郭小平 蔡大慶/ GUO Xiaoping，CAI Daqing

引言

“超級(jí)綠色”（Super Green）是德國(guó)建筑師克里斯多夫·英恩霍文（Christoph Ingenhoven）針對(duì)可持續(xù)發(fā)展建筑所倡導(dǎo)的概念，并在其近年多個(gè)項(xiàng)目里實(shí)踐發(fā)展。世界性能源短缺和溫室效應(yīng)迫使建筑行業(yè)必須走向可持續(xù)發(fā)展的道路，未來建筑的意義不再僅僅是表面的美感和邏輯的空間，更為重要的是其能否平衡能源和可持續(xù)發(fā)展?！俺?jí)綠色”建筑構(gòu)建了一個(gè)完整的生態(tài)建筑系統(tǒng)，為可持續(xù)建筑的理論和實(shí)踐提供了成功的案例和依據(jù)。

1 中庭的邏輯淵源

“Atrium”可能源于拉丁語“Ater”，意指空間里最早被爐灶熏黑的屋頂，這一空間的功能為餐廳、工作和起居。而中庭（Atrium）的概念最早出現(xiàn)在古羅馬建筑藝術(shù)中，指樓宇中的中央空間，大多為住宅內(nèi)的中央空間（圖1）。隨著羅馬帝國(guó)疆域的擴(kuò)大，這一概念也隨之被傳播向世界各地。中庭被定義為房屋中的方形的內(nèi)部空間，它通過入口進(jìn)入成為家庭的起居空間，其光線通常通過屋頂?shù)拈_窗獲得。

現(xiàn)代中庭的概念是多種形式的中心庭院于新建筑之演繹，其形式在公共建筑中常常表現(xiàn)為采用玻璃立面和玻璃屋頂形成圍合空間，陽光可以直接進(jìn)入中庭。它提供給人們?cè)谑覂?nèi)卻擁有室外環(huán)境的一種“共享空間”，人們可以在任何季節(jié)都可以感受中庭的綠色環(huán)境和舒適的溫度。美國(guó)建筑師約翰·波特曼（John Portman）是現(xiàn)代建筑史中中庭設(shè)計(jì)的開創(chuàng)者，其早期作品就開創(chuàng)性地發(fā)展了中庭的共享意義。洛杉磯的威斯汀酒店（Westin Bonaventure Hotel，圖2）及底特律的文藝復(fù)興中心（Renaissance Center，圖3）是波特曼早期中庭建筑的代表。由于星級(jí)酒店特殊的功能需求，中庭引入了綠植和水系，同時(shí)通過玻璃幕墻和玻璃屋頂使陽光進(jìn)入中庭。這一被定義為“中庭”的空間的重要意義在于它的共享——提供人們諸多交流的可能，且在任何季節(jié)都可以感受到永恒的綠色。

英國(guó)建筑師諾曼·福斯特（Norman Forster）1980年代設(shè)計(jì)的香港匯豐銀行總部項(xiàng)目（圖4）中，中庭承載了一個(gè)社會(huì)責(zé)任——使人們?cè)谶@一空間進(jìn)行交流；1990年代的法蘭克福商業(yè)銀行（圖5），中庭設(shè)計(jì)被賦予了新的內(nèi)涵，其4層的“冬季花園”將日光和自然通風(fēng)引入中庭，使位于內(nèi)側(cè)的辦公室能夠獲得新鮮的空氣；在2000年完成的倫敦市政廳（圖6），進(jìn)一步強(qiáng)化了其中庭的被動(dòng)式綠色技術(shù)功能，這一螺旋上升的中庭支持著建筑室內(nèi)的溫度，新鮮的空氣通過地面通風(fēng)口到達(dá)中庭并進(jìn)入室內(nèi)，形成自然通風(fēng)，降低能耗的同時(shí)也減少了CO2的排放。

