超绿建筑之“新中庭，新功效”

郭小平 蔡大庆/ GUO Xiaoping，CAI Daqing

引言

“超级绿色”（Super Green）是德国建筑师克里斯多夫·英恩霍文（Christoph Ingenhoven）针对可持续发展建筑所倡导的概念，并在其近年多个项目里实践发展。世界性能源短缺和温室效应迫使建筑行业必须走向可持续发展的道路，未来建筑的意义不再仅仅是表面的美感和逻辑的空间，更为重要的是其能否平衡能源和可持续发展。“超级绿色”建筑构建了一个完整的生态建筑系统，为可持续建筑的理论和实践提供了成功的案例和依据。

1 中庭的逻辑渊源

“Atrium”可能源于拉丁语“Ater”，意指空间里最早被炉灶熏黑的屋顶，这一空间的功能为餐厅、工作和起居。而中庭（Atrium）的概念最早出现在古罗马建筑艺术中，指楼宇中的中央空间，大多为住宅内的中央空间（图1）。随着罗马帝国疆域的扩大，这一概念也随之被传播向世界各地。中庭被定义为房屋中的方形的内部空间，它通过入口进入成为家庭的起居空间，其光线通常通过屋顶的开窗获得。

现代中庭的概念是多种形式的中心庭院于新建筑之演绎，其形式在公共建筑中常常表现为采用玻璃立面和玻璃屋顶形成围合空间，阳光可以直接进入中庭。它提供给人们在室内却拥有室外环境的一种“共享空间”，人们可以在任何季节都可以感受中庭的绿色环境和舒适的温度。美国建筑师约翰·波特曼（John Portman）是现代建筑史中中庭设计的开创者，其早期作品就开创性地发展了中庭的共享意义。洛杉矶的威斯汀酒店（Westin Bonaventure Hotel，图2）及底特律的文艺复兴中心（Renaissance Center，图3）是波特曼早期中庭建筑的代表。由于星级酒店特殊的功能需求，中庭引入了绿植和水系，同时通过玻璃幕墙和玻璃屋顶使阳光进入中庭。这一被定义为“中庭”的空间的重要意义在于它的共享——提供人们诸多交流的可能，且在任何季节都可以感受到永恒的绿色。

英国建筑师诺曼·福斯特（Norman Forster）1980年代设计的香港汇丰银行总部项目（图4）中，中庭承载了一个社会责任——使人们在这一空间进行交流；1990年代的法兰克福商业银行（图5），中庭设计被赋予了新的内涵，其4层的“冬季花园”将日光和自然通风引入中庭，使位于内侧的办公室能够获得新鲜的空气；在2000年完成的伦敦市政厅（图6），进一步强化了其中庭的被动式绿色技术功能，这一螺旋上升的中庭支持着建筑室内的温度，新鲜的空气通过地面通风口到达中庭并进入室内，形成自然通风，降低能耗的同时也减少了CO2的排放。

2 新中庭的绿色策略

传统的中庭概念是一个围合的空间，通常为玻璃屋顶或玻璃墙面，有绿化和景观，光线充足，空调系统支持着整体温度，新风系统使其空气保持新鲜，人们在这一舒适的空间里停留不受室外天气的影响。它提供了一个人们可以在此间交流的公共场所，但代价是消耗大量的能源，并排放大量的CO2。新中庭的概念在具备传统中庭的功能之外，兼具节能、辅助自然通风和采光的作用，它被称为零能源，零排放的“建筑冷空间”。通常情况下，新中庭无需机械设备，利用自然通风、光照和采光来调节室内气候环境，是否采用空调设备应根据不同的区域，气候条件决定，并在遇到极端的天气才启动。

英恩霍文在2006年完成的德国汉莎航空公司总部大楼和2012年完成的悉尼布莱街1号（1 Bligh tower，Sydney ）的项目中重塑了中庭的意义，使其不再仅仅是人们停留和交流的空间，更成为了建筑的生态空间。新中庭空间将均衡整体大楼的温度，达到“超级绿色”建筑的目的，改变传统的工作形式，创造新的效益。

图1 罗马住宅遗址，柱和墙之间的空间被称为“中庭”

图2 威斯汀酒店

图3 底特律文艺复兴中心

图4 香港汇丰银行总部

图5 法兰克福商业银行

图6 伦敦市政厅

3 新中庭实例①

3.1 汉莎航空公司总部办公楼

3.1.1 项目概述

由英恩霍文建筑师团队于1999年通过国际招标获得并设计完成的汉莎航空公司总部办公楼，以其奇特的外形，丰富的空间和少量的能耗，向世人展示了技术、能源和社会的职责（图7、8）。

图7 汉莎航空公司总部办公楼外立面

图8 整体效果

汉莎航空公司总部办公楼位于欧洲最繁忙的机场——法兰克福机场，基地的北面是机场的停机坪和跑道，南侧是德国主要的高速公路3号，西邻高速公路通往机场的辅路（图9）。在这一“重压”的基地里完成一个国际知名的航空公司总部办公楼的设计显然困难重重。

