建筑能耗是人類最大宗的能耗之一。

　　進(jìn)入新世紀(jì)后，人類對(duì)生存環(huán)境的關(guān)注度越來(lái)越高，在興建建筑時(shí)，除了關(guān)注建筑的安全性與舒適性之外，還越來(lái)越多地關(guān)注其環(huán)保性能。

　　從建材的選擇、建筑的修造施工，到使用、管理與維護(hù)，環(huán)境科學(xué)家們?cè)诮ㄖ娜珘勖芷诙枷肓撕芏噢k法，爭(zhēng)取“節(jié)省一點(diǎn)是一點(diǎn)”，盡可能地降低碳排放與污染。

　　清華大學(xué)的環(huán)境學(xué)院大樓，就是這些豐富多彩的節(jié)能方案的集大成之作。

　　環(huán)境節(jié)能樓全景

　?。ㄒ唬┮獯罄鲑Y，力圖將一切可用的節(jié)能措施集于一身

　　2003年1月，意大利環(huán)境和領(lǐng)土部同中國(guó)科技部簽約，決定在清華大學(xué)內(nèi)建造一座建筑節(jié)能示范樓。它的目的有兩個(gè)：一是推進(jìn)《京都議定書》中關(guān)于減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，二是為中國(guó)建筑節(jié)能做出探索。

　　這座中意環(huán)境大樓是一座示范工程，換句話說(shuō)，科學(xué)家與工程師們的最終目的并不是建造一座最完美、最節(jié)能的大樓，而是不計(jì)工本，將一切可用的節(jié)能措施匯集于一身，這樣才能在比較中最好地評(píng)價(jià)這些節(jié)能措施的好壞優(yōu)劣。

　　為了建好這座節(jié)能大樓，建筑項(xiàng)目匯聚了中外著名專家和公司，包括意大利米蘭理工大學(xué)、Favero&Milan建筑設(shè)計(jì)咨詢公司和清華大學(xué)能源專家組、中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院等等王牌機(jī)構(gòu)，由意大利著名建筑大師馬利奧·古奇內(nèi)拉主刀設(shè)計(jì)。

　　建筑位于清華大學(xué)東南側(cè)，是一座“退臺(tái)式C型建筑”，占地面積約4000平方米，建筑面積2萬(wàn)平方米，高約40米，地上10層，地下2層。地下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上為鋼結(jié)構(gòu)。樓層和樓體雙層玻璃外殼均采用鋼梁和鋼柱構(gòu)成的支撐框架，采用現(xiàn)澆方式使混凝土樓板和鋼梁系統(tǒng)緊密結(jié)合。地面以上樓層的施工材料為可完全回收再利用的鋼材。

　　（二）從材料到布局，這座大樓都有哪些節(jié)能舉措？

　　清華中意環(huán)境大樓的結(jié)構(gòu)主體采用鋼結(jié)構(gòu)，而非傳統(tǒng)常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

　　這是因?yàn)殇摬氖且环N可回收利用的材料，當(dāng)建筑拆除后，只需將鋼材融化重鑄就可以重新使用，而混凝土一旦成型就很難重新利用，成為廢品。此外，混凝土的生產(chǎn)過(guò)程還會(huì)消耗大量的能源，造成排放。

　　因此，從全生產(chǎn)和使用過(guò)程來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)雖然價(jià)格較貴，但比混凝土結(jié)構(gòu)碳排放量更低。

　　從建筑外觀可見的鋼結(jié)構(gòu)框架

　　建筑能耗的一大來(lái)源就是照明，高效合理地利用自然光可以有效地降低建筑能耗。

　　中意環(huán)境大樓根據(jù)北京的日照條件，通過(guò)設(shè)置長(zhǎng)短不一的遮陽(yáng)板，為日曬窗設(shè)置了有效的遮陽(yáng)系統(tǒng)。

　　建筑坐北朝南，依據(jù)北京冬至(27.3°)和夏至(73°)正午太陽(yáng)高度角進(jìn)行設(shè)計(jì)，在夏天可以減少太陽(yáng)輻射量，冬天又可以允許陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，既減少了照明用電，又減少了冬夏的取暖和制冷的空調(diào)用電。

　　夏季時(shí)，采用玻璃幕墻的建筑往往會(huì)有很強(qiáng)的溫室效應(yīng)。

　　強(qiáng)烈的日曬使得室內(nèi)累積有大量的熱量，而玻璃的密閉又使得室內(nèi)熱空氣無(wú)法排出，熱量“許進(jìn)不許出”，室內(nèi)溫度就會(huì)急劇升高，必須消耗大量的能源來(lái)降低室溫。

　　而中意環(huán)境大樓采用的幕墻系統(tǒng)十分先進(jìn)，它的東西兩側(cè)為帶檢修走廊的雙層幕墻，其外層采用絲網(wǎng)印刷玻璃，內(nèi)層上下填充隔熱石棉，中間為透明玻璃窗。這樣一來(lái)，不僅能夠有效地阻擋強(qiáng)烈的日照，保證室內(nèi)采光，還可以在兩層幕墻中間形成空氣對(duì)流通風(fēng)層，將日曬產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出中間夾層，從而大大減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

