智慧树屋

悉尼科技大学(UTS)是一座建在澳大利亚城市中心的私立大学,离金融区很近。该校有40,000名学生,被列入了澳大利亚主要大学之列,在许多学科中开设了130多门本科课程和210门研究生课程(工程、建筑、信息、经济、通信、设计、法律、产科学、护理学、制药、物理学和生物学)。

该大学制定了一个发展规划,目标是加强转化为全球先进科技领域(如生物科技、纳米技术和可持续性)中最主要的学术机构之一。周泽荣博士自2015年2月担任学校领导,就开始推动了该项目总体规划的重要阶段,为学校募集到了上亿欧元的投资。

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其中,大约3千万欧元是由周泽荣博士捐赠的,作为建造商务系新教学楼的融资,于是便以这位慷慨慈善家的名字命名,而其儿子也进入悉尼科技大学求学。这幢大楼建造成本为1.5亿欧元,是由加拿大建筑大师Frank Owen Gehry设计的,不仅在设计创造上别出心裁,不落俗套,而且在技术和建筑上也是精湛绝伦。

正如在盎格鲁—撒克逊国家中常见的那样,承担系统设备安装的公司在优化设计方案中起了关键的作用。A. G. Coombs公司在2014年10月竣工之后,继续受聘承担保修期内的设备维护任务。

光线与形象

国际化都市悉尼沿着深水海湾的海岸伸展,享受着潮湿的亚热带气候,夏天炎热(平均气温18.3~25.6℃;2013年1月绝对最高气温记录为45.8℃),冬天温和(平均气温8.8~17.0℃;最低气温很少低于0℃),全年雨水分布均匀。

然而,影响周泽荣博士建筑理念的观点不涉及环境参数,而这些参数通常将项目引向生态可持续性:在这种情况下,强调建筑主要与自然采光有关,这种传统的物理现象与人的认知有关。

这幢大楼的设计理念受到了树屋的启发,这类建筑需要具备极大的适应环境能力,因此主要体现了一种文化。其楼体与空间及立面自由结合,而呈现出两种截然不同的建筑风格,让楼体按照褶皱牛皮纸的独特形象起皱,使自然光线能深入大楼中央区域。

南、东、北三个立面为独特大胆的波浪形砖墙,其表面的褶皱宛如柔软的织物一般,凭借这些粗糙的墙面,以及不规则的飘窗,突显出了所建楼体的奇异风格。然而,相对的立面却是巨石般的玻璃幕墙,映照出周围的建筑,而难以清晰地分辨出各楼体的轮廓。

在周泽荣博士大楼的建筑设计中,标志性要素占据着压倒性的地位:大楼的设计不是遵照与外部自然环境条件的关系理顺内部运行的有机结构,而是作为描述领先信息的不连续的、有意义的事件构思的。

建筑使用了大约320.000块砖砌筑外墙覆层,这是当地的建筑传统,而这些砖是专为这幢建筑烧制的。这种“挑出”的形状复杂的覆层和施工方法是AECOM专门研究的,该工程公司还专业从事设备设计工作。

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大楼简介

在盎格鲁—撒克逊传统建筑中,“挑出施工”是指在砌筑面砖时利用了装饰砂浆的快速固化作用,而通常与装饰构件的安装相关。但是,在周泽荣博士楼的建造中,这项施工方法却是用来形成三维曲面,其突出的各层相对垂直方向的倾斜角度不超过26°。

外饰面虽无支撑作用,但起锚固内壳的功能,其结构为特制的压延钢板配以不少销钉,用于连接支撑件而固定砖墙,同时留出一层狭窄的间隙,有助于形成空气对流。

建筑空间在闪色外壳的笼罩之下完美地复制了树木的结构,于是,用于常见教学活动和一般服务的房间向上伸展而宛如树干,周围联接分布着一些用途非常灵活的空间,内部布置着网络通信和教学演示用的先进的技术装备。

大楼共有14层,地上12层(总面积约15,500m2),能容纳1,600人。地下两层用作车库(停放汽车和自行车,并配更衣室和淋浴房)和机房,地上六层主要用于研究生教学和高管教育。

