國外節(jié)能建筑案例分析

1、生態(tài)校園：英國諾丁漢大學朱比麗分校項目概況：朱比麗新校園項目設計的確定是通過1996年的一次競標，諾丁漢大學的意圖是將這一新校園塑造成為英國中部的一個可持續(xù)發(fā)展范例。最終，邁克.霍普金斯建筑師事務（Michael Hopkins&Partners）的設計以突出的生態(tài)設計特征勝出，其最后的實施是與結構工程公司阿熱普（Ove Arup & Partners）, 景觀建筑師麥卡錫（Battle McCarthy） 共同合作完成的。項目于1997年底動工，1999年12月由女王正式為其揭幕開放使用，其總造價約五千萬英鎊。經過兩年九個月的時間，霍普金斯的設計將一廢舊的工業(yè)用地最終轉變成了

2、一個充滿自然生機的公園式校園。2001年，這一項目成為了英國皇家建筑師協(xié)會雜志的年度可持續(xù)性獎得主（RIBA Journal Sustainability Award）。項目設計 項目的基地距主校園約有一英里，通過自行車和公交可以很方便的進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上更新再利用的。這是對英國總的可持續(xù)發(fā)展策略在實踐中的體現，即鼓勵對位于城市中的工業(yè)等廢地的充分再利用。基地的環(huán)境條件很具有挑戰(zhàn)性：東北面是巨大的工業(yè)倉儲設施，而在西南面則是典型的英國郊區(qū)住宅；如何有機的銜接這兩個完全不一致的城市肌理，是面臨的首要問題?；羝战鹚沟脑O計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，并由一架空廊道貫穿；建筑群體的背面則由一林蔭道連接，并與基地的兩個出入口連通。 整個新校園約41，000平方米的建筑面積，可供2，500個學生使用。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，包括圖書館和計算機設施，是整個校園的視覺焦點；考慮到無障礙設計，建筑內部不設樓梯，完全由一螺旋上升的坡道和位于中央的電梯貫通。與信息中心相對的建筑體塊是中心教學與服務設施，包括銀行，學生會，和倒插在中庭中的一300座的會議演示廳等。在這一中央建筑體的北側，帶有兩個中庭的建筑體塊為商業(yè)學院使用；南側并聯(lián)的三個

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

5、自然的將人工環(huán)境與自然環(huán)境銜接起來，互相滲透。在營造自然環(huán)境的同時，另一方面就是如何通過建筑的空間組織，有效的利用這一環(huán)境資源，這是最基本的生態(tài)設計手段，也是最有效、簡單易行的。在考慮優(yōu)化朝向與視野的基礎上，主要的教學建筑朝向西南主導風方向，以獲得最大的對風源與日照的利用；同時，通過中庭的設置，在建筑內形成 “風道”。夏季時，主導風經過湖面得到自然的冷卻；在冬季時，靠近住宅區(qū)的樹林則成為有效的風屏障。采光策略采光是影響人工環(huán)境質量的一項重要指標，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、導下，朱比麗校園主要教學建筑的內部被安置了被動式紅外線移動探測器和日照傳感器，并由智能照明中央系統(tǒng)統(tǒng)一控制：當一教室有人使用時就會自動判斷是否使用人工照明，代替了人工開關；如果室內有足夠的自然光線，人工照明就會自動關閉，從而節(jié)約能源。在充分利用天然日照的同時，也要對其進行有效的控制。為了避免日照直射形成室內眩光，朱比麗校園主要教學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光線的反射。這些外百葉與窗內百葉共同起到光柵的作用，將光線充分、均勻的導入室內深處。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性遮陽帆布，用以防止夏季時因過多獲得直接日照所產生的

