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新加坡國立大學(xué)設(shè)計與環(huán)境學(xué)院2024-11-13 15:11作者：盧求
 作者 | 盧求，德國可持續(xù)建筑委員會（DGNB）國際部董事，五合國際總建筑師 項目概況 新加坡國立大學(xué)設(shè)計與環(huán)境學(xué)院位于大學(xué)校園中的一個小山坡上，周圍綠植茂盛。這幢總面積為8500平方的六層多學(xué)科教學(xué)樓，內(nèi)部設(shè)有1500平米的設(shè)計工作室、500平米的開放式廣場、各式各樣的公共和社交空間、工作區(qū)和研究中心、咖啡店和圖書館，2019年4月落成投入使用。 項目的建筑設(shè)計追求靈活高效的新型教學(xué)空間，保證展覽布置對空間的需求、學(xué)校特殊的裝置以及空間未來使用的多變性，大多數(shù)空間都可以靈活調(diào)整面積。設(shè)計與環(huán)境學(xué)院不是孤立建筑，而是形成一個環(huán)境、一個區(qū)域或者是鄰近社區(qū)的一個部分，可以用作支持社區(qū)活動。使學(xué)生和老師有機(jī)會走出教室學(xué)習(xí)，參與設(shè)計、開發(fā)、施工和運營最前沿的建筑。 設(shè)計與環(huán)境學(xué)院建筑獲得眾多可持續(xù)大獎，包括東南亞地區(qū)首個ILFI零能耗建筑認(rèn)證、世界第一座大學(xué)建筑WELL金級認(rèn)證，德國DGNB正氣候效應(yīng)建筑獎、 新加坡綠色標(biāo)志白金認(rèn)證等。
項目業(yè)主：新加坡國立大學(xué) 建筑設(shè)計：Serie + Multiply Architects, Surbana Jurong 節(jié)能設(shè)計：德國超日（Transolar）公司 建筑面積：8500㎡ 落成時間：2019年 建筑攝影：Rory Gardiner 可持續(xù)設(shè)計與技術(shù)系統(tǒng) 開放通透、遮蔭降溫：設(shè)計與環(huán)境學(xué)院建筑非常通透開放，立面虛實變化豐富。寬敞的大平臺將幫助拓展建筑的交互和視覺連接，形成一個非常透明的立方體，其內(nèi)外部的界限模糊，自然景觀作為建筑的背景，為建筑錦上添花。設(shè)計秉承了東南亞地區(qū)熱帶建筑的風(fēng)格，超過50%的面積是自然通風(fēng)的，大部分空間都是自然通風(fēng)采光，空調(diào)僅在需要時打開，而那些夾在通風(fēng)空間中間的房間，則受益于交叉通風(fēng)，有助于交換散熱。該建筑采用了熱帶地區(qū)特有的陽臺設(shè)計，建筑中露臺、景觀陽臺交替出現(xiàn)，不僅獲得良好的景觀效果，也促進(jìn)了建筑的通風(fēng)降溫。
建筑中學(xué)習(xí)、工作和社交區(qū)域之間并沒有明顯的界限。建筑設(shè)計不僅滿足今天的教學(xué)方式，也為未來的授課方式做了很好的鋪墊。例如，樓的內(nèi)部空間將用于科研，在這些區(qū)域，學(xué)?？梢圆鸪鈮Γ眯碌脑O(shè)計替換，從而滿足學(xué)校的科研需求。
巧妙的遮陽設(shè)計：被動式設(shè)計為建筑實現(xiàn)零能耗創(chuàng)造了很好的條件，采用適合熱帶氣候地區(qū)氣候特點的建筑風(fēng)格，建筑南向設(shè)計了超大的挑檐，為景觀陽臺和后面的房間提供了遮蔭。建筑的東、西、北方向，采用了大量鋁合金穿孔板，穿孔率50%，提供了很好的遮陽效果，同時保證了出色的通風(fēng)和視覺通透效果（圖）。建筑設(shè)計了大量開敞式空間包括環(huán)形走廊和開敞式樓梯。
自適應(yīng)舒適度理論指導(dǎo)空調(diào)設(shè)計：現(xiàn)代教育建筑空調(diào)設(shè)計通常要求室內(nèi)溫度為24-26°C，相對濕度控制在40-60%之間。如果熱帶地區(qū)建筑采用全封閉空間、通過空調(diào)系統(tǒng)維持上述室內(nèi)熱環(huán)境將消耗巨大能源。全球范圍大量自適應(yīng)舒適度（Adaptive comfort）研究結(jié)果顯示，處于自然通風(fēng)建筑物的人群相比于處在密封空調(diào)建筑物中的人群、可接受更寬的舒適溫度范圍，這些研究成果被納入了美國 ASHRAE 55-2010和歐洲EN 15251以及ISO 7730的標(biāo)準(zhǔn)之中。 本項目節(jié)能設(shè)計顧問為德國超日（Transsolar KlimaEngineering）公司，超日公司應(yīng)用自適應(yīng)舒適度理論詳細(xì)分析研究了位于熱帶地區(qū)的教育建筑室內(nèi)熱舒適環(huán)境控制相關(guān)問題，在大量研究論證和復(fù)雜縝密模擬計算基礎(chǔ)上，確定了該建筑室內(nèi)外空間舒適環(huán)境控制技術(shù)系統(tǒng)。
