节能建筑实例解析

5.6　节能建筑实例解析

实例1：清华大学超低能耗示范楼　中国2005

设计:清华大学建筑学院

我国首个超低能耗示范楼坐落于清华大学校园东区，建设用地560米²，建筑面积约3 000米²。地下一层，地上四层(如图5.43(a)、(b)所示)，由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。采用了钢框架结构，建筑物内部为灵活隔断，空调和强弱电系统为模块化结构，可根据不同使用要求极其方便地改变空间布局。

图5.43(a)　清华大学超低能示范楼建筑一层平面

图5.43(b)　清华大学超低能示范楼东南向建筑外观

1)建筑与环境

深入分析周围环境和气候的特征，充分考虑建筑与环境空间的影响，对自然环境作出生态补偿，因此选用了钢结构。由于钢结构比钢筋混凝土结构自重轻，排放CO₂少，便于材料的回收和再利用。同时，需要设1.2米高的设备夹层，钢桁架有利于夹层间管道穿行的使用功能上的要求。

2)建筑外围护结构

通过对采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等综合分析，对可调控的“智能型”外围护结构进行研究，使其能够自动适应气候条件的变化和室内环境控制要求的变化。(如图5.43(c)所示)

图5.43(c)　清华大学超低能示范楼建筑外围护结构采用的节能措施

(1)建筑的东立面为宽通道外循环双层皮通风玻璃幕墙(箱式、多层串联式)，内设置自控遮阳帘及阳光发射板，采用水平与垂直遮阳相结合。

(2)建筑的南立面为窄通道双层皮通风玻璃幕墙(内循环、外循环)，通风夹层为200毫米，窗上下设置光伏电池板，为通道内微型排风扇提供动力。

通风系统与空调排风系统相结合，房间空调回风通过双层皮之间的通道后进入排风道，达到夏季利用排风中的冷量，而冬季利用排风中的热量实现节能。遮阳叶片宽度600毫米，叶片间距同样是600毫米，单片遮阳板长度可达6米。每个叶片均设置单独的自控系统，可以根据不同区域功能要求进行自动控制调节，实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射，同时满足室内自然采光的最佳设计。

(3)建筑的西、北立面采用300毫米高保温隔热墙体，其构造由内向外依次为石膏砌块、保温棉、铝幕墙外饰面，石膏砌块和聚氨酯保温材料均可以回收再利用，体现了在材料选择上全生命周期的环保理念。西、北面外窗采用多腔结构的PVC塑钢窗，双层中空玻璃，外设保温卷帘。

(4)楼地板采用相变蓄热地板，由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成的围护结构热容较小，低热惯性容易导致室内温度波动大，尤其在冬季。为增加建筑热惯性，示范楼采用了相变蓄热地板。将相变温度为20～22℃的定形相变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物，由此形成的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的太阳辐射热，晚上材料相变向室内放出蓄存的热量，这样室内温度波动将不超过6℃，有效调节了室内温差。活动地板架空层高度1.2米，空调风道、各类水管、电缆、综合布线等均隐藏在架空层内，有利于各类管线的移动调整，保证室内干净整洁，而且不需要吊顶，房间净空高度大，能有效利用的空间多。

(5)屋面有两类:一类为种植屋面，另一类为透光屋面是生态舱屋顶，屋顶斜面部分采用自洁玻璃。种植屋面(如图5.43(d)所示)选用适合于北方地区气候特征的喜光、耐干燥、根系浅的低矮灌木和草皮。种植屋面对改善屋面的保温隔热性能，减少建筑能耗，具有积极作用。屋顶同时设置光导管采光系统，利用太阳光为地下室提供采光，减少白天照明电耗。

图5.43(d)　清华大学超低能示范楼植被屋面

生态舱(如图5.43(e)所示)，作为被动式太阳能利用技术，冬季通过顶窗玻璃大量得热，减少采暖能耗;夏天采用内遮阳或外遮阳方式遮挡太阳辐射;室内布置微型植物群落，增强人与自然的接触，改善室内空气质量。

3)室内环境控制

室内环境控制优先考虑被动方式，用自然手段维持室内热舒适环境。根据北京地区的气候特点，春秋两季可通过大换气量的自然通风来带走余热，保证室内较为舒适的热环境，缩短空调系统运行时间。

(1)自然通风的利用，利用热压通风和风压通风相结合。根据建筑结构形式及周围环境的特点，在建筑布局上，楼梯间、厕所、新风机房等服务空间安排在西侧中部被遮挡部分，其余部分为使用空间，达到空间利用最大化并为自然通风的组织创造条件。在楼梯间和走廊设置三个通风竖井，负责不同楼层的热压通风。在建筑顶部设计玻璃烟囱，利用太阳能强化通风。建筑的北半部外部有风压，采用风压通风方式，组织穿堂风;南半部无风压，则采用热压通风方式，发挥烟囱效应。此外在建筑外立面适当部位设置开启扇，室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿，流过建筑。

