米克·皮爾斯 / Mick Pearce

圖1 CH2西立面外觀（攝影： Dianna Snape）

1 引言

CH2（圖1）位于墨爾本市中心小柯林斯街（Little Collins）200號，總建筑面積12 536m2，包括1 995 m2的地下室。地上共有10層，一層是500 m2的零售商場。二層以上是政府辦公室，每層建筑面積為1 064 m2（圖2、3）。

2001年，墨爾本市政府決定建一座新的辦公樓，并將其作為到2020年前實(shí)現(xiàn)零碳排放這一長期戰(zhàn)略的一部分。墨爾本市政府公開聲明，CH2是一座全新的建筑，它有可能改變澳大利亞甚至整個世界的生態(tài)可持續(xù)設(shè)計(jì)方法。它將爭取在建筑物如何實(shí)現(xiàn)資源、社會和環(huán)境的共贏方面樹立一個新標(biāo)準(zhǔn)……CH2的長遠(yuǎn)意義還在于為其他城市提供可借鑒的典范。

CH2的設(shè)計(jì)師曾就讀于倫敦的建筑聯(lián)盟學(xué)院（Architectural Association），曾經(jīng)在非洲，主要是在津巴布韋（Zimbabwe）工作了很長時間，并從自然界中獲取了大量的設(shè)計(jì)靈感。相對于西方建筑師更多地運(yùn)用他們廣泛認(rèn)可的建筑工程學(xué)，非洲的建筑設(shè)計(jì)在獲得大自然的靈感方面比西方的限制要少得多。對于非洲城市的辦公建筑，CH2的設(shè)計(jì)師已經(jīng)找到了一種適合的設(shè)計(jì)方法——直接參考大自然在相同環(huán)境下的解決方案。在設(shè)計(jì)CH2之前，他完成了一個位于津巴布韋首都哈拉雷（Harare）的大型寫字樓項(xiàng)目，該項(xiàng)目完全模仿開闊草原上的白蟻巢穴，巨大的有機(jī)塔以優(yōu)雅的方式解決了供暖和制冷這兩個基本問題，并為居住于其中的居民提供了所有的生命支持系統(tǒng)。在CH2中，設(shè)計(jì)師將他的想法運(yùn)用到了墨爾本市區(qū)這片密集的區(qū)域，展示了將仿生學(xué)設(shè)計(jì)嵌入到完全人工都市環(huán)境中的可能性。

2 建筑立面

CH2建筑的4個立面如下。

2.1 西立面

CH2建筑的西立面朝向斯旺斯頓街（Swanston Street）。整個西墻有隨太陽照射而自動變換角度的再生木質(zhì)百葉窗遮陽（圖1），早上完全打開，下午太陽直射時關(guān)閉，由一套液壓的系統(tǒng)來控制。作為一堵10層樓高由再生木質(zhì)百葉窗構(gòu)成的外墻，西立面在下午3點(diǎn)左右可保護(hù)建筑免受陽光的曝曬。等到傍晚時分，百葉窗逐漸打開，如同綻放的花朵般，露出其后的玻璃建筑（圖4～6）。年代較為久遠(yuǎn)未經(jīng)加工過的、可再生木料是這些木材墻面的主要來源。它們是一種天然材料，并隨著時間的推移老化變色，這也是大自然氧化的過程。與其說是古樸的玻璃幕墻界定了自然，不如說它本身就是大自然繪畫的杰作。CH2的整個立面都隨著太陽的運(yùn)轉(zhuǎn)而變動，像大自然的一面鏡子。一天中除了太陽直射到西立面的3個小時外，整座城市的美景在每層樓都能盡收眼底。

