生态建筑案例分析

生态建筑案例分析—节能建筑分析顾重泰2014/11/16生态校园：英国诺丁汉大学朱比丽分校项目概况：朱比丽新校园项目设计的确定是通过1996年的一次竞标，诺丁汉大学的意图是将这一新校园塑造成为英国中部的一个可持续发展范例。最终，迈克.霍普金斯建筑师事务（MichaelHopkins&Partners）的设计以突出的生态设计特征胜出，其最后的实施是与结构工程公司阿热普（OveArup&Partners）,景观建筑师麦卡锡（BattleMcCarthy）共同合作完成的。项目设计：项目的基地距主校园约有一英里，通过自行车和公交可以很方便的进入到诺丁汉城市中心。约12公顷的月牙形基地是在原有的自行车工厂用地的基础上更新再利用的。这是对英国总的可持续发展策略在实践中的体现，即鼓励对位于城市中的工业等废地的充分再利用。基地的环境条件很具有挑战性：东北面是巨大的工业仓储设施，而在西南面则是典型的英国郊区住宅；如何有机的衔接这两个完全不一致的城市肌理，是面临的首要问题。霍普金斯的设计是建造一沿基地自然弯曲的水体，从而起到软化边界和缓冲的作用。校园的主要建筑体块也因此沿一线展开，并由一架空廊道贯穿；建筑群体的背面则由一林荫道连接，并与基地的两个出入口连通。整个新校园约41，000平方米的建筑面积，可供2，500个学生使用。位于基地中央，“漂浮”在水面上的螺旋倒锥形建筑物是校园的信息中心，包括图书馆和计算机设施，是整个校园的视觉焦点；考虑到无障碍设计，建筑内部不设楼梯，完全由一螺旋上升的坡道和位于中央的电梯贯通。与信息中心相对的建筑体块是中心教学与服务设施，包括银行，学生会，和倒插在中庭中的一300座的会议演示厅等。在这一中央建筑体的北侧，带有两个中庭的建筑体块为商业学院使用；南侧并联的三个带有中庭的体块为教育学院使用；位于中央的大中庭是开放式的学生餐厅及多功能使用。在基地两端的建筑体则为学生公寓，提供给600个本科生和150个研究生使用。基地策略基地环境的整体组织与利用是这一项目的首要考虑，因其决定着建筑小环境的质量及与其大环境的关系协调。霍普金斯的设计重点是13，000平方米的线性人工湖，使其成为有机的缓冲体，将新建筑与郊区住宅连接起来，对于整个城市则成为一新的“绿肺”。在这一水体的设计上，人工化被尽量避免，而试图营造一种人工的自然平衡：通过建筑边缘的水渠对雨水进行自然的回收利用；通过培养水生动植物去带动水体的生态循环，从而减少人工保养费用等。另外，通过沿湖廊道的设置，自然的将人工环境与自然环境衔接起来，互相渗透。在营造自然环境的同时，另一方面就是如何通过建筑的空间组织，有效的利用这一环境资源，这是最基本的生态设计手段，也是最有效、简单易行的。采光策略采光是影响人工环境质量的一项重要指标，可以将其分为人工照明和自然采光两种方式。采光的低能耗策略就是在人工照明与自然采光之间形成一种平衡，即尽量减少人工照明，而充分利用自然光。在这一策略的指导下，朱比丽校园主要教学建筑的内部被安置了被动式红外线移动探测器和日照传感器，并由智能照明中央系统统一控制当一教室有人使用时就会自动判断是否使用人工照明，代替了人工开关；如果室内有足够的自然光线，人工照明就会自动关闭，从而节约能源。在充分利用天然日照的同时，也要对其进行有效的控制。为了避免日照直射形成室内眩光，朱比丽校园主要教学建筑的外立面窗口上部被安装了水平的木百叶，而且每片百叶的上部被漆成白色以增强光线的反射。这些外百叶与窗内百叶共同起到光栅的作用，将光线充分、均匀的导入室内深处。