清华大学设计楼Word格式.docx

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因为获香港爱国人士伍舜德先生和伍威权先生捐助港币600万元，故称伍威权楼。

由于该在项目中清华大学建筑设计研究院取得了足够的研究和开发建设资金，同时也自己充当了业主、设计者和利用者的三从角色，所以在中国建筑界来看该项工程作为实践研究项目有着起其他工程无法比拟的先天优势。

也正因为业主的最高决策层正对绿色化运动的高度重视和研究的开展致使了该项工程成了办公建筑绿色化的探索项目。

为此，清华大学建筑设计研究院专门成立了设计小组（其中包括了建筑、暖通、经济预算、给排水等）而且取得了清华大学热能工程系暖通专业研究小组的踊跃配合。

设计楼从1997年开始进行策划，通过量轮方案演变而得的。

其目标除探索绿色（生态）建筑的实验，追求节能外，还为工作人员创造一个高效、健康的室内工作环境。

建筑包括有大小不等的设计工作室、办公室、展览室、多功能厅外，还有一个视听设备齐全、独具风格的学术报告厅。

建筑主入口立面朝西，长轴沿东西向布置，南侧为三层高的室内中庭，光线充沛并有较大面积的天然植物及草坪等。

针对绿色化目标，设计小组在建筑设计和设备采用了多层次的设计谋略，在遮阳、防晒、隔热、通风、节电、节水、利用太阳能、楼宇自动化、绿化引入室内采取大量具体办法。

依照设计者的用意可归纳成缓冲层策略，利用自然能源策略，健康无害策略和整体设计谋略。

整体设计介绍：

设计楼建筑平面大体呈长方形，设计紧凑、完整减少了冬季建筑的热损失。

长轴为东西方向，楼、电梯间与门庭、会议室等非主要工作室，布置在建筑的东西双侧，减缓了东西日照对主要工作区域的影响。

工作空间划分为大开间开敞式设计工作室区域与小开间办公室，其能够按照不同功能需要加以安排，使工作室的布置具有必然的灵活性。

建筑南向是一个3层高的绿化中庭，不但能为员工提供一个朝气蓬勃的良好景观与休息活动空间，而且能够有效地减缓外部环境对办公空间的影响。

1.缓冲层策略

热缓冲中庭（边庭）

　　在设计中比较明显的算是在南向的一个体积较大的绿化中庭。

虽然那只是一个位于建筑南部的边庭，可是其物理功能内涵较之传统的位于建筑心里的中庭要丰硕。

其大体概念如图所示：

在冬季，该中庭是一个全封锁的大暖房。

在“温室作用”下，成为大开间办公环境的热缓冲层，有效地改善了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，室内和室外维持良好的空气流通，有效的改善了工作室的小气候。

在夏天，中庭南窗的百页遮阳板系统能有效的遮蔽直射阳光，使中庭成了一个庞大的凉棚。

中庭南侧为全玻璃外墙，上部开设了天窗，从而利用中庭顶部的反射装饰板，保证开敞办公室的天然光利用。

设计小组还以为中间的“光廊”采用了一部份天空光线，帮忙提高设计室的天光照度。

热缓冲中庭（边庭）图

防晒墙与架空屋顶

　　该建筑的主入口为西向，因此如何有效地避免西晒成为热缓冲策略的重要组成部份。

在最先的方案中，设计小组曾经考虑采用加拿大伟视（VisionWall）公司的三层夹膜low-e玻璃产品用作建筑全数外窗和幕墙，由于其具有良好的热性能（其热阻为普通双层真空玻璃的8倍，同时透明度也极高）。

但最终按照经济性的比较（其价钱是一般国产双层玻璃的近10倍），和保护方面的考虑（配件与玻璃均需要入口，不易改换、保护），最终舍弃了这一想法，肯定采用缓冲层的概念，即在西向设计一面大尺度的防晒墙，这面由混凝土制成的防晒墙完全与建筑脱开，在夏日与过渡季节，能够完全遮挡西晒的直射阳光。

