郭小平 蔡大慶/ GUO Xiaoping，CAI Daqing

引言

“超級綠色”（Super Green）是德國建筑師克里斯多夫·英恩霍文（Christoph Ingenhoven）針對可持續(xù)發(fā)展建筑所倡導(dǎo)的概念，并在其近年多個項(xiàng)目里實(shí)踐發(fā)展。世界性能源短缺和溫室效應(yīng)迫使建筑行業(yè)必須走向可持續(xù)發(fā)展的道路，未來建筑的意義不再僅僅是表面的美感和邏輯的空間，更為重要的是其能否平衡能源和可持續(xù)發(fā)展?！俺壘G色”建筑構(gòu)建了一個完整的生態(tài)建筑系統(tǒng)，為可持續(xù)建筑的理論和實(shí)踐提供了成功的案例和依據(jù)。

1 中庭的邏輯淵源

“Atrium”可能源于拉丁語“Ater”，意指空間里最早被爐灶熏黑的屋頂，這一空間的功能為餐廳、工作和起居。而中庭（Atrium）的概念最早出現(xiàn)在古羅馬建筑藝術(shù)中，指樓宇中的中央空間，大多為住宅內(nèi)的中央空間（圖1）。隨著羅馬帝國疆域的擴(kuò)大，這一概念也隨之被傳播向世界各地。中庭被定義為房屋中的方形的內(nèi)部空間，它通過入口進(jìn)入成為家庭的起居空間，其光線通常通過屋頂?shù)拈_窗獲得。

現(xiàn)代中庭的概念是多種形式的中心庭院于新建筑之演繹，其形式在公共建筑中常常表現(xiàn)為采用玻璃立面和玻璃屋頂形成圍合空間，陽光可以直接進(jìn)入中庭。它提供給人們在室內(nèi)卻擁有室外環(huán)境的一種“共享空間”，人們可以在任何季節(jié)都可以感受中庭的綠色環(huán)境和舒適的溫度。美國建筑師約翰·波特曼（John Portman）是現(xiàn)代建筑史中中庭設(shè)計(jì)的開創(chuàng)者，其早期作品就開創(chuàng)性地發(fā)展了中庭的共享意義。洛杉磯的威斯汀酒店（Westin Bonaventure Hotel，圖2）及底特律的文藝復(fù)興中心（Renaissance Center，圖3）是波特曼早期中庭建筑的代表。由于星級酒店特殊的功能需求，中庭引入了綠植和水系，同時通過玻璃幕墻和玻璃屋頂使陽光進(jìn)入中庭。這一被定義為“中庭”的空間的重要意義在于它的共享——提供人們諸多交流的可能，且在任何季節(jié)都可以感受到永恒的綠色。

英國建筑師諾曼·福斯特（Norman Forster）1980年代設(shè)計(jì)的香港匯豐銀行總部項(xiàng)目（圖4）中，中庭承載了一個社會責(zé)任——使人們在這一空間進(jìn)行交流；1990年代的法蘭克福商業(yè)銀行（圖5），中庭設(shè)計(jì)被賦予了新的內(nèi)涵，其4層的“冬季花園”將日光和自然通風(fēng)引入中庭，使位于內(nèi)側(cè)的辦公室能夠獲得新鮮的空氣；在2000年完成的倫敦市政廳（圖6），進(jìn)一步強(qiáng)化了其中庭的被動式綠色技術(shù)功能，這一螺旋上升的中庭支持著建筑室內(nèi)的溫度，新鮮的空氣通過地面通風(fēng)口到達(dá)中庭并進(jìn)入室內(nèi)，形成自然通風(fēng)，降低能耗的同時也減少了CO2的排放。

