國(guó)外節(jié)能建筑案例分析

1、生態(tài)校園：英國(guó)諾丁漢大學(xué)朱比麗分校項(xiàng)目概況：朱比麗新校園項(xiàng)目設(shè)計(jì)的確定是通過(guò)1996年的一次競(jìng)標(biāo)，諾丁漢大學(xué)的意圖是將這一新校園塑造成為英國(guó)中部的一個(gè)可持續(xù)發(fā)展范例。最終，邁克.霍普金斯建筑師事務(wù)（Michael Hopkins&Partners）的設(shè)計(jì)以突出的生態(tài)設(shè)計(jì)特征勝出，其最后的實(shí)施是與結(jié)構(gòu)工程公司阿熱普（Ove Arup & Partners）, 景觀建筑師麥卡錫（Battle McCarthy） 共同合作完成的。項(xiàng)目于1997年底動(dòng)工，1999年12月由女王正式為其揭幕開(kāi)放使用，其總造價(jià)約五千萬(wàn)英鎊。經(jīng)過(guò)兩年九個(gè)月的時(shí)間，霍普金斯的設(shè)計(jì)將一廢舊的工業(yè)用地最終轉(zhuǎn)變成了

2、一個(gè)充滿自然生機(jī)的公園式校園。2001年，這一項(xiàng)目成為了英國(guó)皇家建筑師協(xié)會(huì)雜志的年度可持續(xù)性獎(jiǎng)得主（RIBA Journal Sustainability Award）。項(xiàng)目設(shè)計(jì) 項(xiàng)目的基地距主校園約有一英里，通過(guò)自行車和公交可以很方便的進(jìn)入到諾丁漢城市中心。約12公頃的月牙形基地是在原有的自行車工廠用地的基礎(chǔ)上更新再利用的。這是對(duì)英國(guó)總的可持續(xù)發(fā)展策略在實(shí)踐中的體現(xiàn)，即鼓勵(lì)對(duì)位于城市中的工業(yè)等廢地的充分再利用?；氐沫h(huán)境條件很具有挑戰(zhàn)性：東北面是巨大的工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，而在西南面則是典型的英國(guó)郊區(qū)住宅；如何有機(jī)的銜接這兩個(gè)完全不一致的城市肌理，是面臨的首要問(wèn)題?；羝战鹚沟脑O(shè)計(jì)是建造一沿基地自然彎

3、曲的水體，從而起到軟化邊界和緩沖的作用。校園的主要建筑體塊也因此沿一線展開(kāi)，并由一架空廊道貫穿；建筑群體的背面則由一林蔭道連接，并與基地的兩個(gè)出入口連通。 整個(gè)新校園約41，000平方米的建筑面積，可供2，500個(gè)學(xué)生使用。位于基地中央，“漂浮” 在水面上的螺旋倒錐形建筑物是校園的信息中心，包括圖書館和計(jì)算機(jī)設(shè)施，是整個(gè)校園的視覺(jué)焦點(diǎn)；考慮到無(wú)障礙設(shè)計(jì)，建筑內(nèi)部不設(shè)樓梯，完全由一螺旋上升的坡道和位于中央的電梯貫通。與信息中心相對(duì)的建筑體塊是中心教學(xué)與服務(wù)設(shè)施，包括銀行，學(xué)生會(huì)，和倒插在中庭中的一300座的會(huì)議演示廳等。在這一中央建筑體的北側(cè)，帶有兩個(gè)中庭的建筑體塊為商業(yè)學(xué)院使用；南側(cè)并聯(lián)的三個(gè)

4、帶有中庭的體塊為教育學(xué)院使用；位于中央的大中庭是開(kāi)放式的學(xué)生餐廳及多功能使用。、在基地兩端的建筑體則為學(xué)生公寓，提供給600個(gè)本科生和150個(gè)研究生使用?；夭呗?基地環(huán)境的整體組織與利用是這一項(xiàng)目的首要考慮，因其決定著建筑小環(huán)境的質(zhì)量及與其大環(huán)境的關(guān)系協(xié)調(diào)?；羝战鹚沟脑O(shè)計(jì)重點(diǎn)是13，000平方米的線性人工湖，使其成為有機(jī)的緩沖體，將新建筑與郊區(qū)住宅連接起來(lái)，對(duì)于整個(gè)城市則成為一新的 “綠肺”。在這一水體的設(shè)計(jì)上，人工化被盡量避免，而試圖營(yíng)造一種人工的自然平衡：通過(guò)建筑邊緣的水渠對(duì)雨水進(jìn)行自然的回收利用；通過(guò)培養(yǎng)水生動(dòng)植物去帶動(dòng)水體的生態(tài)循環(huán)，從而減少人工保養(yǎng)費(fèi)用等。另外，通過(guò)沿湖廊道的設(shè)置，