2.2 北立面和南立面

北立面和南立面可以視為建筑與環(huán)境互動的圖示。根據(jù)深色物體吸收熱量暖空氣上升的自然規(guī)律，CH2大樓北立面（墨爾本位于南半球，其北向?yàn)槌柗较颍┙?0個深色的管道（圖7）。南立面則根據(jù)淺色反射熱效率高和冷空氣下沉的規(guī)律，設(shè)置了10個淺色管道（圖8），它們從屋面帶入新鮮空氣，向下輸送到建筑物各層。管道上大下小，在轉(zhuǎn)向立面的時候?yàn)槊繉訕翘峁Q氣。上大下小的錐形最大程度地提高了工作效率。北立面向上流動的廢氣和南立面向下的新鮮空氣構(gòu)成了縱向圖示元素。通過吸收太陽的輻射加熱內(nèi)部空氣，在“熱壓原理”作用下熱空氣上升，由下向上通過屋頂風(fēng)力渦輪機(jī)將廢氣帶出建筑物。晴天，北面管道是深色的，熱吸收加大了廢氣管道的空氣浮力，而南面淺色的送風(fēng)管道則反射太陽能。倒立的錐形擴(kuò)大了外墻立面窗戶面積，從而彌補(bǔ)在建筑的較低樓層逐漸減少的日光。北立面除了玻璃窗戶外還有陽臺、遮陽板和花園，垂直花園起到遮陽、防眩光和提高空氣質(zhì)量的作用。種植的植物利用再生水澆灌，栽植在每一樓層的陽臺的特制種植槽內(nèi)。墻面上設(shè)有不銹鋼網(wǎng)，供藤本植物纏繞攀附（圖9～11）。

南立面有5個高13m，直徑1.4m的噴淋塔（圖12、13），塔之間的縱向平行槽是可活動的，夜間窗戶自動開啟，使冷空氣進(jìn)入室內(nèi)，為建筑內(nèi)部空間換氣通風(fēng)。噴淋塔是透明封裝的水塔，它們演示了由重力驅(qū)動的水和空氣的蒸冷卻過程。北立面頂部安裝了黃色風(fēng)力渦輪機(jī)，通過收集風(fēng)能在夜間抽取空氣。有風(fēng)的時候，在白天不僅能發(fā)電，還能作為整流罩來防止氣流下降（圖14）。

圖5 西立面木質(zhì)百葉窗（攝影：Dianna Snape）

圖6 遮陽百葉開啟狀態(tài)（攝影：David Hannah）

圖3 一層大廳（攝影：Dianna Snape）

CH2并未因其采用了許多綠色建筑設(shè)備和手段而使外立面很不協(xié)調(diào)，相反它們豐富建筑的立面特征。立面被作為光和能量的表達(dá)，因?yàn)樗鼈冎苯诱故玖艘粋€收集光、風(fēng)和重力的自然過程，就像在森林里為了獲取適當(dāng)足夠的陽光，樹頂端的葉子都比較小，而底端的葉子就比較大。樹干則為了上方的陽光，努力與地球引力抗?fàn)?。因此錐形管道更像是自然中的塔狀物體而非平行的縱向元素。

2.3 東立面

東立面使用了穿孔金屬板（圖15、16），就像西立面一樣組成了建筑物的可呼吸表皮。東立面的這些穿孔板由不規(guī)則的波紋皺褶組成，打造了一種和樹皮類似的，更為自然的圖像效果，CH2內(nèi)部也沿用了同樣的自然肌理。

東墻上的穿孔金屬板使衛(wèi)生間能自然通風(fēng)，作為陽臺的欄桿，并把電梯間等隱蔽起來。

3 建筑的仿生學(xué)設(shè)計(jì)

圖9 北立面的遮陽板和綠化陽臺（攝影：Dianna Snape）

圖10 花臺上的小鳥

圖11 北立面的遮陽板和綠化陽臺（攝影：Dianna Snape）

圖12 南立面噴淋塔（攝影： Dianna Snape）

設(shè)計(jì)師曾經(jīng)在非洲研究白蟻的巢穴。和人類相比，它們在和大自然打交道時要聰明得多。白蟻建造了一種適合它們和真菌的生存環(huán)境，真菌是它們培育出來的食物。正如人類血管中流動的血液一樣，在白蟻巢穴內(nèi)部，空氣隨著外界的溫度和壓力而流動。白蟻巢穴是和我們身體類似的一種系統(tǒng)。它在溫度上自我調(diào)節(jié)。這可以成為建筑物的絕佳模式。在某種意義上這也是我們新陳代謝的延伸。這意味著人們可以修建一個耗能很少的建筑物。研究白蟻的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)蟻穴的中庭堪比一個超級生態(tài)系統(tǒng)或者生命體系。

