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【专家解说】：中国首座零碳排放节能大楼探秘一座会“呼吸”的房子 文/周一妍 图/唐晓毅 9 月，中国第一幢零排放的节能大楼-浙江宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心正式投入使用。太阳能点灯、雨水冲厕、地热取暖，整座大楼运作过程中没有任何废气排放，自然界的能量被运用得恰到好处。也有业内人士对节能建筑提出质疑:建筑评论家Cathleen McGuigan 用“绿色豪宅”一词点出这类建筑面临的三大问题，即占地大、造价高、设计局限。 “请移开汽车，这里的砖头可非同一般。” 当记者一行驱车到达中国第一幢零碳排放节能大楼-宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心，站在门口迎接的该研究中心主任乔大宽，看见司机把车停在通往大楼入口的小径上时，如此急切地提醒。 乔大宽边说边指指地面。司机把汽车挪开后，他神情专注地观察地面上有无车轮压过的痕迹。记者低头端详，这才发现从入口到大楼长约100 米的这条小径，布满了石砖;这些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”。“这些砖头看似普通，其实造价昂贵。砖头下安装了一套雨水收集系统，整座大楼内洗手、冲厕用水全靠这套系统，所以不能承受重压。”乔大宽解释。 英国人乔大宽是可持续能源研究领域的专家。一年前，乔大宽被英国诺丁汉大学派往中国。 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，感觉像一只变了形的魔方。大楼外墙的扇形倾斜设计，则让大楼每个侧面的形状看上去都各不相同，好似万花筒。大楼四周的草坪上则安装了大面积的太阳能发电板和太阳能集热器等设备，构筑成一排排“金属篱笆”。“无论是植被、建筑，还是电池存贮装置，这里的一切都绿得可爱。” 这座大楼之所以被称为零碳排放大楼，是因为大楼可以通过阳光、地热和雨水等可再生资源，自给自足的解决用电、用水等问题，且不产生二氧化碳。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?11月11日中午，记者踏入这座神奇的大楼。 会“呼吸”的秘密 宁波已是深秋，室外的气温在15摄氏度左右。但记者进到大楼地下一层实验室的大门内，一股暖气扑面而来。环看四周，没有空调的影子，也没有任何取暖设备运作发出的轰隆声音。 “我们的空调是隐形的。”乔大宽告诉记者。这座零排放大楼并未安装任何传统意义上的空调，但室内能常年保持恒温，冬季为20-22 摄氏度，夏季在25-27 摄氏度。记者跟随乔大宽来到地上3 层，地面建筑冬暖夏凉的秘密呈现眼前。原来，大楼的主体外墙都是双层立面玻璃，玻璃中间有个夹层，整座大楼的制冷和加热，都是在这个夹层内完成。 不同于普通空调用“电”驱动，驱动空气在夹层内流动的竟然是可再生能源“水”。在大楼东侧七八十米的地下，通过打桩埋管设计，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循环一下，送上来清爽的凉气;冬天，送上来的则是温暖的热气。另外，由于大楼装有电动可总控的“智能”窗，可根据建筑内安装的感应设备，确定各外窗及百叶的开启程度，即便是地下室也能自由呼吸。 此外，地热水泵还能直接通过地板传导热气。乔大宽用一只手轻松地搬开地板上的一块(大楼的地板都是可移动的，符合绿色建筑方便改造的特征)，原来地板下面有很多小孔。“看，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。房间中就会有这种温暖的感觉。” 除了地热水泵，节能大楼另一重要装置是位于南侧坡地上的一排太阳能光板，它与大楼楼顶、窗户边的金属装饰材料，构成了一套强大的太阳能发电系统，将日光转化为足够热能发电，满足大楼电梯、计算机、制冷风机等设备的用电需要。据了解，晴天太阳能光板每小时可发电600 千瓦到800 千瓦，供60 到80 个100 瓦灯泡同时工作。碰到坏天气也不必担心，大楼外部草坪里一块大约10 平方米的凹地里，摆放着4个宽约1 米、高2 米的电池储蓄罐，这些电池都充满，可以应付两个星期的阴雨天。