同时防晒墙与建筑主体之间的间隙宽）还有利于室内空气的流通（拔风作用）并可保证主体建筑室内的均匀天光照明。

在冬季，防晒墙能有效的遮挡西北风，在阳光照度大的天气乃至还能积蓄热量而成为一个蓄热体，在建筑西侧形成一个热保护层，从而有效减缓外部气温对建筑内部的影响。

除此之外，从建筑造型角度看，防晒墙的设计手法和细部处置给人们以一种新颖的感觉，极富有个性的。

该建筑缓冲层概念的另一个重要表现是架空“天棚”的设计，其在夏日其对于屋顶的热缓冲作用也是十分明显的。

除通过架设太阳能板，能够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。

同时屋顶的棚架结构为办公楼此后的进展也预留了必然的余地。

遮阳板系统

　　设计小组以为适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建筑内部是十分必要和有效的，所以该建筑很注重遮阳板系统的设计。

目前许多比较先进的办公建筑中利用了可自动调节的遮阳装置，能够按照天气的转变、季节的不同，调整对太阳能量的取得。

但考虑到这种设备往往难于保护，而且造价十分昂贵。

所以设计小组在设计中采用了非机械的固定遮阳板设计。

通过对北京地域的气象资料研究后对遮阳板进行了计算并对计算结果折衷，选用外遮阳方式并肯定南窗遮阳板长度为米，每排间距为2米，材料采用反射性较好得铝合金。

保护系统体系的缓冲：

保护结构是缓冲设计概念中一个很重要的环节。

按照中国现有的建造技术，外墙材料选用了300厚的陶砾空心砖，屋顶为100厚钢筋混凝土板加50厚的聚胺酯发泡材料，其具有良好的保温隔热性能。

在窗户选材上，设计小组选用了性能较好的双层玻璃，其中南侧玻璃幕墙选用的是6C+12A+6C的中空玻璃（其中C表示通明玻璃，A为空气层），传热系数为冬季,夏日。

西侧东侧和北侧玻璃选用了6C+9A+6C，热传热系数为冬季夏。

南侧中庭天窗为了避免过度日晒，采用了21厚（6C+9A+6C）镀膜发射玻璃，太阳辐射的通过率仅为，因此夏日能有效过渡太阳辐射能量。

2.利用自然能源策略

太阳能的利用

在设计楼的设计进程中，设计小组对太阳能利用的可能性进行了充分的研究与评估。

原来最初考虑的是利用常见的太阳能转化为热能的原理，以太阳能集热板为空调系统提供低级热源，同时太阳能热水系统还能够用于地下室的除湿（再生干燥剂技术）。

但由于建筑上取消了全数的地下室，而且太阳能利用中存在必然的局限性（昂贵、不稳固、季节性强、效率低——缺乏足够的屋顶面积等），所以取消了那个想法。

通过反复论证研究，设计小组决心采用在中国更为超前的方案——太阳能光电板发电技术，目的也是为了向前迈出实验性的一步。

通过与一家日本公司（Kyocera）的接触，已考虑利用一部份太阳能光电板为设计楼的报告厅的照明与电器系统提供电能。

日方提供了两种可选择的主要产品：

一是透明的太阳能板（TransparentSolarCell），这种新技术产品可直接用于南向的窗户；

二是普通的太阳能光电板，一般架设在建筑屋顶。

因为二者的价钱相差了近3倍所以采用后者。

虽然太阳能光电板系统目前在发达国家已取得了充分的利用，可是它依旧是高层次和先进的利用太阳能的技术而且其造价是十分昂贵的。

就普通的太阳能光电板而言，依照日本厂商的报价，每发电千瓦就需投资约40～50万人民币（包括光电板本身和蓄电输电系统电路造价）。

建筑打算投入100～200万元（人民币），换来的是不到10千瓦的发电量（仅能知足一个学术报告厅的用电量），这在中国来讲代价是超级昂贵的。

深井水利用

　设计小组以为大地所包含的热量和温度是一个恒定、安全的可替代能源从而是很值得利用的。

而目前在对大地能量的应用中，深井水回灌技术是一种比较成熟的方案。

所以在设计楼的设计进程中，曾肯定了利用深井水作为天然冷源（热源）的空调方案。

这一方案的构思是：

在地段周围共打三口深水井。

其中一口井从地下80m处抽取地下水，通过板式换热器间接提供给热泵系统，以常规方式作为终端输出，从另两口井则将水回灌至地下。

这种方案的长处在于能节省相当的能耗；

热泵系统已有定型的、容易取得的产品；

深井水回灌在国内也已有应用，因此技术上与经济上比较合理可行。

通过经济比较计算，与常规电制冷空调相较，深井水系统可节能15%，而造价大体相当。

但是令人遗憾的是由于深井水的抽水来源是深度为80m左右的地下水，且回灌深度也大致在那个高度，而这一标高正好是目前清华校内饮用水的水层标高，处于避免回灌污染和安全的考虑，最终舍弃了这一方案。

