赤道建筑的亮点

安哥拉位于南非,面积为1,246,700km2(约是意大利的四倍),人口2千多万(2012年数据),最大的种族为班图族。自从1975年摆脱了葡萄牙殖民统治以来,这个年轻的国家就成了一系列血腥内战的战场,直至2002年才结束内战。该家拥有丰富的可耕土地和矿藏资源,而内战却阻碍社会经济发展长达30年(人均年收入4,400欧元,人均年能源消费0.02kWh)。

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直到近几年,该国才在经济文化方面有所改善。 位于安哥拉主要城市中的8所大学成为独立学术机构,在阿戈斯蒂纽内图大学(UAN)的新址正处于建设计划的第一阶段。该项目是安哥拉境内正着手推进的最重要公共建设项目之一,就其规模和内容来说,也都属于全球生物气候设计中最令人感兴趣的范例。

UAN 先以该大学的首任校长命名,后来以该非洲国家的首任总统命名。它是一个不断发展的学术机构,而且在各国高等学校之间发挥着重要的联系和指导作用。如今,在罗安达这所大学里,设有自然科学系、社会科学系、法律系、经济系、工程技术系、医学系、文学系、健康科学学院、教学科学学院和十几所研究所。

为项目实施计划,安哥拉政府在罗安达市的东南郊边上批准了约2,000公顷生地作为建设用地。这是由于该地块面积大,实施整个项目,并同时由私人赞助开发一个科学园区,也是因为出于作为催化剂促进首都发展的战略定位考量。

首次项目研究是在1999年与2000年之间进行,目标是根据北美高校情况,基于17,000名学生的估计数,确定整所大学的规模要求与各种功能关系。研究计划先是于2002年获得批准,然后在计划中考虑了为土地和资源的可持续利用、基本设施和网络系统的确定及区域的分阶段逐步开放制订战略,同时决定在第一阶段搬迁四个系和数量可观的服务部门,其中包括中心图书馆。此后,该方案按照第二版总体规划重新获得了确认。

后一个方案于2010年得到了批准,并按除教师、行政管理人员和服务人员以外接受40,000名学生确定规模,将在下一个十年内实现。此外,还涉及建设等其它院系及其余的学院,并考虑进一步接纳更多的院系(建筑美术系、石油工程系、农学系、制药系)和高级学院

整个项目由国际设计公司 Perkins+Will 负责。

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“低能耗”设计

这座大学新城已经耸立在首都罗安达,沿着安哥拉西北地区的大西洋海岸展开,以热带的干燥地貌和景色为特点。罗安达市位于赤道偏南8°多一点的地理位置,为一种典型的热带湿热气候,但却格外温暖(平均:冬季气温16°C,夏季气温21°C)和干燥(平均:年降水量323mm,变化率+40%,为全世界最大),由于海洋冷流的流经不利于大气水分的凝结,因此降水集中在三月和四月。

项目区域离市中心大约8km,地势比较平坦,其间点缀着一片稀疏的短矮植被。该项目考虑将大学布局集中在一个大约60公顷范围的区域内,位于批准地块的中央,而北面与住宅区相邻,南面为将来的扩建区。

校园本身按照南北-东西轴线布局分区,一条椭圆状的环形公路环绕四周,而一条进出校园的主干林荫大道直插其中。依靠一条规定行车方向向东的三车道公路,保持与市区和地区交通网的连接。

自开始制订规划以来,指导方针一直强调设计师须注意以下原则:

-  最大限度地关注在整个布局中插入地貌元素;

-   强调当地环境资源的可持续利用;

-   利用气候条件,将能源消费限制到最低程度;

-   基于校园分区的都市化规划结构,使各区功能协调;

-   非典型建筑理念;

-   与国家社会-经济状况相容的技术水准。

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地貌环境系统

项目横贯一片降雨形成的溪流河网,这些河流围绕在校园的三侧,由于这些河流的滋润而形成了一片片小型灌木林区,围绕着校园的主要区域。这些河流受雨季降临的影响,那时大部分植物便会开始繁殖生长:利用自然规律限制这些受淹区域,便能适当地保护这个过程。

环形道路还在河水泛滥时起到堤坝的作用,以保护这个新开发的都市化区域,并沿径向挖出通向周围灌木林区的一些小道,以最大程度地减少人类对自然栖息地的干扰。最大限度降低工程项目影响的目的,就是尽可能维持当地的环境条件和气候动态特点不变,在此基础上实现建筑物的生物气候战略。

这个方针的唯一例外就是对校园西南区的改造。实际上已考虑计划种植成排的高大乔木(至少20m高),向中心广场汇聚,以疏导大风。因树冠簇叶茂密, 故这些树木既起过滤阵风夹带灰尘的作用,又能凭借其对广大地面的遮荫作用对空气实施预冷却。

在校园内、沿直径方向面朝东北方向的区域内,先前留下的荒芜草原有利于空气的加热,从而形成局部低气压,于是牵引冷空气流入。受此地貌气候安排影响较小的其余几个转角区域专用于建设科研植物园(东南角)和养鱼池(西北角)。

因此,项目地块的自然特点(地形、植被、地温)无论是对都市化区域的规模,还是对是否有利于产生惠及建筑物的生物气候条件,都有着决定性作用,而建筑物相对于天空中太阳视在路径的位置在生物气候整体战略中同样很重要。

