奧地利農(nóng)業(yè)銀行總部大廈 | 全球唯一PHI認(rèn)證的摩天大樓

2018年3月，綠色建筑研習(xí)社首期德奧考察團(tuán)走進(jìn)了這座摩天大樓，在項(xiàng)目建筑師、節(jié)能咨詢師、暖通工程的師的陪同下，近距離參觀了這棟建筑，了解了項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)及運(yùn)行。

2019年4月，綠色建筑研習(xí)社德奧被動房考察之旅將再次走進(jìn)這棟PHI認(rèn)證的被動式摩天大樓，點(diǎn)擊下圖，了解詳情，歡迎咨詢參加！

下面，我們先一起了解下這棟全球唯一PHI認(rèn)證的摩天大樓：

項(xiàng)目是一幢薄片狀摩天大樓，位于維也納這座歷史名城的邊緣，俯瞰著舊城所有建筑的屋頂。這幢摩天大樓高77.2 米，整個項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以最高能效可行性為定位，包括：

• 建筑形狀和朝向的優(yōu)化

• 對抑制熱量散失的研究

• 整合建筑物使用時(shí)當(dāng)?shù)乜商峁┑哪茉矗稍偕茉春兔赓M(fèi)能源

• 仔細(xì)選擇計(jì)劃安裝的各種裝置、各種技術(shù)服務(wù)設(shè)備

• 采用耗能水平低的空調(diào)設(shè)備

• 采用先進(jìn)的電子監(jiān)控系統(tǒng)

• 讓用戶參與其中

該大樓是全球第一幢被動式摩天大樓：利用當(dāng)?shù)啬茉丛O(shè)計(jì)能源生產(chǎn)系統(tǒng)，其中包括就在幾米之外流著的多瑙河河水

鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)是一個巨型白色沉箱式的密封容器，作用是防止雜礫巖水形成的地下水滲透。筏基深入地下六層（約19米），其構(gòu)件厚度各不相同，厚度為120～210cm；內(nèi)部敷設(shè)了超過40 km的管道，并與地?zé)岜孟噙B接。

為了在四周建筑的附近建成筏基，在現(xiàn)場設(shè)置了兩百多個傳感器，用于測量道路標(biāo)高、對地層的作用力和相鄰結(jié)構(gòu)的移動，包括運(yùn)河河岸和一直通到河岸的街道。利用專門鉆成的四口井，在筏基逐漸穩(wěn)定的過程中,總共抽出了10，000m3的地下水。另外，溫泉中心管道和大樓夏季供冷管道還穿過筏基，與引自多瑙河的河水換熱。

大廳主要入口前的區(qū)域：上部可以看到雙層幕墻的聯(lián)接構(gòu)成，由通風(fēng)隔柵和交替排列的透明幕墻帶

而且，這些高層結(jié)構(gòu)在樓內(nèi)空間的空氣調(diào)節(jié)方面起著極其重要的作用。圓柱（典型柱距7.8米）與中央支撐核心構(gòu)件組成的網(wǎng)格支撐著連續(xù)澆筑的鋼筋混凝土樓板，樓板內(nèi)部環(huán)繞嵌入了預(yù)定激活建筑樓體供暖的水暖管道。這是在中歐和北歐氣候條件下（氣溫較低，平均光照時(shí)間短，故溫差有限）用得特別廣泛的一種輻射供暖系統(tǒng)，能夠方便地將結(jié)構(gòu)樓體緩慢地帶到要求的運(yùn)行溫度。

樓體激活供暖系統(tǒng)用于工作環(huán)境的冬季供暖和夏季供冷。在這種場合，管子集中在水平結(jié)構(gòu)的下部區(qū)域。因此，輻射面為天花板，而技術(shù)管網(wǎng)的分布孔洞大部分隱蔽在地板之下。

這種激活系統(tǒng)對環(huán)境氣溫波動響應(yīng)小，并由配高壓蒸汽絕熱裝置的除濕機(jī)械通風(fēng)設(shè)備支持。通過風(fēng)室和安裝在地板上的圓形風(fēng)口分配風(fēng)量，而沿樓體外周一共配置了大約1，250臺高效換熱風(fēng)機(jī)，按此情況，或用于管道送風(fēng)，或用于輸送外界新風(fēng)。僅在必要時(shí)，才啟動機(jī)械通風(fēng)設(shè)備：實(shí)際上，每一間辦公室都認(rèn)作相對于其它辦公室而獨(dú)立的單元，能夠通過雙層幕墻獲得自然通風(fēng)。

大堂的特點(diǎn)是利用玻璃天窗采光，是一個真正的帶屋頂廣場，內(nèi)部人流由此可到達(dá)街區(qū)；有三層用于舉辦會議

構(gòu)建建筑物外殼所研究的方案作為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)深化的主要課題之一，其本身具有雙重目的。一是顯著減少建筑物的熱負(fù)荷；二是獲得一種能夠積極支持設(shè)備系統(tǒng)的外殼。