图5.43(e)　清华大学超低能示范楼生态舱室内

为实现自然通风、采光同时又满足防火要求，室内楼梯间成为一个多功能综合体。三跑楼梯中央设置防火玻璃筒做为通风竖井，楼梯间上部设玻璃天窗。这样同时满足使用功能、通风功能及消防的要求，中央通风竖井还可作为阳光反射通道。

(2)湿度独立控制的新风处理方式。示范楼共设置4台4 000米³/小时新风机组，通过除湿设备的处理，来提供干燥的新风，用来消除室内的湿负荷，同时满足新风要求。此外，其新风机组同时可实现全热回收效率超过80%的高效热回收。

4)能源和设备系统

示范楼采用多种节能措施和可再生能源技术:一是高效利用石化能源;二是积极开发可再生能源。可再生能源的利用表现在太阳能的利用，在示范楼中太阳能的利用主要有四种方式。

(1)真空管太阳能集热器，日集热效率可达到50%，为溶液再生器提供能源。

(2)南侧立面装有30米²太阳能光伏电池板，位于结构夹层外侧，它能把太阳光转化为电能，与双层皮幕墙结合组成光电幕墙，为幕墙内微型排风机提供动力。

(3)太阳光收集传输系统，南侧室外设置自动跟踪太阳光的阳光采集系统，为地下室提供自然光照明，减少白天照明电耗。

(4)太阳能庭院灯，为大楼入口处提供夜间照明。

清华大学超低能耗示范楼的生态设计理念、生态策略与节能技术，可以成为生态建筑设计的技术支持，但在实际应用中，必须结合实际，因地制宜。

实例2：上海生态建筑示范楼中国2004

设计:上海建筑科学研究院

上海生态建筑示范楼位于上海市闵行区上海建筑科学研究院莘庄科技发展园区内(如图5.44(a)所示)，2004年9月建成，建筑主体为钢筋混凝土结构，建筑面积1 900米²。示范楼建筑平面呈长方形，外形南低北高呈坡形，南面两层、北面三层，由北向南倾斜的中庭从一楼直达三楼(如图5.44(b)所示)，形成一个共享空间。中庭屋顶是巨大的透明玻璃天窗，开启角度大小随意。一楼东半部为技术展示空间，二、三层为办公空间，划分为大开间开敞式办公区域与小开间办公室，屋顶设架空层放置大型技术设备。

图5.44(a)　上海生态建筑示范楼外景

上海市属于北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，气候温和湿润，春秋季较短，冬夏季较长，示范楼在设计中采取了积极应对措施与上海地域气候特征相适应。

1)外围护结构的节能措施

根据示范楼建筑各种工况，确定了适合示范楼的超低能耗节能技术系统:多种复合墙体保温体系+双玻中空Low-E窗+多种遮阳技术。通过对外墙、屋面和门窗的一系列节能措施，仅围护结构就可以降低能耗47.8%。

图5.44(b)　上海生态建筑示范楼三层平面

(1)外墙。

东面外墙:混凝土砌块(90)+298凯福(60)+砂加气砌块(240)。

西向外墙:混凝土砌块(90)+298凯福(60)+混凝土砌块(240)。

南向外墙:EPS外保温(140)+混凝土砌块(190)。

北向外墙:XPS外保温(75)+混凝土砌块(190)。

(2)屋面。采用倒置式保温体系，保温层用XPS板和泡沫玻璃板置于防水层之上，再利用屋面绿化技术形成冬季保温、夏季隔热又可以增加绿化面积的复合型屋面。

(3)门窗。外门窗采用断热铝合金双玻中空Low-E窗，其中天窗采用三玻安全Low-E玻璃，其表层玻璃具有自清洁功能，南向局部外窗采用充氩气中空Low-E窗和阳光控制膜，提高外窗的保温性能。

2)遮阳技术

(1)天窗软遮阳。根据节能与采光的要求，外部采用可控制软遮阳技术达到有效节省空调能耗的作用。

(2)斜屋顶架空遮阳。斜屋顶架空层在夏季对于屋顶的热缓冲作用十分明显，除了通过架设太阳能板，可以充分利用太阳的辐射能量并遮蔽直射阳光外，通过架空层的空气流动，也能迅速带走热量，降低屋顶表面的温度。

