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【HVAC】巧妙通风——看德国柏林国会大厦如何“换气”

暖通空调 2019-05-11 22:39:48

柏林国会大厦始建于1984年,原名帝国大厦。1999年福斯特设计的国会大厦重建工程完工,标志着国会大厦一次真正的重生。柏林国会大厦是一项改建工程,它的前身是具有100多年历史的帝国大厦。两德统一后的1992年,德国决定将国会大厦作为德意志联邦议会的新地址,并为此举行了设计竞赛,世界著名建筑师福斯特及其设计事务所在全球800多名建筑师中脱颖而出。福斯特胜出的重要原因之一是因为他为国会大厦设定了这样的一个改建目标:要将国会大厦改建成一座低能耗、无污染、能吸纳自然清风阳光的典型环保型建筑。



自然光利用
诺曼·福斯特的柏林国会大厦设计充分利用了自然阳光的特性,塑造出一种神圣、脱俗的室内空间氛围,在建筑用光方面取得了卓越的成就。计算机技术的发展和新技术的进步,对建筑照明中太阳能的开发利用提供了多种可能。自然光线的引入,除了可以创造空间氛围外,还可以满足室内的照明,这样就可以减少人工照明。依靠自然光可以节约能源,而且能够增强室内空间的自然感。 在国会大厦设计中,自然采光、逼风、联合发电及热回收系统的广泛使用,不仅使新大厦的能耗和运转费用降到了最低,而且还能作为地区的发电装置向邻近建筑物供电。被视为柏林新象征的玻璃穹顶不仅有助于采光,还是电能和热能的主要来源,以及自然通风系统的重要组成部分。此外,生态技术的使用,还使整个大厦设备的二氧化碳排放量减少了94%。


柏林国会大厦改建工程的设计充分利用了自然光源,建成后的议会人厅与一般观众厅并不相同,它主要依靠自然采光而且利用了光的反射,通过透明的穹顶和倒锥体将水平光反射到下面的议会大厅。议会大厅两侧的内天井设计也可以达到补充自然光线的效果,从而基本满足了议会大厅内的照明需要,大大缩减了平时人工照明设备的使用。穹顶内的遮光板可以随日照方向自动调整方位,以防止热辐射并避免眩光。沿着导轨缓缓移动的遮光板和倒锥形反射体,都有着极强的雕塑感,因此不少人把倒锥体称做“光雕”或“镜面喷泉”。日落之后,穹顶的作用正好与白天相反,室内光线向外放射使玻璃穹顶成了夜空中绚丽多姿的发光体,有如一座灯塔成为柏林市独特的景观。


通风
大厦的自然通风系统设计十分巧妙。议会大厅是通风系统的进风口,设置在西门廊的廊檐部位。新鲜空气被引入后经过大厅地板下的风道及设置在座位下的风口结构低速而均匀地散发到大厅内,然后再从穹顶内倒锥体的中空部分排出至外。倒锥体实际上在此体现了拔气烟囱的功能,整个通风系统的相互协调形成了极为合理的气流循环通路。大厦的侧窗均为双层窗设计,外层为防卫性的层压玻璃,内层为隔热玻璃,两层之间还设有遮阳装置。双层窗的外窗可以满足保安要求,而内层窗则可以随时打开。侧窗的通风既可自动调节,也可以由人工控制实现。大厦的大部分房间可以获得自然通风不换气,新鲜空气的换气频率可以根据需要进行调整,每小时可以达到1~5次。


能源利用
在能源与环保方面,改建后国会大厦决定采用生态燃料,以从油菜籽和葵花籽中提炼的油作为燃料。这种燃料燃烧发电是相当地高效、清洁,每年排放的二氧化碳量预计仅为44 t,与60年代的国会大厦曾经安装使用的年排放二氧化碳量高达7 000 t的矿物燃料的动力设备相比,大大降低了对环境的污染,提高了城市的空气环境质量。此外,议会大厅遮阳和通风系统的动力来源于设置于屋顶结构上的太阳能发电装置,其最高发电功率高达40 kW。太阳能发电设备和穹顶内可自动控制的遮阳系统相互结合,充分展现了一流建筑师福斯特的绝妙设计手法。


水的循环利用
大厦另一个生态建筑的标志是地下水层的循环利用,这也是改建工程中最引人注目的焦点之一。柏林夏日炎热,冬季十分寒冷,改建方案充分利用自然界的能源,通过地下蓄水层,把夏天的热能储存在地下,供冬天使用;同时又把冬天的寒气储存在地下,给夏天使用,形成两个季节的热量互补。国会大厦附近有深、浅两个蓄水层,深层的蓄热,浅层的蓄冷,在设计中它们成为了被充分利用的大型冷热交换器,实现了积极的生态平衡。




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