2 新中庭的綠色策略

傳統(tǒng)的中庭概念是一個(gè)圍合的空間，通常為玻璃屋頂或玻璃墻面，有綠化和景觀，光線充足，空調(diào)系統(tǒng)支持著整體溫度，新風(fēng)系統(tǒng)使其空氣保持新鮮，人們?cè)谶@一舒適的空間里停留不受室外天氣的影響。它提供了一個(gè)人們可以在此間交流的公共場(chǎng)所，但代價(jià)是消耗大量的能源，并排放大量的CO2。新中庭的概念在具備傳統(tǒng)中庭的功能之外，兼具節(jié)能、輔助自然通風(fēng)和采光的作用，它被稱為零能源，零排放的“建筑冷空間”。通常情況下，新中庭無需機(jī)械設(shè)備，利用自然通風(fēng)、光照和采光來調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候環(huán)境，是否采用空調(diào)設(shè)備應(yīng)根據(jù)不同的區(qū)域，氣候條件決定，并在遇到極端的天氣才啟動(dòng)。

英恩霍文在2006年完成的德國(guó)漢莎航空公司總部大樓和2012年完成的悉尼布萊街1號(hào)（1 Bligh tower，Sydney ）的項(xiàng)目中重塑了中庭的意義，使其不再僅僅是人們停留和交流的空間，更成為了建筑的生態(tài)空間。新中庭空間將均衡整體大樓的溫度，達(dá)到“超級(jí)綠色”建筑的目的，改變傳統(tǒng)的工作形式，創(chuàng)造新的效益。

圖1 羅馬住宅遺址，柱和墻之間的空間被稱為“中庭”

圖2 威斯汀酒店

圖3 底特律文藝復(fù)興中心

圖4 香港匯豐銀行總部

圖5 法蘭克福商業(yè)銀行

圖6 倫敦市政廳

3 新中庭實(shí)例①

3.1 漢莎航空公司總部辦公樓

3.1.1 項(xiàng)目概述

由英恩霍文建筑師團(tuán)隊(duì)于1999年通過國(guó)際招標(biāo)獲得并設(shè)計(jì)完成的漢莎航空公司總部辦公樓，以其奇特的外形，豐富的空間和少量的能耗，向世人展示了技術(shù)、能源和社會(huì)的職責(zé)（圖7、8）。

圖7 漢莎航空公司總部辦公樓外立面

圖8 整體效果

漢莎航空公司總部辦公樓位于歐洲最繁忙的機(jī)場(chǎng)——法蘭克福機(jī)場(chǎng)，基地的北面是機(jī)場(chǎng)的停機(jī)坪和跑道，南側(cè)是德國(guó)主要的高速公路3號(hào)，西鄰高速公路通往機(jī)場(chǎng)的輔路（圖9）。在這一“重壓”的基地里完成一個(gè)國(guó)際知名的航空公司總部辦公樓的設(shè)計(jì)顯然困難重重。

圖9 場(chǎng)地鳥瞰

總體建筑整體平面由指狀的辦公樓和辦公樓之間的花園構(gòu)成（圖10～12）。屋頂是一個(gè)象征飛翔意義的弧形結(jié)構(gòu)，其下為9個(gè)辦公樓之間被稱為“家園”的不同風(fēng)格的花園。位于大樓的中軸是一個(gè)長(zhǎng)廊，聯(lián)接了橫向交通和豎向交通。總體建筑分二期進(jìn)行，共有28個(gè)花園和29個(gè)辦公單體，提供4500個(gè)工位。一期建筑于2006年完成，包括10個(gè)辦公單體和9個(gè)花園，1850個(gè)工位。

在該項(xiàng)目中，建筑師在一個(gè)非風(fēng)景區(qū)的場(chǎng)地創(chuàng)造了一個(gè)全新的花園辦公模式。弧形的屋頂形式源于飛機(jī)的形體同時(shí)代表其企業(yè)“開放的企業(yè)象征”。場(chǎng)地位于停機(jī)坪和高速公路之間，周圍有高速鐵路及城市快速鐵路，便捷的交通網(wǎng)路提升了辦公樓的價(jià)值。

3.1.2 構(gòu)造

建筑中庭花園的屋頂由雙面玻璃及鋁合金型鋼網(wǎng)架構(gòu)成，通過直角型鋼及連接件連接固定（圖13）。這一跨度為18m的輕巧的承重構(gòu)架，通過鋼構(gòu)件與辦公室上方的鋼筋混凝土屋頂連接，形成了花園屋頂?shù)臋M向拉力系統(tǒng)（圖14、15）。