大樓正面朝西。對整個樓體的形狀作了模擬，以求減少夏季下午時(shí)分立面的受曬面積。同時(shí)，依據(jù)維也納氣候特點(diǎn)對設(shè)計(jì)圖紙作了優(yōu)化，以求按照當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)定，減少陰影對周圍建筑視野的遮蔽效應(yīng)。

大樓外殼大部分是透明的，但是，盡管形象是統(tǒng)一的，其正面（11,000 平米）卻遠(yuǎn)不止只顯示一種景觀。大部分垂直立面為鉸接式雙層幕墻，從而在大樓的內(nèi)部和外部之間形成擴(kuò)大的通風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

一層內(nèi)層幕墻之間為一根根表面涂刷了絕熱材料的鋼筋混凝土圍欄，其上安裝了斷橋隔熱鋁合金雙層玻璃窗，由固定反光玻璃和可開啟的反光玻璃交替構(gòu)成，分別按垂直方向排列。于是，從保溫隔熱功能來講，整個內(nèi)層幕墻成為了一層性能極好的保溫隔熱薄膜。

在熱學(xué)上與人居空間隔離的外層幕墻沿水平方向伸展而形成腰帶狀。與圍欄相對應(yīng)的，夾層空隙（深約50 cm）整個嵌入金屬窗匣（可安裝雙層反光玻璃的箱子），以金屬隔柵或片條交替封閉匣底和/或匣頂。

匣子正面是敞開的，安裝傾斜的玻璃板，使幕墻夾層內(nèi)的空氣流入流出。這些窗匣就構(gòu)成了真正的太陽能空氣集熱器。當(dāng)金屬墻壁被太陽光線加熱時(shí)，使匣內(nèi)空氣做上升運(yùn)動，隨之又抽引室外空氣流入，并在窗戶半掩的條件下，冷卻夾層或內(nèi)部環(huán)境，于是，交叉形成了自然通風(fēng)。

展廳設(shè)在21層：建筑本體有源驅(qū)動的熱能激活表面由天花板構(gòu)成，而架空地板內(nèi)嵌入了換熱風(fēng)機(jī)

相反，窗前的空閑區(qū)裝備了自動窗戶遮陽裝置，而關(guān)窗機(jī)構(gòu)是結(jié)構(gòu)簡單的控制太陽光線的保險(xiǎn)板。固定遮陽裝置為垂直布置的尺寸相當(dāng)于反光玻璃間距的薄板；在夜間，一系列裝在遮陽板上的LED 帶照亮著摩天大樓的立面。

至于不透明的立面部分，與采用鋁合金型材的傳統(tǒng)下層結(jié)構(gòu)不同，包覆板由夾頭支承而直接掛在墻體上。夾頭是鋼制的，由一根玻璃纖維棒串連起來，固定在墻體上鉤掛外板。

后者實(shí)現(xiàn)了外層幕墻與建筑外殼內(nèi)墻的分隔，允許按需要插入所需厚度的絕熱層，并有可能修改有效的絕熱長度。這樣就有可能形成完全不存在熱橋的通風(fēng)幕墻，同時(shí)可以顯著地減小絕熱層的厚度。

人工通風(fēng)設(shè)備配備了絕熱型高壓蒸汽除濕：通過氣室和設(shè)在地板上的循環(huán)風(fēng)口分配空氣

空調(diào)所需的制冷制熱能源是由環(huán)境影響小的能源、可再生能源和/或高效能源混合供給。冬季，以沼氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)（300kWe；440kWt）覆蓋了40％的能源需求，而38％來自鄰近的數(shù)據(jù)中心廢熱回收，7％左右來自熱泵的地?zé)釗Q熱。在用能高峰時(shí)，余下的15％由當(dāng)?shù)氐倪h(yuǎn)程供熱管網(wǎng)提供。

夏季，一個吸收式制冷機(jī)組由熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)供給能源，供給空調(diào)需要的33％供冷需求，并由壓縮式冷凍機(jī)提供29％的支持以及換熱器提供28％以上的支持；其余的8％需求由連接筏基上的地?zé)岜茫–OP>5）提供。

300～400kW熱泵配備磁墊式壓縮機(jī)。換熱器用于冷卻制冷機(jī)組，并在條件允許時(shí)，用于直接冷卻通風(fēng)回路中的空氣。換熱器置于一個特定的地下槽罐，通過地下管道（直徑約一米）既與同一街區(qū)中的溫泉相連，又通向多瑙河。