2 新中庭的綠色策略

傳統(tǒng)的中庭概念是一個圍合的空間，通常為玻璃屋頂或玻璃墻面，有綠化和景觀，光線充足，空調(diào)系統(tǒng)支持著整體溫度，新風(fēng)系統(tǒng)使其空氣保持新鮮，人們在這一舒適的空間里停留不受室外天氣的影響。它提供了一個人們可以在此間交流的公共場所，但代價是消耗大量的能源，并排放大量的CO2。新中庭的概念在具備傳統(tǒng)中庭的功能之外，兼具節(jié)能、輔助自然通風(fēng)和采光的作用，它被稱為零能源，零排放的“建筑冷空間”。通常情況下，新中庭無需機(jī)械設(shè)備，利用自然通風(fēng)、光照和采光來調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候環(huán)境，是否采用空調(diào)設(shè)備應(yīng)根據(jù)不同的區(qū)域，氣候條件決定，并在遇到極端的天氣才啟動。

英恩霍文在2006年完成的德國漢莎航空公司總部大樓和2012年完成的悉尼布萊街1號（1 Bligh tower，Sydney ）的項(xiàng)目中重塑了中庭的意義，使其不再僅僅是人們停留和交流的空間，更成為了建筑的生態(tài)空間。新中庭空間將均衡整體大樓的溫度，達(dá)到“超級綠色”建筑的目的，改變傳統(tǒng)的工作形式，創(chuàng)造新的效益。

圖1 羅馬住宅遺址，柱和墻之間的空間被稱為“中庭”

圖2 威斯汀酒店

圖3 底特律文藝復(fù)興中心

圖4 香港匯豐銀行總部

圖5 法蘭克福商業(yè)銀行

圖6 倫敦市政廳

3 新中庭實(shí)例①

3.1 漢莎航空公司總部辦公樓

3.1.1 項(xiàng)目概述

由英恩霍文建筑師團(tuán)隊(duì)于1999年通過國際招標(biāo)獲得并設(shè)計(jì)完成的漢莎航空公司總部辦公樓，以其奇特的外形，豐富的空間和少量的能耗，向世人展示了技術(shù)、能源和社會的職責(zé)（圖7、8）。

圖7 漢莎航空公司總部辦公樓外立面

圖8 整體效果

漢莎航空公司總部辦公樓位于歐洲最繁忙的機(jī)場——法蘭克福機(jī)場，基地的北面是機(jī)場的停機(jī)坪和跑道，南側(cè)是德國主要的高速公路3號，西鄰高速公路通往機(jī)場的輔路（圖9）。在這一“重壓”的基地里完成一個國際知名的航空公司總部辦公樓的設(shè)計(jì)顯然困難重重。

圖9 場地鳥瞰

總體建筑整體平面由指狀的辦公樓和辦公樓之間的花園構(gòu)成（圖10～12）。屋頂是一個象征飛翔意義的弧形結(jié)構(gòu)，其下為9個辦公樓之間被稱為“家園”的不同風(fēng)格的花園。位于大樓的中軸是一個長廊，聯(lián)接了橫向交通和豎向交通。總體建筑分二期進(jìn)行，共有28個花園和29個辦公單體，提供4500個工位。一期建筑于2006年完成，包括10個辦公單體和9個花園，1850個工位。

在該項(xiàng)目中，建筑師在一個非風(fēng)景區(qū)的場地創(chuàng)造了一個全新的花園辦公模式。弧形的屋頂形式源于飛機(jī)的形體同時代表其企業(yè)“開放的企業(yè)象征”。場地位于停機(jī)坪和高速公路之間，周圍有高速鐵路及城市快速鐵路，便捷的交通網(wǎng)路提升了辦公樓的價值。

3.1.2 構(gòu)造

建筑中庭花園的屋頂由雙面玻璃及鋁合金型鋼網(wǎng)架構(gòu)成，通過直角型鋼及連接件連接固定（圖13）。這一跨度為18m的輕巧的承重構(gòu)架，通過鋼構(gòu)件與辦公室上方的鋼筋混凝土屋頂連接，形成了花園屋頂?shù)臋M向拉力系統(tǒng)（圖14、15）。

