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号称世界第一座"亚热带绿建筑教育中心",这座校园建筑到底神奇在哪?

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号称世界第一座"亚热带绿建筑教育中心"座校园建筑到底神奇在哪?


台湾成功大学是中国台湾南部的顶尖综合性研究型大学,有北台大、南成大之美誉。而落成于成功大学力行校区的绿色魔法学校,是一栋充满梦幻的美丽绿建筑,号称世界第一座亚热带绿建筑教育中心

此大楼地上三层、地下一层,总楼地板面积4800㎡,内设一间300人国际会议厅、六间中小会议室及行政研究办公室,未来将由成大研究基金会与成大博物馆进驻其中,其内部设置一间亚热带绿建筑博物馆

绿色魔法学校的成就

2010年初,成大团队确定该栋建筑年用电强度EUI43kWh/(.yr)节能达65(与相同规模办公建筑用电强度125kWh/(.yr)相比),为世界第一节能的超级绿建筑。该栋建筑2009年取得台湾钻石级绿建筑候选证书之认证,2011年得美国绿建筑协会白金级绿建筑的认证,2011年获世界立体绿化零碳建筑杰出设计奖

现代”诺亚方舟”

环保名著《世界又热、又平、又挤》作者佛里曼在书中说:我们需要一百万个诺亚,一百万艘方舟,才能拯救这时代的全部物种。设计团队借此理念,把大量的印象贯彻于此造型中。故绿色魔法学校被誉为诺亚方舟

为了方舟的印象,绿色魔法学校的外观被打造成一艘星际大战的飞船,飞船屋顶上有一面叶状活动式太阳光伏,像是此飞船的舵。屋顶的通风塔被做成像是附有烟囱的轮机指挥舱,所有栏杆、扶手、阳台也被做成舰艇的感觉。甚至调节太阳能光电版角度的控制器,特地以旧船货店买来的一个日本商船的大轮盘做成,控制轮盘的平台也以钢架做成一艘神鬼奇航海盗船的样子,让参观者争相来此拍照。

这飞船带有一片像拿破仑军帽的屋面,很是壮观。屋面出挑很深,形成深邃的遮阳,可挡掉大部分进入室内的直接日射,因而可减少许多空调耗电。这拿破仑军帽屋顶被做成阶梯状花园,花园上种满由台湾各地特选的景天科耐旱植物,强烈显现出自然生态与现代科技的对比。

建筑节能成效

EUI(Energy Use Intensity)也就是每单位楼地板面积耗电量(kWh /.yr),又称为耗电密度分析值。美国、曼谷、日本、中国办公大楼单位楼板的用电量分别为390226150111kwh/(㎡.yr)。而绿色魔法学校仅有43kwh/(㎡.yr),为世界第一!

1)碳足迹减量52%

碳足迹排放系指每个人、家庭、企业、建筑物于日常活动所释放的温室气体数量(CO2) ,用以衡量人类活动对环境的影响。而利用生命周期评估(Life Cycle Assessment, LCA)可以准确地计算目前的碳足迹。

把节能65%的成绩换算成二氧化碳排放量,并以建筑40年生命周期,从建材生产、运输、营建、使用、拆除到废弃物处理等各阶段加以细算,发现绿色魔法学校比起一般办公建筑物减少约52%的碳排放。

经研究团队计算,绿色魔法学校的二氧化碳排放量比一般办公建筑物减少51.7%。它每年的总用电量为11.32万度,相当于每年排放71.3公吨二氧化碳。成功大学为了进一步把它打造成零碳的理想,特别拨出校区内4.7公顷的绿地以创造一大片亚热带雨林,借此可以吸附所有71.3公吨的二氧化碳排放量,使绿色魔法学校成为名符其实的零碳绿建筑,是世界第一座以造林的碳中和措施达成零碳建筑。

2零碳建筑

零碳建筑就是完全不使用地球能源,完全不排放二氧化碳。以造林增加光合作用来吸附建筑物排放的二氧化碳。成功大学特别拨出魔法学校旁0.7公顷的绿地,以及成大安南校区内4.0公顷的边缘荒地,作为造林的永久绿地,从此迈向零碳绿色魔法学校。

