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根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告(2023)》統(tǒng)計，2021年我國建筑全生命周期碳排放占全國碳排放總量的36.3%。因此，控制和降低建筑領(lǐng)域的碳排放，對于我國早日實現(xiàn)雙碳目標有重要意義。超低能耗建筑是降低建筑領(lǐng)域碳排放的重要舉措之一，通過多種低碳節(jié)能技術(shù)手段和措施，極大地降低建筑的能源消耗，從而減少碳排放。

為促進超低能耗建筑高質(zhì)量發(fā)展，國家和各省市相繼出臺相關(guān)政策，并廣泛建立超低能耗建筑示范項目，體現(xiàn)了國家在推動超低能耗建筑發(fā)展上從宏觀到微觀的重視。

國家政策

《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》（2021年），提出開展近零能耗建筑、近零碳排放等重大項目示范。

《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》（2021年），提出推動高質(zhì)量綠色建筑規(guī)模化發(fā)展，大力推廣超低能耗、近零能耗建筑，發(fā)展零碳建筑。

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》（國發(fā)【2021】23號)，提出推動超低能耗建筑、低碳建筑規(guī)模化發(fā)展。

地方政策

《北京市建筑綠色發(fā)展條例》（2023年），要求推廣超低能耗建筑，推動政府性資金參與投資建設(shè)的新建公共建筑優(yōu)先執(zhí)行超低能耗建筑標準。

《北京城市副中心建設(shè)國家綠色發(fā)展示范區(qū)實施方案》（2024年），提出大力推行綠色建筑和超低能耗建筑。加快推行超低能耗建筑和近零能耗建筑，在行政辦公區(qū)等重點區(qū)域開展示范。

低碳策劃

清華大學通州校區(qū)，即清華大學通州金融發(fā)展與人才培養(yǎng)基地項目，是北京城市副中心重點建設(shè)項目，也是清華大學推進“雙一流”建設(shè)的重要支撐性項目。項目位于通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)，總用地面積22.65公頃，總建筑規(guī)模約46.7萬平方米，預計總投資64.4億元。該校區(qū)建成后，將充分發(fā)揮清華大學在金融領(lǐng)域科技創(chuàng)新及人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢，構(gòu)建金融科技研究產(chǎn)學研合作平臺和國際化高端人才培養(yǎng)基地。

充分響應(yīng)國家“3060”碳達峰、碳中和目標，以及北京市、通州區(qū)的綠色低碳建設(shè)要求，在規(guī)劃設(shè)計階段，清華大學通州校區(qū)便將低碳理念融入其中，目標是打造綠色校園、人文校園、智慧校園。校區(qū)致力于實現(xiàn)整體低碳校園的目標，所有建筑達到國家綠色建筑三星級標準，六棟學生宿舍達到近零能耗建筑，千人報告廳達到零能耗建筑。為實現(xiàn)這些目標，遵循“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、可再生能源利用、同時兼顧全生命周期成本效益”的原則，制定了全面且系統(tǒng)的低碳技術(shù)措施。

為實現(xiàn)這些目標，設(shè)計團隊與甲方及項目管理公司秉持"共策、共創(chuàng)、共贏"的理念，以超低能耗建筑目標為導向，突破傳統(tǒng)設(shè)計邊界。面對效果呈現(xiàn)與節(jié)能指標的平衡難題，三方通過建立"技術(shù)-成本-體驗"三維協(xié)同機制。針對圍護結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)外遮陽等關(guān)鍵節(jié)點，甲方以前瞻性視野提供資源支持，管理公司以精細化統(tǒng)籌優(yōu)化實施路徑，設(shè)計團隊則通過高性能幕墻體系及立面設(shè)計創(chuàng)新，在確保空間體驗與立面美學的同時，項目以"零妥協(xié)"的態(tài)度實現(xiàn)了藝術(shù)性與可持續(xù)性的共生，為行業(yè)提供了多方協(xié)同驅(qū)動綠色創(chuàng)新的典范樣本。

項目效果圖

超低能耗建筑設(shè)計時應(yīng)以降低能耗為目標，注重優(yōu)化空間布局和能源供給方案。在總體規(guī)劃和方案設(shè)計階段結(jié)合北京當?shù)氐臍夂驐l件、自然資源等特點進行建筑的總體布局、朝向、體形系數(shù)、采光通風和室內(nèi)空間布局的適應(yīng)性設(shè)計。前期總體規(guī)劃和方案設(shè)計越合理，建筑節(jié)能的潛力越大，超低能耗建筑技術(shù)越能發(fā)揮其最大效用。