通风策略对于自然风的利用是体现可持续性与生态设计的另一重要方面。有效的自然通风可以创造一种清新自然的人工环境，同时减小依靠机械通风的能耗。朱比丽校园设计所采用的通风策略可以称作：热回收低压机械式自然通风，它是一种混合系统，即在充分利用自然通风的基础上辅以有效的机械通风装置。“集热片”与“风塔”这一通风系统的使用在建筑上表现为两个明显的特征：一个是25毫米乘以125毫米见方的太阳能集热片，它们被集成在中庭屋顶的6毫米厚的吸热强化玻璃中，用于提供驱动机械通风扇的能源，同时它们起到一定的遮阳作用；另一个是“风塔”，其主体为楼梯间，在顶部是集成的机械抽风和热回收装置，在建筑外部呈一造型特的金属“风斗”：通过其旋转以确保排出气流总是朝下风向，从而形成最大的正负压差，加强抽风效果。据观测，通过使用这一装置所节省的能耗不到风扇耗能的百分之一，但它们被认为在树立生态建筑标识性上有着更高的价值。系统运作这一系统的运作或气流的组织可以理解为“穿越式”和“机械低压式”两种的混合。所谓“穿越式”就是通过建筑窗口的设置形成穿堂风，这一点充分体现在中庭的设计上：在室外温和气候状态下，气流在凹进的中厅入口的引导下，经过大门上部开启的玻璃百叶进入到中厅内，再经过中庭另一端屋顶上部的玻璃百叶排出，从而利用开口的高差形成有效的穿越。所谓“机械低压式”，就是在机械的辅助下，充分利用“烟囱效应”在建筑内部形成自然风循环，这尤其适用于酷热或寒冬气候条件下，当建筑窗口关闭时。其循环路径为：新鲜的空气通过处于风塔上部的机械抽风和热回收装置被引入到风道中，然后进入到各层楼板的夹层空间，进而在楼板低压发散装置的辅助下进入到室内；而废气的排出是通过走道和楼梯间的低压抽风作用，最终又回到风塔上部，再经过热回收或蒸发冷却装置，通过风斗排出。其它策略除了上述的三个主要的与建筑形态密切相关的策略，朱比丽校园设计中还采用了以下几个相关策略。首先，在保温隔热的处理上，使用了暴露的强化混凝土柱和梁腹，以充分利用其良好的蓄热性；同时在建筑屋顶处使用了人工覆土，以减小屋顶的热损失。另外，建筑的外墙被覆以红杉木板条，除了具有良好的蓄热性外，在中庭内部还起到吸声作用；也许更为重要的是，通过对这一材料的使用，创造了一种充满自然特性的环境感受（随着气候的变化，木材的色彩会发生变化）。还有，校园提供了600个可以锁铐的自行车位，以鼓励学生使用更为环保的自行车系统。结语基于校园使用后的监测，建筑的能耗被估算为85千瓦时每平方米每年，一数字低于英国建筑能耗指标ECON19的自然通风办公建筑的良好标准：112千瓦时每平方米每年。并且校方认为，与主校园相比这一新校园达到了60%的节能效果。不过在校园的使用过程中也出现了一些问题，如人工湖曾因水体过溢而涌进教学建筑；还有，朝向湖面的窗体的帆布遮阳和冬季保温效果不佳等。如果撇开这些问题，应该说由霍普金斯建筑师事务设计的这一新校园是一大胆的尝试，即基于对建筑的可持续性与生态的考虑，如何将城市景观环境，建筑与技术有机的结合在一起，创造出新的建筑形态与环境。另外，从这一实例，应该认识到：可持续性或生态在这里并不只是时髦的词语和概念，它们在建筑上的实现是建立在强有力的技术，研究与资金支持上的；是严谨科学与建筑师创造力的结合产物；而且走向真正的可持续性和生态建筑的实践，是一个不断总结、学习的过程，朱比丽校园也许并不是一个完全成功的例子，但通过对其使用后的不断监测与评估，将使我们认识到它是不是真正实现了可持续性或生态，或者说只是获得了一种形式而已。