7、室內過熱，從而避免不必要的制冷能耗。通風策略對于自然風的利用是體現可持續(xù)性與生態(tài)設計的另一重要方面。有效的自然通風可以創(chuàng)造一種清新自然的人工環(huán)境，同時減小依靠機械通風的能耗。朱比麗校園設計所采用的通風策略可以稱作：熱回收低壓機械式自然通風，它是一種混合系統(tǒng)，即在充分利用自然通風的基礎上輔以有效的機械通風裝置。這一系統(tǒng)是在歐盟資助的研究項目的基礎上試行的，也可以說是阿熱普工程公司多年實踐經驗的積累。 “集熱片”與“風塔”：這一通風系統(tǒng)的使用在建筑上表現為兩個明顯的特征：一個是25毫米乘以125毫米見方的太陽能集熱片，它們被集成在中庭屋頂的6毫米厚的吸熱強化玻璃中，用于提供驅動機械通風扇的能源，同

8、時它們起到一定的遮陽作用； 另一個是“風塔”，其主體為樓梯間，在頂部是集成的機械抽風和熱回收裝置，在建筑外部呈一造型獨特的金屬“風斗”：通過其旋轉以確保排出氣流總是朝下風向，從而形成最大的正負壓差，加強抽風效果。據觀測，通過使用這一裝置所節(jié)省的能耗不到風扇耗能的百分之一，但它們被認為在樹立生態(tài)建筑標識性上有著更高的價值。系統(tǒng)運作這一系統(tǒng)的運作或氣流的組織可以理解為 “穿越式” 和 “機械低壓式”兩種的混合。所謂 “穿越式”就是通過建筑窗口的設置形成穿堂風，這一點充分體現在中庭的設計上：在室外溫和氣候狀態(tài)下，氣流在凹進的中廳入口的引導下，經過大門上部開啟的玻璃百葉進入到中廳內，再經過中庭另一端屋

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

10、凝土柱和梁腹，以充分利用其良好的蓄熱性；同時在建筑屋頂處使用了人工覆土，以減小屋頂的熱損失。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，在中庭內部還起到吸聲作用；也許更為重要的是，通過對這一材料的使用，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，木材的色彩會發(fā)生變化）。還有，校園提供了600個可以鎖銬的自行車位，以鼓勵學生使用更為環(huán)保的自行車系統(tǒng)。結語基于校園使用后的監(jiān)測，建筑的能耗被估算為85千瓦時每平方米每年，這一數字低于英國建筑能耗指標ECON19的自然通風辦公建筑的良好標準：112千瓦時每平方米每年。并且校方認為，與主校園相比這一新校園達到了60%的節(jié)能效果。不過在

11、校園的使用過程中也出現了一些問題，如人工湖曾因水體過溢而涌進教學建筑；還有，朝向湖面的窗體的帆布遮陽和冬季保溫效果不佳等。如果撇開這些問題，應該說由霍普金斯建筑師事務設計的這一新校園是一大膽的嘗試，即基于對建筑的可持續(xù)性與生態(tài)的考慮，如何將城市景觀環(huán)境，建筑與技術有機的結合在一起，創(chuàng)造出新的建筑形態(tài)與環(huán)境。另外，從這一實例，應該認識到：可持續(xù)性或生態(tài)在這里并不只是時髦的詞語和概念，它們在建筑上的實現是建立在強有力的技術，研究與資金支持上的；是嚴謹科學與建筑師創(chuàng)造力的結合產物；而且走向真正的可持續(xù)性和生態(tài)建筑的實踐，是一個不斷總結、學習的過程，朱比麗校園也許并不是一個完全成功的例子，但通過對其使

12、用后的不斷監(jiān)測與評估，將使我們認識到它是不是真正實現了可持續(xù)性或生態(tài)，或者說只是獲得了一種形式而已。局部介紹基地的區(qū)位 地段原來都是工業(yè)廠房，圖片看來是已經廢棄掉的。建筑師因勢就宜，把建筑放在海拔相對高的北邊，而把湖和景觀放在南邊。水在這個建筑群相對來說顯得非常重要的，在建筑的周圍都設置了小水道把雨水引入湖里面。這個景觀帶于是就形成了建筑群和城市邊界的緩沖帶，不但為學生提供一個宜人的休息場所而且還從新塑造了自然空間從而把野生動物引入人的空間。把主干到設置在建筑背面，防止建筑里面有車輛的出現，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個部分組成：住宿區(qū)， 教學區(qū)， 研究中心

