美國七大超綠色政府建築

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導讀12月24日消息,據國家地理雜志網站報道,這組照片展現的是7座“超綠色”的美國政府建築,包括國家可再生能源實驗室研究支持設施、建有紐約最大樓頂花園的摩根郵件處理設施、疾病控制預防中心總部以及海軍第33號大樓在內的建築紛紛榜上有名。 1.國家可再生能源實驗室研究支持設施 國家可再生能源實驗室研究支持設施(圖片來源:Patrick H. Corkery, NREL) 美國政府清潔 ...

12月24日消息,據國家地理雜志網站報道,這組照片展現的是7座“超綠色”的美國政府建築,包括國家可再生能源實驗室研究支持設施、建有紐約最大樓頂花園的摩根郵件處理設施、疾病控制預防中心總部以及海軍第33號大樓在內的建築紛紛榜上有名。

1.國家可再生能源實驗室研究支持設施


國家可再生能源實驗室研究支持設施(圖片來源:Patrick H. Corkery, NREL)

美國政府清潔能源研究小組正在坐落於落基山山麓的國家可再生能源實驗室研究支持設施內開展研究工作,他們的目標是展現更理想建築的未來發展前 景。由於科羅拉多州夜晚的空氣和強烈的陽光幫助冷卻、加熱和照亮800多名工作人員所處的辦公空間,耗資6400萬美元的實驗室研究支持設施的能耗只有典 型辦公大樓的一半。實驗室負責人丹·阿維祖表示:“據我們所知,這是世界上能效最高的建築。”

這座H形大樓座落於科羅拉多州的戈爾登,是美國聯邦政府——美國最大的單一能源消費者——一項努力的前鋒,旨在證明消耗極少量電量也能進行復雜 多變的工作。除了國家可再生能源實驗室研究支持設施外,其他一系列政府建築也在提高能效方面取得不小成就,它們通過富有創造性的設計克服了令人頭疼的障 礙。

國家可再生能源實驗室研究支持設施於6月投入使用,這裡的工作人員負責分析美國有關太陽能、風能以及其他可再生能源的研究數據,以及在建築物能耗研究方面取得的進步。此外,他們擔負著將讓相關技術實現商業化的這項艱巨任務。

H形研究支持大樓的長邊面朝北方和南方,允許所能受到的光照實現最大化。玻璃窗內的凹面裝置將陽光折向白色高反射天花板,光線在天花板發生的漫 反射能夠為所有辦公空間提供照明。天花板上裝有42英裡(約合68公裡)長的塑料管,夏季時負責冷卻水循環,冬季則負責將水加熱。輻射冷卻和加熱從室外環 境獲得巨大幫助,窗戶打開可讓夜晚的冷空氣進入,起到冷卻作用,風扇利用排氣式太陽能集熱牆在白天吸收的空氣又可起到加熱作用。

太陽能集熱牆是一項由再生能源實驗室的科學家研發的革新技術。在日照情況下,暗色穿孔金屬板捕獲的太陽能足以將空氣加熱9攝氏度。厚重的混凝土牆和富有創造性的一層下方的地下“熱量迷宮”或者說低矮的管道夾層可幫助調節室內溫度。

研究支持大樓在美國綠色建築委員會的LEED(領先能源與環境設計建築的英文縮寫)認證體系中獲得最高分,有望在2010年末獲得白金評級。國 家可再生能源實驗室高級工程師奧托·範·格特表示,這座建築應該被視為成熟技術使用的一次“進化”,而不是一座獨一無二的革命性設施。他說:“所采用的所 有策略都具有極高的可復制性,其中很多技術適用於所有建築和所有地址位置。”

2.一座長有會呼吸皮膚的辦公大樓


一座長有會呼吸皮膚的辦公大樓(圖片來源:Lee Foster, Alamy)

一座建築的外殼通常被稱之為“建築物圍層”,但這座“苗條”的18層聯邦辦公大樓(座落於舊金山市區的梅森大街和第七大街)的設計者並沒有采用 這種傳統方式,而是用一層暴露於室外環境的“活皮膚”包圍這一空間。灣區常年溫度在9攝氏度至18攝氏度之間,是采用自然通風方式的理想之所。從建築西北 側窗戶吹過來的穿堂風和東南側的玻璃幕牆能夠冷卻大約70%的空間,為1700名聯邦雇員提供舒適的辦公環境。自2007年以來,他們便在這座辦公大樓工 作。

