【被动式设计】全球的主动探索

时入深秋,冬日将近,全球多国新一轮疫情开始蔓延。

今年以新冠肺炎为首的各种全球性灾难,对人类经济和社会的发展产生了巨大的影响,也警醒着人们重新思考我们如今的生活。其中,健康节能的人居环境成为人们的重要考量。

而被动式设计的理念在全球已经开始了广泛的主动探索,下面我们看看那些采用被动式设计的全球建筑:

01
▶罗汉普顿大学图书馆,英国◀

罗汉普顿大学图书馆在能源和舒适度方面均以被动式建筑的标准设计,拥有高度隔热的立面、高气密性和受到TABS系统支撑的屋顶。屋顶外部还安装了3.5kW的光伏板阵列,并与一个热电联装置单元相连,为附近的Elm Grove住宅及会议中心提供了电力。维护结构的性能与2013年的建筑标准相比超过了25%以上,同时实现了高气密性。

预制混凝土材质的内屋顶空间是大楼中的一个主要建筑元素,为其赋予能够支撑被动式设计的作用至关重要。

02
▶Jakob工厂,越南◀

项目坐落于越南经济首都胡志明市以北50公里的某工业园区中心,场地面积3万平方米。Jakob工厂旨在为越南众多工厂提供一个土地节约型的范本。项目的核心设计理念是采用被动式节能技术,创造出环境友好型的工厂建筑。

本案以一种创新的垂直致密化策略,代替了传统的水平式布局。建筑师将可以利用的面积堆叠在一层层的条板上。这种稳健的设计避免了不必要的地面使用,否定了不必要的土地开发,同时也为工人提供了舒适的户外空间。

03
▶香港艺术馆改造与扩建工程,中国◀

香港艺术馆加建部份包括一座两层高别馆,在天台增设的五楼展览厅, 入口大堂扩建,及重置艺术馆的餐厅及书店以增加海傍活力。修缮范围包括:在艺术馆原有外墙加铺特色水泥组件,东翼原有孤型内梯改建为玻璃展厅。透过加建及修缮两方面,以更新该馆的形象和特色。

本项目的环保措施主要为被动式设计,其特点如下:于外墙覆面与建筑物外墙中间形成的气室,透过空气对流保持室内冬暖夏凉,节能有效至15%;大部分艺术馆原有的外墙砖被保留,以减少建筑废料;应有网片夹心低辐射玻璃降低照于室内的自然光热与紫外线;在天面与地面外广场上绿化环境;节能楼宇设备,例如高效能水冷式空调系统、太阳能板等。

04
▶又见马六甲演艺剧场,马来西亚◀

服务于世界级的情境体验剧——又见马六甲演出的需要,历时5年建成的剧场成为马六甲海峡现代艺术的新坐标,占地4.75公顷,可容纳逾2000人。

在建筑技术与绿色节能方面,又见马六甲剧场做了诸多考虑。首先,良好的遮阳和通风是当地被动式节能技术的根本,基于马六甲独特的气候特征及又见马六甲剧场的运营特点,建筑师研究当地的传统民居高脚屋的特征,将观演层整体抬高,创造性地利用一层通风廊道、通风竖井、侧高窗及天窗系统等被动式的节能技术,极大优化了室内自然状态下的环境舒适度,大幅度降低了剧场运营成本。

05
▶One Airport Square综合大楼,加纳◀
One Airport Square项目重新定义了加纳对绿色建筑的标准和未来的期望。作为阿克拉市的生态地标,象征着城市的创新和发展。此项目建成于2015 年,是加纳第一座由南非绿色建筑委员会(GBCSA)颁发的 4星(设计阶段)建筑,也是西非第一座获得绿色认证的商业建筑。
该建筑采用混合模式通风策略,所有办公楼层的中庭和内外立面上均装有可操作的窗户,以增强自然通风的效率,减少不必要的空调设备使用。同时考虑到建筑所在的纬度,它的东面和西面特别容易受到太阳的辐射。在屋顶设置太阳能板,利用可再生能源,而悬挑的梯形露台,也提供了遮阴的效果,防止太阳的暴晒。由于当地典型的热带气候,大部分时间存在的中高温,因此必须采取一些措施来减少建筑制冷的需求。气候控制系统通过浮动地板分配冷空气,从而在整个平面达到均匀扩展。室内平均温度约为 23 摄氏度,而湿度水平则根据季节而变化。在夏天,它可以达到 90%的饱和点。与阿克拉的大多数建筑物相比,能耗降低了30-40%。
06
▶霍顿高中,挪威◀

学校位于霍顿市中心的Lystlunden城市公园,可容纳1200名学生和200名教职工。该项目在建筑质量、物流处理、环境友好解决方案和鼓励下一代的教育方面设定了很高的目标。

这是挪威第一个在规划阶段获得BREEAM优秀设计认证的学校建筑。该学校采用被动式节能房屋标准,大量使用木材以提高能源效率。本次项目在BREEAM Outstanding的成就将为挪威节能建筑的进一步创新铺平道路。所有的选材都基于可持续性原则,木材在建筑的室内外空间中被大量使用。楼板和楼梯由大量木材制成,立面覆盖层由木材和中庭的声学元素制成。