(3)立面百叶遮阳。南立面根据当地的日照规律采用可调节的水平铝合金百叶外遮阳技术，通过调节百叶的角度，既能够阻挡多余光线的照射，达到节能的效果，也能使光线进入室内深处，提高舒适性。西立面主要考虑到西晒对室内的影响，采用可调节垂直铝合金百叶遮阳技术。

3)生态中庭与绿化

中庭在夏季借助上部可移动的百叶遮阳板来遮蔽直射阳光，使其成为一个巨大的凉棚;在冬季，它是一个全封闭的暖房，可以有效地改善办公室热环境并节省供暖的能耗;在过渡季节，它是一个开敞空间，形成良好的空气流通，改善办公小气候。

在平屋顶屋面上设计了多处屋顶花园，在建筑南面设置一个约400米²的景观水池。通过屋顶花园，垂直绿化，室内、外绿化等多种生态绿化植物群落配置技术，加上南面的景观水池，形成了生物气候缓冲带，有效地改善了建筑微环境。

4)对太阳能的利用

示范楼斜屋面放置太阳能真空管集热器和多晶硅太阳能光电板，实现太阳能光热综合利用与建筑一体化。太阳能真空管集热器为太阳能热水型吸附式空调和地板采暖提供热源。

5)自然通风与采光

建筑外形是通过对室外气流组织的模拟计算及外形的风洞实验，对不同风向和风压下建筑各部分的自然通风效果进行分析得出的。通过比较、优化和确定自然通风技术方案，合理组织自然通风的风道，优化自然通风口设计，实现舒适的室内风环境并减少夏季空调运行时间、节约空调能耗。利用屋顶排风道(如图5.44(c)所示)，保证良好的自然通风效果，并且在排风道内设置7组加热器，在过渡季节，利用太阳能热水加热流道内的空气，产生热压，提供自然通风所必需的动力。

(1)自然采光。采用自然采光模拟技术优化中庭天窗、外墙门窗等采光及遮阳设计，冬季北面房可透射太阳光，夏季通过有效遮阳避免太阳直射(如图5.44(d)所示)。白天室内纯自然采光区城面积达到80%，在营造舒适视觉工作环境的同时降低照明能耗30%。

(2)中水回用。示范楼污水源为生态示范褛全部建筑污水、幕墙检测中心实验用冲淋水及雨水。雨污水ICASTE回用处理系统的处理水量为20米³/天，该系统主要装置包括调节池、ICASTE反应池、二沉池、中间池、过滤柱及消毒池，回用系统由管道、水泵及喷嘴等组成。建筑雨水、污水经回用处理系统处理后可用于生态建筑屋顶平台浇灌绿化、景观水池用水、清洁道路等。

图5.44(c)　上海生态建筑示范楼自然通风示意(一)

图5.44(d)　上海生态建筑示范楼自然通风示意(二)

实例3：文德堡青年教育学院学生宿舍　德国　1991

设计:赫尔左格

文德堡社区位于巴伐利亚森林中的一片南向坡地上，为了满足节能要求这一设计目标，赫尔左格考虑了建筑中不同空间使用时间的长短，还考虑了不同空间的温度需求，将一次使用时间多达数小时的空间和一次只使用较短时间的空间分隔开，而且采用了相应不同的材料建造这些空间。

使用时间较长的房间布置在建筑南侧，南侧墙体外部贴有用半透明热阻材料制作的集热保温层(如图5.45(a)、(b)所示)。冬季，集热保温外墙的峰值温度在下午2、3点钟达到，然后利用墙体的热延迟作用，逐渐将热量传递到室内;夏季，利用较宽的屋顶出挑和外贴百叶遮阳。建筑北侧布置卫生间、储藏室和交通空间，这些空间只是在某些时间段使用。日常生活中所需要的热水利用建在南向斜坡屋顶上的真空管集热器来供应，并在北侧阁楼设置了回收余热的设备。

实例4：豪其顿生态住房项目英国1998

设计:威尔·罗伯特和威尔·布伦达

位于英国诺丁汉郡索斯韦尔城的豪其顿住房项目，它是英国第一个“零能耗，零二氧化碳”排放的建筑。获得了2001年英国太阳能建筑大奖和2002年欧洲太阳能建筑大奖等多个奖项。如图5.46(a)所示。

1)总体布局

在10公顷的地块上，结合地形，进行了合理布局:建筑体沿着自身长轴方向面向南面，正对着一个颇大的人工湖。而背对着的是一块从建筑屋顶一直延伸到马路边上的绿地，上面布置了温室菜园和蓄水池等。

