建筑能耗是人類最大宗的能耗之一。

　　進入新世紀后，人類對生存環境的關注度越來越高，在興建建筑時，除了關注建筑的安全性與舒適性之外，還越來越多地關注其環保性能。

　　從建材的選擇、建筑的修造施工，到使用、管理與維護，環境科學家們在建筑的全壽命周期都想了很多辦法，爭取“節省一點是一點”，盡可能地降低碳排放與污染。

　　清華大學的環境學院大樓，就是這些豐富多彩的節能方案的集大成之作。

　　環境節能樓全景

　　（一）意大利出資，力圖將一切可用的節能措施集于一身

　　2003年1月，意大利環境和領土部同中國科技部簽約，決定在清華大學內建造一座建筑節能示范樓。它的目的有兩個：一是推進《京都議定書》中關于減排目標的實現，二是為中國建筑節能做出探索。

　　這座中意環境大樓是一座示范工程，換句話說，科學家與工程師們的最終目的并不是建造一座最完美、最節能的大樓，而是不計工本，將一切可用的節能措施匯集于一身，這樣才能在比較中最好地評價這些節能措施的好壞優劣。

　　為了建好這座節能大樓，建筑項目匯聚了中外著名專家和公司，包括意大利米蘭理工大學、Favero&Milan建筑設計咨詢公司和清華大學能源專家組、中國建筑設計研究院等等王牌機構，由意大利著名建筑大師馬利奧·古奇內拉主刀設計。

　　建筑位于清華大學東南側，是一座“退臺式C型建筑”，占地面積約4000平方米，建筑面積2萬平方米，高約40米，地上10層，地下2層。地下為鋼筋混凝土結構，地上為鋼結構。樓層和樓體雙層玻璃外殼均采用鋼梁和鋼柱構成的支撐框架，采用現澆方式使混凝土樓板和鋼梁系統緊密結合。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能舉措？

　　清華中意環境大樓的結構主體采用鋼結構，而非傳統常見的鋼筋混凝土結構。

　　這是因為鋼材是一種可回收利用的材料，當建筑拆除后，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，混凝土的生產過程還會消耗大量的能源，造成排放。

　　因此，從全生產和使用過程來看，鋼結構雖然價格較貴，但比混凝土結構碳排放量更低。

　　從建筑外觀可見的鋼結構框架

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

　　中意環境大樓根據北京的日照條件，通過設置長短不一的遮陽板，為日曬窗設置了有效的遮陽系統。

　　建筑坐北朝南，依據北京冬至(27.3°)和夏至(73°)正午太陽高度角進行設計，在夏天可以減少太陽輻射量，冬天又可以允許陽光進入室內，既減少了照明用電，又減少了冬夏的取暖和制冷的空調用電。

　　夏季時，采用玻璃幕墻的建筑往往會有很強的溫室效應。

　　強烈的日曬使得室內累積有大量的熱量，而玻璃的密閉又使得室內熱空氣無法排出，熱量“許進不許出”，室內溫度就會急劇升高，必須消耗大量的能源來降低室溫。

　　而中意環境大樓采用的幕墻系統十分先進，它的東西兩側為帶檢修走廊的雙層幕墻，其外層采用絲網印刷玻璃，內層上下填充隔熱石棉，中間為透明玻璃窗。這樣一來，不僅能夠有效地阻擋強烈的日照，保證室內采光，還可以在兩層幕墻中間形成空氣對流通風層，將日曬產生的熱量及時排出中間夾層，從而大大減少空調系統的能耗。

　　溫室效應原理

　　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和入射方向很難控制，對人的視力傷害很大，因此常常寧可拉上窗簾、屏蔽自然光，然后在室內開燈，也不愿直接使用自然光。

　　而中意環境大樓則借助一種特殊的百葉窗避免了這一困擾。大樓的外側幕墻有一部分特殊的玻璃百葉窗，它們可以被計算機控制旋轉角度，反射陽光到室內天花板上，形成均勻的室內自然采光效果。

　　建筑的通風空調系統由安置在室內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到室內是否有人，當室內無人時，空調自動將送風量降至最小值，使之剛好能夠去除室內污濁空氣。房間內還可以探測到窗的開閉狀態，當開窗時，空調風量自動降低，從而達到節能的目的。

　　為了準確地評價大樓碳排放，大樓采用天然氣內燃機進行獨立供電。在發電的同時，對發電機組的廢氣、冷卻水以及潤滑油路中的廢熱進行回收利用，這些廢熱可用于建筑供暖和生活熱水系統。

　　經過評估，大樓的發電效率高達37%，能源綜合利用效率高達83%，這是一般建筑無法比擬的。除了天然氣供電外，南側遮陽系統覆蓋了太陽能發電板，在控制光照強度的同時，還可以作為電力系統的有效補充。

　　（三）依靠自然的力量，連大樓周邊的綠化都是為了節能而生

　　除了建筑本身的節能措施外，中意環境大樓還借助周邊的綠化系統來踐行節能。

　　北京的冬季盛行西北風，因此在大樓的西北側，種植有常綠高大喬木，可以阻擋冬季寒冷的西北風對建筑產生影響。在大樓南側的陽臺上，還設置了綠化種植屋面，利用屋頂的種植土和植被為大樓隔熱保溫。

　　陽臺上種植的植物以灌木類和藤蔓類為主，這實際上是一種“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，就可以吸收陽光，起到很好的隔熱效果，讓夏季的室內十分涼爽。

　　此外，藤蔓類植物還能調整直射光照對室內光線的影響，在節能環保的同時，依附于建筑的植物系統還會讓使用者的心情變得舒暢，保護視力。

　　布滿植被的中庭氣候緩沖區

　　（四）水資源的循環利用：每天可處理50立方中水再利用

　　除了節約能源外，大樓的另一個重要環保措施是節約水資源。

　　降雨發生時，所有降落到建筑屋頂及平臺上的雨水都會被自動收集起來，與樓內生活廢水混合，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。

　　這些中水雖然達不到飲用標準，但是滿足基本的無毒無害指標，可以用于衛生間的便器沖洗、車庫地面沖洗等功能。

　　（隔熱、保溫、集雨補水系統合三為一）

　　此外，樓內的衛生間采用負壓式大小便分離系統。它的耗水量只有普通抽水馬桶的十分之一，節水的同時還可以將大小便分離，降低污水管網中的氮、磷含量，減輕污水處理的負擔，分離出的糞便處理后還可以用作綠化的肥料。

　　結語

　　中意建筑節能樓于2006年7月建成，如今已投入使用了13年，經初步估算，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，節能效果矚目。

　　這座堪稱“建筑節能系統博物館”的大樓目前是清華大學建筑學院的院館，由于建筑年代較早，這座大樓的節能措施遠遠談不上完美，也并不是每一項節能措施都被證實是有用的，但它的存在為中國的建筑節能事業打開了一扇大門，也積累了豐富的經驗。

　　未來，越來越多、越來越高效的建筑節能手段將會在更多的普通建筑中推廣開來。