探究康奈尔生命科学研究中心绿色节能技术

王晓健 尚海超

(河北工程大学建筑学院，河北 邯郸 056038)

·绿色环保·建筑节能·

探究康奈尔生命科学研究中心绿色节能技术

王晓健 尚海超

(河北工程大学建筑学院，河北 邯郸 056038)

对康奈尔生命科学研究中心进行了分析，并从绿色可持续发展设计、节能措施的角度对该建筑的设计手法进行了论述，总结出了符合我国发展形势下的绿色建筑技术的方向，以利用高效的手段，打造绿色节能工程。

节能，可持续发展，绿色建筑

1 康奈尔生命科学研究中心综合概述

生命科学研究中心位于美国伊萨卡康奈尔大学的校园运动场西侧，毗邻琵琶湖畔。康奈尔生命科学研究中心不仅在医学届有所建树，而且在建筑界也引人注目。这不但是一座绿色低碳可持续性的、空间灵活处理的、与环境相结合的建筑，也是引领未来发展趋势的建筑。2009年9月，这座大楼正式落成，以美国建筑委员会(LEED)的标准实施设计建造，与同等规模相比，整体能耗减少30%，它因此被LEED认证为黄金评级的实验大楼，而获得此项殊荣的实验楼在美国仅有六座。生命科学研究中心共投资1.62亿美元，总建筑面积2.65万m2，由现代建筑大师理查德·迈耶设计，大楼亦是代表迈耶风格的成熟之作。康奈尔生命科学研究中心不仅拥有必要的实验室和研究设施，同时具备办公、会议、商业和共享空间，但是与其他不同的是它的建筑材料有很大比例都是再回收利用的资源。

建筑主入口见图1。

1.1 空间功能设计分析

这座建筑地下2层，地上5层，包括研究室实验室、办公室、教室和餐厅以及公共区域。主要的设备以及研究用房呈一字形排布，凸出“T”部分为2层，主要是报告厅、教学及共享空间。学生和教师通过公共空间的楼梯到达上下层。每一层中庭都有布置舒适的桌椅供师生们交流，这也是与设计者的协作精神不谋而合。实验室主要在第2层～第4层的“一”字部分，是由不间断连续的空间组合而成，这就是考虑到多个研究小组之间的交流而产生的平面布置。实验室需要采光以及大型设备的运输，因此条形走廊同实验室的布置相平行。中庭部分大量使用自然采光的天窗并同时观赏到室外运动场地而采用的玻璃幕墙，将室外景色引入室内，同时也将室内景色延伸到室外。在大楼中安装使用声控灯能合理有效的利用资源。机械系统装置和低振动试验室布置在地下室，功能分区合理安排，能有效的减少噪声的相互干扰。

1.2 场地设计分析

建筑的设计充分与场地设计相结合，推广绿色交通的实施和公共交通的发展。建筑场地附近有5个公交站点，在场地内设有30个自行车位，大楼的内部设有60个淋浴头，供骑车师生使用。在这种短距离出行模式大力提倡下，进一步强调了低碳交通和低碳出行，满足师生交通需求的同时也能节约资源，保护环境。该设计减少硬化土地比例，与生态协调发展，师生积极参与，是降低碳排放的有效措施。因此，从康奈尔生命科学研究中心的设计中的种种细节可以看出设计者对环境的崇高敬意。

2 建筑节能措施

2.1 屋顶绿植与节水

在屋顶设计方面，迈耶在屋顶上种植绿色植物，这些是当地松软的、具有良好吸水性的植物，它们的优点在于可以保持低温隔热，减小屋顶雨水径流时间，降低排水系统压力，同时还能吸收二氧化碳并且释放氧气(如图2所示)。康奈尔生命科学研究中心拥有一套高效的废水回收系统和节约用水的模式，有32%的用水使用低流速设备，配合使用高效的废水回收系统，使得大楼减少废水排放高达40%，与同等规模建筑相比每年节水约170万L。