为了减少对建筑材料的特殊需要和降低设计的难度，整个建筑采取了较为简单的空间单元:每个单元体均为3米宽6米深，每6个单元由一个通高的太阳房串连起来成为一户。每户中的室内布置却按照各户的需求不同而各有特色。(如图5.46(b)所示)

图5.45(a)　文德堡青年教育学院学生宿舍外观

图5.45(b)　文德堡青年教育学院学生宿舍平面

图5.46(a)　豪其顿生态住房项目外景

2)建筑围护结构技术(如图5.46(c)所示)

建筑外墙均为300毫米厚的混凝土墙，外加300毫米膨胀聚苯乙烯保温层;屋顶为覆土屋面，建筑内部分隔墙为200毫米厚的混凝土墙，太阳房的屋顶采用了双层内充氩气玻璃，主要的玻璃门和玻璃窗均采用了3层内充氩气玻璃，即使房间的后部埋在地下，室内光线依然充足，建筑消耗的能源来自置于南向屋面的太阳能光电板。(如图5.46(d)所示)

图5.46(b)　豪其顿生态住房项目建筑单元平面

图5.46(c)　豪其顿生态住房项目建筑策略注解

3)通风设计

夏天，自然风主要通过温室顶上的天窗进入建筑内部;冬天，空气经由卫生间厨房和工具房中送到室外，而在送出时将和送入的新鲜空气做热交换。

图5.46(d)　豪其顿生态住房项目太阳房内景

4)供水排水

建筑的唯一供水源是降水。雨水通过不同渠道储存到水箱或者小池塘，以供食用或者生活用。降水通过屋顶收集到4个混凝土水箱处，经过净化处理后就可以直接饮用。被收集到池塘中的水经过筛洗后可以用来冲洗马桶。

5)暖通系统

建筑主要的采暖是通过太阳房的温室效应和人所散发的热量。太阳房的热空气通过机械通风系统被抽到气水热交换器中以加热容器中的水。由于墙体有良好的热保温性能，室内的热量也不容易损失。

豪其顿生态住房项目用自身实践作为一个案例以促进一种生态环境与生活方式，倡导和鼓励我们关心环境问题。

实例5：千年中心　英国　1998

设计:佩诺亚和普拉萨德事务所

千年中心位于伦敦戴根海姆区的东溪头乡村公园的北部，其主要功能是为游客提供信息和休憩场所。建筑分为两层，楼下主要是展览空间和卫生间，楼上是办公室(如图5.47(a)所示)。千年中心设计集中体现在:建筑应尽可能少地对环境产生负面影响，包括对场地的影响，减少对不可再生能源的使用。

千年中心在尊重场所方面采取了一个创造性策略:地基可以在建筑生命周期结束后轻易地拆移、回收，使基地迅速恢复原状。设计者采用了30个带有不锈钢螺旋叶片的螺丝锚桩将其锚固在基地中。锚桩头由预制混凝土梁连接用以支撑上面的结构。采用这样做法的另外一个原因是:传统的地基做法很容易通过作业把离地表0.7米深的垃圾掩埋层中的有害污染物释放出来，同时地基建筑材料使用量和能耗也较大。锚桩可以轻易地拔出而再利用。

建筑为南北向，主要空间如展室置于朝阳的南侧，而把诸如卫生间、厨房、贮藏等附属空间置于建筑的北侧。这样的平面布局与立面设计相对应，形成南北两个立面的强烈对比。南立面(如图5.47(b)所示)窗墙比较大，通透，而北立面(如图5.47(c)所示)主要开小窗，大面积的木围护结构形成了较强的实体感。

图5.47(a)　千年中心首层平面

图5.47(b)　千年中心建筑东南面

图5.47(c)　千年中心建筑东北面

这样的平立面布局，提供了良好的夏季遮阳和窗墙保温，可以有效地利用太阳能辅助冬季供暖和自然采光。千年中心的围护结构采用了较高水准的保温隔热措施，外窗中的大块玻璃为中空双层低辐射，其他部分采用3层玻璃。外墙设置240毫米厚保温层，传热系数为0.14瓦/(米²·开)，冬季夜晚外部百叶拉下可以防止室内热损失。供暖和热水系统采用高效节能的冷凝式燃气锅炉。

中心的地面也具有良好的保温性能，其主要构造包括50毫米厚的泡沫玻璃保温层、250毫米厚夯实砂石层和50毫米厚混凝土板，使室内温度变化幅度受室外影响减小。

(1)能源利用主要来自于风能和太阳能。风车置于建筑的东侧，主要用于建筑照明。太阳能光电板最初没能应用在建筑上，但是建筑屋顶的坡度设计成朝南45°，以便日后安装光电板。遮阳板或其他构件的一部分，倾向于随太阳的变化而灵活地调节角度。

