今年3月22日，我国首座超低能耗示范楼在清华大学落成。这座“超级节能楼”内集中展示了近百项国内外最先进的建筑节能技术产品，建筑物全年电耗仅是北京市同类建筑物的30%，是我国首个以真实建筑物搭建的建筑节能技术试验平台。该示范楼的落成引来了大批的建筑设计师、生产厂家、记者和多个国家的专家教授。他们来这里都想对这座“超级节能楼”一探究竟。

清华大学超低能耗示范建筑坐落在清华大学校园东校区，地下1层，地上4层，总建筑面积约3000平方米，由展区、办公室、实验室及设备用房组成。作为我国首座集示范、实验等功能于一体的绿色节能建筑，它是北京市科委科研项目、2008年奥运建筑的“前期示范工程”和国家“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。它将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。超低能耗楼还将作为展示与宣传各种最新技术的舞台，为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁；并成为清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台，以及向社会、大众宣传、展示建筑节能和可持续发展建筑概念、技术和产品的展台。

超低能耗楼在建筑材料、能源供应和温湿调节设备系统中采用多项节能措施和可再生能源技术，冬季可基本实现采暖零能耗；把照明、办公设备、空调通风系统通通考虑上，超低能耗楼单位面积全年总电耗约为40千瓦（北京市高档办公建筑为100千瓦～300千瓦），仅为北京市同类建筑物的30%。下面从围护结构、空调系统、能源系统及太阳能利用、环保及生态技术几个方面详细介绍超低能耗楼中应用的先进技术。

节能环保的围护结构

建筑的围护结构包括墙体、窗户、屋顶和地板。它担负着建筑物采光、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。

作为技术展示和效果测试，超低能耗楼的围护结构选用了近10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、隔热等方面下足了功夫。由于围护结构的保温隔热性能非常好，冬季基本可消除所有的采暖能耗，而夏季由于围护结构造成的空调能耗仅为同类建筑的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。

可以保温的墙体

超低能耗楼在太阳光较少的西、北两面使用了轻质保温实墙。从外到内依次为聚氨酯发泡保温铝板、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的环保理念。

目前，美国Energy plus软件所用的建筑热模拟方法State Space 法就由清华大学在1982年最早提出。这也是我国全部自主技术的建筑能耗模拟软件DeST的核心算法。DeST软件历经15年的开发推广，目前已发展为完善的建筑节能模拟分析软件系列。开放的针对不同用途的三个软件版本先后3次被有关部门鉴定为具有国际领先水平。目前，上海、广州、北京和日本名古屋都成立了DeST中心，并先后完成了1000万平方米以上的建筑的模拟分析，其中包括国家大剧院、首都机场改扩建、国家主体育馆（鸟巢）、水立方、深圳会展中心等几十个国家重大项目。经DeST模拟计算，超低能耗楼仅西北两面实墙就可节省6%的冬季采暖能耗。

相变地板收放太阳能

把特殊的相变材料作为蓄热体，填充到常规的活动地板就制成了相变地板。冬季，蓄热体白天可以储存照进室内的太阳光热量，晚上又向室内放出储存的热量，这样室内温度波动将不超过6℃。

利用太阳能发电的玻璃

超低能耗楼的南外墙装上了30平方米的光伏发电玻璃。它可将太阳能直接转变为电能，转换效率高，运行稳定，发电过程无废气、无噪音、无污染。30 平方米发电玻璃的最高发电能力为5千瓦。

双层皮玻璃确保冬暖夏凉

玻璃幕墙由于视野通透、采光充分、安装维护方便等优点，越来越多地受到建筑师们尤其是高档办公建筑设计师们的青睐。然而，在日照较强的北京地区，大面积的玻璃表面很容易让建筑变为巨大的温室。超低能耗楼在南墙和东墙采用了由两组玻璃构成的“双层皮玻璃幕墙”技术，两层“玻璃皮”之间的夹层宽度有100～200mm和600mm两种，通过主动或被动手段使空气在两组玻璃间流动起来，带走被太阳晒热的夹层空气，对室内热环境起到很好的缓冲作用。在传热性能方面，双层皮幕墙相对于我国公共建筑节能标准规定的外窗，可减小室内外60%左右的热量传递。

除了结构上的节能设计，超低能耗楼还选用了几种特殊的玻璃，以强化整个围护结构冬暖夏凉的保温作用。Low-e玻璃能让绝大多数可见光通过，而将红外线和紫外线反射回去,夏天它阻隔室外的热量，保持室内凉爽，冬天又能阻止房间内的热量散出；中空玻璃在两片玻璃间充惰性气体，增加了玻璃的热阻性，减少室内和室外60%的热量传递；国内首次用于真实建筑物的真空玻璃则利用暖壶的原理，将两片玻璃的间隙抽真空，把玻璃的隔热隔声性能做到极致。

南面和东面的大面积玻璃幕墙为超低能耗楼提供了明亮舒适的室内环境，同时Low-e玻璃、中空玻璃、真空玻璃和双层皮技术的采用充分考虑了利用自然手段保证建筑物的冬暖夏凉，在很大程度上节省了空调能耗。另外，双层皮幕墙的窗户设计为春秋季节的自然通风提供了便利条件。

