揭密超低能耗示范楼

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揭密超低能耗示范楼

山东茂隆新材料 2020-11-16 2611


 清华大学东区,紧临清华建筑馆东侧,有一座4层小楼。透明的玻璃幕墙很像普通的现代式建筑,但幕墙外探出的巨大可调节遮阳板,提醒参观者——它与众不同。

  这座小楼就是我国首座超低能耗示范楼,2005年3月22日正式落成。它不仅是我国首个综合示范、展示、试验功能的绿色建筑,也是我国首个以真实建筑物搭建的建筑节能技术试验平台。

  “示范楼囊括了世界上80%的节能技术、产品”,中国工程院院士、清华大学建筑学院教授江亿说,“我们把世界上能找得着的、能放到楼里去的最新节能产品、设备以及相关技术都搁进去了。”江院士是超低能耗示范楼负责人。

  作为2008年奥运建筑的“前期示范工程”,清华大学超低能耗示范楼集中体现了“科技奥运、绿色奥运”理念。示范楼建筑围护结构导致负荷仅为常规建筑物的10%,冬季可基本实现零采暖能耗,考虑办公设备、照明等系统在内,建筑物全年电耗仅是北京市同类建筑物的30%。

  超低能耗示范楼,节能的秘密在哪里?

  江亿院士的学生、清华大学建筑学院硕士易晓勤向记者解开了谜底。

  示范楼紧临清华大学建筑馆,地下1层,地上4层,总面积3000平方米。示范楼集成了国内外科研单位和制造企业的近百项建筑节能和绿色建筑相关的最新技术,中国、美国、德国、日本、丹麦等国家近50家企业向示范楼捐赠了各种节能产品,其中有近10项产品和技术为国内首次采用。

  示范楼南侧有2彩色立柱,立柱上有两盏超级“白炽灯”,它叫透射式采光机。采光机能自动跟踪太阳,进行阳光采集,再通过光纤传导,将太阳光引进地下室照明,最远阳光传导距离可达200米。此外

沥青麻絮是将麻絮和有本公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。沥青及添加剂加热溶解后与麻絮混合拌和均匀,作为道路结构物沉降缝、伸缩缝的填缝材料。主要用于作道路结构物沉降缝、伸缩缝的填缝材料等工程的建设。本产品施工非常方便,替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的,只需要采购后,取出来就可以使用。主要起防水、防杂物进入沉降缝内的作用,在填塞过程中,应填塞密实、牢固,在材料选用上,要选用优质合格的材料,麻絮为新的未变质的麻絮。

,示范楼屋顶还安装了碟式太阳光收集器,收集器利用抛面反射镜将平行的太阳光汇聚,通过传输,为楼下房间提供照明。

  示范楼南侧和东侧全部是玻璃幕墙。这些玻璃不是普通玻璃。南外墙装上30平方米单晶硅光电玻璃,这些玻璃能把太阳光转化为电能,峰值发电能力5千瓦。

  玻璃幕墙中还有一种叫Low-e玻璃,这种玻璃表面所镀的膜层厚度还不到头发丝1%,它的低辐射膜层能将80%以上的远红外热辐射反射回去。它就像一面反射镜,冬季它将室内热量的绝大部分反射回室内,由此保暖;夏季它可以阻止室外的热量进入室内,隔热效果极强。

  玻璃幕墙外面还有一些宽宽长长像飞机机翼一样的超级“百叶”遮光板,遮光板可随着阳光的变化自动调节角度,保证大楼从早6点到晚6点使用自然光。

  楼内还有一些特殊的地板,是把特殊的相变材料作为蓄热体填充到常规的地板内,制成相变地板。冬季,蓄热体白天可以蓄存照进室内的太阳光热量,晚上又向室内放出蓄存的热量,这样室内温度波动将不超过6摄氏度。

  易晓勤说,相变地板、Low-e镀膜玻璃、真空玻璃、遮阳装置等各种材料配合使用,可使我国各类建筑的冬季采暖能耗降低到每平方米10瓦,仅为目前采暖能耗的1/3.由于围护结构导致的建筑耗冷耗热电量仅为常规建筑的10%.在非潮湿地区,甚至可以建造出接近“零能耗”的建筑。

  示范楼一层天花板上密布着蓝色网栅。这是示范楼独特的温、湿度独立控制空调系统,名叫“辐射吊顶”。它们是一根根直径6毫米的塑料管,靠毛细作用使一定温度的水充满其中,通过水循环带给房间增热或者降温。冬季取暖时,循环在系统中的热水温度为22摄氏度到24摄氏度,夏季为18摄氏度到20摄氏度。

  传统空调系统使用同一冷源对空气进行降温和除湿,不得不采用5摄氏度到7摄氏度的冷源(单纯的降温只需采用15摄氏度的高温冷源),结果造成能量利用上的浪费。

  温、湿度独立控制空调系统的难点是用新风除湿。而清华大学研制出的“溶液热回收新风机组”可解决这个难题。它利用具有吸湿能力的浓盐溶液吸收水分、把新风弄干,干燥的新风将室内湿负荷带走。江亿院士说:“这种技术领先美国起码两年。”

  易晓勤说,温、湿度独立控制的研究主要针对降低大型公共建筑能耗,该技术的突破可使大型公共建筑采暖空调能耗再降低30%,这意味着大型公共建筑总能耗降低15%.

  示范楼的大部分能源来自地下室的美国产燃气内燃机,它是热电冷三联供系统。燃烧天然气发电,再由发电后的烟气余热产生热水供热或作为空调吸收式制冷机的动力,燃料利用率非常高,就好像一个小型的热电厂。

  一般建筑内的排风立柱只有一个排风孔,但示范楼里的排风立柱有上下两个排风孔。这是根据热空气在上、冷空气在下的道理设计。冬天需要保暖,就打开下面的排风孔,上面的热空气就能有所保留。夏天,打开上面的风孔,下面的冷空气就留下不少。

  示范楼屋顶也别具一格,那是一个屋顶花园,楼顶分9块区域,每块区域种植着不同的耐寒抗旱植物。

  不能小看这些植物的价值。冬天,屋顶的植物可以有效阻挡楼内热量的散失,确保楼内温度;夏天,楼顶有绿色植物的阻挡,可以吸收太阳热量,使室内比较凉爽。此外,屋顶花园还能起到净化雨水的作用。雨水降到屋顶花园的土壤中,花园中植物的根系在吸收一部分雨水的同时,也把雨水中的有害物质吸收掉了。经过植物根系过滤净化的雨水会经过土壤下面的导管集中排泄到楼下的水池中用来养鱼。


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