這座會呼吸的建築由美國聯邦政府總務管理局負責管理,其公共建築部門專員鮑勃·派克現在仍記得在克林頓政府執政末期最初提出這一設計想法時的情 形。他說:“建築師說他們設計了一座建築,絕大多樓樓層都無需安裝空調,聽到這些話,我們所有人都呆住了。過了幾秒鐘,我們心裡便想‘他們為什麼要在舊金 山裝空調?我們到底在想什麼?’。”

美國能源部的勞倫斯·伯克利國家實驗室負責對建築物的自然通風進行建模,其建築技術專家菲利普·哈維斯表示,舊金山的這座建築采取的夜間對建築 結構進行預冷卻的方式也適用於其他氣候條件。雖然自然通風本身無法滿足夜間溫度並不是很低的潮濕地區的需要,但我們還是有必要提高這種被動式冷卻方式所占 的比重。他說:“在設計房屋和辦公大樓之初,我們應該做到謹慎並且深謀遠慮。在美國的很多氣候條件下,我們可以降低傳統空調的能耗甚至消除空調的使用。” 自然通風可將這個耗資1.44億美元的建築項目的冷卻成本降低86%,估計每年可節省50萬美元運營成本。

3.紐約最大樓頂公園


紐約最大樓頂公園(圖片來源:Gerald Merna, USPS)

曼哈頓市中心沒有太多地方可用於建造一座占地2.5英畝(約合1公頃)的公園,在一座7層辦公大樓的樓頂,美國郵政服務公司找到了這樣的地方。 每天,這座辦公大樓的工作人員要為紐約市民處理和分類1200萬封郵件。2009年,這個紐約市的最大綠色屋頂——位於第九大道和第三十大街的摩根郵件處 理設施的樓頂——正式開放。

這座樓頂公園設有大量長椅和一道藝術牆並栽種了本土耐旱多年生植物,負責為1800名工作人員的辦公空間降溫,他們每天要處理曼哈頓和布朗克斯 寄出的大量信件和郵包。對於擁有巨大辦公空間的城市設施而言,空調費用是一項主要成本。因此,在2007年改造黑色瀝青屋頂時,郵政服務公司開始探索各種 方式,以降低表面溫度,最後決定在樓頂建造一座公園。這座辦公樓的樓頂能夠承受大量土壤和植被的重量,建公園這一想法讓整座大樓在很多方面受益。

綠色屋頂的設計壽命為50年,是瀝青屋頂的兩倍。公園植被——包括珊瑚毯、ground covers、John Creech等耐旱地被植物——可以吸收降雨。郵政服務公司表示,夏季時,這些植被可將流入紐約排水系統的徑流量減少75%,冬季時則可達到40%。此 外,郵政服務公司還可以將舊屋頂的90%進行回收再利用。

郵政服務公司最初估計,耗資400萬美元的綠色屋頂每年可節省3萬美元的能源成本,官員們最近表示摩根郵政設施的能源成本實際上降低了一半,每 年節省100萬美元資金。這不僅要歸功於綠色屋頂,同時也歸功於針對這座建於1933年的建築的能量外漏情況進行的一系列改進,其中包括替換1600個舊 窗口。

摩根郵政設施以埃德溫·摩根的名字命名,他曾經是紐約的一名郵遞員,後來曾在西奧多·羅斯福執政時期擔任紐約郵政總局局長。隨著郵政服務公司首 個綠色屋頂的浮出水面,這座地標性建築在美國郵政史上留下濃重一筆,除了綠色屋頂外,美國還將啟動大量項目,用於大幅降低全美郵政系統的能耗。根據計劃, 美國郵件處理和郵寄的能耗將在2015年之前降低30%以上。

郵政服務公司在摩根郵政設施實施了一項為期兩年的監視計劃,用於測試綠色屋頂對這座建築以及周圍地區,也就是切爾西邊緣區域的影響。郵政服務公司可持續部門副總裁山姆·普爾克拉諾表示:“我們一直希望能夠遏制曼哈頓的熱島效應。”