5、自然的將人工環(huán)境與自然環(huán)境銜接起來(lái)，互相滲透。在營(yíng)造自然環(huán)境的同時(shí)，另一方面就是如何通過(guò)建筑的空間組織，有效的利用這一環(huán)境資源，這是最基本的生態(tài)設(shè)計(jì)手段，也是最有效、簡(jiǎn)單易行的。在考慮優(yōu)化朝向與視野的基礎(chǔ)上，主要的教學(xué)建筑朝向西南主導(dǎo)風(fēng)方向，以獲得最大的對(duì)風(fēng)源與日照的利用；同時(shí)，通過(guò)中庭的設(shè)置，在建筑內(nèi)形成 “風(fēng)道”。夏季時(shí)，主導(dǎo)風(fēng)經(jīng)過(guò)湖面得到自然的冷卻；在冬季時(shí)，靠近住宅區(qū)的樹(shù)林則成為有效的風(fēng)屏障。采光策略采光是影響人工環(huán)境質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，可以將其分為人工照明和自然采光兩種方式。采光的低能耗策略就是在人工照明與自然采光之間形成一種平衡，即盡量減少人工照明，而充分利用自然光。在這一策略的指

6、導(dǎo)下，朱比麗校園主要教學(xué)建筑的內(nèi)部被安置了被動(dòng)式紅外線移動(dòng)探測(cè)器和日照傳感器，并由智能照明中央系統(tǒng)統(tǒng)一控制：當(dāng)一教室有人使用時(shí)就會(huì)自動(dòng)判斷是否使用人工照明，代替了人工開(kāi)關(guān)；如果室內(nèi)有足夠的自然光線，人工照明就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，從而節(jié)約能源。在充分利用天然日照的同時(shí)，也要對(duì)其進(jìn)行有效的控制。為了避免日照直射形成室內(nèi)眩光，朱比麗校園主要教學(xué)建筑的外立面窗口上部被安裝了水平的木百葉，而且每片百葉的上部被漆成白色以增強(qiáng)光線的反射。這些外百葉與窗內(nèi)百葉共同起到光柵的作用，將光線充分、均勻的導(dǎo)入室內(nèi)深處。此外，在朝向西南夏季主日照面的窗口上被裝置了可拆卸的臨時(shí)性遮陽(yáng)帆布，用以防止夏季時(shí)因過(guò)多獲得直接日照所產(chǎn)生的

7、室內(nèi)過(guò)熱，從而避免不必要的制冷能耗。通風(fēng)策略對(duì)于自然風(fēng)的利用是體現(xiàn)可持續(xù)性與生態(tài)設(shè)計(jì)的另一重要方面。有效的自然通風(fēng)可以創(chuàng)造一種清新自然的人工環(huán)境，同時(shí)減小依靠機(jī)械通風(fēng)的能耗。朱比麗校園設(shè)計(jì)所采用的通風(fēng)策略可以稱作：熱回收低壓機(jī)械式自然通風(fēng)，它是一種混合系統(tǒng)，即在充分利用自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上輔以有效的機(jī)械通風(fēng)裝置。這一系統(tǒng)是在歐盟資助的研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上試行的，也可以說(shuō)是阿熱普工程公司多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。 “集熱片”與“風(fēng)塔”：這一通風(fēng)系統(tǒng)的使用在建筑上表現(xiàn)為兩個(gè)明顯的特征：一個(gè)是25毫米乘以125毫米見(jiàn)方的太陽(yáng)能集熱片，它們被集成在中庭屋頂?shù)?毫米厚的吸熱強(qiáng)化玻璃中，用于提供驅(qū)動(dòng)機(jī)械通風(fēng)扇的能源，同