“有时候遇到连续好天气，大楼‘电’力十足，在四个电池储蓄罐全满的情况下，我们还会把多余没用完的电供给毗邻的体育馆。”乔大宽得意地说。 记者观察到，零碳排放大楼不仅利用热地水泵、太阳能代替了煤的燃烧，实现“零碳排放”，同时还很“节电”，良好的光环境代替了人工照明的用电需求，即便是地下实验室采光也很充足。环顾地下室四周，记者发现原来其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。而整个大楼的顶部除了依靠南向立面的大片玻璃引入光线，还有大楼内部独具匠心的“采光井”设计。 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;而大楼屋顶部分有一个大体量的开口，将自然光引入建筑内，每一层的通透玻璃则把这些光线引入到每一个楼层。 “根据英国建筑规范规定，在标准多云天空模式下，室内平均自然采光系数达到5%，可无需人工照明。零碳排放大楼光线最不好的二层也能达到平均自然采光系数9.46%。从早晨6 点到傍晚6 点都不用开灯。”乔大宽告诉记者。当然，巧妙的采光井也存在唯一一个缺陷:穿裙子的女生走上去会“走光”。“到了夏天，我一定会提醒女学生们提高警惕。”乔大宽诙谐地说。 不像在造房子，像在造飞机 “这是我梦中的房子，充满着神奇的能量，从不同角度欣赏，会变换出不同造型。”今年9 月，这幢大楼的设计者、意大利知名环保建筑设计师马里奥·库西内拉第一次站到自己设计的作品前不禁感叹。 两年前，马里奥接到设计“零碳排放”大楼的案子。为了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，马里奥用电脑模拟出多个不规则的三维建筑。当他反复斟酌该选哪一个时，电视里正在播放中国扇子舞和灯笼舞的表演。虽然分不清这究竟是中国舞蹈还是一种运动，但这让马里奥有了灵感:把两项中国传统民间工艺--折扇和灯笼运用到设计中。经过对长方体的数次变形和扭转，一只“扭曲的灯笼”诞生了，而每一面不规则的玻璃幕墙又好似一把把展开的折扇。 2007 年1 月，这幢大楼的施工图纸主设计师、宁波设计院副总建筑师郭晓辉拿到了马里奥的设计初稿。“造了几十年的房子，头一次像看‘天书’一样看一张设计初稿。”原本一个1500平方米的建筑在郭晓辉看来只能算“小菜一碟”，但这回，他却生平第一次无头绪。“看到图纸不由心一沉，这座三维建筑极不规则，南墙是歪的，东墙也斜得厉害。说实话，当时真不想接下这活儿。” 刚开始，郭晓辉总担心这座建筑的安全性。郭晓辉在以往的设计中，偶尔会碰到一个角落或一堵墙的设计是不规则的，但他从来没画过整座大楼完全不规则的深化施工图纸。不仅如此，大楼的外部幕墙和内墙还需保留20 公分空隙，而外部幕墙还全部用的是玻璃。这个“金钟罩”似的外形设计难倒了郭晓辉。 设计初期，郭晓辉还试图拨打越洋电话请求马里奥更改设计，但马里奥却十分坚持。马里奥对他解释“扭曲灯笼”的隐喻，“马里奥告诉我，建筑物体形状的不规则与‘可更新能源研究的多重可能性’理念相照应，所以不能更改。” 对绿色建筑开始有些懵懂概念的郭晓辉最终决定试一试，他先购入一套价值10 多万元的软件测算建筑物空间定点，经过无数次的越洋沟通。终于在2007 年3 月完成了施工设计图。 “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。”宁波诺丁汉大学校长助理沈伟其感慨说，“学校原本打算在2007 年10 月将大楼建筑完成，同年9 月便把乔大宽教授请来准备授课。没想到，这座节能楼就如同一个难产的孩子，工期延长了快1 年。” 一位参与施工的工程师告诉记者，“这是我造过的几百栋房子中最难造的一栋。”由于建筑物表面不规则，他每天必须在不规则的脚手架上爬上爬下。而比这更难的考验是来自心理的压力，没有人知道这座大楼建造起来后，那些高科技环保设备究竟能不能正常运转?施工期间，这位工程师曾赶赴北京、上海等许多城市，考察节能建筑，却屡屡失望而归。今年年初，这位工程师听闻北京清华大学也有一栋类似的节能大楼，同样出自马里奥之手，于是前去“取经”。 “让我失望的是，那幢大楼里的许多节能设备都成了摆设，空调、电灯还是在用，参考价值不大，一切还得自己摸索。”他告诉记者，为了确保中国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。” 据校方测算， 未来25 年，该大楼可节约448.9 吨煤和减少1081.8 吨碳排放。