图9 场地鸟瞰

总体建筑整体平面由指状的办公楼和办公楼之间的花园构成（图10～12）。屋顶是一个象征飞翔意义的弧形结构，其下为9个办公楼之间被称为“家园”的不同风格的花园。位于大楼的中轴是一个长廊，联接了横向交通和竖向交通。总体建筑分二期进行，共有28个花园和29个办公单体，提供4500个工位。一期建筑于2006年完成，包括10个办公单体和9个花园，1850个工位。

在该项目中，建筑师在一个非风景区的场地创造了一个全新的花园办公模式。弧形的屋顶形式源于飞机的形体同时代表其企业“开放的企业象征”。场地位于停机坪和高速公路之间，周围有高速铁路及城市快速铁路，便捷的交通网路提升了办公楼的价值。

3.1.2 构造

建筑中庭花园的屋顶由双面玻璃及铝合金型钢网架构成，通过直角型钢及连接件连接固定（图13）。这一跨度为18m的轻巧的承重构架，通过钢构件与办公室上方的钢筋混凝土屋顶连接，形成了花园屋顶的横向拉力系统（图14、15）。

两个弧形屋顶之间交接处的多功能通风构件（图16～21），起到排水、通风、排烟的作用。这一构件上安装了一个精心模拟设计的压力制动器，防止一旦出现火情，风停留在屋顶表面，烟雾进入中庭造成危害。其主要功能在于利用通风排风效应，并将根据天气状况由机械驱动打开或关闭。

办公楼外墙弧形横梁的下端是一个集合吊顶系统——集合了喷淋、遮阳帘、防弦光帘的功能。办公室和中庭之间是木制结构的窗框，与钢结构的阳台连接，以便人们可以随时同中庭花园接触。外置的遮阳帘则由中心控制室通过计算机控制。

3.1.3 中庭花园及绿色策略

办公楼之间是中庭花园，花园的绿色植物则选择了五大洲的代表树木。通过景观设计，形成了各种风格的花园，象征着汉莎航空公司与世界五大洲的联系。不同于传统的中庭花园，它们是无空调设备，无取暖设备的零能耗“冷花园”。夏天立面的通风窗开启，新鲜的空气进入中庭，经过循环通过屋顶通风构件排出，形成了自然的换气系统，冬日阳光的照射使中庭花园保持适宜的温度。

汉莎航空公司总部大楼的设计连接了飞机的时尚概念，重视生态、经济、能源，在保持办公楼环境舒适度的前提下，其设计能耗仅为普通办公楼的35%。中庭花园使人们置身于风景又起到了节约整体大楼能源的作用。

3.2 .悉尼1 Bligh办公楼

3.2.1 项目概况

2006年，悉尼布莱街1号办公楼（1 Bligh tower，Sydney）项目由英恩霍文建筑师事务所在国际招标中获得并于2012建设完成。该项目以其创新性的生态设计获得了澳大利亚绿色之星评级六星级国际认证，这也是悉尼首座获得澳大利亚绿色建筑委员会（the Green Building Council of Australia ，GBCA）六星级认证的办公楼。

图10 中庭花园

图11 办公空间

图12 入口

图13 弧形屋顶构造

图14 中庭花园钢索结构玻璃幕墙

图15 构造系统示意

图16 多功能排风排烟构造模型

图17 亚琛空气动力所沙池模型试验通风口在各种状态下的排风状况

图18 雨水排水系统示意

图19 排烟系统示意

图20 自然通风系统

图21 多功能排风排烟构造模型

1 Bligh办公楼位于悉尼金融区，建筑共28层高139m，总面积45 000m2。该项目的建筑设计重视了可持续发展、面积的高效利用及同城市肌理的融合等各项重要因素。椭圆形的建筑物形体很好地补充和呼应了悉尼城市的天际线，使视线朝向著名的海湾大桥，在此间办公的工作人员可获得更多朝向海湾景观的视野（图22）。这座紧凑的椭圆形建筑设计达成了诸多目标，包括在有限的面积中有效确保太阳能利用能效，以及场地规划中对特殊的城市用地状况的最佳解决方案——基地位于两个城市网格中并有一定的角度，椭圆形平面成为了最佳的选择并化解了城市规划的问题（图23）。首层大堂入口设计的宽阔台阶构成了活动与交流的新枢纽，使1 Bligh成为天然的焦点。宽大的台阶（图24）夏日里处在阴影中，冬季可接受太阳辐射，为人们提供了短暂休息的可能，且在不同的季节均可感受舒适的温度。

首层设计了咖啡厅、幼儿园和自行车停车设施（图25）。咖啡厅为商务活动提供等候或约见的便利，幼儿园则为大楼内的企业员工提供便捷的儿童托管服务，解决其后顾之忧。

图22 1 Bligh办公楼远景

图23 1 Bligh办公楼俯瞰

图24 大堂入口台阶

从宽大的台阶进入大厅，即为中庭空间（图26）。中庭空间的高度自首层大厅直达屋顶（图27），内层由玻璃幕墙封闭，玻璃幕墙的通风设施支持着大楼内的自然通风系统。中庭内设计了8组观光电梯，作为室内的竖向交通。人们在乘坐电梯时不仅可以感受中庭的奇幻空间，同时还可以看到每层办公的场景（图28）。