8、時(shí)它們起到一定的遮陽(yáng)作用； 另一個(gè)是“風(fēng)塔”，其主體為樓梯間，在頂部是集成的機(jī)械抽風(fēng)和熱回收裝置，在建筑外部呈一造型獨(dú)特的金屬“風(fēng)斗”：通過(guò)其旋轉(zhuǎn)以確保排出氣流總是朝下風(fēng)向，從而形成最大的正負(fù)壓差，加強(qiáng)抽風(fēng)效果。據(jù)觀測(cè)，通過(guò)使用這一裝置所節(jié)省的能耗不到風(fēng)扇耗能的百分之一，但它們被認(rèn)為在樹(shù)立生態(tài)建筑標(biāo)識(shí)性上有著更高的價(jià)值。系統(tǒng)運(yùn)作這一系統(tǒng)的運(yùn)作或氣流的組織可以理解為 “穿越式” 和 “機(jī)械低壓式”兩種的混合。所謂 “穿越式”就是通過(guò)建筑窗口的設(shè)置形成穿堂風(fēng)，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)在中庭的設(shè)計(jì)上：在室外溫和氣候狀態(tài)下，氣流在凹進(jìn)的中廳入口的引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)大門上部開(kāi)啟的玻璃百葉進(jìn)入到中廳內(nèi)，再經(jīng)過(guò)中庭另一端屋

9、頂上部的玻璃百葉排出，從而利用開(kāi)口的高差形成有效的穿越。所謂 “機(jī)械低壓式”，就是在機(jī)械的輔助下，充分利用 “煙囪效應(yīng)” 在建筑內(nèi)部形成自然風(fēng)循環(huán)，這尤其適用于酷熱或寒冬氣候條件下，當(dāng)建筑窗口關(guān)閉時(shí)。 其循環(huán)路徑為：新鮮的空氣通過(guò)處于風(fēng)塔上部的機(jī)械抽風(fēng)和熱回收裝置被引入到風(fēng)道中，然后進(jìn)入到各層樓板的夾層空間，進(jìn)而在樓板低壓發(fā)散裝置的輔助下進(jìn)入到室內(nèi)；而廢氣的排出是通過(guò)走道和樓梯間的低壓抽風(fēng)作用，最終又回到風(fēng)塔上部，再經(jīng)過(guò)熱回收或蒸發(fā)冷卻裝置，通過(guò)風(fēng)斗排出。其它策略除了上述的三個(gè)主要的與建筑形態(tài)密切相關(guān)的策略，朱比麗校園設(shè)計(jì)中還采用了以下幾個(gè)相關(guān)策略。首先，在保溫隔熱的處理上，使用了暴露的強(qiáng)化混

10、凝土柱和梁腹，以充分利用其良好的蓄熱性；同時(shí)在建筑屋頂處使用了人工覆土，以減小屋頂?shù)臒釗p失。另外，建筑的外墻被覆以紅杉木板條，除了具有良好的蓄熱性外，在中庭內(nèi)部還起到吸聲作用；也許更為重要的是，通過(guò)對(duì)這一材料的使用，創(chuàng)造了一種充滿自然特性的環(huán)境感受（隨著氣候的變化，木材的色彩會(huì)發(fā)生變化）。還有，校園提供了600個(gè)可以鎖銬的自行車位，以鼓勵(lì)學(xué)生使用更為環(huán)保的自行車系統(tǒng)。結(jié)語(yǔ)基于校園使用后的監(jiān)測(cè)，建筑的能耗被估算為85千瓦時(shí)每平方米每年，這一數(shù)字低于英國(guó)建筑能耗指標(biāo)ECON19的自然通風(fēng)辦公建筑的良好標(biāo)準(zhǔn)：112千瓦時(shí)每平方米每年。并且校方認(rèn)為，與主校園相比這一新校園達(dá)到了60%的節(jié)能效果。不過(guò)在

11、校園的使用過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如人工湖曾因水體過(guò)溢而涌進(jìn)教學(xué)建筑；還有，朝向湖面的窗體的帆布遮陽(yáng)和冬季保溫效果不佳等。如果撇開(kāi)這些問(wèn)題，應(yīng)該說(shuō)由霍普金斯建筑師事務(wù)設(shè)計(jì)的這一新校園是一大膽的嘗試，即基于對(duì)建筑的可持續(xù)性與生態(tài)的考慮，如何將城市景觀環(huán)境，建筑與技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，創(chuàng)造出新的建筑形態(tài)與環(huán)境。另外，從這一實(shí)例，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：可持續(xù)性或生態(tài)在這里并不只是時(shí)髦的詞語(yǔ)和概念，它們?cè)诮ㄖ系膶?shí)現(xiàn)是建立在強(qiáng)有力的技術(shù)，研究與資金支持上的；是嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)與建筑師創(chuàng)造力的結(jié)合產(chǎn)物；而且走向真正的可持續(xù)性和生態(tài)建筑的實(shí)踐，是一個(gè)不斷總結(jié)、學(xué)習(xí)的過(guò)程，朱比麗校園也許并不是一個(gè)完全成功的例子，但通過(guò)對(duì)其使