超低能耗建筑技術(shù)應(yīng)用次序和目標是被動優(yōu)先，主動優(yōu)化，保證良好的室內(nèi)環(huán)境并最大限度地減少能源消耗。被動式技術(shù)包括自然采光和通風、高性能的保溫系統(tǒng)、無熱橋設(shè)計、整體氣密性、遮陽設(shè)計等；主動式技術(shù)包括高效新風熱回收系統(tǒng)、輔助供暖供冷系統(tǒng)、高效節(jié)能光源等。

解決方案

3.1 被動式建筑設(shè)計

3.1.1 建筑規(guī)劃設(shè)計

項目規(guī)劃布局合理，整個校園采用開放式的布局。在校園內(nèi)部，西側(cè)生活區(qū)的建筑南北向布局，保證了學員宿舍有良好的朝向和采光，符合北方的氣候特點，同時兩處生活區(qū)有各自獨立的綠化院落和較短的后勤流線，為管理和后期運維提供了便利。

本項目各建筑體形簡潔大方，宿舍外表系數(shù)均控制在1.0以下，千人報告廳體形系數(shù)為0.12。北京屬于寒冷地區(qū)，外窗作為整個建筑的薄弱環(huán)節(jié)，對建筑冷熱負荷影響很大，合理的窗墻比是減少建筑能耗的有效措施。本項目南向窗墻比控制在0.5以下，東、西向窗墻比控制在0.45以下。

通過建筑布局優(yōu)化，合理地確定幕墻開口部分的面積與位置、門窗開啟方式，形成良好的室內(nèi)自然通風。項目設(shè)置透明外窗和幕墻，有效改善主要功能房間的天然采光效果。通過充分利用自然采光，減少室內(nèi)燈具開啟時間，在滿足室內(nèi)照明要求的前提下，降低照明能耗。

學生宿舍自然采光模擬結(jié)果

千人報告廳一層/二層自然采光模擬結(jié)果

3.1.2 高效圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

學生宿舍的外墻采用50mm真空絕熱板保溫，真空絕熱板導熱系數(shù)≤0.008W/(m·K)；屋面采用200mm擠塑聚苯板保溫；玻璃幕墻采用三玻兩腔雙中空鋼化Low-e玻璃（暖邊），K值小于1.0W/m2·k，氣密性8級、水密性6級。

學生宿舍陶磚墻

千人報告廳的外墻采用270mm巖棉保溫；屋面采用250mm玻璃棉/巖棉保溫；玻璃幕墻采用HS8+1.52PVB+HS8(雙銀Iow-e)+12Ar+TP10(單銀Iow-e)+12Ar+HS8+1.52PVB+HS8雙中空雙夾膠超白玻璃，K值小于1.0W/m2·k，氣密性4級。

千人報告廳玻璃幕墻系統(tǒng)

3.1.3 遮陽設(shè)計

學生宿舍南立面采用可調(diào)節(jié)卷簾外遮陽，東西立面采用中置遮陽。

千人報告廳東立面設(shè)置可調(diào)節(jié)百葉外遮陽，南立面和西立面采用建筑構(gòu)件遮陽。東立面設(shè)置可調(diào)百葉遮陽，夏季陽百葉豎向關(guān)閉時，基本可以完全遮擋太陽輻射，減少夏季空調(diào)負荷。

學生宿舍南立面可調(diào)節(jié)卷簾外遮陽

千人報告廳東立面可調(diào)節(jié)百葉外遮陽

3.1.4 氣密性及無熱橋設(shè)計

采用嚴格的斷熱橋措施。外墻、屋面保溫，女兒墻保溫連續(xù)，女兒墻等凸出屋面的部分、穿墻管道管線的洞口設(shè)置25~50mm保溫填充，采用斷熱橋錨栓，主次龍骨之間、其他固定支架等均設(shè)置隔熱墊塊等斷熱橋措施。

采用嚴格的氣密性做法及施工措施，使氣密層包圍整個被動區(qū)域，確保建筑氣密性達到N50≤0.6。主要氣密材料包括大于15mm的抹灰層、氣密薄膜等。砌塊外墻進行15mm的抹灰形成氣密層；對穿越屋面、外墻的管道、管線洞口室內(nèi)粘貼防水隔汽膜，室外粘貼防水透氣膜；并對于電管線盒區(qū)域采取可靠密封措施。

3.2 主動式能源系統(tǒng)

3.2.1 供暖供冷系統(tǒng)

學生宿舍夏季采用高效多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)供冷。冬季采用能源中心的地源熱泵系統(tǒng)作為采暖熱源，末端為散熱器。