對于綠色建筑而言，它提供了一個非常高明的解決方案，讓使用者和周圍環(huán)境互相協(xié)調(diào)。借鑒白蟻的中庭，考慮更多的是其功能而非視覺層面的象征意義，即設(shè)計(jì)師并非建議將建筑物的外觀設(shè)計(jì)上類似白蟻的巢穴，而是在設(shè)計(jì)建筑物的內(nèi)部時參考蟻巢的運(yùn)行方式。珍妮·班娜斯（Janine Benyus）在其所著的《仿生學(xué)》書中將這種設(shè)計(jì)方法稱作“仿生學(xué)設(shè)計(jì)”。

類似于白蟻巢穴，CH2的中庭使用毛面預(yù)制波浪形噴砂混凝土吊頂（圖17）。吊頂厚180mm，跨度長達(dá)8m，橫跨寬21m的樓板（圖18）。這些波浪形的空間盡可能地延伸以吸收下方空間使用者釋放的熱量，促進(jìn)空氣對流，增加靠墻空間的自然光照。

CH2內(nèi)部環(huán)境設(shè)計(jì)不僅非常切合人類的生理習(xí)慣，同時還嘗試重構(gòu)了根植于非洲大草原的自然美學(xué)，因此也滿足了我們的心理需求。生物自衛(wèi)本能的理念是由愛德華·威爾遜（E.O.Wilson）和他的同事提出的，探討了人類跟大自然之間更深層次的聯(lián)系。人類需要與植物為伴，需要廣闊的視野來增加安全感，需要在工作間隙逃離牢籠擁抱自然。我們需要用自然光來修正生物鐘，因?yàn)槿祟悆扇偃f年的野外生活之后僅僅經(jīng)過15代人的時間就變成了室內(nèi)動物。

4 建筑內(nèi)部能量與綠色策略

4.1 通風(fēng)降溫系統(tǒng)

CH2在建筑制冷方面做了很多努力，它采用了吊頂輻射制冷技術(shù)。夜間，波浪狀預(yù)制混凝土吊頂利用自然通風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣進(jìn)行降溫，并將冷空氣儲存以供白天使用，減少了20%的冷負(fù)荷（圖19、20）。

圖14 頂層陽臺和風(fēng)力渦輪機(jī)（攝影：Dianna Snape）

圖15 東立面

圖16 東立面穿孔金屬板（攝影：Dianna Snape）

圖17 波浪形毛細(xì)管式輻射吊頂1（攝影：Dianna Snape ）

戶外經(jīng)過過濾和干燥的新鮮空氣從17m高處設(shè)備間或更高處抽進(jìn)來，導(dǎo)入建筑南面的噴淋塔中。新風(fēng)下降的過程中被噴淋水產(chǎn)生的蒸汽冷卻后引入建筑下層的商店，而噴淋塔中的冷水流經(jīng)固定在吊頂上的冷卻板和窗前冷卻梁的時候，產(chǎn)生15℃的涼爽氣體并分散到工作區(qū)中。最終，冷水再被輸送到地下室的3個由30 000個不銹鋼球狀相變材料組成的儲能水箱中重新開始循環(huán)（圖21）。相變材料的冷凝溫度是15℃，水箱同時儲存冷空氣用于建筑的其他地方。

人體和設(shè)備散發(fā)的熱量中的20%被波浪狀混凝土吊頂吸收，80%則被主動式冷板吸收。夜間，當(dāng)?shù)蹴數(shù)目諝鉁囟雀哂谑彝鈺r，嵌入在南北立面垂直槽上的窗戶將自動開啟，冷空氣涌入，對吊頂進(jìn)行冷卻。CH2的通風(fēng)系統(tǒng)提供了100%經(jīng)過過濾、循環(huán)的新鮮空氣，工作人員可以通過位于地板上的空氣通風(fēng)口進(jìn)行獨(dú)立控制（圖22～24）。有研