罗安达市离赤道很近,其城市布局与东西轴线相当重合,实际上全年都能保证开放空间的日照条件像外墙立面那样稳定。因此,从布局观点讲,整个校园按照朝赤道倾斜约19°的轴线定位(东南东 – 西北西),以求:

-  使建筑物的位置几乎与盛行风的风向垂直,强化上风向立面与下风向立面之间的大气压差,因而激发了横向自然通风;

-  使建筑物的位置微微转向东西轴线,使得分隔建筑物的庭院和立面受到稳定的日照,并考虑了相关的遮阳措施。

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大学核心院系”

在总体规划的第一阶段中建设了核心院系(有效占地面积约350,000m2,计划总占地面积6,450,000m2)。这些院系置于大学布局图的中心位置,可接纳约3,000名学生,在周围将开发大学城的其它建筑,而在近邻位置,还将建设住宅小区及社区生活和社交建筑。

图书馆按照保留生态足迹的理念设计,预定用作开放式阅览室。它还是布局图内诸轴线中确定未来发展的分支轴线,从该轴线垂直引出四根分支线,将沿着这四根分支线逐步建造教学和行政管理及其它建筑、附带餐饮设施的学生公寓、运动场和综合科研楼。

该建筑语言是打有“低能耗”原则印记的建筑需求(多数预制的钢筋混凝土结构,保温隔热、低辐射的大型建筑外壳与透明立面交替)与当地建筑业相互融合后的综合结果。适当选择建筑材料有利于确保将管理维修建筑物时的资源消耗降低到最低程度。一般,控制室内供热状况依靠开度可控的缓冲系统,并根据用户需求人工操作。另外,所有校园建筑均按能可靠、灵活接受高科技的远程通信系统而设计,特别是连接网络和音频/视频系统,这些系统通过管网接入。

模块化的可持续性

设计研究还须面对功能空间的柔性、生物气候状况与同一时间段内同时应用几项简单耐用的施工技术之间相互关系的棘手问题。因此,如何使房间性能水准与其预定用途的变更可能性适当配合,便成为项目的主要挑战之一,怎样解决可归结于每一个专用子空间,以及从功能分配角度看这些独立的子功能空间是否很好的分隔,以便既可能重新组织和扩充,又能通过内部通气路径实现最大的透气性。

这种扩建设计准则由模块化理念平衡。因此,校内每个学术单位都有自身的功能空间要求,相对于特定教育活动,这些场所的建筑都要求自给自足并具有柔性。

校园布局的可持续性主要立足于旨在减少用水量和回用非饮用水的设备系统。实施被动空调的设施费用远比空调设备的安装和管理维修的费用经济得多,而且显然实际上对环境没有影响。不考虑应用太阳能场。

照明控制

项目现场的气候条件使之可以广泛应用生物气候系统,其主要目标维持稳定的环境温湿度条件,即防止室内空间温度过高,从而省却任何类型的热力设备。

实际上,设计师们集中注意力于简单的建筑设计,研究能够高效控制自然照明的方案。太阳光辐射的控制可影响建筑物的开放空间,并考虑以下三种系统辅助:

-   遮阳顶蓬,这是伸出在大楼顶外的巨型金属棚顶,由支撑件和固定金属薄板构成,为屋顶和宽大的庭院遮阳;

-   阳台、高架走道和百叶遮阳棚,用于公共空间、地面和高架走道遮阳;

-   遮阳帘组件,由铝片和木框构成,置于北立面和南立面上,在垂直立面上形成第一层具有遮阳功能的表皮,结合反光架后可将太阳光射向室内深处,故能减少照明用电。

立面的色彩受当地建筑传统的启发,其选择考虑了缓和热带地区自然光线反射引起的眩目现象。主要房间(教室、研讨会用的会议室、公用房间、办公室等)大部分与外部公共空间(阳台)连接,它们都带有飞檐和凸台,构成了垂直砖墙上的遮阳构件,可间歇使用而无需采用主动式遮阳系统。

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自然通风

遮阳顶蓬并非是这项工程的主要建筑特征。它们的设计既考虑了将太阳能增益减少到最小值,也考虑了对局部水平空气循环的潜在影响。这些百叶窗式大屋顶的形状借助流体动力学模拟软件作了校准,以求对空气流动提供支持作用并引导空气流向庭院,于是,促进了建筑物内的横向自然通风。

装在三维隔栅架上的悬挂遮阳结构的宽度为15.5m,由冷成型后镀锌的 C 字形钢桁架和Z字形遮阳薄钢板构成,所有构件均涂刷了浅色油漆。

为了有利于气流通过,某些建筑空间借助支柱从地上抬起。各种建筑的高度层次(地上四层)主要迎合了空气动力作用的最大化准则而非一般要求。因此,上风处建筑的高度低于下风处建筑,且其正面多孔洞,避免阻碍空气流向相对于盛行风向而处在不利位置的房子。

采用这种基于被动冷却建筑方案的方针的唯一例外就是中心图书馆的建设。后者俯瞰着中心广场,高出其它所有建筑(超过四层),正好拦截了新鲜空气的流动,而它是整个项目中唯一安装空调设备的建筑,但是,也只有在生物气候设施不能保证适当舒适条件时,才将此设备投入运行。

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