超低能耗示范樓坐落于清華大學校園東區，總建筑面積2920平方米，作為2008年奧運建筑“前期示范工程"，旨在通過其體現奧運建筑“高科技"、“綠色"、“人性化"。同時，該樓是國家“十五"科技攻關項目“綠色建筑關鍵技術研究"技術集成平臺，用于展示和實驗各種低能耗、生態化、人性化的建筑形式及先進技術產品，并在此基礎上開展建筑技術科學領域基礎與應用性研究，并作為展示與宣傳各種技術的舞臺。
    作為綠色建筑的示范，超低能耗樓在設計方案中主要考慮了如下幾方面關鍵技術應用。
    智能圍護結構
    超低能耗樓外圍護結構體系主要是針對可調控的“智能型"外圍護結構進行研究，使其能夠自動適應氣候條件變化和室內環境控制要求的變化。從采光、保溫、隔熱、通風、太陽能利用等進行綜合分析，給出不同環境條件下的推薦形式。
    東立面有三種幕墻方式，分別為寬通道外循環式雙層皮幕墻、玻璃幕墻＋水平外遮陽、玻璃幕墻＋垂直外遮陽。東立面大型外遮陽裝置，葉片寬度為600毫米，葉片間距同樣是600毫米，單片遮陽板長度可達6米。根據采光、視野和能量收集的不同要求，水平外遮陽板分為三組，能夠根據室內采光度和太陽光的不同照射角度等，及時調整外遮陽百葉開啟角度，從而達到室內采光與外遮陽兩者間的佳和諧。示范樓東側內開窗采用隔熱鋁合金窗，選用20毫米寬隔熱條鋁合金型材及暖邊密封系統，具有良好的窗扇的整體剛性和保溫性能。
    南立面的幕墻方式有三種，一種與東立面玻璃幕墻＋水平外遮陽類似，區別是雙中空玻璃幕墻的中間一片采用真空玻璃。南立面另外兩種幕墻則和東立面不同，一是其安裝方式為單元式，另外則是采用窄通道的通風方式。其中一層和二層為內循環方式，通風夾層為200毫米，通風系統與空調排風系統相結合，房間空調回風通過雙層皮之間的通道后進入排風道，達到夏季利用排風中的冷量而冬季利用排風中的熱量實現節能。
    西立面和北立面采用輕質保溫外墻，從外到內依次為鋁幕墻、保溫棉、石膏砌塊。其中石膏砌塊利用發電廠煙氣脫硫的副產品，粉碎后還可回收利用，而聚氨酯保溫材料的原料之一也是廢舊塑料瓶光盤等產品回用，體現了在材料選擇上全生命周期的環保理念。
    西立面及北立面外窗采用多腔結構的PVC塑鋼窗，并統一安裝卷簾外遮陽。
    屋面有兩類，一類為種植屋面，其中有保溫層。另一部分透光屋面是生態倉屋頂，屋頂斜面部分采用了自潔凈玻璃。
    示范樓采用了高架活動地板的方式，架空層高度1.2米，此高度遠大于常規項目，具有試驗性質，旨在為今后空調風道、各類水管、電纜、綜合布線等均隱藏在架空層內的各類管線的移動調整提供便利。
    示范樓的圍護結構由玻璃幕墻、輕質保溫外墻組成，熱容較小，低熱慣性容易導致室內溫度波動大，尤其是在冬季，晝夜溫差會超過10℃。為增加建筑熱慣性，以使室內熱環境更加穩定，示范樓采用了相變蓄熱地板的設計方案，將相變溫度為20～22℃的定形相變材料放置于常規的活動地板內作為部分填充物，由此形成的蓄熱體在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墻和窗戶進入室內的太陽輻射熱，晚上材料相變向室內放出蓄存的熱量，這樣室內溫度波動將不超過6℃。
    室內環境控制系統方案
    一是自然通風利用。
    超低能耗示范樓利用熱壓通風和風壓通風的結合，根據建筑結構形式及周圍環境的特點，在樓梯間和走廊設置三個通風豎井，負責不同樓層的熱壓通風。在建筑頂端設計玻璃煙囪，利用太陽能強化通風。為實現自然通風、自然采光同時又滿足防火要求，室內樓梯間成為一個多功能綜合體，樓梯間井道利用高強度單片銫鉀防火玻璃建成，使得玻璃通風道同時解決了室內樓梯間的自然采光需求。此外在建筑外立面合適部位設置開啟扇，室外空氣在風壓通風的作用下可順暢地貫穿流過建筑。
    二是濕度獨立控制的新風處理方式。
    超低能耗示范樓共設置4臺4000立方米/小時新風機組，通過溶液除濕設備的處理，可提供干燥的新風，用來消除室內的濕負荷，同時滿足室內人員的新風要求。此外示范樓的新風機組同時可實現全熱回收效率超過80％的熱回收。
    三是模塊化的末端調節設備。
    通過溶液除濕后的新風可帶走室內的濕負荷，房間內的末端裝置僅負責顯熱部分（冷凍水溫度可采用18℃），按照干工況運行，不存在結露現象，*避免了潮濕表面滋長霉菌，惡化空氣質量。示范樓內提供模塊化的空調末端配置，根據房間實際使用功能靈活組合。