千人報告廳冷熱源由能源中心提供，能源中心設(shè)置在本項目東北地塊內(nèi)。千人報告廳冷源由變頻螺桿式冷水機組提供，熱源由螺桿式地源熱泵機組提供，均達到一級能效。

3.2.2 高效新風熱回收系統(tǒng)

學生宿舍采用帶全熱回收功能的分散式新風換氣機，全熱回收效率不小于70%；空氣凈化裝置對大于等于0.5μm細顆粒物的一次通過計數(shù)效率≥80%。

千人報告廳采用全空氣機組，前端新風入口處設(shè)置全熱回收機組，在冬夏季回收其冷熱量，全熱回收效率不小于70%；風機效率不小于80%；空調(diào)機組風機變頻，根據(jù)室內(nèi)負荷變化進行變頻控制。

3.2.3 電氣節(jié)能系統(tǒng)

本項目使用LED節(jié)能燈具，嚴格控制照明功率密度，功率密度均達到國家有關(guān)標準規(guī)定的目標值。公共照明、走廊、車庫采用智能化照明控荊系統(tǒng)。建筑景觀照明設(shè)置平時、一般節(jié)日及重大節(jié)日多種控制模式。

采用節(jié)能電梯和扶梯，電梯在無外部召喚且轎廂內(nèi)一段時間無預置指令時，自動轉(zhuǎn)為節(jié)能運行模式的功能；扶梯可實現(xiàn)自動感應(yīng)啟停。

設(shè)置遠傳計量及能源管理系統(tǒng)。系統(tǒng)將建筑物內(nèi)的變配電、照明、電梯、空調(diào)、給水等能源使用狀況實行集中監(jiān)視、管理，實現(xiàn)建筑能耗在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能。

3.3 可再生能源應(yīng)用

學生宿舍屋面不少于40%投影面積設(shè)置太陽能光伏板。千人報告廳利用屋面設(shè)置太陽能光伏板，鋪設(shè)面積約3744m2，裝機容量560 KWp。

屋面光伏板布置效果圖

實施效果

經(jīng)軟件模擬計算，學生宿舍建筑綜合節(jié)能率大于65.83%，建筑本體節(jié)能率大于46.93%，可再生能源利用率大于60%。千人報告廳建筑綜合節(jié)能率達100%，建筑本體節(jié)能率達59.31%，可再生能源利用率達212%。

學生宿舍、千人報告廳于2024年4月13日分別獲得中國建筑節(jié)能協(xié)會近零能耗建筑、零能耗建筑的設(shè)計階段認證證書。

學生宿舍近零能耗建筑設(shè)計階段證書

千人報告廳零能耗建筑設(shè)計階段證書

本項目通過采用高性能圍護結(jié)構(gòu)、高效機電設(shè)備等，使得供暖空調(diào)照明系統(tǒng)能耗顯著降低。屋面設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)，有效減少不可再生資源的消耗。經(jīng)測算，學生宿舍年CO2減排量約352噸，千人報告廳通過設(shè)置屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)自給自足，年CO2減排量約246噸，節(jié)能降碳效果顯著。

本項目充分響應(yīng)國家以及北京市的雙碳政策，采取諸多高效節(jié)能措施，如真空絕熱板、被動式門窗和幕墻、可調(diào)節(jié)外遮陽、高效冷機、新風熱回收，節(jié)能燈具、屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)等，符合超低能耗建筑技術(shù)發(fā)展趨勢，具有突出的節(jié)能、環(huán)保效益，為高校建筑節(jié)能與低碳建設(shè)提供技術(shù)支撐和借鑒作用。

項目參與單位

建設(shè)單位：清華大學

管理公司：華潤置地有限公司

方案設(shè)計：Gensler

設(shè)計單位：北京市建筑設(shè)計研究院有限公司

幕墻專項：同創(chuàng)金泰建筑技術(shù)有限公司

認證咨詢：北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司

施工單位：

北京城建集團有限責任公司

中建一局集團建設(shè)發(fā)展有限公司

北京建工集團有限責任公司

中鐵建設(shè)集團有限公司

監(jiān)理單位：

萬宇國際工程咨詢(北京)有限公司

北京希地環(huán)球建設(shè)工程顧問有限公司

北京諾士誠國際工程項目管理有限公司

北京華清技科工程管理有限公司

編輯/排版｜王淑蕓

封面圖/圖片｜供稿部門

供稿｜清華同衡 綠色建筑與節(jié)能研究所（林波榮工作室）