宁波诺丁汉大学校园里新建了一幢楼,它的四面都是通透的玻璃。在这样的楼里,自然不用考虑采光还会有什么问题。
当然,这幢看起来有点像童话里的玻璃屋建筑,解决的不仅是采光之类的问题,而是与联合国气候变化大会遥相呼应:它是中国大陆第一幢零排放的大楼。
在这幢楼里,用水、用电都由大楼自身生产,从而实现了能源自给自足,这意味着大楼的建成使用不会给自然界本身增加任何排放负担。
虽然宁波诺丁汉大学可持续发展学院院长乔大宽教授(Jo Darkwa)认为称这幢大楼为“玻璃屋”“不是很恰当”,但人们还是习惯于将它称为“玻璃屋”。在很多人眼中,它简直就是一个玩具——与蛋壳、鸟巢建筑一样令人匪夷所思。
通透的“玻璃屋”
12月15日下午4点多,冻了几天的空气突然暖洋洋流动起来,几只胖乎乎的小鹅在旁边踱步。
宁波诺丁汉大学正在兴建的可持续能源技术中心大楼,在校园的南面校区内蒙着绿色的防护网,外立面是随处可见的脚手架。从外表看起来,它和其他正在建设的大楼没有任何区别,时而传出电焊的声音,以及零星的“哐哐”的撞击声。
但还是让人有点奇怪,建设中的大楼没有热火朝天的感觉,看不到繁忙的工人,看不到水泥搅拌机,也看不到吊塔,让人感觉有点冷清。
十几分钟过去了,一名工人推着一车水泥浆走过,工地于是有了生气。那几只闲适的小鹅,似乎一点都没有发觉周围的异常。
夕阳暴露了这幢大楼的秘密:落在地平线上的太阳,发出昏黄的色彩,透过大楼,穿过防尘网,落入眼帘——这大楼是通透的,光线可以直接从大楼那面通过到达这面。
通透的大楼,正是只有玻璃墙壁,如果除去防护网,楼内“一览无余”。
乔大宽介绍说,这幢大楼地上5层,地下一层,为框架剪力墙结构。四面全是玻璃,其中朝南面是双层玻璃,中间有相当空隙,以利于空气流动。位于北半球的中国大陆,面南方向阳光充裕,易于获取太阳能。
这幢大楼运用的技术,英国诺丁汉大学早在2000年就用于类似的“生态楼”上。而现在建造的这幢大楼,将在原先的技术基础上,运用更多学科前沿的技术成果。
大楼的“老板”乔大宽,身兼宁波诺丁汉大学可持续发展学院院长和可持续能源技术研究中心主任二职。“玻璃屋”建成后,这两个机构将设在楼内,包括实验室、展览室、办公室、会议厅和教室等。
乔大宽说,英国诺丁汉大学在生态节能技术研究领域享有国际声誉,宁波诺丁汉大学的可持续能源技术研究中心的学术研究由诺丁汉大学建筑环境学院主导。他所主持的可持续能源技术研究中心,科研重点是再生能源技术在民居和商业建筑的应用。
这幢大楼正是乔大宽在中国推出的“示范样板”。“整个建筑的设计,旨在尽量减少对周围环境的影响,并且采用先进的可再生能源技术,利用当地的建筑材料,将建筑对自然界的影响降到最低限度。”乔大宽说。
理所当然地,这幢大楼被称为中国第一幢“零排放”大楼。
大楼的“吃喝拉撒”全部自给自足
这幢建筑预计能在这个春节后投入使用,现在只能从图纸上看它将来的面目。不过,大楼涉及的技术并非深不可测。
印象中,酷热的夏季呆在玻璃屋子里,不啻于呆在温室里蒸烤。“南面是最热的了,这面是双层玻璃,中间有个夹层,空气的制冷和加热,就在这个夹层里完成。这个夹层和地能相连,通过一个专用的地能水泵,夏天的时候空气从七八十米深的地下走一遭,带上来的是最凉爽的冷气。”乔大宽说。
对窑洞有所了解的人都知道,窑洞里是冬暖夏凉的,这和地能的性质和原理完全一致。因此,冬天的时候,玻璃夹层中的空气从地下走一遭,带上来的就是温暖的地热,可以为大楼取暖。