多臺空氣處理機(jī)組是按照間歇運(yùn)行支持不同使用情況設(shè)計(jì)的，并且都配備了廢熱回收裝置，負(fù)責(zé)為大樓內(nèi)八個區(qū)域?qū)嵤┤斯ねL(fēng)。衛(wèi)浴熱水生產(chǎn)通過按照使用需求安裝的電熱水器解決。

在冬季，依靠當(dāng)?shù)氐倪h(yuǎn)程供熱管網(wǎng)及壓縮式冷凍機(jī)組（有幾個設(shè)在屋頂上），解決萬一可能出現(xiàn)的能源需求高峰

供熱能耗比為14 kwh/m2a，而供冷能耗比不超過9kwh/m2a，相比于一次能源需求不到117kwh/m2a，部分由熱電聯(lián)產(chǎn)（60％）和設(shè)在屋頂?shù)奶柲茈妶觯?％，功率26kwp，光照面積420m2）解決。此外，大樓還配備了與電梯連接的減速制動能量回收裝置。

設(shè)在門廳內(nèi)的多媒體系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄能量流動，并起到了指導(dǎo)工作人員抑制能耗的作用。在大樓運(yùn)行的初期，工作人員接收了有關(guān)整個系統(tǒng)特點(diǎn)及其運(yùn)行方式的詳細(xì)說明書，目的是使他們的工作行為符合企業(yè)的節(jié)能目標(biāo)。

大樓于2012年12月開始啟用，然后由設(shè)計(jì)師依照優(yōu)化綜合性能的目標(biāo)，按該建筑不同的使用條件進(jìn)行運(yùn)行管理。綜合監(jiān)控系統(tǒng)按照氣候條件和大樓的運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)了各種能源貢獻(xiàn)的平衡，與一幢裝備了傳統(tǒng)技術(shù)裝備的等效建筑相比，實(shí)際回歸到了能耗減半的水平。

2013年夏季，大樓獲得了德國被動房研究所的“非住宅用途的被動式建筑”認(rèn)證。此外，該項(xiàng)目還獲得了奧地利可持續(xù)建筑協(xié)會（?GNB）和奧地利健康與生態(tài)學(xué)會（IBO）的“氣候：活性金”級的TQB認(rèn)證。

整幢摩天大樓的建設(shè)成本大約8,400萬歐元。建造建筑 /外殼系統(tǒng)的成本可以分段估算，與可對照建筑相比，收回成本估計(jì)大約需要十四年。

雙層幕墻的細(xì)部結(jié)構(gòu)：外部窗匣底部的透光片可讓空氣進(jìn)入匣內(nèi)，依靠隔柵形成空氣對流

在中歐國家里，建筑本體的熱能驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)（TABS：熱能有源建筑系統(tǒng)）成為市場標(biāo)準(zhǔn)已有十年之久。簡言之，這是一個激活建筑本體供暖的水暖管網(wǎng)系統(tǒng)，其中樓板通常為鋼筋混凝土澆筑而變成了真正的供暖供冷終端，其特點(diǎn)是容量大、能力強(qiáng)，因此，能夠蓄積熱能和 / 或冷能，然后逐漸釋放給室內(nèi)環(huán)境。

與傳統(tǒng)的輻射式地板、墻壁和天花板相比，TABS中的水暖回路與結(jié)構(gòu)本體是聯(lián)成一體的。與一些常見的系統(tǒng)區(qū)別在于管道位置，其管道可能處于：

因熱慣性大，故衰減和/或滯后負(fù)荷尖峰為 TABS 系統(tǒng)的主要優(yōu)勢之一。與其它種類的設(shè)備系統(tǒng)相比，這種現(xiàn)象一般會導(dǎo)致所裝機(jī)器的尺寸縮小。

這類系統(tǒng)可以采用較低的接近舒適感的供熱溫度（冬季25～27℃；夏季18～22 ℃）。因此，TABS特別適合采用可再生能源。

在冬季運(yùn)行期間，需要考慮熱應(yīng)力與其有效分散之間存在著滯后，關(guān)鍵是要考慮采用某種手段在設(shè)備系統(tǒng)與環(huán)境之間進(jìn)行干預(yù)，以及所激活的結(jié)構(gòu)本體溫度與環(huán)境溫度之間存在溫度差。

即使在用于夏季供冷的場合，除去在結(jié)構(gòu)本體內(nèi)集聚的熱量也有一定的滯后，而且通常發(fā)生在環(huán)境負(fù)荷減小時(shí)。這樣，就可以按大樓不占用的時(shí)間表，推遲一點(diǎn)臨界供冷階段，甚至在夜間并用通風(fēng)系統(tǒng)。

一般說來，TABS的功能不是瞬間的，在白晝有可能減輕室內(nèi)外熱應(yīng)力變動效應(yīng)的影響，使空氣溫度只有輕微的波動，甚至不超出可接受的熱舒適度范圍。