1081.8 吨碳排放量，究竟有多大?联合国环境规划署公布的数据显示，如果某人将在跑步机上跑步45 分钟的锻炼改为到附近公园慢跑，那么他每次可减少近1000 克二氧化碳排放量;而使用传统牙刷替代电动牙刷，每人每次可减少48 克二氧化碳排放量。 节能建筑还是“绿色豪宅”? 自从清华大学节能楼建成后，国内各建设单位和各大高校对于节能楼的兴趣便与日俱增。宁波这幢“中国首座零碳排放大楼”再一次让人们聚焦“节能楼”。沈伟其告诉记者，自从大楼开放两个月来(参观需事先预约)，已吸引超过30 多支专家团队前往考察，不少专业人士表示，希望“拷贝”零碳排放楼的节能技术。筹划建节能楼长达2 年之久的上海同济大学建筑学院也在不久前邀请乔大宽前去讲课。 这几年，“零碳排放”、“碳中和”都是国际建筑业最热的字眼。2000 年，全球共有573 项建筑工程申请LEED 认证(美国绿色建筑委员会颁布的能源与环境建筑认证)。到了2008 年，这一数据则飙升至16000 项。英国绿色委员会发布报告称，将在2020 年让所有非住宅建筑物实现“零碳排放”目标;而美国、加拿大、日本等也陆续推出降低贷款利率、减税等政策鼓励房产开发商建造节能建筑。 但随着节能建筑热潮越演越烈，业内也开始对绿色建筑提出质疑。《新闻周刊》9 月刊登了一篇名为《绿色建筑的坏消息》的文章。建筑评论家CathleenMcGuigan 用“ 绿色豪宅”(GreenMcMansion)一词点出目前绿色建筑面临的三大问题，即占地大、造价高、设计局限。此外，如果那些高科技设备在没有到使用年限的时候就已经损坏或热效率下降，节能建筑就可能从“零能耗”变成“能耗大户”。 为了实现节能的目标，节能建筑占用的空间比普通建筑要大很多。去年1月开张的拉斯韦加斯赌场酒店Palazzo占地面积高达830 万平方米，却也得到LEED 认证。对此， 乔大宽则表示，随着环保技术的革新，300 平方米的太阳光板在不久的将来可能会变成150 平方米，甚至缩小到能够安装在大楼内部，绿色建筑占地多的缺点终将消失。 绿色建筑造价不菲。郭晓辉告诉记者，“宁波的这幢零消耗节能大楼施工设计费每平方米近千元，比普通建筑贵30 倍。这还不包括付给意大利设计师马里奥的设计费用。”一位参与施工的工程师也表示，同类商业建筑每平方米造价约1500 元，而这栋大楼据他估计施工费可能高达10000元/平米以上。此外，太阳能发电板、太阳能集热器、地热水泵等的投资成本也非常高。当记者向校方求证这一建筑的总造价时，校长助理沈伟其三缄其口。他表示，“由于这座建筑只是诸多高科技的集成，研究它的造价意义不大。” 谈到“ 绿色豪宅” 的设计局限，Cathleen McGuigan 在评论中写道:“虽然丑陋的绿色建筑比丑陋的非绿色建筑胜出一筹，但这仍掩饰不住它的丑陋。”这就如同很多人看到这座中国的零碳排放大楼后的感受。记者随机采访了该校一些老师和学生，他们用“新奇”、“怪异”等词形容这幢大楼，甚至有人惊呼“这是我看到的最丑陋的建筑”。乔大宽对此的解释是，由于节能建筑本身需要确保采光充足，所以必须对外形进行适度扭曲。“这就好比裘皮大衣，以前好莱坞明星穿着它们，被认为是奢华和美丽的象征。在遭到动物保护主义人士的一再批判后，裘皮大衣变得不再华丽，反倒面目可憎。绿色建筑的命运恰恰跟裘皮大衣相反。” 中国工程院院士、清华大学建筑学院副院长江亿教授接受记者采访时表示，无论是清华的节能楼，还是中国首座零碳排放大楼，都只是综合科技的展示品。他认为，推广节能绝不是简单地安装一些所谓的节能设备，而是必须追求真正把实际能源消耗量减下来。他举例说，北京有些所谓的“绿色住宅”取消阳台，每家送一台烘干机，建筑外表安装一些太阳能电池，其实际用电量远高于一般住宅;有些住宅采用大量先进技术的中央空调，实测表明每年每平米空调电耗20 度左右，而普通分体空调的住宅，电耗仅为2 度左右。 江亿指出，中国目前城市建筑的单位面积能源消耗并不高，仅为美国的1/3 左右，清华大学校园内(除了东门附近2005 年以后建成的建筑以外)建筑的平均能耗是美国同样气候城市长青藤学校校园建筑能耗的1/5。而我国目前长江以南城市大部分普通住宅，实际能源消耗量基本接近发达国家“零碳排放”建筑。 “ 我国城市建筑不可能依靠大量的太阳能发电、风力发电、生物质能发电来解决建筑用能，而是要靠合理的建筑设计、用能系统设计、正确的运行管理方法、和使用者的节能理念与节能的生活方式来实现真正的节能。”江亿说。