兩個(gè)弧形屋頂之間交接處的多功能通風(fēng)構(gòu)件（圖16～21），起到排水、通風(fēng)、排煙的作用。這一構(gòu)件上安裝了一個(gè)精心模擬設(shè)計(jì)的壓力制動(dòng)器，防止一旦出現(xiàn)火情，風(fēng)停留在屋頂表面，煙霧進(jìn)入中庭造成危害。其主要功能在于利用通風(fēng)排風(fēng)效應(yīng)，并將根據(jù)天氣狀況由機(jī)械驅(qū)動(dòng)打開或關(guān)閉。

辦公樓外墻弧形橫梁的下端是一個(gè)集合吊頂系統(tǒng)——集合了噴淋、遮陽簾、防弦光簾的功能。辦公室和中庭之間是木制結(jié)構(gòu)的窗框，與鋼結(jié)構(gòu)的陽臺(tái)連接，以便人們可以隨時(shí)同中庭花園接觸。外置的遮陽簾則由中心控制室通過計(jì)算機(jī)控制。

3.1.3 中庭花園及綠色策略

辦公樓之間是中庭花園，花園的綠色植物則選擇了五大洲的代表樹木。通過景觀設(shè)計(jì)，形成了各種風(fēng)格的花園，象征著漢莎航空公司與世界五大洲的聯(lián)系。不同于傳統(tǒng)的中庭花園，它們是無空調(diào)設(shè)備，無取暖設(shè)備的零能耗“冷花園”。夏天立面的通風(fēng)窗開啟，新鮮的空氣進(jìn)入中庭，經(jīng)過循環(huán)通過屋頂通風(fēng)構(gòu)件排出，形成了自然的換氣系統(tǒng)，冬日陽光的照射使中庭花園保持適宜的溫度。

漢莎航空公司總部大樓的設(shè)計(jì)連接了飛機(jī)的時(shí)尚概念，重視生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、能源，在保持辦公樓環(huán)境舒適度的前提下，其設(shè)計(jì)能耗僅為普通辦公樓的35%。中庭花園使人們置身于風(fēng)景又起到了節(jié)約整體大樓能源的作用。

3.2 .悉尼1 Bligh辦公樓

3.2.1 項(xiàng)目概況

2006年，悉尼布萊街1號(hào)辦公樓（1 Bligh tower，Sydney）項(xiàng)目由英恩霍文建筑師事務(wù)所在國(guó)際招標(biāo)中獲得并于2012建設(shè)完成。該項(xiàng)目以其創(chuàng)新性的生態(tài)設(shè)計(jì)獲得了澳大利亞綠色之星評(píng)級(jí)六星級(jí)國(guó)際認(rèn)證，這也是悉尼首座獲得澳大利亞綠色建筑委員會(huì)（the Green Building Council of Australia ，GBCA）六星級(jí)認(rèn)證的辦公樓。

圖10 中庭花園

圖11 辦公空間

圖12 入口

圖13 弧形屋頂構(gòu)造

圖14 中庭花園鋼索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻

圖15 構(gòu)造系統(tǒng)示意

圖16 多功能排風(fēng)排煙構(gòu)造模型

圖17 亞琛空氣動(dòng)力所沙池模型試驗(yàn)通風(fēng)口在各種狀態(tài)下的排風(fēng)狀況

圖18 雨水排水系統(tǒng)示意

圖19 排煙系統(tǒng)示意

圖20 自然通風(fēng)系統(tǒng)