圖22 辦公空間的空氣流動

圖23 辦公空間能耗示意

圖24 建筑綠色策略剖面示意

圖25 墨爾本2002年極端氣溫

圖26 北立面采光示意

4.2 采光照明

墨爾本的限高一般為40m。節(jié)能規(guī)定建筑立面窗戶的最大面積不得超過外墻面積的50%，從狹窄街道灑落下來的陽光足以讓低樓層的窗戶得到比樓頂層更多的光照。設(shè)計(jì)師通過調(diào)整CH2不同的窗戶面積，使各個樓層在狹窄的街道中得到均衡的自然光照，既降低了能耗，又保證理想的自然采光。北立面的窗戶展示了如何采用一些輔助設(shè)備，讓一些即使不能被太陽直射的區(qū)域也能獲得充足的光線（圖26），穿孔鋼材反光板將日光反射到建筑室內(nèi)的吊頂上，避免了眩光并減少人工照明的需求。

CH2 中采用了T5 節(jié)能燈具與傳感器結(jié)合，在自然采光充足的時候減少人工照明。個人的工位上配備可以控制的臺燈作為補(bǔ)充，根據(jù)工作需要來決定是否使用人工照明。

4.3 燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)

屋頂上的燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置用以發(fā)電和產(chǎn)生熱量，降低對公共電網(wǎng)的依賴。熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的CO2排放量比燃煤發(fā)電的排放量要低得多，能產(chǎn)生60kW 的電，滿足了CH2 辦公樓30 %的用電需求。同時，該裝置還提供60kW的熱量作為吸收式制冷機(jī)冷卻和冬季熱水供暖的能源。

4.4 太陽能

屋頂上48m2太陽能熱水板提供了CH2約60%的生活熱水供給，燃?xì)忮仩t作為太陽能不足時候的后備；26 m2的光電板產(chǎn)生的電力則用以驅(qū)動建筑西立面的木質(zhì)遮陽百葉窗。

4.5 污水回收利用

小柯林斯街道每天約有100m3的污水從污水管道排出。城市的污水管道中通常95%是水，這不僅對污水系統(tǒng)來講是極其沉重的負(fù)擔(dān)，也是水資源的浪費(fèi)。在CH2場地產(chǎn)生的污水通過復(fù)合凈水廠（multiwater treatment plant）處理后，將固廢物送回污水管。而抽取出來的水通過微過濾系統(tǒng)處理成優(yōu)質(zhì)的非飲用水。其中一部分回收的水用于CH2水冷卻、澆灌植物和沖廁，剩余的水可供市政府其他辦公樓、城市噴泉和植物用水。同時，對消防噴淋系統(tǒng)用水和雨水進(jìn)行回收進(jìn)一步節(jié)約了用水量。

5 建筑使用后評估

CH2建筑為550名員工提供了健康的工作環(huán)境，并將以此作為未來城市辦公發(fā)展的基準(zhǔn)。由業(yè)主和設(shè)計(jì)方共同推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展，吸納了廣泛的可持續(xù)概念，并提供了最終整體設(shè)計(jì)方案。一份獨(dú)立的評估報(bào)告顯示，墨爾本市六星級的綠色建筑CH2使用7年即可收回成本——比預(yù)期提前了3年。這份使用評估報(bào)告是由英國建筑使用研究機(jī)構(gòu)（Building Use Studies，BUS）的獨(dú)立分析家艾德里安·利曼①（Adrian Leaman）出具的 ，評價了建筑使用者對其工作環(huán)境的感受。

自2006年10月投入使用后，CH2已獲18個獎項(xiàng)，受到廣泛的國際好評，這表明CH2的商業(yè)運(yùn)營非常成功，超出預(yù)期。這份獨(dú)立報(bào)告涉及了CH2大樓核心的部分，即財(cái)務(wù)可行性。最初預(yù)測，按照員工工作效率增長4.9%來計(jì)算可以節(jié)省916 000美元，CH2在環(huán)保方面的特色需要10年才能收回成本。然而評估報(bào)告顯示員工的工作效率提高，節(jié)省了超過2 000 000美元。這就意味著之前預(yù)計(jì)要10年收回成本的周期縮短到了7年，提前3年實(shí)現(xiàn)收支平衡。