4.疾病控制預防中心總部


疾病控制預防中心總部

美國政府的疾病控制與預防中心總部坐落於一片綠地,綠地環繞12層弧形亞特蘭大塔,裡面散布著一條條步行小道。這一設計不僅可以吸引人們前來健 身,同時也能節省能源。疾病控制與預防中心的總部耗資1.15億美元,於2006年投入使用。在設計上,這座建築可減弱這座炎熱南部城市不斷加劇的熱島效 應。綠樹成蔭的小道和具有滲透性的鋪路材料,窗戶上的遮光劑以及反射性屋頂材料均可減弱佐治亞州的陽光,為工作在這裡的1000多名工作人員提供舒適的工 作環境。此外,屋頂上還安裝了一個熱傳導能量回收系統,可在夏季時冷卻進入大樓的空氣,冬季時對空氣進行加熱。

亞特蘭大建築公司tvsdesign項目經理米卡赫·羅森表示:“這一項目的成功關鍵就是進行全方位的設計。”這座建築采用低反射率玻璃,內外 均塗有極薄的金屬塗層,用於吸收陽光和隔熱。圓形鋁材料幕牆讓照射進大樓的光線實現最大化,當自然光線足以滿足工作需要時,室內的光線管理系統便會減弱電 燈光線的強度

這座建築以參議員阿倫·斯佩克特的名字命名,他最初是賓夕法尼亞州的共和黨人,後成為民主黨人,曾擔任疾病控制與預防中心預算小組委員會的主 席。“9·11”恐怖襲擊事件發生後,這座建築配備了一個大型緊急行動中心。項目預算包括土地成本,設計建造費用以及嘗運營和設備費用。即使將疾病控制與 預防中心應對任何公共健康危機——例如炭疽熱恐慌和流感爆發——所需要的技術考慮在內,中心總部的能效也要比典型辦公大樓高出20%。

5.海軍第33號大樓


海軍第33號大樓(圖片來源:Naval Facilities Engineering Command)

美國海軍在建造綠色建築方面的第一次嘗試是對華盛頓特區阿那卡斯提亞河附近的一座建築進行改造,這是一個雄心勃勃的項目。在設計上,這座建於內 戰爆發前10年的建築最初充當一個生產車間。1998年,海軍設施工程司令部(NAVFAC)的建築工程師和設計師對這座建築進行了改造,完工後將其作為 自己的“根據地”。這是一座平淡無奇的軍隊風格建築,坐落於華盛頓海軍船舶廠,被稱之為“第33號大樓”。它采用紅磚結構,被譽為在設法提高歷史遺留建築 能效方面的典範。

由於不能對建築的外部做出任何改變,海軍方面必須采取大量措施,保持其原有特征。改造過程中,他們要與首都華盛頓無數負責文物保護的部門打交 道。所有陳舊但通風良好的單層窗戶必須完整地保留下來。為了做到這一點,海軍方面創造了一種“超級窗戶效應”,方法是在現有窗戶內側安裝雙層中空玻璃。

由於最初是一家45英尺(約合14米)高的開敞式工廠,後來又充當一個倉庫,巨大的空間很適於建造一個“樓中樓”。在現有的外殼內部,海軍建造 了一座4層建築,采用新型保溫牆體和屋頂組合件。現在,這座建築為大約400人提供辦公空間,此外還建有一間圖書館、儲藏室和機械室。

海軍設施工程司令部總工程師辦公室的高級建築師邁克爾·查普曼表示,所有的挑戰都是值得的。他說:“利用陳舊的建築是最綠色的方式。”所有具有 可持續性的建築設計成本估計在這項耗資2100萬美元的建築項目中只占8.5萬美元,每年估計可節約5.8萬美元能源,不到兩年便可收回成本。

6.沙漠中的冷卻塔


沙漠中的冷卻塔(圖片來源:NREL)