圖21 多功能排風(fēng)排煙構(gòu)造模型

1 Bligh辦公樓位于悉尼金融區(qū)，建筑共28層高139m，總面積45 000m2。該項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)重視了可持續(xù)發(fā)展、面積的高效利用及同城市肌理的融合等各項(xiàng)重要因素。橢圓形的建筑物形體很好地補(bǔ)充和呼應(yīng)了悉尼城市的天際線，使視線朝向著名的海灣大橋，在此間辦公的工作人員可獲得更多朝向海灣景觀的視野（圖22）。這座緊湊的橢圓形建筑設(shè)計(jì)達(dá)成了諸多目標(biāo)，包括在有限的面積中有效確保太陽能利用能效，以及場(chǎng)地規(guī)劃中對(duì)特殊的城市用地狀況的最佳解決方案——基地位于兩個(gè)城市網(wǎng)格中并有一定的角度，橢圓形平面成為了最佳的選擇并化解了城市規(guī)劃的問題（圖23）。首層大堂入口設(shè)計(jì)的寬闊臺(tái)階構(gòu)成了活動(dòng)與交流的新樞紐，使1 Bligh成為天然的焦點(diǎn)。寬大的臺(tái)階（圖24）夏日里處在陰影中，冬季可接受太陽輻射，為人們提供了短暫休息的可能，且在不同的季節(jié)均可感受舒適的溫度。

首層設(shè)計(jì)了咖啡廳、幼兒園和自行車停車設(shè)施（圖25）?？Х葟d為商務(wù)活動(dòng)提供等候或約見的便利，幼兒園則為大樓內(nèi)的企業(yè)員工提供便捷的兒童托管服務(wù)，解決其后顧之憂。

圖22 1 Bligh辦公樓遠(yuǎn)景

圖23 1 Bligh辦公樓俯瞰

圖24 大堂入口臺(tái)階

從寬大的臺(tái)階進(jìn)入大廳，即為中庭空間（圖26）。中庭空間的高度自首層大廳直達(dá)屋頂（圖27），內(nèi)層由玻璃幕墻封閉，玻璃幕墻的通風(fēng)設(shè)施支持著大樓內(nèi)的自然通風(fēng)系統(tǒng)。中庭內(nèi)設(shè)計(jì)了8組觀光電梯，作為室內(nèi)的豎向交通。人們?cè)诔俗娞輹r(shí)不僅可以感受中庭的奇幻空間，同時(shí)還可以看到每層辦公的場(chǎng)景（圖28）。

圖26 中庭空間

28層設(shè)計(jì)了屋頂花園（圖29）并由玻璃幕墻圍合封閉以阻擋高空的風(fēng)壓，人們可以在屋頂花園欣賞悉尼全景。

3.2.2 綠色策略

1 Bligh辦公樓的綠色策略由完整的系統(tǒng)構(gòu)成，其主要的節(jié)能策略通過外層雙層玻璃幕墻和內(nèi)部中庭完成，而中庭空間則成為建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的重要因素。在場(chǎng)地規(guī)劃方面，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了便捷路徑，行人可根據(jù)需求穿過中庭空間或繞行大樓到達(dá)目的地。大臺(tái)階的設(shè)計(jì)擴(kuò)大了廣場(chǎng)公共空間的面積，是對(duì)城市網(wǎng)格形態(tài)的最好呼應(yīng)。

大樓外層設(shè)計(jì)的雙層玻璃幕墻安裝了遮陽裝置，有效地阻擋夏季強(qiáng)烈的陽光照射，可降低建筑供冷所需能源的15%。雙層幕墻的排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)通過外墻構(gòu)件整合設(shè)計(jì)完成，以優(yōu)化夾層的溫度，避免過熱。

南側(cè)的中庭空間為整個(gè)建筑提供了“天然冷卻池”，玻璃百葉窗控制著空氣在中庭內(nèi)的流動(dòng)：新鮮的空氣通過底層大堂和南側(cè)立面進(jìn)入中庭空間，然后經(jīng)由屋頂排出，形成循環(huán)。

在材料的使用方面秉承了可持續(xù)發(fā)展的原則， 90%的建筑鋼材使用可達(dá)到50%的回收利用，41%的水泥由工業(yè)廢料產(chǎn)品所取代，所有基礎(chǔ)材料達(dá)到20%的可回收利用。橢圓形的緊湊布局提供了同矩形相同的空間面積，而外立面將節(jié)省12%的面積，從而減少了大樓整體材料的需求。此外，大樓平面柱網(wǎng)與外墻距離為6 m，該布局可以減輕梁的厚度以減少整體材料的使用。

