的體量不大,可它是北京市科委重點科研項目,作爲2008年奧運建築的“前期示範工程”,這座總面積3000平方米的示範樓集中體現了“科技奧運、綠色奧運”的理念。同時,該樓還是國家“十五”科技攻關項目“綠色建築關鍵技術研究”的技術集成平臺,用於展示、實驗和推廣各種低能耗、生態化、人性化的建築形式及先進的技術產品。
最值得稱道的是,示範樓在建築材料、能源供應和溫溼調節設備系統中採用多項節能措施和可再生能源技術,冬季可基本實現零採暖能耗;把照明、辦公設備、空調通風系統通通考慮上,示範樓單位面積全年總電耗約爲每平方米40千瓦,而北京市高檔辦公建築則爲每平方米100千瓦至300千瓦。平均起來,建築物全年電耗僅是北京市同類建築物的30%,真是一座名副其實的“超級節能樓”!
集中世界上80%節能技術
超低能耗示範樓項目中,包括了對建築物理環境控制與設施研究(聲、光、熱、空氣質量等)、建築材料與構造(窗、遮陽、屋頂、建築節點、鋼結構等)、建築環境控制系統的研究(高效能源系統、新的採暖通風和空調方式及設備開發等)、建築智能化系統研究等。
中國工程院院士、清華大學建築學院教授江億說起來很興奮:“我們把世界上能找得着的、能放到樓裏去的最新節能產品、設備以及相關技術都擱進去了。示範樓囊括了世界上80%的節能技術、產品,其實就是一個以真實建築物搭建的節能技術集成平臺。”
示範樓集成了國內外科研單位和製造企業的近百項建築節能和綠色建築相關的最新技術,中國、美國、德國、日本、丹麥等國家的近50家企業捐贈了產品。其中還有近十項產品和技術爲國內首次採用。
走進示範樓,節能化、生態化、人性化的設計細節隨處可見。
耳目一新的節能亮點
地下室裏也能有陽光
示範樓南側有3個彩色立柱,其上將被安裝自動跟蹤太陽光的透射式採光機。這種採光機能自動跟蹤太陽,進行陽光采集,再通過光纖傳導,就能把太陽光引進地下室,最遠陽光傳導距離可達200米。此外,示範樓屋頂還將設置碟式太陽光收集器,利用拋面反射鏡將平行的太陽光匯聚,通過傳輸,也能爲地下室提供照明。
“神奇”玻璃能發電
示範樓的南外牆裝上了30平方米的單晶硅光電玻璃,這是最新型的建築用高科技玻璃產品,它竟然能把太陽光轉化爲可被人們利用的電能,是一種能發電的玻璃。30平方米發電玻璃的峯值發電能力爲5千瓦。
光電玻璃位於結構夾層外側,不影響採光,同時與雙層皮幕牆組成光電幕牆。光電幕牆的電能是一種淨能源,發電過程無廢氣、無噪音、也不會污染環境,是一種“綠色幕牆”。
相變地板收放太陽能
把特殊的相變材料作爲蓄熱體,填充到常規的活動地板就製成了相變地板。冬季,蓄熱體白天可以蓄存照進室內的太陽光熱量,晚上又向室內放出蓄存的熱量,這樣室內溫度波動將不超過6攝氏度。
相變地板、Low-e鍍膜玻璃、真空玻璃、遮陽裝置等各種材料配合使用,可使我國各類建築的冬季採暖能耗降低到每平方米10瓦,僅爲目前採暖能耗的三分之一。由於圍護結構導致的建築耗冷耗熱電量僅爲常規建築的10%。在非潮溼地區,甚至可以建造出接近“零能耗”的建築。
地板送風更快更直接
示範樓2層鋪的蓄熱地板中有幾塊“特殊分子”,它們的表面佈滿小孔,跟其它地板不一樣。其實,它們是孔板送風地板,可以把新風送到二樓。