在猶他州沙漠南部一個狹窄細長的峽谷,美國國家公園管理局打造的綠色建築與獨特的自然環境巧妙融合在一起。在猶他州斯普林戴爾的錫安國家公園, 砂岩懸崖的顏色隨坡度發生變化,從奶油色變成粉紅色,再變成紅色,映襯著無雲的藍色天空;兩座2000年投入使用的下向通風冷卻塔在游客中心拔地而起。

沙漠的高溫將泵入塔頂蜂巢式結構的水蒸發,蒸發產生的冷卻空氣因其自身重量在塔內下降,最終流入建築。整個過程無需使用風扇。這一建築設計兼顧 了自然景色和冷卻質量。美國能源部國家可再生能源實驗室與公園管理局合作進行了冷卻塔的建築,實驗室主要負責人保羅·托塞裡尼表示:“我們一開始就考慮到 當地的氣候條件。走進峽谷,你會發現大量水從峽谷壁上流下來,水分的蒸發起到了冷卻作用。”

當地的冬季溫度在零下6.6攝氏度至15.5攝氏度之間,為了幫助供暖,建造者修建了一道厚厚的黑色特朗布壁,朝向太陽。這種太陽能吸熱壁以法 國建築師費利克斯·特朗布的名字命名,正是他普及了這種被動太陽能吸收技術。隨著建築物溫度降低,特朗布壁會釋放吸收的熱量,負責在夜間為建築物供暖。如 果需要的話,游客中心還可以使用供暖電器。此外,輻射頂板也可以起到供暖作用。所有系統可讓整座建築的能耗只相當於使用典型供暖和冷卻系統的不到10%, 每年可節省1.6萬美元。

錫安國家公園每年的游客人數超過250萬,在配套交通設施的幫助下,游客采取的出行方式發生了根本性改變。在此之前,一個夏日迎來的私家車數量 通常超過3000輛,汽車長龍從兩車道公路一直延伸到只有400個停車位的停車常交通擁堵不僅影響了游客的游覽心情,同時也威脅到峽谷內野生動植物的生 存。在峽谷3個獨立生態系統的交彙點,共生活著900種只在猶他州發現的植物物種。

公園的新班車系統使用清潔燃料丙烷。項目總投資2400萬美元,包括購買30輛巴士和建造一座巴士維護中心的成本。托塞裡尼表示,節能設計與建築本身融為一體,成本與典型的游客中心相當。

7.南方特色的可持續建築


南方特色的可持續建築(圖片來源:U.S. Department of Energy)

佛羅裡達州的薩比納島建有美國環境保護局的一座建築,長長的門前走廊讓人們產生一種錯覺,誤以為這座低矮的白色建築坐落於一家南方種植園。實際上,這是一座計算與地理空間學研究實驗室,走廊只是眾多節能設計中的一個。

這座建築於2008年投入使用,環境保護局海灣生態學部門的20多名科學家在這裡工作,研究人類活動對海洋、港灣和濕地生態系統的影響。他們幫 助制定策略,降低環境中的有毒化學物質數量。由於建模工作需要使用消耗大量電量的計算機系統,環境保護局通過降低冷卻和照明等其他方面的能耗讓整座建築的 能效實現最大化。

光線的顏色和巨大的走廊可幫助熱量發生偏斜。實驗室裝有大量窗戶和天窗,可減少對人工照明的依賴程度。但在這樣一座位於佛羅裡達州鍋柄狀突出地 帶的堰洲島,使用玻璃將面臨不小挑戰。2004年,伊凡颶風橫掃佛羅裡達海灣沿岸,摧毀了計算與地理空間學研究實驗室所在地區的6座建築。這一地區面積 16英畝(約合96畝),當時共有40座建築。為了抵御颶風,很多窗戶都安裝了抗撞玻璃,屋頂也主要采用鋁材料,因為傳統的木瓦容易在遭遇熱帶風暴時松 動。

節約用水同樣是設計這座建築時考慮的一個重要因素。實驗室的小便池和馬桶均使用百分百的循環水,由屋頂的雨水塔收集。憑借一系列節能設計,這座 建築獲得美國綠色建築委員會LEED銀獎認證。環境保護局海灣生態系統部門的設施負責人克萊·比徹爾表示:“我認為在可持續方面作出努力非常重要,這能夠 反映出我們的態度。我們都要為此付諸行動。”


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