魔法学校的节能技术

最难能可贵的是,绿色魔法学校所使用的绿建材都是平价的国产品,正符合适当技术本土科技之口号。它采用了13种绿建筑设计手法,达到难以置信的节能65%目标。包括五种建筑本体与自然通风的软性节能手法、两种设备减量的方法,五种设备节能技术以及再生能源技术。其中最精彩的是采用自然浮力通风的技术,让一座300人国际会议厅在冬季四个月可以不开空调,达到空调节能28%;采用空调与吊扇并用设计,让办公区空调节能76%;采用陶瓷复金属灯二次反射照明设计,让国际会议厅达到节能四成的水平。

虽然有三分之一是稍贵但回收年限在三年以内的高效率节能设备,但另外有一半以上的绿建筑创意都是不花钱又可立即回收的平价技术,是最值得推广落实的平民绿建筑技术

这全球最节能的绿色魔法学校,每坪(3.3057平方米)造价只有8.7万元新台币(约5800/平方米,为现有办公建筑一般造价),是一般人都负担得起的平价绿建筑

1)浮力通风

1)通风平面设计

魔法学校采浅而细长且双面开窗之平面设计,在中庭上方设置浮力通风塔,以增加办公室的风力通风,搭配吊扇使用,减少空调使用时间。  

2)浮力通风塔设计

中庭通风塔:中庭屋顶天窗北侧墙面开窗,可引进漫射光,并将太阳辐射热隔绝在外。在中庭屋顶上装设有浮力通风塔,使得中庭具有良好的通风与采光效果。

崇华厅通风塔:崇华厅讲台下对外设计一排开口以引进凉风,同时在客席的后墙上设计了一个壁炉式的大烟囱,烟囱南面开了一个透明玻璃窗,烟囱内全部涂成黑色并装置黑色烤漆铝板,以吸收由玻璃引进的太阳辐射热,如此便形成有如灶窑燃烧的层流风场。当外气温低于28℃时,即可执行此不空调的灶窑通风系统,其室内温度可维持于30.5℃以下,它的新鲜外气换气次数每小时可达五至八次且风速在每秒 0.5m 下可保证是舒适范围,同时全年可节省27%的空调耗电量。

亚热带绿建筑博物馆通风塔:位于空间最内部、无法对外窗的亚热带绿建筑博物馆,因为设有一座东西向的壁炉式大烟囱而有确保良好通风,因此完全不设空调。此烟囱东西向各开了一个透明玻璃窗以吸收上下午的日射量,烟囱内全部涂成黑色并装置黑色烤漆铝板增加日射吸收率,烟囱高约15m,可确保良好通风效果。

2)空调节能

节能是台湾绿建筑EEWH系统四大范畴中最重要的一环,其中空调节能通常被认为是最复杂困难之关键。现在的建筑空调工程到处存在严重超量设计与投资浪费的情形。魔法学校的崇华厅与办公室规划了严格的空调分区,选用最高效率主机,如此一来中央空调减少了两成设备量,加上不采用金属帷幕与低辐射玻璃(Low-E glass)设计,省下两成以上的总工程经费省下的经费,购置世界最高效率的直流变频离心冰水主机(COP=8.0,部分负载性能IPLV=0.43kw/RT)与变频压缩机变冷媒流量空调系统(COP=4.1)

1)明管设计与四向出风口

办公室天花板采用无装修设计,管道外露,除了省下一笔额外装修经费,未来管道修缮也更加便利。空调出风口采四向出风中央回风,可令冷气吹布更加均匀无死角。

2)设备平台设计

高架设备平台隔离空调设备与楼版的接触,避免设备造成的震动破坏建筑物的结构体与防水层,并且提供制震效果降低楼版冲击音的产生

 

3)照明节能

1)高效率、高演色性的陶瓷复金属灯

绿色魔法学校的办公室的照度维持于400~500lx崇华厅观众席的照度设为300lx,如此大概把原来建筑师设计的照明密度减少了三分之一。办公空间使用高光效冷阴极管照明,崇华厅高效率、高演色性的陶瓷复金属灯观众席使用复金属灯照明,照明密度减少三分之一,连同调光控制之节能,可得到41%节能效益。此照明灯具所节省的设备经费,可支付所有的调光自动控制系统,达成不花一毛钱,照明节能四成的目标。