兩個弧形屋頂之間交接處的多功能通風(fēng)構(gòu)件（圖16～21），起到排水、通風(fēng)、排煙的作用。這一構(gòu)件上安裝了一個精心模擬設(shè)計(jì)的壓力制動器，防止一旦出現(xiàn)火情，風(fēng)停留在屋頂表面，煙霧進(jìn)入中庭造成危害。其主要功能在于利用通風(fēng)排風(fēng)效應(yīng)，并將根據(jù)天氣狀況由機(jī)械驅(qū)動打開或關(guān)閉。

辦公樓外墻弧形橫梁的下端是一個集合吊頂系統(tǒng)——集合了噴淋、遮陽簾、防弦光簾的功能。辦公室和中庭之間是木制結(jié)構(gòu)的窗框，與鋼結(jié)構(gòu)的陽臺連接，以便人們可以隨時同中庭花園接觸。外置的遮陽簾則由中心控制室通過計(jì)算機(jī)控制。

3.1.3 中庭花園及綠色策略

辦公樓之間是中庭花園，花園的綠色植物則選擇了五大洲的代表樹木。通過景觀設(shè)計(jì)，形成了各種風(fēng)格的花園，象征著漢莎航空公司與世界五大洲的聯(lián)系。不同于傳統(tǒng)的中庭花園，它們是無空調(diào)設(shè)備，無取暖設(shè)備的零能耗“冷花園”。夏天立面的通風(fēng)窗開啟，新鮮的空氣進(jìn)入中庭，經(jīng)過循環(huán)通過屋頂通風(fēng)構(gòu)件排出，形成了自然的換氣系統(tǒng)，冬日陽光的照射使中庭花園保持適宜的溫度。

漢莎航空公司總部大樓的設(shè)計(jì)連接了飛機(jī)的時尚概念，重視生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、能源，在保持辦公樓環(huán)境舒適度的前提下，其設(shè)計(jì)能耗僅為普通辦公樓的35%。中庭花園使人們置身于風(fēng)景又起到了節(jié)約整體大樓能源的作用。

3.2 .悉尼1 Bligh辦公樓

3.2.1 項(xiàng)目概況

2006年，悉尼布萊街1號辦公樓（1 Bligh tower，Sydney）項(xiàng)目由英恩霍文建筑師事務(wù)所在國際招標(biāo)中獲得并于2012建設(shè)完成。該項(xiàng)目以其創(chuàng)新性的生態(tài)設(shè)計(jì)獲得了澳大利亞綠色之星評級六星級國際認(rèn)證，這也是悉尼首座獲得澳大利亞綠色建筑委員會（the Green Building Council of Australia ，GBCA）六星級認(rèn)證的辦公樓。

圖10 中庭花園

圖11 辦公空間

圖12 入口

圖13 弧形屋頂構(gòu)造

圖14 中庭花園鋼索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻

圖15 構(gòu)造系統(tǒng)示意

圖16 多功能排風(fēng)排煙構(gòu)造模型

圖17 亞琛空氣動力所沙池模型試驗(yàn)通風(fēng)口在各種狀態(tài)下的排風(fēng)狀況

圖18 雨水排水系統(tǒng)示意

圖19 排煙系統(tǒng)示意

圖20 自然通風(fēng)系統(tǒng)