(2)尽可能使用可再循环使用的材料，以降低建材能耗，减少资源消耗，利用和回收自然中的资源供建筑使用。千年中心基本采用木结构，平行排列的大梁不是由整块木料建成，而是由许多小型软木胶合加压制成。其优点是:木材来自于迅速生长的人工森林(小型树木即可用于建材，林木被砍伐后也更新很快)，从而避免了对野生森林资源的破坏。

千年中心的屋顶和墙体保温层是由回收报纸制成的纤维状保温材料。屋顶的铝板也由回收材料加工而成。

(3)千年中心还设计了雨水回收系统，由屋顶收集，在地下贮存净化后用于灌溉和室外清洁。此外，在建筑入口的一侧，设计师还象征性地利用一个废弃的电线杆来支撑建筑的一角。

(4)利用自然通风。千年中心没有设置空调系统，夏季降温和新风供应都依靠自然通风系统。千年中心房间的进深可以满足侧向通风的要求。为了加强展示空间穿堂风的效果，建筑在一层中间走廊上部设计了一系列通风管道，把展示空间与北侧辅助空间吊顶中的气室相连，再通过北墙上的高窗形成完整的气流通路。在外界风速较低的情况下，也可以利用中间走廊上空逐渐向上收缩天窗的烟囱效应拔风。在夏季凉爽的夜晚，建筑可以开启某些高窗并适当增加辅助风扇进行夜间通风降温。在冬季，建筑在满足基本新风量的基础上尽量保持其气密性以避免通风热耗。

千年中心的被动式设计使建筑的能源负荷减少，每平方米的年能耗为50千瓦时的燃气和24千瓦时的用电。其中的部分电力负荷可以通过太阳能和风力发电供给。

千年中心的建筑形式、技术工艺与环境策略存在着有机的融合，可持续性策略依据的基本原理清晰地反映在建筑语言上，并诗意地表现出地方传统、乡村农仓的意象。

实例6：柏林节能住宅德国1997

设计特点如下。

该项目是一幢户型较小的节能型经济住宅。建筑东西向布局呈不规则长条形。该住宅共分为两个单元，每单元一梯四户以公共室内走廊连通。建筑物高度为7层，地上6层地下1层。其室内布局特点在于将人活动较多的起居、家务、休息区集中在朝阳的南边，而将卫生间、公共通道等安排在北边。

建筑的南立面(如图5.48所示)为通长大阳台，每户住宅都带有落地窗，北立面墙上开有较少窗户。建筑室内布局使户内的采光分为3个层次，从南往北依次为户外活动区(阳台)、起居活动区以及洗漱、休息区。室内光线由南向北逐渐变暗，从冬季到夏季，射入室内的阳光由多逐渐变少。起居、卧室、厨房采用半隔断墙，使起居活动和休息区的空间相互贯通、渗透，增大了户内活动空间范围，使之有较好的通透性，必要时可以用推拉门进行局部隔断分割，形成私密空间。

该住宅的最大特点在于其节能性。节能措施分主动和被动两个方面。在被动节能方面，由于在设计上采用通长大阳台落地窗。在冬季可最大限度地接受阳光照射，而夏季又有良好的通风效果，起到被动的节能作用;在主动节能方式上，室内的光线和温度采用电脑控制系统，依照光线的明暗灯光自动开关，并按照设置的室内温度自动开启或关闭供暖系统以达到节能的目的。

图5.48　柏林节能住宅建筑南立面

实例7：英国贝丁顿零能耗发展项目英国2002

设计:比尔·邓斯特

英国贝丁顿零能耗发展项目(简称BedZED)位于伦敦市附近的萨顿市，由英国著名的生态建筑师比尔·邓斯特设计(如图5.49(a)、(b)所示)。这个项目被誉为英国最具创新性的住宅项目，其理念是在给居民提供环保生活的同时不牺牲现代生活的舒适性。整个项目占地1.65公顷，包括82套公寓和2 500米²的办公面积。

图5.49(a)　英国贝丁顿零能耗发展项目小区外观景

图5.49(b)　英国贝丁顿零能耗发展项目小区总平面

在本项目设计中，为了减少建筑能耗，设计者探索了一种零能耗(Zero-heating)的住宅模式。英国气候温和潮湿，夏季温度适中，但冬季寒冷漫长，大约有半年都为采暖期。针对这一特点，在BedZED项目中，建筑师通过各种措施减少建筑热损失，充分利用太阳热能，以实现不用传统采暖系统的目标。