“多功能”的遮阳板

和遮阳百叶

超低能耗楼采用了多种遮阳方式。位于南面和东面外墙的大型遮阳板在遮挡眩目日光的同时，尽可能多地获得自然光，使得晴朗的白天，在楼内离窗较远的地方也不用开灯。另外，夏天夜晚打开遮阳板，强化建筑的冷却；冬天夜间闭合它们，则像是给建筑穿了一件“衣服”，可减少楼内热量的散失。置于双层皮玻璃幕墙夹层中的遮阳百叶则主要起到控制进入室内太阳光线的作用。

领先世界的空调系统

近年来空调领域的一个重要方向就是温度、湿度独立控制的空调方式。即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。并且改用18～20℃冷水对空气进行降温。该方式可大幅度提高能源利用效率，相对传统的空调方式节能30%，并可有效改善室内空气质量，因此被普遍认为是未来的主流空调方式，是目前世界各国都在积极进行研究和尝试的课题。

这一空调方式的主要难点在于室外新风的高效大幅度除湿。超低能耗楼采用的溶液热回收新风机组用浓盐溶液吸收空气中的水分，干燥新风，并提高了能源利用率，处于世界领先的技术地位。

以夏天为例，超低能耗楼的空调系统由冷源制备出的18～20℃冷水通过“干式风机盘管”和蓝色的“辐射吊顶”送入室内，新风由地板上的送风口和每个工位处的风口送出。房间内每个单元区域内装有测量温度、湿度和二氧化碳的仪器，将室内环境的测量结果送回控制器，由控制器对空调系统的控制状况做出判断，并将新的控制指令（如：测得温度过高则加大送冷水量，湿度过大则加大送风量等）送给冷源、各送风口及水管的控制阀门，通过逐时的调整将室内环境控制在满意的范围内。冬天改送热水，原理亦然。

形式多样的能源系统

目前，天然气已成为北京城区的主要能源，建筑热电冷三联供系统（BCHP）是今后建筑物能源系统的最佳解决方案之一。BCHP就像在楼内建了一座小型热电厂，为建筑物同时提供热、电和冷。

作为技术展示，超低能耗楼内放置了一台来自美国的燃气内燃机和一台新加坡的发动机，今后还将安装一台微燃机和一组燃料电池。这4台机器都可以通过燃烧天然气发电供应本楼使用，还可并入校园网供校内其他建筑使用。该系统发电后的废热用于楼内其他设备系统，总用能效率可达到95%。

超低能耗楼冬季4种热电联产方式交替运行，夏季3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推荐系统方案。

另外，超低能耗楼应用了多种太阳能利用技术，包括：

太阳能的光热利用：靠太阳能加热空气，作为空调系统的能量来源之一；

太阳能热发电系统：跟踪聚焦太阳能高温发电，具有效率高、安全、安静、全自动等优点；

太阳能光伏发电系统：如前文介绍，用光伏发电玻璃直接将太阳能转化为电能；

太阳光照明系统：通过安装在楼南侧彩色立柱上的两个“向日葵”，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。

超低能耗的生态技术

超低能耗楼从设计阶段即从全生命周期的观点出发，主体建筑地上部分采用了可回收材料的全钢结构。钢结构防腐涂料采用无毒、无有害气体排放的底漆，防火涂料选用无机原材料及无毒、无味、无害物质的原料构成的环保型产品，施工及使用过程均无污染物排放。

为保证室内空气品质，装饰装修材料和家具的选择也极为重视，充分体现了环保、易清洗维护和人性化要求。

超低能耗楼的节水技术除考虑选用节水器具外，主要是收集屋顶的雨水作为景观水体的水源，做到雨水的可资源化利用。在建筑物南侧建有“景观水体——人工湿地”复合生态系统，有效去除景观水体中的各种污染物、细菌、病毒以及藻类等，营造了一个良好的自然环境，给楼内办工人员提供了一个亲自然、亲水空间。

楼内四层北侧花团锦簇，这是超低能耗楼的另一处生态设计。应用了倾斜天窗、通风烟囱、半透光型遮阳帘和自洁净玻璃的生态舱将进行室内绿化技术的相关研究，制定适合办公类建筑室内绿化的种植方案和技术规程。

为软化建筑线条给人带来的烦躁感，使城市更自然、更人性化，为人们开拓更多的休闲空间，超低能耗楼设计了由九块绿地构成的屋顶绿化，每一块都由一类适应北京气候、抗逆性强、观赏价值高的植物组成。追求植物景观的季节变化，达到“三季有花，四季有景”的艺术效果。该设计除了改善楼顶环境小气候、丰富建筑景观外，尤为重要的是该屋顶绿化具备科学实验的性能。旨在研究屋顶承重可能的条件下，尽可能满足植物正常生长为前提，实现轻量化栽培，开发与利用适合屋顶的植物种类，以及灌水、防根等屋顶绿化相关技术的研究。