当然,冬季取暖还有太阳能。用太阳能集热器将太阳能吸收于双层玻璃的空气中,利用空气的流动性,将热能输送到大楼各个部位。包括制冷和取暖在内,都通过玻璃夹层中的空气进行,而没有专门的管道。
“通常大楼制冷取暖都采用空调机,消耗能源。我们通过光能转换和地能、电能转换,用于节省能源消耗。”乔大宽说。
从外面看来,面南的双层玻璃是前倾的。乔大宽说,这个角度是基于中国特殊的气候条件,通过复杂的计算数据设计的。宁波夏天比较长,光源充足,需要制冷的时间远远长于需要供暖的时间。前倾设计,便是为了保证有一部分大楼处于阴影中,不会造成室内温度过高。
“空调”问题解决了,照明等电力资源的供应当然也很重要。大楼顶端和地下室上面都有开放式天窗和玻璃,便于采集日光。这样,由于大楼四周都是透明的,如果在白天,仅凭日光就可以满足所有的照明需要了。晚上照明则需要电力,大楼的电力系统就会开始工作。
大楼前面有两个设施,一个是风能发电机,另一个是太阳光伏水泵(PV)。通过这两组设备,将太阳能转换为电能,通过专用的蓄电池储存起来。
风能发电机与我们印象中的荷兰风车相同。光伏水泵则比较少见,就像几块划了横格的黑板拼凑起来的平板,类似于常见的太阳能热水器,但是平面的。
“这个光伏水泵的容量非常大,不仅能够供电梯、办公室和其他设备的电力需求,还可以用专门的蓄电池储备起来,或者给附近的体育馆、夜间办公室等提供电能。”乔大宽说,设计、利用的所有技术、理念,都是如何收集和使用自然界能源,达到自给自足的目标。
在大楼整个楼顶和窗户边的金属装饰材料,都是这种太阳能发电板。仅这些发电板,晴好天气每小时就可发电600千瓦至800千瓦,供60个至80个100瓦的灯泡同时工作。多余电能被贮存起来,在晚上或阴雨天使用,即使两周持续阴雨仍不会有断电之苦。
但在漫长的梅雨季节,太阳能的收集会受到影响。
“气候恶劣性谁也不能忽视。根据我们的设计,天气好的话有三种能源获取方式,不好的话至少也有两种,可以保证能源供应不会出现中断,比如太阳能受影响时还能采集地能和风能,对大楼的能源供应不会造成影响。”乔大宽说。
实际上,梅雨季节可能给大楼的“拉撒”带来好处。大楼设有雨水收集和废水利用设施,将雨水收集起来,供大楼冲洗厕所之用。
“我们的目标是,大楼完全利用自然界现有资源,不给自然界增添任何负担,实现完全自给自足。”乔大宽说。
从英国到中国的距离
这幢在中国大陆还是“第一”的大楼,在英国已经成为主流建筑。甚至英国政府已经宣布,英国将在10年内实现建筑物“零排放”,由此将对实施“零排放”的建筑取消总额达数千万英镑的印花税。
“从技术上说,英国和中国的距离并不遥远,差别只在理念上。”乔大宽说,他们建造这幢大楼的目的,正在于推进中国在这方面的技术应用和理念普及。
实际上,这幢大楼采用的光伏水泵、太阳能集热器等主要设备,都是中国公司生产的。“从单个的技术上讲,这些技术并非多么高深,只是企业愿不愿意投产。他们已经有技术和生产能力,只是建筑所需的产品需要根据规格订制,而中国企业现在的市场客户还不够多,因而未能形成大的产业。”
乔大宽希望和中国企业合作的产品,包括利用太阳能生产环保材料和蓄电池等相关产品。他希望在这幢大楼竣工后,在科研方面取得进展,同中国企业的合作正式起步,“这对中国非常必要。”