(1)选用紧凑的建筑形体，以减少建筑的总散热面积，同时为了减少表皮热损失，建筑屋面、外墙和楼板都采用300毫米厚的绝热外层;窗户选用内充氩气的3层玻璃窗;窗框用木材以减少热传导。此外建筑门窗的气密性设计和混凝土结构都保证了建筑极好的保温性能。

屋面:300毫米厚泡沫聚苯乙烯(导热系数0.10瓦/(米²·开))

楼面:300毫米厚发泡聚苯乙烯(导热系数0.10瓦/(米²·开))

建筑外墙:300毫米厚矿棉(导热系数0.11瓦/(米²·开))

门窗:氩气填充3层玻璃(导热系数1.2瓦/(米²·开))

在建筑得热方面，退台的建筑形体少了相互遮挡，以获得最多的太阳热能，每户南向玻璃阳光室是重要的温度调节器:冬天双层玻璃的阳光室吸收了大量的太阳辐射热量来提高室内温度;而夏天将其打开则变成开敞阳台，组织建筑散热。在此基础上，充分利用建筑内部灯具等各种设施、人体及其活动和生活用热水产生的热量，可以完全满足建筑内部采暖所需。

(2)采用自然通风系统来减少通风能耗。经特殊设计的风帽(如图5.49(c)所示)可随风向的改变而转动，利用风压给建筑内部提供新鲜空气，同时排出室内的污浊空气。而“风帽”中的热交换模块利用废气中的热量预热室外寒冷的新鲜空气。根据实验，最多有70%的通风热损失可以在此热交换过程中挽回。

图5.49(c)　英国贝丁顿零能耗发展项目“风帽”示意

整个小区的生活用电和热水的供应由一台高效燃木锅炉来提供。木材来源包括周边地区的木材废料和邻近的速生林。交通工具的能源需求由太阳能电力来满足，汽车以电力为能源，由小区内的777米²太阳能光电板产生，可供40辆汽车使用。

(3)在建造材料上选用环保建筑材料，使用大量回收或者是可再生的建筑材料。项目完成时，其52%的建筑材料在场地56.3千米范围内获得。15%的建筑材料为回收或再生，95%的结构用钢材都是再生钢材，窗框选用木框。

(4)为实现对水资源的充分利用，小区采用了多种节水器，并有其独立完善的污水处理系统和雨水收集系统。生活废水被送到小区内的生物污水处理系统净化处理，部分处理过的中水和收集的雨水一起被储存用于冲厕所，而多余的中水则通过水坑渗入场地下部的砂砾层中，重新被土壤所吸收。

BedZED在英国获得了巨大的成功。它集当前各种成熟的环保节能技术和理念于一身，为住宅小区的发展做出了贡献。

实例8：济南高等交通专科学校图书馆中国2002

设计:清华大学建筑学院

济南高等交通专科学校图书馆位于交通专科学校新校区的南端，地上五层，地下一层，总建筑面积14 000米²(如图5.50(a)所示)。建筑设计力求在人、建筑、自然之间建构和谐的关系，实现人工与自然的良性循环。

图5.50(a)　济南高等交通专科学校图书馆透视

图5.50(b)　济南高等交通专科学校图书馆冬季通风示意

图5.50(c)　济南高等交通专科学校图书馆夏季通风示意

图5.50(d)　济南高等交通专科学校图书馆舒适季节通风示意

图5.50(e)　济南高等交通专科学校图书馆绿化与遮阳示意

1)建筑围护结构的设计

考虑场地的地理位置，服从总体规划的要求，选择适合的图书馆的朝向，考虑太阳辐射作用，以及符合图书馆功能要求的最紧凑的建筑形状。建筑物基本成方形，用尽可能少的建筑材料围合建筑空间，采用保温隔热性能好的外墙体并避免冷热桥的出现，减少外墙在冬季的热损失。根据计算设置合适的窗墙面积比和合适的洞口开启方向，在保证足够的自然采光的同时，充分利用自然通风。门窗是建筑围护中的热保护的薄弱环节，所以它们的设计和选择是至关重要的。选择双层玻璃塑料钢窗，对门窗的开启扇做密闭处理，以减少冷空气在门窗处的渗漏。同时，设计适宜的遮阳系统，调节直射光进入建筑内的热负荷和减少视觉的不舒适感。