比起從頭頂天花板送風,從地板送風的好處是可以更快、更直接到達人的活動區域。孔板送風地板的送風量和風速由藏在其下的控制系統控制,而控制系統連着屋頂測二氧化碳濃度的裝置,作用是測試出屋內的人數,並由此決定送風的多少。
Low-e玻璃冬保暖夏隔熱
玻璃幕牆中用到一種Low-e玻璃,它是由秦皇島一家企業生產的。這種玻璃表面所鍍的膜層厚度還不到頭髮絲百分之一,它的低輻射膜層能將80%以上的遠紅外熱輻射反射回去。就像一面反射鏡,冬季,它將室內熱量的絕大部分反射回室內,由此保暖;夏季,它又可以阻止室外的熱量進入室內,隔熱效果很棒。
客觀說來,玻璃幕牆可不招節能設計人員的“待見”,在保溫、隔熱等方面透光型外圍護顯然不如非透光型的。
不過,北京街頭透光型外圍護的建築已經越來越多。記者從市建委節能辦瞭解到,新型Low-e鍍膜玻璃已經引起政府注意。
發電還可同時供熱製冷
示範樓的大部分能源來自地下室的美國產燃氣內燃機,機組看上去也就半人來高,延伸出大大小小的管道。它燃燒天然氣發電,再由發電後的煙氣餘熱產生熱水供熱或作爲空調吸收式製冷機的動力,就好像一個小型的熱電廠。燃料利用率非常高,正是所謂的熱電冷三聯供。
目前,天然氣已成爲北京城區主要能源,熱電冷三聯供設備對天然氣的利用率非常高,已在本市一些公共建築中得到使用。
個人身邊溫溼度自定
辦公室人員密度低、人員工作時間及活動區域相對固定,個人對溫度、溼度的要求不盡相同。示範樓3層還展示了一處“個性化工位”。它跟一般寫字樓裏的“閣子”間大同小異,所不同的就是多出一個蓮蓬式的風口,能提供新風。隔板內還暗藏一根根塑料輻射細管,用以調節溫度,能滿足個性化的需求。
新系統取代傳統空調
示範樓一層的天花板上,密佈的藍色網柵最“搶眼”。設計人員管它們叫“輻射吊頂”,其實就是一根根直徑6毫米的塑料管,靠毛細作用使一定溫度的水充滿其中,通過水循環帶給房間增熱或者降溫。冬季取暖時,循環在系統中的熱水溫度爲22攝氏度到24攝氏度,夏季爲18攝氏度到20攝氏度。
這裏必須提到一項關鍵性技術:溫度、溼度獨立控制。傳統空調系統使用同一冷源對空氣進行降溫和除溼,不得不採用5攝氏度到7攝氏度的冷源(單純的降溫只需採用15攝氏度的高溫冷源),結果造成能量利用上的浪費。
溫、溼度獨立控制空調系統的難點是新風的高效大幅度除溼。清華大學的研究成果是一臺“溶液熱回收新風機組”,簡單說來就是利用具有吸溼能力的濃鹽溶液吸收水分、把新風弄乾,乾燥的新風將室內溼負荷帶走。江億教授說:“這種技術領先美國起碼兩年。”
溫、溼度獨立控制的研究,主要針對降低大型公共建築能耗,該技術的突破可使大型公共建築採暖空調能耗再降低30%,這意味着大型公共建築總能耗降低15%。
排風孔開啓冬夏有別
排風立柱的作用是把質量不好的氣體排出,進行再循環處理。一般建築內的排風立柱只有一個排風孔,但示範樓裏的排風立柱有上下兩個排風孔。這是根據熱空氣在上、冷空氣在下的簡單道理設計的。
冬天需要保暖,就打開下面的排風孔,上面的熱空氣就能有所保留。夏天,打開上面的風孔,下面的冷空氣就留下不少。只是多開了一個孔,卻變成了匠心獨具的節能設計。
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