2)极佳演色性

演色性(Color Rendering)是指于一光源下物体所呈现之色彩与其真实感。高演色性的复金属灯使苹果看起来鲜艳好吃,使人看起来神色自然。崇华厅及中央天井使用陶瓷复金属灯,具有95%的演色性,可让色彩真实而鲜艳,同时其优良的反光罩设计可提高照明效率,降低发热量

3)高发光效率

灯源的单位耗电量所发出的光通量称为发光效率,传统的钨丝灯及卤素灯泡最为耗能,而省电灯泡其实并不省电!同属荧光灯的省电灯泡发光效率仅有直管荧光灯管的60%。一般来说荧光灯管长的比短的好,细的比粗的好、直的比弯曲的好,露明的比有罩的好。而LED做为新兴的光源之一,其省电且光束集中的特性特别适合做为标志物的指示灯。

4)二次反射的照明设计

崇华厅复金属灯从低处以二次反射的方式投光于客席。虽然反射有效率折减,但大功率的复金属灯发光效率是一般日光灯的1.5倍,使总用电功率与一般照明方式相近。且此方式使天花无配线、无灯具,可降低火灾发生率;无眩光、照明均齐度高、易于灯具的维修与更换

     

5)回路分区照明节能

崇华厅的灯光控制依座位分为四个照明区域,例如当会场人数不多时,后半部的灯可以另行关闭,让人集中至前面开会,以便强制节能,此部分可得节能20%的成果。

魔法学校的绿色科技

1)屋顶花园

屋顶花园可提供观赏,使立体绿化与生物多样性,并可降低屋顶层的温度

1)再生陶粒

先将水库或污水处理厂的淤泥研磨成粉末,混合稻谷之后,再烧制成陶粒,具有很高的吸水性,可减少浇灌次数;它不像一些有机土有分解消失的现象,可免填补土让的麻烦

利用水库淤泥烧制而成的陶粒,不但可减少废弃物的产生,亦可增加水库的使用寿命。

2)储水槽式组合花盆

上层可种植任何薄层的绿化植物,底层有连续而独立的储水槽,俱备储水抗旱水满溢流的特性。不论任何屋顶或阳台,用此花盆就能自由组合成任何形式的花园,其组合后的花园看起来像是一片连续不断的绿地。若一丛植物死了,只要整盆植栽换掉即可,不必挖土、移除、再种,既干净又好维护

台湾的屋顶施工常有漏水之虞,一发现漏水,只要移走花盆即可抓漏,无损花圃,也不伤屋顶结构,可让人放心的进行屋顶绿化。

2)水循环技术

高达三层楼的雨扑满,它以一个漏斗承接屋顶天沟收集的雨水,最后收集在高达三层楼的红色雨扑满之中。它利用其高大的雨扑满维持其位能,下方有一水龙头,直接利用水压来喷灌花草。它与盘旋的钢楼梯结合,有着鲜红的漏斗与版结构的造型,有如一座美丽的现代雕刻,是一座绝无仅有、节水兼节能的雨扑满

3)绿色建材

1JW透水铺面

运用材料物理特性及流体力学,以简单的结构突破传统施工并结合材料技术创新,形成会呼吸的大地彩衣,有效降低温室效应。

2)环保地毯与窗帘

地毯采用回收尼龙再制的环保地毯,地毯底部是由旧地毯回收再制的塑料合成材料,其中回收材料占产品总重量50%。窗帘能有效的抵挡日晒及紫外光,具有优越的遮光隐密性、防水性、可阻燃性、隔音隔热、手感柔软及舒适、弹性等优点。

3)外墙岩棉节能隔热工程

外墙热传导率U值可降至0.6,有效降低建筑耗能。

4)铝挤型崁挂式帷幕工法

陶粒混凝轻结构,防璧癌防火吸音,无甲醛,无致癌物污染。

(4)弹性安全人行步道砖

1)太阳能发电

魔法学校于崇华厅屋顶层装设可随季节变换调整角度的叶片造型光电板,表现绿色意象。南边设计有铁达尼号船头样貌的光电板角度控制台,可藉由操纵舵型的转盘来调整角度。

2)风力发电

魔法学校配置50kw蜂窝式结构并联,充份利用风机与风机模矩化可堆栈的特性使配置利用更具弹性,不受限于叶片的体积而浪费四周的空间。