2)充分利用自然通风

在图书馆的设计中，从室内外的穿洞系统到室内的轻质隔断，以及合理的顶棚走势，都注重为自然通风创造有利条件。中庭顶部设置拔风口，利用空气的热运动原理，将室内污浊的空气抽出，引入新鲜的空气。在温度适宜的季节，将窗户开启，导入自然风，调节室内空气的热湿负荷，节省能源;夏季酷热期，关闭门窗，将地下室的凉风抽到地上层用于降温，将南侧玻璃厅中的热量及时导出，缓解对阅览室的热辐射，冬季利用南侧玻璃厅吸收热量，将较为温暖的空气引入阅览室，减小采暖的能量负荷。通过季节性的通风组织，改善室内空气品质，达到绿色节能的目标。(如图5.50(b)、(c)、(d)所示)

3)立体绿化、遮阳设计与保温节能结合

在图书馆南侧种植落叶阔叶树，夏季可以对南立面玻璃厅遮荫，冬季树叶脱落，不影响玻璃厅的“温室”蓄热效应。在场地内利用适当的植物布置，在水平和垂直两个方向上造成季节性的阴影变化，对建筑物进行遮荫，屋顶的绿化同室外阅览场地结合起来。(如图5.50(e)所示)

根据太阳光的几何特性，设计合理的遮阳格栅。通过调节，选择合适的透光角度，调节室内的光照度，并缓和由阳光造成的不适宜的热负荷。

4)对自然水体的利用

原有池塘使该场地很有生态节能价值，它的重建对改善该场地的微气候、建设宜人的活动场所有重要意义。利用机械设备使池塘底部温度相对稳定的水在图书馆周围循环，同空气进行热交换，改善微气候。在玻璃大厅内东侧墙面设置水墙，既能丰富室内景观，还可以利用夏季空气降温。夏季在玻璃幕墙的外表面设置滚动水幕，减少太阳对大厅的直射，用于降温。根据场地的地形，将多雨季节的水收集起来，进行过滤沉淀消毒，可用作池塘的补充水，或者用作绿化浇灌。

实例9：科技部节能示范楼中国2004

科技部节能示范楼是中美两国在华合作建成的建筑节能示范工程，是一座兼具科研办公和展示功能的综合楼(如图5.51所示)。总建筑面积13 000米²，地上8层、地下2层，建筑高度31米，在设计施工、节能技术和设备的选用上将多种技术综合集成，注重节能环保，有效地节约了建筑物的运行能耗，工程2004年建成后，通过运行实测表明，建筑运行能耗比普通建筑节约72.3%，年节水1万吨，每平方米每年能耗仅为38.4千瓦时，年节电超过90万千瓦时，节能效果显著，大楼在充分考虑性价比因素的基础上，综合集成多种节能技术、绿色技术和智能技术，实现了高效节能和整体绿色的目的，以及使用高舒适度和运行低成本的统一。

图5.51　科技部节能示范楼全景

为获得良好的节能效果，节能楼采用了“十字形”的平面和外形设计。计算机模拟结果证明，对于办公和写字楼而言，在充分利用自然光照明以及春秋季节采用自然通风的条件下，这种设计比其他外型设计至少节约能源5%。节能示范楼外形设计和围护结构设计为整个节能楼实现其节能目标起到了关键性的作用。节能示范楼在节约能源资源方面具有以下特点。

1)围护结构设计

节能楼充分满足保温节能和采光的要求。外墙采用两侧空心砖中间加聚氨酯发泡的复合外墙，实现了围护结构的有效节能。采用铝合金反光板，做到遮阳反光，既避免了夏天阳光对室内的直射，又将阳光反射到室内顶棚，漫反射于楼内空间，达到充分利用自然光照明的目的。外窗框采用断冷桥铝合金窗框，玻璃采用低辐射玻璃，使传导系数大大下降;亚光型的浅色外墙，以乳白色为主，间以浅灰色的铝合金线条，既反射了阳光，减少了外墙的吸热，又避免了对周边环境的光污染。室内则采用浅色设计，提高了自然光的利用程度。

2)采用先进的制冷、热系统

节能楼的空调系统冷源采用了两台双回路式电制冷机组，可实现20到200冷吨间的12种组合，适应不同制冷量的需要。同时辅以200冷吨的冰蓄冷系统，夜间用电低谷期蓄冰，白天用电高峰期化冰释冷，做到“消峰填谷”地使用外源电力，可满足极限或超负荷的制冷需求，使整个制冷系统具有短期提供300冷吨的制冷能力。实践证明，在夏季制冷期可以满足500人办公的需求。节能楼的供暖热源为首钢废热，加湿后通过空调管道将热风输入房间，全楼耗热量仅相当于一座3 000多米²普通办公楼的用量。

3)新风系统设计了转轮式全热回收装置

节能楼新风系统的新风量高于国家规定标准，为回收换风过程中外排空气中的热能，设计了转轮式全热回收装置，效率为76%。将外排空气中的热能大部分回收到新风中，既减少了室内热能外逸，又大幅度降低了加热或制冷新风的能源消耗。