13、（圖書館）和400人餐廳,總體來說主要建筑都是圍繞著良好的景觀點布置的。相對單體來說每個教學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，于是選擇了木材貼面。業(yè)主原來擔心在校園建筑運用木材是否妥當，后來還是因為它良好的熱效應所說服了。預制木材貼面把主體建筑全包起來，加上一個Warmcell insulation 保溫層，在建筑外形成一個“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：（低能耗的通風系統(tǒng)）建筑背面樓梯頂上都有一個機械通風系統(tǒng)，形狀像似一個斗篷帽子。專門用來處理室內氣流通風的。原來建筑師打算用自然通風系統(tǒng)，可是考證發(fā)現自然風并不能有效的服務建筑教學區(qū)，于是就采用了機械系統(tǒng)。盡管建筑在全年大多數時間內都在運行這個系統(tǒng)，但是通過制動控制系統(tǒng)在一些日子內通過打開南邊的玻璃和熱壓效應可以得到良好的自然通風效果。 建筑的朝南以最大限度的得到太陽輻射。同時建筑中廳用作為一個陽光房，進入教 室的氣流在這里得到加熱。建筑很注意自然采光設計：建筑的形狀和布局；合理開窗和天窗都提供

15、了足夠的自然光。而且建筑能部也有監(jiān)測系統(tǒng)以控制沒有必要的人工采光。 整合太陽能板設計是這個建筑的一個特點。所謂整合設計就是在做建筑設計的時候就把太陽能光電板設計考慮進去，而不是后來才加的。建筑師考慮了適合的太陽水平角和高度角把光電板安置在中廳。同時為了減小其對自然光的影響特意把它安置在中間。在這些策略下，這個教學區(qū)的能耗不到85kW每平方米每年。而一個好案例的標準為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） 建造時間：1996

16、年 建筑功能：辦公室、會議室 這座未來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。 該建筑采用被動建筑設計 ，結合先進的節(jié)能技術，是一較為成功的綠色生態(tài)建筑。 建筑特色 建筑內容納了為100余名工作人員準備的辦公800m2的會議設施，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。既有大空間辦公室，也有封閉的小辦公室。平面不對稱呈“L”形布置，兩翼的柱網也有所不同。 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。這些窗戶占了主

17、要立面約一半左右的面積。南側的窗戶有外部的可活動的挑檐來遮蔽直射日光。通過BMS系統(tǒng)控制的高窗可以用來進行通風控制，頂層還設有通風口。 建筑技術 采 光 該建筑辦公室的層高為3.7m，比起普通辦公室來高出很多。這樣較高的層高保證了自然光照明的需要，在上班時間，95以上的室內能夠有足夠的自然光照明。 大窗和南側室外的百葉窗結合，盡量爭取了最大的陽光，而且這些百葉窗也可以避免炫光。 自 然 通 風 南側立面上有五個高聳的風塔，并裝有玻璃益于采光，通風口有低速風扇，可以在炎熱或無風時節(jié)幫助通風；在氣溫適中時，可以直接打開窗戶通風。 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，以達到降低室內溫度的效果。 在寒冷的冬天，建筑內部則通過地板下的加熱管道以及環(huán)繞四周的散熱器來采暖。熱量來自于先進的壓縮鍋爐以及一個低氧化氮鍋爐，這些鍋爐通過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 系 統(tǒng) 可以看到遮陽板的具體細節(jié)。遮陽百葉由半透明的陶瓷材料制成，可以阻擋直射太陽光，但會將陽光漫射入室內，百葉的角度可以自動控制,也可以由辦公室的使用者人工調節(jié)。 南側的窗戶使用了反射玻璃，還配有電動卷簾來減少夏季的太陽熱吸收。 建筑的周圍還種植了落葉樹，在夏季提供遮陽，冬季則改變寒風的流線。 太 陽 能 南側立