图26 中庭空间

28层设计了屋顶花园（图29）并由玻璃幕墙围合封闭以阻挡高空的风压，人们可以在屋顶花园欣赏悉尼全景。

3.2.2 绿色策略

1 Bligh办公楼的绿色策略由完整的系统构成，其主要的节能策略通过外层双层玻璃幕墙和内部中庭完成，而中庭空间则成为建筑可持续设计的重要因素。在场地规划方面，该项目设计了便捷路径，行人可根据需求穿过中庭空间或绕行大楼到达目的地。大台阶的设计扩大了广场公共空间的面积，是对城市网格形态的最好呼应。

大楼外层设计的双层玻璃幕墙安装了遮阳装置，有效地阻挡夏季强烈的阳光照射，可降低建筑供冷所需能源的15%。双层幕墙的排风和进风通过外墙构件整合设计完成，以优化夹层的温度，避免过热。

南侧的中庭空间为整个建筑提供了“天然冷却池”，玻璃百叶窗控制着空气在中庭内的流动：新鲜的空气通过底层大堂和南侧立面进入中庭空间，然后经由屋顶排出，形成循环。

在材料的使用方面秉承了可持续发展的原则， 90%的建筑钢材使用可达到50%的回收利用，41%的水泥由工业废料产品所取代，所有基础材料达到20%的可回收利用。椭圆形的紧凑布局提供了同矩形相同的空间面积，而外立面将节省12%的面积，从而减少了大楼整体材料的需求。此外，大楼平面柱网与外墙距离为6 m，该布局可以减轻梁的厚度以减少整体材料的使用。

建筑平面围绕商务交流功能并高效使用的原则设计，工作阳台增强了大楼竖向的联系，透明的观光电梯为工作人员和访客提供知晓其他楼层状态的可能，人们可以清晰地辨别方向并判断自己的位置。大楼北侧的办公空间面朝海湾，同时面朝阳光（南半球朝阳面是北面），所有的办公空间均可以观赏到海景及海港大桥（图30）。

大楼设计的天然气供给“冷热电三联供”系统，为建筑的冷气、暖气和电力提供能源（图31）。相比传统的“冷热电三联供”系统，可达到其双倍的能效。该项目在有限的屋顶面积上安装了高能效的太阳能设施，太阳能转换后产生的热水用于为制冷热泵提供动力。该动力为冷梁提供能源并降低整体建筑能耗，同时减少系统的反应时间。它可以在高温状态下辅助建筑制冷。

污水净化系统用于大楼内部污水的处理和净化，为了满足污水净化系统运行最大负荷，每天有部分来自悉尼市政管网的污水在此净化。由此，1 Bligh办公楼每日将节省100 000 L净水。

图27 中庭空间仰视

图28 中庭空间及竖向交通

图29 屋顶花园

图30 办公楼阳台及海景

图31 能源系统示意

4 结语

德国汉莎航空公司总部大楼和悉尼1 Bligh办公楼项目均为以中庭空间为主角的绿色建筑。上述两个项目的中庭不再是传统的空间概念，也不再是罗伯特·文丘里（Robert Venturi）理解的“空间是建筑的本质”的概念，更不仅为供人们停留和交流的单一功能的场所，它是“零能耗”的中庭空间，是可持续发展的中庭空间。这种中庭空间在21世纪的今天有其超越空间概念的意义，它成为了可持续发展建筑的媒介，为大楼绿色设计提供了最佳的绿色驱动平台。

汉莎航空公司总部大楼中庭设计有其清晰的逻辑结构——中庭绿化和生态作用，在整体建筑的10个办公单体和9个中庭花园中，前瞻性地开创了花园式办公的先河。零能源的中庭花园支持着大楼的生态系统，它平衡了大楼的能源需求并使其成为真实的生态建筑。该项目共获得7项大奖，其中包括人们熟悉的2007年德国iF 传达设计大奖（iF communication design award 2007）。1 Bligh办公楼则是一个系统化的“超级绿色”建筑，该系统主要包括平面设计、结构优化、外墙立面、设备、污水处理、材料使用与回收及中庭设计。而中庭又成为 “超级绿色”的主角，它同样是零能源中庭并起到大楼呼吸功效。1 Bligh是下一代高性能的可持续发展的办公大楼，共获得国际16项大奖并囊括了几乎所有的绿色建筑奖项。

无疑，“超级绿色”建筑的理论和实践为可持续发展建筑提供了参考和模式。在气候变化影响到全球生态系统时，当CO2排放超过峰值时，当北京的雾霾天持续经年时，可持续建筑将成为人类必须的选择，而“超级绿色”建筑将成为可持续建筑的范例。

注释

① 资料来源：www.ingenhovenarchitects.com