　　溫室效應(yīng)原理

　　在普通建筑中，人們不喜歡使用自然光的一大原因就是光強(qiáng)和入射方向很難控制，對(duì)人的視力傷害很大，因此常常寧可拉上窗簾、屏蔽自然光，然后在室內(nèi)開燈，也不愿直接使用自然光。

　　而中意環(huán)境大樓則借助一種特殊的百葉窗避免了這一困擾。大樓的外側(cè)幕墻有一部分特殊的玻璃百葉窗，它們可以被計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)角度，反射陽(yáng)光到室內(nèi)天花板上，形成均勻的室內(nèi)自然采光效果。

　　建筑的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)由安置在室內(nèi)的二氧化碳傳感器和紅外傳感器控制。

　　紅外傳感器可以探測(cè)到室內(nèi)是否有人，當(dāng)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，空調(diào)自動(dòng)將送風(fēng)量降至最小值，使之剛好能夠去除室內(nèi)污濁空氣。房間內(nèi)還可以探測(cè)到窗的開閉狀態(tài)，當(dāng)開窗時(shí)，空調(diào)風(fēng)量自動(dòng)降低，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

　　為了準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)大樓碳排放，大樓采用天然氣內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行獨(dú)立供電。在發(fā)電的同時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)組的廢氣、冷卻水以及潤(rùn)滑油路中的廢熱進(jìn)行回收利用，這些廢熱可用于建筑供暖和生活熱水系統(tǒng)。

　　經(jīng)過(guò)評(píng)估，大樓的發(fā)電效率高達(dá)37%，能源綜合利用效率高達(dá)83%，這是一般建筑無(wú)法比擬的。除了天然氣供電外，南側(cè)遮陽(yáng)系統(tǒng)覆蓋了太陽(yáng)能發(fā)電板，在控制光照強(qiáng)度的同時(shí)，還可以作為電力系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。

　?。ㄈ┮揽孔匀坏牧α?，連大樓周邊的綠化都是為了節(jié)能而生

　　除了建筑本身的節(jié)能措施外，中意環(huán)境大樓還借助周邊的綠化系統(tǒng)來(lái)踐行節(jié)能。

　　北京的冬季盛行西北風(fēng)，因此在大樓的西北側(cè)，種植有常綠高大喬木，可以阻擋冬季寒冷的西北風(fēng)對(duì)建筑產(chǎn)生影響。在大樓南側(cè)的陽(yáng)臺(tái)上，還設(shè)置了綠化種植屋面，利用屋頂?shù)姆N植土和植被為大樓隔熱保溫。

　　陽(yáng)臺(tái)上種植的植物以灌木類和藤蔓類為主，這實(shí)際上是一種“古老的智慧”。

　　老建筑上的爬墻虎

　　人們很早就開始在建筑的周邊種植爬墻虎這類的藤蔓植物，待它們爬滿建筑外墻，就可以吸收陽(yáng)光，起到很好的隔熱效果，讓夏季的室內(nèi)十分涼爽。

　　此外，藤蔓類植物還能調(diào)整直射光照對(duì)室內(nèi)光線的影響，在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，依附于建筑的植物系統(tǒng)還會(huì)讓使用者的心情變得舒暢，保護(hù)視力。

　　布滿植被的中庭氣候緩沖區(qū)

　　（四）水資源的循環(huán)利用：每天可處理50立方中水再利用

　　除了節(jié)約能源外，大樓的另一個(gè)重要環(huán)保措施是節(jié)約水資源。

　　降雨發(fā)生時(shí)，所有降落到建筑屋頂及平臺(tái)上的雨水都會(huì)被自動(dòng)收集起來(lái)，與樓內(nèi)生活廢水混合，流入地下二層的中水處理站，這里每天可以處理50立方米的中水。

　　這些中水雖然達(dá)不到飲用標(biāo)準(zhǔn)，但是滿足基本的無(wú)毒無(wú)害指標(biāo)，可以用于衛(wèi)生間的便器沖洗、車庫(kù)地面沖洗等功能。

　?。ǜ魺?、保溫、集雨補(bǔ)水系統(tǒng)合三為一）

　　此外，樓內(nèi)的衛(wèi)生間采用負(fù)壓式大小便分離系統(tǒng)。它的耗水量只有普通抽水馬桶的十分之一，節(jié)水的同時(shí)還可以將大小便分離，降低污水管網(wǎng)中的氮、磷含量，減輕污水處理的負(fù)擔(dān)，分離出的糞便處理后還可以用作綠化的肥料。

　　結(jié)語(yǔ)

　　中意建筑節(jié)能樓于2006年7月建成，如今已投入使用了13年，經(jīng)初步估算，大樓每年可減少二氧化碳排放1200噸，減排二氧化硫5噸，煙塵2噸，節(jié)能效果矚目。

　　這座堪稱“建筑節(jié)能系統(tǒng)博物館”的大樓目前是清華大學(xué)建筑學(xué)院的院館，由于建筑年代較早，這座大樓的節(jié)能措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上完美，也并不是每一項(xiàng)節(jié)能措施都被證實(shí)是有用的，但它的存在為中國(guó)的建筑節(jié)能事業(yè)打開了一扇大門，也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

　　未來(lái)，越來(lái)越多、越來(lái)越高效的建筑節(jié)能手段將會(huì)在更多的普通建筑中推廣開來(lái)。