創(chuàng)新的高風(fēng)速交叉自然通風(fēng)系統(tǒng)：本項目采用了多項生態(tài)節(jié)能技術(shù)，包括外遮陽系統(tǒng)，透光遮陽玻璃，優(yōu)化自然采光系統(tǒng)，對26%的建筑面積區(qū)域（圖書館、設(shè)計工作室、劇場、辦公室）采用混合空調(diào)系統(tǒng)（Hybrid Tempered），對17%的建筑面積區(qū)域（綠色建筑技術(shù)實驗室、能源實驗室、計算機(jī)實驗室）采用全空調(diào)系統(tǒng)（Full AC），對46%的建筑面積區(qū)域（社交廣場、社交空間、模型間、工作間、智慧綠家）采用了創(chuàng)新的高風(fēng)速交叉自然通風(fēng)（Natural Cross Ventilated，with elevated air speed）系統(tǒng)。新風(fēng)系統(tǒng)為房間提供100%新鮮的預(yù)冷空氣，通過吊扇提高空氣的流通速度，盡管室內(nèi)溫度高于26°C、濕度高于60%， 仍可將室內(nèi)環(huán)境控制在人體舒適范圍內(nèi)。對占總面積約10%的設(shè)備機(jī)房、輔助用房采用循環(huán)通風(fēng)（Circulation）。 出色的零能耗、零碳排放建筑 不斷優(yōu)化，最終達(dá)到零能耗：本項目如果采用常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)其參照建筑的能耗模擬顯示每年需要消耗能源1947MWh；
相比參照建筑能耗降低了74.5%，用能需求只有常規(guī)建筑的25.5%，而設(shè)在建筑屋頂上的1200個太陽能光伏板，可以保證未來10年年發(fā)電量500 MWh/a，完全可以覆蓋建筑自身能耗，使建筑達(dá)到凈零能耗，因為建筑完全不消耗化石能源，因而也是一棟零碳排放建筑。
突出的創(chuàng)新性零能耗項目：新加坡國立大學(xué)設(shè)計與環(huán)境學(xué)院實現(xiàn)零能耗、零碳排放有非常杰出的示范意義，首先是項目通過適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計策略，優(yōu)化建筑空間、建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和遮陽設(shè)計，采用自適應(yīng)舒適度理論指導(dǎo)室內(nèi)空調(diào)設(shè)計，通過細(xì)致的能耗模擬，創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計建筑空調(diào)、通風(fēng)、采光照明系統(tǒng)，創(chuàng)造了高舒適度的室內(nèi)熱功環(huán)境，而能耗降低到只有常規(guī)建筑的25.5%，從而減少了大量空調(diào)設(shè)備投入，即使考慮屋頂太陽能系統(tǒng)，建筑整體造價增加也不多。 此外多層公共建筑通常能耗較大，在優(yōu)化建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和設(shè)備系統(tǒng)的基礎(chǔ)上要想實現(xiàn)零能耗建筑除了建筑自身屋頂滿鋪光伏發(fā)電板以外，通常需要在基地內(nèi)停車棚頂部或其他地方設(shè)置較大面積的太陽能光伏板，所有這些光伏板共同發(fā)電量才能滿足一棟多層建筑的能耗。而本項目實現(xiàn)了僅通過在建筑自身屋頂鋪設(shè)太陽能光伏板就滿足了建筑自身能源自給自足（100% powered by photovoltaic on own footprint）。 雨水凈化系統(tǒng)和栽種本地綠植: 該建筑設(shè)有自然凈化系統(tǒng)，利用景觀來改善水質(zhì)，同時鼓勵生活類活動和戶外教學(xué)。徑流流過屋頂和石頭，達(dá)到清除沉積物和可溶物質(zhì)的目的。約50%的植物都是本地品種，大多數(shù)來自南部的熱帶地區(qū)，這也為環(huán)境教育提供了機(jī)會。 自然特征建筑材料的使用：建筑使用了很多生物特征和元素，采用未經(jīng)加工的鋼、穿孔金屬板和混凝土材料，以表現(xiàn)其材料本身的特征。成品混凝土的表面非常特別，有些柱子的紋路與大理石相似，使得建筑的材料更有質(zhì)感和自然特征。 實際運行達(dá)到產(chǎn)能建筑：建筑投入運行后獲得校方和師生們的一致好評，在校方的精心運維管理下，建筑的實際能耗比設(shè)計能耗還低。2019-2020年度的能耗數(shù)據(jù)顯示，建筑的設(shè)計能耗為65 kWh/㎡年，實際運營能耗僅為55 kWh/㎡年。太陽能光伏設(shè)施的壽命為25年，在其生命周期內(nèi)將在滿足建筑自身能耗基礎(chǔ)上為城市電網(wǎng)輸送可觀電能。 參考文獻(xiàn)
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