圖21 多功能排風(fēng)排煙構(gòu)造模型

1 Bligh辦公樓位于悉尼金融區(qū)，建筑共28層高139m，總面積45 000m2。該項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)重視了可持續(xù)發(fā)展、面積的高效利用及同城市肌理的融合等各項(xiàng)重要因素。橢圓形的建筑物形體很好地補(bǔ)充和呼應(yīng)了悉尼城市的天際線，使視線朝向著名的海灣大橋，在此間辦公的工作人員可獲得更多朝向海灣景觀的視野（圖22）。這座緊湊的橢圓形建筑設(shè)計(jì)達(dá)成了諸多目標(biāo)，包括在有限的面積中有效確保太陽能利用能效，以及場地規(guī)劃中對特殊的城市用地狀況的最佳解決方案——基地位于兩個城市網(wǎng)格中并有一定的角度，橢圓形平面成為了最佳的選擇并化解了城市規(guī)劃的問題（圖23）。首層大堂入口設(shè)計(jì)的寬闊臺階構(gòu)成了活動與交流的新樞紐，使1 Bligh成為天然的焦點(diǎn)。寬大的臺階（圖24）夏日里處在陰影中，冬季可接受太陽輻射，為人們提供了短暫休息的可能，且在不同的季節(jié)均可感受舒適的溫度。

首層設(shè)計(jì)了咖啡廳、幼兒園和自行車停車設(shè)施（圖25）?？Х葟d為商務(wù)活動提供等候或約見的便利，幼兒園則為大樓內(nèi)的企業(yè)員工提供便捷的兒童托管服務(wù)，解決其后顧之憂。

圖22 1 Bligh辦公樓遠(yuǎn)景

圖23 1 Bligh辦公樓俯瞰

圖24 大堂入口臺階

從寬大的臺階進(jìn)入大廳，即為中庭空間（圖26）。中庭空間的高度自首層大廳直達(dá)屋頂（圖27），內(nèi)層由玻璃幕墻封閉，玻璃幕墻的通風(fēng)設(shè)施支持著大樓內(nèi)的自然通風(fēng)系統(tǒng)。中庭內(nèi)設(shè)計(jì)了8組觀光電梯，作為室內(nèi)的豎向交通。人們在乘坐電梯時不僅可以感受中庭的奇幻空間，同時還可以看到每層辦公的場景（圖28）。

圖26 中庭空間

28層設(shè)計(jì)了屋頂花園（圖29）并由玻璃幕墻圍合封閉以阻擋高空的風(fēng)壓，人們可以在屋頂花園欣賞悉尼全景。

3.2.2 綠色策略

1 Bligh辦公樓的綠色策略由完整的系統(tǒng)構(gòu)成，其主要的節(jié)能策略通過外層雙層玻璃幕墻和內(nèi)部中庭完成，而中庭空間則成為建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的重要因素。在場地規(guī)劃方面，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了便捷路徑，行人可根據(jù)需求穿過中庭空間或繞行大樓到達(dá)目的地。大臺階的設(shè)計(jì)擴(kuò)大了廣場公共空間的面積，是對城市網(wǎng)格形態(tài)的最好呼應(yīng)。

大樓外層設(shè)計(jì)的雙層玻璃幕墻安裝了遮陽裝置，有效地阻擋夏季強(qiáng)烈的陽光照射，可降低建筑供冷所需能源的15%。雙層幕墻的排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)通過外墻構(gòu)件整合設(shè)計(jì)完成，以優(yōu)化夾層的溫度，避免過熱。

南側(cè)的中庭空間為整個建筑提供了“天然冷卻池”，玻璃百葉窗控制著空氣在中庭內(nèi)的流動：新鮮的空氣通過底層大堂和南側(cè)立面進(jìn)入中庭空間，然后經(jīng)由屋頂排出，形成循環(huán)。

在材料的使用方面秉承了可持續(xù)發(fā)展的原則， 90%的建筑鋼材使用可達(dá)到50%的回收利用，41%的水泥由工業(yè)廢料產(chǎn)品所取代，所有基礎(chǔ)材料達(dá)到20%的可回收利用。橢圓形的緊湊布局提供了同矩形相同的空間面積，而外立面將節(jié)省12%的面積，從而減少了大樓整體材料的需求。此外，大樓平面柱網(wǎng)與外墻距離為6 m，該布局可以減輕梁的厚度以減少整體材料的使用。