2.2 环保建材及湖水冷却系统

康奈尔生命科学研究中心在建筑材料和节能技术方面，有超过65%的建筑废料可以再回收利用，同时有超过60%的木材或者木制品来自森林管理委员会认证的再生林。建筑工程中使用所有的绘画材料、密封剂和含有粘合剂的地毯含有的有机物都是低挥发性的，这对于使用者的身体健康至关重要。令人瞩目的是大楼使用了康奈尔大学拥有先进的湖水资源冷却系统，充分利用卡尤加湖(Cayuga Lake)地理优势，减少污染性的制冷装置，并且减少对矿物燃料的依赖，大大节省了制冷能耗。与传统制冷相比，大楼每年节水333万L。生命科学研究中心仅仅是康奈尔大学中的一个缩影。高效的冷却系统是一种更具成本效益和可靠服务的措施，从长远来看，在提供优质环境的同时，也为校园制冷方面减少了80%的能源消耗。湖水冷却系统与之前的制冷相比平均每年节电2 000万kWh，这些节省下来的电量足以供应2 500户家庭使用。在夏季提供制冷的同时，冬季也可以供暖。事实已证明，校园水系统和湖水冷却系统配合的很默契，二者协同合作且不会相互干扰，通过热交换器将湖水能量传递给校园水系统，热水自然流动，同时从热到冷释放能量，无需额外压力去驱动。湖水冷却系统有独立的监测装置，保证在从湖水中获得能量的同时不会破坏湖水环境，在得到能量的同时也不会干扰校园正常的用水。

2.3 冷梁技术应用

生命科学研究中心空调通风系统对于整个实验室亦是重中之重，同时也是一个挑战。将湖水冷却系统和空调系统结合在一起，运用新技术，能够有效的节约能源。在实验室中使用冷梁系统，有助于实验室空气温度均匀分布和有效节能。简而言之，冷梁系统是一种对流冷却技术，把经过处理的新风送入冷梁后，通过喷嘴高速喷射，在冷梁箱体内部形成局部负压，驱使室内空气进入冷梁，经冷却水盘管线冷却以后，从两侧送风口送入室内。

冷梁是由一系列被动的或者主动的设备组成。主动式可以通风、除湿、制冷或者制热，被动式的只能通过物理原理制冷。水路方面一共是两个过程：一方面从制冷机到空气处理机，并且最后再流回制冷机的冷冻水循环的过程；另一方面是流经主动式冷梁制冷水的循环。其中冷冻水循环中的冷水低于制冷水循环中的冷水的温度，两个水循环系统通过热交换器进行热量交换，最终将室内热量排放到室外。主动式冷梁冬季则通过空调系统和湖水系统与热交换器持续为室内供暖。可以看出，冷梁技术具有舒适节能、空间小、低噪声、易于操作维护简单的优势(如图3所示)。

3 结语

绿色建筑是当今社会发展的必然趋势，并且要以高新技术为指导，科学设计，从各个方面节约资源、保护环境，并体现出以人为本的科学理念。在设计建造了高效低耗、绿色环保的建筑同时，也提高功能、效率和舒适度。正是由于如此的设计使得康奈尔大学在创建环境友好型以及可持续发展型校园都处于领导地位，并给我们的学习带来益处。我们国家是一个资源大国，但是人均资源却是远不及发达国家。因此我们在利用自然资源的同时，也要充分的保护和节约自然资源，这是每一个建筑人的责任。政府提倡和推广并予以政策干预，让可持续发展的概念深入骨髓，倡导先进技术的同时，绿色可持续交通应该应用于实际生活当中。遵从低消耗、低能耗、低排放、再循环的原则，利用高效的技术手段，走出一条具有实际意义的绿色建筑路线。

[1] 刘魁星,王梦蕾,田 喆.主动式冷梁空调系统适用性研究[J].建筑科学,2013(4):73-74.

[2] 理查德·迈耶及合伙人事务所.美国康奈尔大学魏尔大楼(生命科学技术大楼)[J].城市建筑,2010(3)：75-79.

[3] 美国绿色建筑工业委员会.绿色建筑评估体系[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2002:9-75.

[4] GB/T 50378—2006，绿色建筑评价标准[S].

[5] McMahon, Geoffrey P. Chilled beams: The science of lab cooling[J].Engineered Systems，2009,26(1):48-52.

Weill Hall Life Science Research Center at Cornell explore green energy technologies

Wang Xiaojian Shang Haichao

(ArchitectureschoolofHebeiEngineeringUniversity，Handan056038,China)

This paper analyzed the Cornell Life Science Research Center, and from the green sustainable design, energy saving measures discussed the design methods of the building, summed up the direction of green building technology according with China’s development situation, to use the efficient means, built green energy saving projects.

energy saving, sustainable development, green building

2015-01-24

王晓健(1964- )，男，教授； 尚海超(1987- )，男，在读硕士

1009-6825(2015)10-0183-02

TU201.5

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