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绿色建筑:会呼吸自供电的神秘大厦

        发布时间:2018-04-10        

这是一幢神奇的大楼,它不借助外来电力供应,可自行解决电梯、电脑、照明灯等设备用电,凭借独特的设计和材料,大楼内不用传统的空调系统,依靠自然能源就能达到四季恒温,保持冬暖夏凉,且不产生二氧化碳或任何废气。一座总建筑面积达1556.3平方米的五层楼建筑,究竟如何做到零碳排放?让大家一起踏入“中国首座零碳排放节能大楼”——浙江宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心,来一次探秘之旅。

  踏上通往大楼入口的小径,大家发现脚下的石砖上有规则地分布着密密麻麻拇指大小的小孔,这是节能大楼的第一道“机关”。大家的向导——宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心的主任乔大宽说明:“这些砖头看似普通,其实暗藏玄机。砖头下安装了一套自主运作的雨水收集系统,地表的雨水通过小孔渗入到‘地下水库’,经过滤处理,输送到大楼内部,足够供应整座大楼的洗手、冲厕用水。”

  大楼四周的草坪上,是一排排银光闪闪的“金属篱笆”,事实上这是一套由太阳能光板构筑的强大的发电系统,能将日光转化为足够的热能进行发电,支撑大楼电梯、制冷风机、照明灯、计算机等设备的正常运转。“事实上这只是大楼发电系统的一部分,大楼楼顶、窗户边框的金属装饰材料也都是可以发电的光板,它们像一条条毛细血管把电能源源不断输送到大楼体内。”

  据了解,晴天这些太阳能光板每小时可发电600千瓦时到800千瓦时。

  但江南冬春多雨,遇到梅雨季,有可能连续十来天不见太阳,大楼还能照常运转吗?在大楼外部一块大约10平方米的凹地里,大家找到了答案。那里面站着4个直径约1米、高2米的“绿巨人”,这其实是大型的电池储蓄罐,也相当于大楼的“心脏”,将这些电池都充满,可以应付两个星期的阴雨天。“遇到连续好天气,大楼电力十足,在四个电池储蓄罐全满的情况下,大家还会把多余的电供给毗邻的体育馆。”乔大宽得意地说。

如同明亮的万花筒

  从外观看,这座5层高的大楼四面都是通透的蓝绿色玻璃,不规则的三维设计让它从四周方方正正的建筑中脱颖而出,像一只变了形的魔方。大楼外墙的扇形倾斜设计,令它“横看成岭侧成峰”,如万花筒一般令人捉摸不透。

  为确保整幢大楼在春秋冬季获得最大日照,而夏天则完全处于阴影中,设计师用电脑模拟了数以百计的不规则三维建筑,最后从中国的两项传统民间工艺——扇子和灯笼中获得灵感,将大楼设计成一只“舞动的灯笼”,大楼每一面的不规则玻璃幕墙又好似一把把自由舒展的折扇,将光与热优雅地纳入囊中。

  在这里,从早晨6点到傍晚6点都不用开灯。良好的光环境代替了人工照明,即便是地下实验室采光也很充足,每个地下室的顶部设有四个倾斜的三角形天窗,确保充足的自然光投射进来。

  整个大楼除了依靠玻璃外墙引入光线,还在内部安装了独具匠心的“采光井”。所谓“采光井”,就是在大楼每层办公楼的地面安装一块通透玻璃,代替地砖;自然光从大楼顶部的“天井”涌入后,通过每一层的通透玻璃注入每一个楼层和房间。

  当然,巧妙的采光井也存在缺陷:穿裙子的女生走上去会“走光”。“每到夏天,大家一定不忘提醒女学生们提高警惕!”乔大宽诙谐地保证。

会“呼吸”的秘密

  走在大楼里,即使是地下室,也有一股股清新的凉风扑面而来,环看四周,没有空调的影子,也没有任何设备运作发出的轰隆声,似乎周围安装的都是隐形空调。

  在大楼的地上三层,冬暖夏凉的秘密终于呈现在大家眼前。原来,大楼的主体外墙都是双层立面玻璃,外部幕墙和内墙之间有个20公分的夹层,整座大楼的制冷和加热,都是在这个夹层内不动声色地运作着。