12、用后的不斷監(jiān)測(cè)與評(píng)估，將使我們認(rèn)識(shí)到它是不是真正實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)性或生態(tài)，或者說(shuō)只是獲得了一種形式而已。局部介紹基地的區(qū)位 地段原來(lái)都是工業(yè)廠房，圖片看來(lái)是已經(jīng)廢棄掉的。建筑師因勢(shì)就宜，把建筑放在海拔相對(duì)高的北邊，而把湖和景觀放在南邊。水在這個(gè)建筑群相對(duì)來(lái)說(shuō)顯得非常重要的，在建筑的周圍都設(shè)置了小水道把雨水引入湖里面。這個(gè)景觀帶于是就形成了建筑群和城市邊界的緩沖帶，不但為學(xué)生提供一個(gè)宜人的休息場(chǎng)所而且還從新塑造了自然空間從而把野生動(dòng)物引入人的空間。把主干到設(shè)置在建筑背面，防止建筑里面有車輛的出現(xiàn)，使得人在建筑環(huán)境中感到格外的安全。改造后 建筑周邊的水道建筑由4個(gè)部分組成：住宿區(qū)， 教學(xué)區(qū)， 研究中心

13、（圖書館）和400人餐廳,總體來(lái)說(shuō)主要建筑都是圍繞著良好的景觀點(diǎn)布置的。相對(duì)單體來(lái)說(shuō)每個(gè)教學(xué)建筑都有共享的中廳，于是形成了E行的平面。模型： 建筑材料的使用：建筑師注重材料的生態(tài)效應(yīng)，于是選擇了木材貼面。業(yè)主原來(lái)?yè)?dān)心在校園建筑運(yùn)用木材是否妥當(dāng)，后來(lái)還是因?yàn)樗己玫臒嵝?yīng)所說(shuō)服了。預(yù)制木材貼面把主體建筑全包起來(lái)，加上一個(gè)Warmcell insulation 保溫層，在建筑外形成一個(gè)“呼吸”外皮。其不但有良好的熱阻性能（U-Value:0.287），而且能夠吸收濕氣。在中廳的外墻中還加了一層麻布作為吸音層。建筑節(jié)能策略1：（良好的保溫層）建筑的外墻用木片條貼面加Warmcell insulati

14、on 保溫層，U-Value值是0.287。玻璃采用北歐規(guī)格的低U-Value玻璃。建筑節(jié)能策略2：（低能耗的通風(fēng)系統(tǒng)）建筑背面樓梯頂上都有一個(gè)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，形狀像似一個(gè)斗篷帽子。專門用來(lái)處理室內(nèi)氣流通風(fēng)的。原來(lái)建筑師打算用自然通風(fēng)系統(tǒng)，可是考證發(fā)現(xiàn)自然風(fēng)并不能有效的服務(wù)建筑教學(xué)區(qū)，于是就采用了機(jī)械系統(tǒng)。盡管建筑在全年大多數(shù)時(shí)間內(nèi)都在運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)，但是通過(guò)制動(dòng)控制系統(tǒng)在一些日子內(nèi)通過(guò)打開(kāi)南邊的玻璃和熱壓效應(yīng)可以得到良好的自然通風(fēng)效果。 建筑的朝南以最大限度的得到太陽(yáng)輻射。同時(shí)建筑中廳用作為一個(gè)陽(yáng)光房，進(jìn)入教 室的氣流在這里得到加熱。建筑很注意自然采光設(shè)計(jì)：建筑的形狀和布局；合理開(kāi)窗和天窗都提供

