国外节能建筑案例分析

1、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（Michael Hopkins&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（Ove Arup & Partners）, 景观建筑师麦卡锡（Battle McCarthy） 共同合作完成的。项目于1997年底动工，1999年12月由女王正式为其揭幕开放使用，其总造价约五千万英镑。经过两年九个月的时间，霍普金斯的设计将一废旧的工业用地最终转变成了

2、一个充满自然生机的公园式校园。2001年，这一项目成为了英国皇家建筑师协会杂志的年度可持续性奖得主（RIBA Journal Sustainability Award）。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

3、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

4、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，

5、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。在考虑优化朝向与视野的基础上，主要的教学建筑朝向西南主导风方向，以获得最大的对风源与日照的利用；同时，通过中庭的设置，在建筑内形成 “风道”。夏季时，主导风经过湖面得到自然的冷却；在冬季时，靠近住宅区的树林则成为有效的风屏障。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

6、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。此外，在朝向西南夏季主日照面的窗口上被装置了可拆卸的临时性遮阳帆布，用以防止夏季时因过多获得直接日照所产生的

7、室内过热，从而避免不必要的制冷能耗。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。这一系统是在欧盟资助的研究项目的基础上试行的，也可以说是阿热普工程公司多年实践经验的积累。 “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

8、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独特的金属“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

9、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

10、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，这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

11、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

12、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。局部介绍基地的区位 地段原来都是工业厂房，图片看来是已经废弃掉的。建筑师因势就宜，把建筑放在海拔相对高的北边，而把湖和景观放在南边。水在这个建筑群相对来说显得非常重要的，在建筑的周围都设置了小水道把雨水引入湖里面。这个景观带于是就形成了建筑群和城市边界的缓冲带，不但为学生提供一个宜人的休息场所而且还从新塑造了自然空间从而把野生动物引入人的空间。把主干到设置在建筑背面，防止建筑里面有车辆的出现，使得人在建筑环境中感到格外的安全。改造后 建筑周边的水道建筑由4个部分组成：住宿区， 教学区， 研究中心

13、（图书馆）和400人餐厅,总体来说主要建筑都是围绕着良好的景观点布置的。相对单体来说每个教学建筑都有共享的中厅，于是形成了E行的平面。模型： 建筑材料的使用：建筑师注重材料的生态效应，于是选择了木材贴面。业主原来担心在校园建筑运用木材是否妥当，后来还是因为它良好的热效应所说服了。预制木材贴面把主体建筑全包起来，加上一个Warmcell insulation 保温层，在建筑外形成一个“呼吸”外皮。其不但有良好的热阻性能（U-Value:0.287），而且能够吸收湿气。在中厅的外墙中还加了一层麻布作为吸音层。建筑节能策略1：（良好的保温层）建筑的外墙用木片条贴面加Warmcell insulati

14、on 保温层，U-Value值是0.287。玻璃采用北欧规格的低U-Value玻璃。建筑节能策略2：（低能耗的通风系统）建筑背面楼梯顶上都有一个机械通风系统，形状像似一个斗篷帽子。专门用来处理室内气流通风的。原来建筑师打算用自然通风系统，可是考证发现自然风并不能有效的服务建筑教学区，于是就采用了机械系统。尽管建筑在全年大多数时间内都在运行这个系统，但是通过制动控制系统在一些日子内通过打开南边的玻璃和热压效应可以得到良好的自然通风效果。 建筑的朝南以最大限度的得到太阳辐射。同时建筑中厅用作为一个阳光房，进入教 室的气流在这里得到加热。建筑很注意自然采光设计：建筑的形状和布局；合理开窗和天窗都提供

15、了足够的自然光。而且建筑能部也有监测系统以控制没有必要的人工采光。 整合太阳能板设计是这个建筑的一个特点。所谓整合设计就是在做建筑设计的时候就把太阳能光电板设计考虑进去，而不是后来才加的。建筑师考虑了适合的太阳水平角和高度角把光电板安置在中厅。同时为了减小其对自然光的影响特意把它安置在中间。在这些策略下，这个教学区的能耗不到85kW每平方米每年。而一个好案例的标准为190kW每平方米每年。 建 筑 研 究 组 织 办 公 楼BRE Office of the future 建筑概况 名称：建筑研究组织（BRE，Building Research Establishment） 建造时间：1996

16、年 建筑功能：办公室、会议室 这座未来办公楼坐落于瓦特福德（Watford）市郊的建筑研究所（BRE）。该区域地处英国南部，气候温和，受噪音和空气污染影响的程度也最轻。 该建筑采用被动建筑设计 ，结合先进的节能技术，是一较为成功的绿色生态建筑。 建筑特色 建筑内容纳了为100余名工作人员准备的办公800m2的会议设施，总的面积为2040m2。办公室分别配置在3层中，主要沿东西布置，各办公单元的平面采用30mx13.5m的模数。既有大空间办公室，也有封闭的小办公室。平面不对称呈“L”形布置，两翼的柱网也有所不同。 建筑密封性很好，热绝缘，窗户是双层的，中间填充有氩气。窗户可以打开。这些窗户占了主

17、要立面约一半左右的面积。南侧的窗户有外部的可活动的挑檐来遮蔽直射日光。通过BMS系统控制的高窗可以用来进行通风控制，顶层还设有通风口。 建筑技术 采 光 该建筑办公室的层高为3.7m，比起普通办公室来高出很多。这样较高的层高保证了自然光照明的需要，在上班时间，95以上的室内能够有足够的自然光照明。 大窗和南侧室外的百叶窗结合，尽量争取了最大的阳光，而且这些百叶窗也可以避免炫光。 自 然 通 风 南侧立面上有五个高耸的风塔，并装有玻璃益于采光，通风口有低速风扇，可以在炎热或无风时节帮助通风；在气温适中时，可以直接打开窗户通风。 地 下 水 降 温 低温地板辐射： 在炎热的夏天，利用地板中的地下水

18、管道冷却楼板，以达到降低室内温度的效果。 在寒冷的冬天，建筑内部则通过地板下的加热管道以及环绕四周的散热器来采暖。热量来自于先进的压缩锅炉以及一个低氧化氮锅炉，这些锅炉通过BMS系统控制的高窗得到新鲜空气。照 明 T5照明灯具高效、节能、安全、稳定T5和普通荧光灯相比，其管径小，且普遍采用稀土三基色荧光粉发光材料，并涂敷保护膜，光效明显提高。 该建筑为了将人工照明的耗电量降到最小，还使用了感光器（由BMS系统控制） 遮 阳 系 统 可以看到遮阳板的具体细节。遮阳百叶由半透明的陶瓷材料制成，可以阻挡直射太阳光，但会将阳光漫射入室内，百叶的角度可以自动控制,也可以由办公室的使用者人工调节。 南侧的窗户使用了反射玻璃，还配有电动卷帘来减少夏季的太阳热吸收。 建筑的周围还种植了落叶树，在夏季提供遮阳，冬季则改变寒风的流线。 太 阳 能 南侧立