以下是CH2建筑物的一些突出成果（CH2使用后評估的關(guān)鍵數(shù)據(jù)）。

（1）員工積極參與調(diào)查，當(dāng)天在場的員工參與比例很高。

（2）員工對10個指標(biāo)中的8個進(jìn)行的評價高于平均水平。這些指標(biāo)包括：總體舒適度、設(shè)計(jì)、總體照明、需求、總體的噪音控制、如何看待生產(chǎn)率、夏季的總體溫度、冬季的總體溫度、夏季的總體空氣質(zhì)量、冬季的總體空氣質(zhì)量、健康、形象。

（3）和CH1辦公樓相比，CH2的工作效率提高了10.9%。

（4）建筑物總體性能的78%數(shù)據(jù)位居前列（即前22%）。百分位排名舒適度方面為第59位，滿意度方面為第87。

CH2不僅僅為政府樹立了典范，也為整個墨爾本市樹立了一個典范且成果正在顯現(xiàn)。報(bào)告顯示節(jié)約成本的方案也可以環(huán)保，為更多的員工提供自然光和新鮮空氣。

6 結(jié)語

CH2是澳大利亞首座以獲得六星級綠色建筑認(rèn)證為目標(biāo)的建筑，對于民用建筑來說它是一種全新的詮釋，可以從不同的角度來欣賞和解讀。CH2達(dá)到了節(jié)電85%，節(jié)氣87%，節(jié)水72%，減少87%的溫室氣體排放和80%的污水排放目標(biāo)，建筑表現(xiàn)或者美學(xué)在達(dá)成以上目標(biāo)的過程中發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。建筑之于城市，正如樹木之于森林，都是個體對所處環(huán)境的回應(yīng)。CH2被設(shè)計(jì)作為地球生態(tài)系統(tǒng)的映像，這是一個由各個關(guān)聯(lián)部分組成的復(fù)雜巨系統(tǒng)。正如要評估一個生態(tài)系統(tǒng)中各個組成部分的作用就必須參照系統(tǒng)整體，CH2建筑物內(nèi)的各個組成部分協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，通過供暖、制冷、供電和供水，才能給整座大廈創(chuàng)造一個和諧的環(huán)境。因此，與其說它是一個凝固的雕塑，不如說是一個自適應(yīng)的過程。

注釋

① 利曼是一位室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量方面的專家，以全球330座建筑物的測量數(shù)據(jù)作為評估基準(zhǔn)，其中包含47座澳大利亞的建筑。

項(xiàng)目信息

地點(diǎn)：澳大利亞維多利亞州墨爾本市小柯林斯街200號

總面積：12 536m2

地下面積：1 995m2

一層商業(yè)面積：500m2

辦公面積：9 373m2

標(biāo)準(zhǔn)層面積：1 064m2

總造價： 51 045 000.00澳元

建成時間：2006年9月

業(yè)主：墨爾本市政府

建筑設(shè)計(jì)：DesignInc建筑事務(wù)所與墨爾本市議會合作

室內(nèi)設(shè)計(jì)：DesignInc建筑事務(wù)所

結(jié)構(gòu)工程：波納契集團(tuán)（Bonacci Group）

機(jī)械/電氣工程：林肯·斯科特公司（Lincolne Scott）

景觀：墨爾本市議會

建筑環(huán)境設(shè)計(jì)：Advanced Environmental Concepts AEC

能源：Advanced Environmental Concepts AEC

照明設(shè)計(jì)：Lincolne Scott

聲環(huán)境：Marshall Day Accoustics

估算師：DCWC

總承包商：Hansen Yuncken

主要團(tuán)隊(duì)

項(xiàng)目主管：羅勃·亞當(dāng)斯教授（Prof.Rob Adams，墨爾本市政府）

項(xiàng)目經(jīng)理：Rob Lewis（墨爾本市政府）

設(shè)計(jì)主管：Mick Pearce（墨爾本市政府）

主創(chuàng)建筑師： Stephen Webb，Chris Thorne（DesignInc建筑事務(wù)所）

項(xiàng)目建筑師：Jean-Claude Bertoni（DesignInc建筑事務(wù)所）

項(xiàng)目組成員：Vi Vuong, Aldona Pajdak, Juliet Moore, Robert Lewis,Shane Power, Matt Plumbridge, Kate Gorman, Kate Senko, Ione McKenzie