4)照明系统采用自控技术

办公室内没有灯具开关，采用光照传感器与红外人体感应传感器相结合的控制方式，办公室灯光实际使用效果低于4瓦/米²(设计为6.7瓦/米²)，既满足了阅读的需要，又节省了照明用电。

5)广泛采用节水技术

节能楼实现雨水全回收，可满足屋顶花园和周边绿地浇水需求。使用节水器具和智能控制变频供水系统，极大地降低了全楼用水量。洗手间使用无水型小便器，不消耗任何水，尿液通过化学药盒，被分解为水和固体物，一个小便池全年节水约14吨。使用4升的节水型坐便器，以自来水压为动力，通过压力包内空气的压缩，实现压力冲洗，加上节水型红外感应式洗手龙头以及脚踏冲阀的应用，与原定的用水指标相比，节水近三分之二。

6)充分利用太阳能

节能楼屋顶除绿化外，大部分用于太阳能光伏发电和太阳能热水系统，为全楼提供了约5%～6%的能源。15千瓦的太阳能光电池板阵列，直接并入楼内电网使用。太阳能热水系统除供30名值班人员洗澡外，可满足全楼洗手水的提温。

7)广泛使用环保型建筑材料

节能楼在内墙建筑涂料选用上，使用了有害挥发物(VOC)含量低的涂料;在室内装饰石材上，广泛使用含氡量低、放射性低的花岗岩;在建筑木材上，采用速生的绿色木材。在节能楼完成室内装修一周后，室内空气质量测试表明:办公室内的有害挥发性气体含量在国家环保标准的1/4至1/11之间，装饰石材、铝材使用最多的一层大厅，有害挥发气体的含量也仅为环保标准的1/2至1/4。

实例10:森斯伯瑞之英国格林威治店英国1999

设计:切特伍得建筑事务所

森斯伯瑞(英国大型连锁超市名)位于格林威治半岛的连锁店(如图5.52(a)所示)，不仅是国际上第一个绿色超市，并且因为高品质的建筑设计获得了诸多奖项，而且其建成后的经济与社会效益也颇丰。

总建筑面积5 000米²的超市(如图5.52(b)所示)由切特伍得建筑事务所设计。其前期的场所设计主要集中在对原有的工业废区加以重新改造和利用方面。主要包括场所净化、建立对有害物质的监控系统、经营湿地景园生态环境。

可持续景园的生态策略强调从整体结构上全方位、多样性和动态地整治环境。例如，保养表层土、恢复维系地方生态体系的植被和生物、建立湿地、生态芦苇池等景观机制。这样的生态景观缓冲层不但通过遮挡为场所提供了适宜的微气候，达到遮阳调节气流与空气质量、降低噪声的效果，而且还可以有效地防止水土流失，过滤环境中的有害物质，净化物质流。

图5.52(a)　森斯伯瑞格林威治连锁店南向鸟瞰

图5.52(b)　森斯伯瑞格林威治连锁店总平面

建筑的围护结构和地板层采用暴露的混凝土材质，可以通过其比较大的热容量来有效利用太阳能和其他室内得热蓄热以维持室内热环境的相对平稳。

室外空气通过地下层引入室内，由于利用了地热，引入的新鲜空气温度在冬季高于室外温度而在夏季却低于室外温度。污浊空气通过烟囱由屋顶排出，屋顶的排气方向设计为顺风向，由于负压的存在加大了自然通风的效果。超市内冷冻箱等设备产生的热量被回收用来在冬季加热外界空气。建筑中还装置了燃烧天然气的热电联产设备来补充所需的热量，并提供建筑80%的电能。夏季的冷源由常温10～12℃的地下水提供，通过循环管道与混凝土地板层结合向室内供冷。

整个建筑最大限度地利用自然采光，除了提供自然通风的功能外(如图5.52(c)、(d)所示)，建筑屋顶朝北的高窗，覆盖了25%的零售面积。高窗设计采用了智能化的可调控的遮光和通风装置，用来调节室内照度和通风率(如图5.52(e)所示)。人工灯光一般只是用来照明商品。不仅可以大幅度地降低用电量，而且有利于提高舒适度。广场上矗立着装有风车和太阳能板的桅杆，风力和太阳能发电被运用于夜间霓虹灯照明。

图4.52(c)　森斯伯瑞格林威治连锁店长轴剖面

图5.52(d)　森斯伯瑞格林威治连锁店横剖面

图5.52(e)　森斯伯瑞格林威治连锁店建筑屋顶朝北的高窗