摩天大楼改造设计|低碳节能的零排放空间

在上世纪八十年代和九十年代之间建造的米兰加里波第火车站的国家铁路局的行政中心在当时是吸引媒体注意的目标。这些摩天大楼的建成不仅成了一件复杂诉讼案例的中心议题,而且也遭致业界对于这些大楼的建筑处理的严厉批评,并且还暴露了这些建筑的能源利用率极低。

如今,这两座大楼正在利用经过再鉴定的创新建筑技术和设备技术进行改造,基于面向可持续环保技术的利用,对整个建筑物实施前卫的“重新包覆”,最终目标是使这两幢处于都市和地区公共交通网战略节点地区的大楼的形象得到提升,同时与其相邻的新大门项目(Porta Nuova project:米兰市的一个由3个建筑群组成的战略枢纽区域,以绿色可持续发展为目标)相互映衬。

节能目标

该建筑群(总占地面积:35.000 m2)所代表的一些当今意大利前卫建筑的特点,将在项目的实施过程中进一步地被强化。其设计交由业主Beni Stabili 地产公司委托的,由马西莫•罗伊(Massimo Roj)领衔的波捷特(Progetto.CMR)建筑设计公司。

首先,按照北美广泛采用的布局,大楼的底层由一个面积很大的平台、隐秘的地下停车场、设在大楼服务区的物流区和连接火车站和地铁站的人行走道所构成。

除了门厅以外,从两层楼高的入口起,直至整幢大楼楼内24层的每层楼面的功能空间,新的建筑设计对对这部分区域全部按照相同的消防标准重新作了规划,并为这个建筑群提供了一种崭新的风格(先前是被后现代派所否定的),又凭借建筑安装工程技术专用的新颖包覆结构使这种风格发挥到了极致。

目标为环保是整体改造项目的主要特点。Tekser 工程公司的专业团队与参与该建筑群设计的所有的专业人士紧密合作,展示出了即使在像办公大楼那样能耗特别高的建筑物场合,不基于着重压制能源消费,也能成功地贯彻可持续性原则。

推动建筑与设备系统整合的动力实际上来自这幢“绿色大楼”的改造项目,其指导原则可以归纳如下:

–高性能的建筑

–高效率的技术系统

–零排放的现场

–冬季能耗认证为Cened B 级(改造前为E 级)

–适当的管理成本

对于后两个参数实施了模拟量化,由此得出大楼空调的年能耗大约为1,250,000 kWh,而照明和电动机用电量大约为880,000 kWh,相应的管理成本是变动的,与占地总面积相关,相当于19,5 €/m2。还可以依靠大楼管理系统获得这些数据,该系统将全部大楼管理功能集成到一个接口,包括照明设备和电动窗帘遮阳系统的自动控制,后者是根据外部光线状态和空间的有效占用而动作的。总成本,包括固定成本大约为29,7 €/m2

考虑到光伏发电设施的贡献,能量计算(Cened 软件,伦巴第地区)回到冬季空调对一次能源的特定需求EPH = 9,9 kWh/m3a,于是将该大楼能耗等级列为B 级(限值为11 kWh/m3a)。新设备装在现有的楼梯井内,不需要拆除现有建筑。

交互式立面

主立面朝向东南和西北,表面包覆着“交互式”双重玻璃(稳定条件下传热系数UW=1,51 W/m2°K),展示出了建筑形象的一个特点,特别是透明表面的不同倾斜角度,在摩天大楼外表上复原了不寻常的、凹凸不平而生动活泼的立面景象。

每个单元(尺寸2,85m x 1,50m)规定采用一种立面模块:共有六种型式的立面模块,每种模块的外侧均镶有按照两个主轴倾斜不同角度的玻璃。外周玻璃与内部可开启的玻璃窗之间有外部封闭装置提供的空隙,空气由下部流入,从上部流出,而由安装在上部的微型风扇促成空气流动。

在标准条件下(作为一种指标,选择冬季或季节过渡期),这种空隙内的空气只受到自然对流的影响,因而有利于免费集聚太阳辐射热。强制通风(夏季起作用)是由控制传感器触发而启用的;一旦空隙中空气温度读数超过预定的阈值,微型风扇就会启动,排出多于的热量。

利用安装在屋顶和轨道式起重机上的悬吊式平台,简化了立面的维护作业。

在具有双向方位的局部拐角(西南和东南)部位建造了若干两层楼高的生物气候型温室,用于栽种花草植物。外墙完全透明,配置了装在地板上和天花板上的自动开启机构,如果打开,在夏天有利于自然通风;在冬天,全部关闭,可以最大程度地集聚太阳能。开启操作的控制与内部温湿度条件有关,也关系防止曝露表面结露和木质结构件受损。

这些阻隔空间除结合固定百叶窗帘适当地遮蔽太阳光以外,还有第二层目的就是减轻夏天太阳辐射热引起的较高的夏季负荷,而在冬天因通过阻隔办公大楼温室的实心隔墙传输的辐射热交换获得被动输入热量,减少了供热需求。

在朝向西南的立面上安装了集成光伏发电阵列(402 m2),由264块多晶硅太阳能电池板构成(尺寸为165cm x 99cm),通过接线形成垂直阵列,这样还可以确保最大的遮阳效果。总额定发电量为49 kW,相当于年用电量的2%,供作公共区域的用电。

空气处理装置中用于换热蓄热的一台热焓型回转式换热器

空调与通风

这两幢大楼的设备系统全部作了重新设计。由两个名为“能量提升机”(Energy Raiser)多功能换热制冷机组通过与四口井中流出的上含水层的水(每口井的额定出水量为15 l/s,水温12~15 °C,井深60 m)进行热交换,生产一次载热液体;这四口井还用于取水。

开始时水储存在两个常压水箱里,每个水箱的容量为5,000 l,然后这些水被输送给多功能机组回路中的换热器(单台功率:2,000 kW,在夏天; 1,000 kW,在冬天)及上述机组中预冷却回路中的换热器(功率:580 kW)。

 

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