07
▶Peira体育中心,巴塞罗那◀

项目规划之前的场地结构较为混乱,包含大量的住宅空间。住宅之间夹杂着运动场地和一个荒废的游泳池。硬质铺地和混凝土墙丝毫没有绿植的点缀。设计团队通过将运动场和游泳池集中在同一座建筑当中而得到了用于建造新花园的空地。整个项目如同一座由渗透性表面构成的“花园”:其内部的斜坡与种满绿植的外部斜坡形成连接,将社交与生态功能融为一体。

建筑设计采用了被动式建筑的标准。天窗和窗户由传感器进行监控,确保室内拥有适宜的交叉通风。紧凑的嵌入式体量最大程度地减少了立面的热损失。以日照的方向为依据,隔热层被选择性地置入建筑的外立面。

08
▶BORA住宅,西班牙马洛卡岛◀

项目利用其造型和当地的材料,该设计融入四周的田园风光,反映了马洛卡岛的当代建筑风格。

该建筑体现了被动式设计方法,有较深的悬垂结构、滑动式百叶窗、幕帘和嵌壁式门窗,日光和自然通风充满整个内部空间。家具采用中性低调的的纹理,并且都是手工制作。设计宗旨是在舒适和典雅之间达到平衡。

09
▶Bedales学院艺术与设计楼,英国◀

Bedales学院毗邻Petersfield市,位于英国南部丘陵国家公园边上的一处风景优美的山谷。新的艺术与设计楼围绕着中央草坪上的一棵茁壮的橡树而建,有着十分强烈的场所感。建筑的设计参考了传统农业建筑的山形墙结构和咬合式的简洁金属屋顶,定义出一系列连续的“谷仓”结构。富有自然气息的材料贯穿了建筑的始终:格栅墙为入口空间和室外走廊提供了荫蔽,同时为建筑赋予一种欢迎的姿态。

遵循被动式建筑的设计准则,新的艺术设计楼维系了学校与乡村的密切而持久的联系。五座斜屋顶的结构和东西朝向定义出一系列比例适当的内部空间,为建筑带来最充足的自然采光,减少了人工照明的需求。不同于裸露混凝土立面带来的稳定室温,在这座轻盈的建筑中,以木制板条构成的墙壁和茂盛的橡树共同在夏天带来阴凉。建筑表面使用的木纤维隔音板等可再生的天然材料更减少了建筑实际的碳排放量。

10
▶清华大学南区食堂,中国◀

清华大学南区食堂及就业指导中心项目,是对清华中心校园环境的一次修补更新。项目位于校园南北干道学堂路与东西干道至善路的交叉口,三面临路,一侧面向广场,是校园中心区的一处重要公共空间节点。整体设计利用地形东西两侧场地高差,为公众设置了一条具有中式巷道空间意味的室内立体街道,不仅联通了东西两侧高差2m的场地, 实现了建筑各个界面的平层入口,更通过交通组织让建筑底层成为有围墙的开放空间,为来自校园各方向的师生提供公共活动的场所。

可持续设计策略,尤其是与建筑空间结合的被动式设计策略,不仅让校园建筑室内空间舒适怡人,更降低了建筑的造价与运营能耗。建筑的地上部分借由公共中庭,被分为独立运营的餐厅区与就业指导中心。中庭内的立体街道衔接了两功能区的各楼层, 如同共享的内庭院。顶部7个蛋形天窗,为室内带来充沛的自然光, 每个天窗顶部侧壁设通风口, 以便三层通高中庭内夏季热压及风压通风。为中庭引入自然光影的同时, 避免了夏季过热的问题。
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▶埃德蒙顿机场办公楼/控制塔,加拿大◀
项目之初提出的任务就是既要为旅客和职员提供健康舒适的室内环境,又要做到可持续性设计,目标是达到LEED的银质称号。
为了实现这项任务,设计应用了最佳太阳方位。这个被动式可持续设计措施是这个新办公楼和控制塔综合建筑选址位置和朝向的基本依据。建筑选择了理想的东西朝向以最低程度地接收西晒带来的太阳辐射,因此为室内提供了一个舒适的工作环境。
围绕一圈的带状窗设计是为了让所有室内的可用空间都获得尽可能多的天光与景观。带状窗的透光孔在南面和北面打开因此获得了远处城市和近处活跃的机场跑道景观,而这些透光孔在紧挨现有主航站楼建筑的东立面上是闭合的,这是为了符合防火隔离要求并削弱这个方向的日光直射和景观。
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▶“天空之城”高密度公寓,新加坡◀
建筑包含了不同尺寸的3种公寓户型。无柱无梁的空间使平面布置灵活多变,减少了空间浪费,并可适应多种家庭需求和不同的生活方式,如家庭办公或是阁楼客厅。也为未来的多样化发展提供了必要条件。
作为新加坡最高的第一栋公共住宅,建筑获得了白金绿色标志,其采用了被动式的设计策略,自然光照亮了大厅,台阶和入口步道,自然通风也穿堂而过。开放,通风的设计使所有公寓都有着极佳的自然通风,且大部分公寓都不用安装空调。屋顶上配备有光伏发电系统。该建筑完全采用预浇制和预构建的建造方式,减少了浪费,避免了错误。该设计通过重新布置各个单元,创造了多种多样的布局,光影颜色也变化多端。

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