诺丁汉大学建造这幢大楼的一个初衷是起示范作用,推进中国在节能建筑方面的科研,另一方面则是为地方发展相关产业提供智力支持。
实际上,浙江省和宁波市相关部门已经表示了对项目的关注,做了很多宣传。大楼建成后,诺丁汉大学将举行大型研讨会,以引起政府和社会的环保意识。
“企业对省钱的节能感兴趣,而在巴厘岛召开的联合国气候变化大会则对减排更看重。如果说前一个基于经济要求,则后一个出于社会责任。我希望能与中国环保、能源领域的企业进行合作,将这种建筑形式推广到其他地方。”乔大宽说。
校方表示,从经济上说,虽然这种建筑的造价要提高50%左右,但从长远看来,可以节省非常多的能源投入。
由于建造类似的大楼会增加成本,这可能是企业不愿意建造此类大楼的原因。乔大宽说,与中国本土企业合作,正是为了降低建造成本、提高效率,以利于零排放大楼的推广。“这是有效的宣传途径,完全可以做到。”
而在更为系统、复杂的大楼设计上,中国公司也可以承接。“当然,一幢大楼的设计和具体产品的生产,可能会涉及到具体企业的知识产权问题,但设计理念、原理等方面的知识,已经是公开知识,任何国家都可以采用。”乔大宽说。
而且,这种建筑对环境没有特殊要求,只需根据当地的特殊气候环境在设计时加以考虑便是。比如,只需有一面朝南,便可以获取太阳能;从隐性考虑的话,风力因素可以考虑进去,如果风能和采光都很好的地方,当然最理想了。
乔大宽说,除了推进相关领域的研究、科研,他们还愿意和中国本土公司在可持续发展能源开发方面进行合作。“中国是一个能源消耗大国,节能将是对全世界的贡献。”
大楼还是科研对象
在宁波诺丁汉大学校门旁边,是一汪湖水。湖面虽小,乔大宽也不想放过。他的设想是,今后能利用湖泊收集雨水,循环再利用于卫生间用水。“湖也是将要利用的能源,这湖是自己的,很便利。”
在诺丁汉大学校园里,资源的循环利用从来都被看重。正如在新大楼设计的雨水收集系统一样,宁波诺丁汉大学校园里现有的地下雨水管道已经很发达,流经路面的雨水可以收集起来加以利用。目前正在设计管道,以用于卫生间的冲洗用水,实现循环利用。
虽然大楼还没建成,但已经有人担心,这幢建筑在中国的推广可能面临难题。它不仅不同于中国以往的土木建筑,也与传统西方石质建筑、以及现代建筑相去甚远。在讲究厚重感的大学校园里,未免显得过于突兀。
因为听说诺丁汉大学在造“玻璃屋”而专门去参观过的浙江万里学院2005级建筑系学生商宏说:“让人有进入童话世界之感,感觉当作实验还可以,要是满街都造成这种建筑,真不敢想象会成什么样子。”
“这只是第一幢范本大楼,首先证明大楼可以实现能源的自给自足。在推广时,可以采用各种建筑模式,并不一定都要建成玻璃屋。从总体外观上来看,我们这幢建筑还是很吸引人的。”乔大宽说。
这幢建筑的外观设计是一家意大利公司设计的,技术由英国诺丁汉大学和宁波诺丁汉大学携手提供,建造是中国的建筑公司完成的。
在2008年3月份建成投入使用后,学生可以参与到针对大楼的科研活动中来。“大楼本身就是一个科研对象。”
宁波诺丁汉大学执行校长彼特巴特利在接受媒体采访时说,这幢楼以后会承载一个责任,就是在教学方面向学生展示最前沿的技术,在科研方面它也要进行这方面的研究活动。它同时还有一个展示功能,完工以后会对外开放,欢迎市民、包括小学生都来参观,诺丁汉大学将向他们展示节能技术。
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