  不同于普通空调需要电能驱动,在这座大楼里,驱使空气在夹层内流动的力量竟然是可再生能源“水”。在大楼东侧七八十米的地下,通过打桩埋管设计,一套地源热泵冷热水机组(简称“地热水泵”)深埋其中。夏天,地热水泵把太阳能集热系统作为热水来源,驱动冷水机组制冷,空气到七八十米深的地下做一个循环运动,输送回大楼里时已变成清爽的凉气;相反,冬天送上来的则是温暖的热气。

  除了自成一体的“内呼吸系统”,大楼还覆有一层会呼吸的“皮肤”,大楼外部装有可电动总控的“智能窗”,可根据建筑内安装的感应设备,确定各扇外窗及百叶的开启程度,所以即便在地下实验室也能呼吸到来自外界的清新空气,享受凉风习习的宜人环境。

  在冬季,除了来自玻璃幕墙的暖流,每个房间的地板还能传导热气。大家轻松地搬开一小块地板(为符合绿色建筑方便改造的特征,大楼的地板都是可移动的),原来地板下面有很多小孔,冬天,地热水泵中产生的热气流能通过这些小孔传上来,再通过地板的缝隙渗透到空间中,使每个房间温暖如春。

  通过这套完整的呼吸系统,整座零排放大楼虽未安装任何传统意义上的空调,却能常年保持室内恒温,冬季为20至22摄氏度,夏季为25至27摄氏度。由于使用的都是新鲜的自然空气,且整座大楼的内部温度十分均衡,人们在大楼里不易出现类似“空调病”的不适感觉。

理想中的活教材

  优雅的作品背后,是难以计数的不眠之夜,一位参与施工的工程师坦言:“这是我碰到过的最难造的房子。”由于建筑物表面极不规则,他每天必须在“错位”复杂的脚手架上攀爬。而比这更难的考验是心理压力,为了确保国内首座零碳排放大楼内的设备安装准确无误,“我感觉自己不像在造房子,而是在造飞机,不得有半点差错。”

  通常来说,1500平方米建筑的施工期为7个月左右,而这座大楼却整整造了1年零7个月。

  作为一座展示最新生态节能和建筑技术的示范样板楼,大楼造价约为同样面积普通建筑的1.5倍,但其维护成本却很有限。与同类型建筑相比,大楼节能幅度达50%以上,预计未来25年,可节约448.9吨煤和减少1081.8吨碳排放。值得一提的是,大楼还拥有世界领先的防震技术,最高可抗7.9级地震。

  “这里用到的很多环保、建筑方面的先进科技与材料,都是我的学生要研究的,可以说,整幢大楼就是一项大型的教学科研设备”,乔大宽骄傲地说。作为宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心的所在地,大楼内还配有气象房、材料热能测量实验室、建筑玻璃幕墙测试设施,自然光模拟室和风洞试验室等先进设施,重点研究再生能源技术在民居和商业建筑的应用。

  今年3月,在法国召开的国际房地产投资交易会颁奖典礼上,宁波诺丁汉大学可持续能源技术中心大楼荣获“绿色建筑奖”,这是唯一一个来自中国的获奖建筑项目。

  中国科学院院士、英国诺丁汉大学校长杨福家表示,建造这幢大楼的目的,在于推进中国在可持续发展方向上的技术应用和理念普及。“我希翼正在这座神奇的大楼里学习、工作的年轻人,今后能研究出更环保、成本更低的建筑,为中国乃至全世界的经济社会可持续发展做出贡献。”

信息来源:《亮报》


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