3.健康化、无害化策略

自然通风

通过对以前的一些办公建筑的大量利用空调的批判，设计组以为在通风处置上应通过与自然界充分的合作而不是对立，在过渡季节主要依托自然通风知足工作环境的需求，那么就不但能够节省大量的空调能耗，还能塑造一个较之以往加倍健康的工作环境。

针对该建筑，设计的大体思路是利用大开间办公室与北侧办公室之间的吹拔空间顶部空气的加热所永生的烟囱效应，在热压和风压的一路作用下，利用自然通风提供一个健康舒适的内部工作环境，而且达到建筑节能与改善室内空气品质。

在设计进程中，热能系设计小组运用仿真技术（CFD）和三维动态运算机软件STACH-3对方案进行了仿真研究后，对原有的方案提出了一系列的修改办法。

绿化引入室内

　　绿色办公建筑设计顾名思义，不可能缺少现实中的“绿色”。

设计小组将植被绿化系统引入办公建筑时，不单单出于节能的考虑，更是在追求一种尽力与自然维持接近的生活。

设计小组以为南侧中庭的绿化平台（种植有天然草皮和树木花草）不但为工作者提供了充满生机的、令人愉快的视觉效果和一个休憩与交流的场所，同时绿色植物的存在本身亦成为一个健康的自然调节器——绿色中庭的草坪、树木等植被在增进室内空气清洁新鲜，改善空气湿度条件（北京的空气往往比较干燥，尤其是在冬季里），降低室内温度（夏日）等等方面都将起到有效的作用。

为了实现那个想法，结构工程师专门对楼板进行了特殊处置，并在绿化部份的楼板下降了90MM，同时加大其承载力。

材料的无害化

　　在设计楼建筑与装修材料的选择方面，设计小组尽可能选用一些低放射性、低污染的绿色建筑材料并考虑多利用一些可再生建材，例如设计室内部不做天然装饰石材的装饰，不做大量的木装饰等。

另外鉴于对地毯的综合考虑，在该办公楼设计中取消了地毯的铺设，而采用一种橡胶地面的处置，这与普通的水泥或水磨石地面相较，减少了人员行走的噪音，而且造价适中，同时避免了地毯可能造成的危害。

4.整体的节能方案

在设计楼的设计中，除以上的绿色化设计谋略外，设计小组的工作还涉及到其它的许多重要方面：

绿色照明

设计楼照明系统设计希望能够冲破以往办公建筑中照度不适（太高或太低）、浪费严峻（“长明灯”）和运算机屏幕眩光等许多问题，通过合理设计与选择照明灯具，达到绿色照明的目标。

其大体的策略如下：

合理照度标准：

依照在VDT（VirtualDisplayTerminal）工作环境中避免昡光的标准，肯定了合理的照度标准：

设计室为300－500Lux,走廊为150Lux。

分级设计　提供背景照明与工作照明两种方式：

即知足低标准的背景照度水平（以柔和的反射、漫射光为主）与符合工作面照度要求的工作照明相结合。

分区集控　对背景照明灯具进行分区的开关控制。

在白天，当靠窗区域的自然光照度水平足够时，能够将该区域的背景照明关闭；

在假日或夜间加班情形下，分区集控也将有效的避免浪费。

场景设置　提供几种常见的场景照明控制面板，如阴天、晴天、会议、夜间等模式，按照不同的要求与外界情形提供背景照明，从而避免了过度设计与过度利用的浪费。

工作照明个人调节　除背景照明应具有足够灵活性外，工作照明亦应具有可调性，并由工作者自行控制。

节能灯具　提供高效的灯具，以更少的电能换取更多的光能，而同时又大大减少了热能的产生。