建筑平面圍繞商務(wù)交流功能并高效使用的原則設(shè)計(jì)，工作陽臺增強(qiáng)了大樓豎向的聯(lián)系，透明的觀光電梯為工作人員和訪客提供知曉其他樓層狀態(tài)的可能，人們可以清晰地辨別方向并判斷自己的位置。大樓北側(cè)的辦公空間面朝海灣，同時面朝陽光（南半球朝陽面是北面），所有的辦公空間均可以觀賞到海景及海港大橋（圖30）。

大樓設(shè)計(jì)的天然氣供給“冷熱電三聯(lián)供”系統(tǒng)，為建筑的冷氣、暖氣和電力提供能源（圖31）。相比傳統(tǒng)的“冷熱電三聯(lián)供”系統(tǒng)，可達(dá)到其雙倍的能效。該項(xiàng)目在有限的屋頂面積上安裝了高能效的太陽能設(shè)施，太陽能轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的熱水用于為制冷熱泵提供動力。該動力為冷梁提供能源并降低整體建筑能耗，同時減少系統(tǒng)的反應(yīng)時間。它可以在高溫狀態(tài)下輔助建筑制冷。

污水凈化系統(tǒng)用于大樓內(nèi)部污水的處理和凈化，為了滿足污水凈化系統(tǒng)運(yùn)行最大負(fù)荷，每天有部分來自悉尼市政管網(wǎng)的污水在此凈化。由此，1 Bligh辦公樓每日將節(jié)省100 000 L凈水。

圖27 中庭空間仰視

圖28 中庭空間及豎向交通

圖29 屋頂花園

圖30 辦公樓陽臺及海景

圖31 能源系統(tǒng)示意

4 結(jié)語

德國漢莎航空公司總部大樓和悉尼1 Bligh辦公樓項(xiàng)目均為以中庭空間為主角的綠色建筑。上述兩個項(xiàng)目的中庭不再是傳統(tǒng)的空間概念，也不再是羅伯特·文丘里（Robert Venturi）理解的“空間是建筑的本質(zhì)”的概念，更不僅為供人們停留和交流的單一功能的場所，它是“零能耗”的中庭空間，是可持續(xù)發(fā)展的中庭空間。這種中庭空間在21世紀(jì)的今天有其超越空間概念的意義，它成為了可持續(xù)發(fā)展建筑的媒介，為大樓綠色設(shè)計(jì)提供了最佳的綠色驅(qū)動平臺。

漢莎航空公司總部大樓中庭設(shè)計(jì)有其清晰的邏輯結(jié)構(gòu)——中庭綠化和生態(tài)作用，在整體建筑的10個辦公單體和9個中庭花園中，前瞻性地開創(chuàng)了花園式辦公的先河。零能源的中庭花園支持著大樓的生態(tài)系統(tǒng)，它平衡了大樓的能源需求并使其成為真實(shí)的生態(tài)建筑。該項(xiàng)目共獲得7項(xiàng)大獎，其中包括人們熟悉的2007年德國iF 傳達(dá)設(shè)計(jì)大獎（iF communication design award 2007）。1 Bligh辦公樓則是一個系統(tǒng)化的“超級綠色”建筑，該系統(tǒng)主要包括平面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、外墻立面、設(shè)備、污水處理、材料使用與回收及中庭設(shè)計(jì)。而中庭又成為 “超級綠色”的主角，它同樣是零能源中庭并起到大樓呼吸功效。1 Bligh是下一代高性能的可持續(xù)發(fā)展的辦公大樓，共獲得國際16項(xiàng)大獎并囊括了幾乎所有的綠色建筑獎項(xiàng)。

無疑，“超級綠色”建筑的理論和實(shí)踐為可持續(xù)發(fā)展建筑提供了參考和模式。在氣候變化影響到全球生態(tài)系統(tǒng)時，當(dāng)CO2排放超過峰值時，當(dāng)北京的霧霾天持續(xù)經(jīng)年時，可持續(xù)建筑將成為人類必須的選擇，而“超級綠色”建筑將成為可持續(xù)建筑的范例。

注釋

① 資料來源：www.ingenhovenarchitects.com