15、了足夠的自然光。而且建筑能部也有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以控制沒(méi)有必要的人工采光。 整合太陽(yáng)能板設(shè)計(jì)是這個(gè)建筑的一個(gè)特點(diǎn)。所謂整合設(shè)計(jì)就是在做建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候就把太陽(yáng)能光電板設(shè)計(jì)考慮進(jìn)去，而不是后來(lái)才加的。建筑師考慮了適合的太陽(yáng)水平角和高度角把光電板安置在中廳。同時(shí)為了減小其對(duì)自然光的影響特意把它安置在中間。在這些策略下，這個(gè)教學(xué)區(qū)的能耗不到85kW每平方米每年。而一個(gè)好案例的標(biāo)準(zhǔn)為190kW每平方米每年。 建 筑 研 究 組 織 辦 公 樓BRE Office of the future 建筑概況 名稱：建筑研究組織（BRE，Building Research Establishment） 建造時(shí)間：1996

16、年 建筑功能：辦公室、會(huì)議室 這座未來(lái)辦公樓坐落于瓦特福德（Watford）市郊的建筑研究所（BRE）。該區(qū)域地處英國(guó)南部，氣候溫和，受噪音和空氣污染影響的程度也最輕。 該建筑采用被動(dòng)建筑設(shè)計(jì) ，結(jié)合先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，是一較為成功的綠色生態(tài)建筑。 建筑特色 建筑內(nèi)容納了為100余名工作人員準(zhǔn)備的辦公800m2的會(huì)議設(shè)施，總的面積為2040m2。辦公室分別配置在3層中，主要沿東西布置，各辦公單元的平面采用30mx13.5m的模數(shù)。既有大空間辦公室，也有封閉的小辦公室。平面不對(duì)稱呈“L”形布置，兩翼的柱網(wǎng)也有所不同。 建筑密封性很好，熱絕緣，窗戶是雙層的，中間填充有氬氣。窗戶可以打開(kāi)。這些窗戶占了主

17、要立面約一半左右的面積。南側(cè)的窗戶有外部的可活動(dòng)的挑檐來(lái)遮蔽直射日光。通過(guò)BMS系統(tǒng)控制的高窗可以用來(lái)進(jìn)行通風(fēng)控制，頂層還設(shè)有通風(fēng)口。 建筑技術(shù) 采 光 該建筑辦公室的層高為3.7m，比起普通辦公室來(lái)高出很多。這樣較高的層高保證了自然光照明的需要，在上班時(shí)間，95以上的室內(nèi)能夠有足夠的自然光照明。 大窗和南側(cè)室外的百葉窗結(jié)合，盡量爭(zhēng)取了最大的陽(yáng)光，而且這些百葉窗也可以避免炫光。 自 然 通 風(fēng) 南側(cè)立面上有五個(gè)高聳的風(fēng)塔，并裝有玻璃益于采光，通風(fēng)口有低速風(fēng)扇，可以在炎熱或無(wú)風(fēng)時(shí)節(jié)幫助通風(fēng)；在氣溫適中時(shí)，可以直接打開(kāi)窗戶通風(fēng)。 地 下 水 降 溫 低溫地板輻射： 在炎熱的夏天，利用地板中的地下水

18、管道冷卻樓板，以達(dá)到降低室內(nèi)溫度的效果。 在寒冷的冬天，建筑內(nèi)部則通過(guò)地板下的加熱管道以及環(huán)繞四周的散熱器來(lái)采暖。熱量來(lái)自于先進(jìn)的壓縮鍋爐以及一個(gè)低氧化氮鍋爐，這些鍋爐通過(guò)BMS系統(tǒng)控制的高窗得到新鮮空氣。照 明 T5照明燈具高效、節(jié)能、安全、穩(wěn)定T5和普通熒光燈相比，其管徑小，且普遍采用稀土三基色熒光粉發(fā)光材料，并涂敷保護(hù)膜，光效明顯提高。 該建筑為了將人工照明的耗電量降到最小，還使用了感光器（由BMS系統(tǒng)控制） 遮 陽(yáng) 系 統(tǒng) 可以看到遮陽(yáng)板的具體細(xì)節(jié)。遮陽(yáng)百葉由半透明的陶瓷材料制成，可以阻擋直射太陽(yáng)光，但會(huì)將陽(yáng)光漫射入室內(nèi)，百葉的角度可以自動(dòng)控制,也可以由辦公室的使用者人工調(diào)節(jié)。 南側(cè)的窗戶使用了反射玻璃，還配有電動(dòng)卷簾來(lái)減少夏季的太陽(yáng)熱吸收。 建筑的周圍還種植了落葉樹(shù)，在夏季提供遮陽(yáng)，冬季則改變寒風(fēng)的流線。 太 陽(yáng) 能 南側(cè)立