    四是室內照明系統。
    照明系統采用背景照明與桌面臺燈相結合。其中全樓背景照明系統能自動補充日照水平，熒光燈在每個階段提供300lx，整體感應器測量內部光線度和光線運動情況，如果有足夠的日光則使燈變暗，如果沒有人使用這一房間，則把該房間的燈關掉。感應器還有紅外線接收器，允許使用者通過電腦來控制照明度。
    能源和設備系統方案
    示范樓能源和設備系統采用多項節能措施和可再生能源技術。在設計階段的模擬分析表明包括照明和辦公設備在內，示范樓單位面積全年總用電量指標為40千瓦時/平方米，是北京市辦公建筑總用電量指標的30％。
    一是BCHP系統。
    示范樓的能源系統采用樓宇式熱電聯供系統BCHP，大樓所發電力除供應本樓使用，還可并入校園電網供校內其他建筑使用。發電后的廢熱冬季可直接用于供熱或用于驅動吸收式熱泵，此外煙氣冷凝余熱充分回收，熱電聯產系統的總用能效率可接近100％。夏季溴化鋰溶液除濕系統承擔室內潛熱負荷，顯熱負荷可以通過三種方式（微離心式電制冷機、利用內燃機廢熱的吸收式熱泵、直接利用溴化鋰濃溶液產生冷凍水的制冷機）產生18℃～21℃的冷凍水來承擔。
    冬季四種熱電聯產方式交替運行，夏季三種制冷機可聯合或交替運行，這樣冬季及夏季為滿足試驗需求及負荷特性，可有近十種不同的運行模式，通過多種組合的詳細運行數據可為北京市乃至全國各類建筑的能源系統總結推薦的系統方案。
    二是高溫冷水機組。
    由于多項節能措施的采用，示范樓夏季大供冷量僅需120千瓦，而且大多數時間為部分負荷。另外，由于采用了獨立濕度控制的新風機組，除濕任務由溶液除濕系統承擔，冷機僅承擔顯熱負荷，夏季冷水溫度18℃即可滿足要求。基于這樣的供冷需求，示范樓選了用小型率離心式壓縮機，在一個夏天運行后，可比常規的制冷方式節省50％以上的電量。
    三是空調末端控制調節措施與輸配系統。
    示范樓空調系統根據負荷需求調節，其中新風根據室內CO2濃度或回風濕度調節，新風機變頻調速，排風機與新風機同步變化。
    可再生能源利用
    可再生能源的利用表現在以下幾方面。一是光電玻璃。樓南立面裝有約30平米的光電玻璃，設計峰值發電能力為5千瓦。位于結構夾層外側，不影響采光，同時與雙層皮幕墻結合組成光電幕墻，作為集合太陽能光伏發電技術與幕墻技術的新型功能性建筑幕墻示范。二是太陽能空氣集熱器。利用聯集管式太陽能空氣集熱器，日集熱效率可達到50％。三是太陽能庭院燈。選用太陽能庭院燈為大樓入口處提供夜間照明，選用LED光源。四是太陽光采光技術。南側室外設置自動跟蹤太陽光的陽光采集系統，為地下室提供采光，減少白天照明電耗。
    測量和控制系統
    超低能耗樓是實現了消防、保安、照明、空調、辦公、通訊等多個系統的智能化，其中重點內容為完善的設備節能管理系統，其控制管理的任務可以歸納為以下幾個方面：
    一是對照明系統、圍護結構、冷熱源系統等系統設備進行調節，保證系統設備的安全可靠運行，實現室內的舒適性要求，優化系統運行和設備調節，降低能耗。
    二是對整個建筑電耗、燃氣量、城市熱網熱用量的統計，內燃機等發電、供熱量的計量，以及各子系統和子系統設備電耗的分支計量。
    三是氣象參數監測、圍護結構熱工性能逐時監測，反映室內環境舒適度的溫濕度、CO2濃度、照度等參數的測試以及反映系統運行狀況的水溫、風溫、煙氣溫度、煙氣流量等參數的監測。
    四是提供對設備的管理機制。建立系統設備的數據庫，使研究人員能夠方便的查詢到設備的出廠信息，在示范樓系統圖中的位置和空間位置，當前工作狀態和歷史運行記錄。
    五是根據實驗研究的需要以及設備研究的需要，樓控系統應提供多種操作模式。包括現場手動操作、手自動模式切換、通過控制系統對設備的人工調節、程序自動控制等。
    示范樓各系統設備會經常改變，樓控系統需要為人工設定傳感器與執行器的關聯途徑，編輯控制算法提供改變的接口。為滿足上述要求，樓控系統由測量網、控制網和辦公網組成。該樓是我國*綜合了示范、展示、試驗功能綠色建筑，將文中提及技術與產品全部考慮在內，其建安成本單位建筑面積為10000元。該樓2005年1月竣工并投入使用，多種生態與節能措施實際應用效果將通過詳細的測試及計量結果驗證，從這種意義上講，示范樓是一個以真實建筑為基礎的試驗臺，在大樓方案論證階段，就貫穿可更新、可調節、可拓展思路，為未來更深入的試驗及科研創造條件。