建筑平面圍繞商務(wù)交流功能并高效使用的原則設(shè)計(jì)，工作陽臺(tái)增強(qiáng)了大樓豎向的聯(lián)系，透明的觀光電梯為工作人員和訪客提供知曉其他樓層狀態(tài)的可能，人們可以清晰地辨別方向并判斷自己的位置。大樓北側(cè)的辦公空間面朝海灣，同時(shí)面朝陽光（南半球朝陽面是北面），所有的辦公空間均可以觀賞到海景及海港大橋（圖30）。

大樓設(shè)計(jì)的天然氣供給“冷熱電三聯(lián)供”系統(tǒng)，為建筑的冷氣、暖氣和電力提供能源（圖31）。相比傳統(tǒng)的“冷熱電三聯(lián)供”系統(tǒng)，可達(dá)到其雙倍的能效。該項(xiàng)目在有限的屋頂面積上安裝了高能效的太陽能設(shè)施，太陽能轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的熱水用于為制冷熱泵提供動(dòng)力。該動(dòng)力為冷梁提供能源并降低整體建筑能耗，同時(shí)減少系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。它可以在高溫狀態(tài)下輔助建筑制冷。

污水凈化系統(tǒng)用于大樓內(nèi)部污水的處理和凈化，為了滿足污水凈化系統(tǒng)運(yùn)行最大負(fù)荷，每天有部分來自悉尼市政管網(wǎng)的污水在此凈化。由此，1 Bligh辦公樓每日將節(jié)省100 000 L凈水。

圖27 中庭空間仰視

圖28 中庭空間及豎向交通

圖29 屋頂花園

圖30 辦公樓陽臺(tái)及海景

圖31 能源系統(tǒng)示意

4 結(jié)語

德國(guó)漢莎航空公司總部大樓和悉尼1 Bligh辦公樓項(xiàng)目均為以中庭空間為主角的綠色建筑。上述兩個(gè)項(xiàng)目的中庭不再是傳統(tǒng)的空間概念，也不再是羅伯特·文丘里（Robert Venturi）理解的“空間是建筑的本質(zhì)”的概念，更不僅為供人們停留和交流的單一功能的場(chǎng)所，它是“零能耗”的中庭空間，是可持續(xù)發(fā)展的中庭空間。這種中庭空間在21世紀(jì)的今天有其超越空間概念的意義，它成為了可持續(xù)發(fā)展建筑的媒介，為大樓綠色設(shè)計(jì)提供了最佳的綠色驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

漢莎航空公司總部大樓中庭設(shè)計(jì)有其清晰的邏輯結(jié)構(gòu)——中庭綠化和生態(tài)作用，在整體建筑的10個(gè)辦公單體和9個(gè)中庭花園中，前瞻性地開創(chuàng)了花園式辦公的先河。零能源的中庭花園支持著大樓的生態(tài)系統(tǒng)，它平衡了大樓的能源需求并使其成為真實(shí)的生態(tài)建筑。該項(xiàng)目共獲得7項(xiàng)大獎(jiǎng)，其中包括人們熟悉的2007年德國(guó)iF 傳達(dá)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)（iF communication design award 2007）。1 Bligh辦公樓則是一個(gè)系統(tǒng)化的“超級(jí)綠色”建筑，該系統(tǒng)主要包括平面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、外墻立面、設(shè)備、污水處理、材料使用與回收及中庭設(shè)計(jì)。而中庭又成為 “超級(jí)綠色”的主角，它同樣是零能源中庭并起到大樓呼吸功效。1 Bligh是下一代高性能的可持續(xù)發(fā)展的辦公大樓，共獲得國(guó)際16項(xiàng)大獎(jiǎng)并囊括了幾乎所有的綠色建筑獎(jiǎng)項(xiàng)。

無疑，“超級(jí)綠色”建筑的理論和實(shí)踐為可持續(xù)發(fā)展建筑提供了參考和模式。在氣候變化影響到全球生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)CO2排放超過峰值時(shí)，當(dāng)北京的霧霾天持續(xù)經(jīng)年時(shí)，可持續(xù)建筑將成為人類必須的選擇，而“超級(jí)綠色”建筑將成為可持續(xù)建筑的范例。

注釋

① 資料來源：www.ingenhovenarchitects.com