各功能区均配置了露台,这些区域包括了入口接待区、连接空间、教学区(有240个座位的礼堂、信息实验室、研究班室、椭圆形教室等)、行政办公区(办公室、行政管理区、会议室)、学生用房(集体活动室、协同研究室)、学校服务用房(会议厅、学术服务、研究生工作室)、酒吧和厨房。其余楼层主要留给运营、研究、行政管理和高层领导,最高一层为热力中心。

楼梯的基本功能是鼓励用户互动——特别是从门厅一直通到二层的椭圆形教室的中央楼梯,完全是一个抛光不锈钢板的雕塑创作作品,并采用层压木构件装潢,有利于约会和沟通。

专业公司的贡献

电气、机械和特殊系统的设计由AECOM承担开发,目标是以可持续模式实现大楼不同房间的空气调节,最大限度地减少能源浪费。每一个区域都配置一个专用空气处理机组提供服务,还有由环境参数检测器控制的全空气空调系统,及由新风网供给的冷风机(利用长距离风道送风,降低风机能耗)。

由澳大利亚的联盛集团实行合同总承包,由其将供货、安装、调试及机械设备的维护分包给澳大利亚企业A.G. Coombs有限公司,同时与众多设计师合作,而A.G. Coombs公司以降低能耗,减少温室气体排放为目标,在优化技术方案方面发挥了关键作用。譬如,所安装冷冻机组采用风冷型,取代原项目设计中确定的水冷型机组,以降低热力系统对环境的综合影响。对节能的另一个重要贡献涉及能源模拟分析及藉此利用智能系统实现空调系统的合理化,从而在长时间无人入驻时自动关停系统。

联盛集团的项目工程师确认道:“我们为调试如此重要的建筑所实现的进展感到又自豪又满意。在整个项目团队中,A.G. Coombs公司以他们的才干帮助我们完成了一项不仅特别重要,而且极富功能,能够激励创新思维,促进协作和沟通的工程。”

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热力中心的运行

制冷中心(约2MW)位于大楼的屋顶上,安装了:

— 1号冷冻机组(304kW),配涡旋压缩机(R410a),COP 3.1;

— 2号冷冻机组,配螺杆压缩机(R134a),COP 2.9;

— 3号冷冻机组(1,168kW),配螺杆压缩机(R134a),COP 2.9。

全部冷冻机组均为风冷型,互相并联:制冷中心分配给空气处理机组和冷风机的冷冻水温度为6℃,回水温度12℃。机组根据冷冻水的需求及下述范围级联启动(从最小调节到100%):

— 0~15%,只启动1号冷冻机(2号冷冻机备用);

— 15~26%,只启动2号冷冻机(3号冷冻机备用);

— 26~55%,只启动3号冷冻机(2号冷冻机备用);

— 45~100%(负荷=1,110~1,655kW),启动2号冷冻机和3号冷冻机(1号冷冻机备用);

— 45~100%(负荷=1,655~2,028kW),启动全部冷冻机。

此外,还在屋顶上安装了冷凝式燃气锅炉:一共两台冷凝式燃气锅炉(每台729kW,最低效率93.5%)。而且,这些锅炉也是按级联方式运行的:热力中心向用户供应70℃热水,而将50℃回水供给空气处理机组和冷风机。

各中心都配备了变速泵组、膨胀水箱和自动定量加药系统。分配管网采用交联聚乙烯保温管道。

建筑管理系统采用DDC技术,控制并监测各中心及机械、电气、消防和升降系统的终端,并同时与校园楼群的整个系统交互链接。

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机械通风系统

空气处理机组主要设在大楼的地下层。以下详细列出这些机组的特征及各自服务的区域:

— 2号机组(处理能力19,410l/s,100%新风)的服务区域为二楼至七楼房间;机组具备固定的旁流考量,使流经机组的空气流量限制为60%(11,646l/s);

— 3号机组(3,765l/s,风量恒定控制型),主要服务于二楼礼堂的空调;

— 4号机组(8,040l/s,100%新风,风量可变控制型)服务对象分成两部分:二楼至四楼房间(5,540l/s);二楼幕墙附近的休息室和酒吧(2,500l/s);

— 5号机组(1,880l/s, 风量恒定控制型),专用于三楼的研究班和阅览室;

— 7号机组(9,410l/s, 100%新风)是唯一设在屋顶上的空气处理机组,服务于八楼至十二楼房间;与2号机组一样,采用固定的旁流考量,使流经机组的空气流量限制为60% (5,646l/s)。

除了配合全空气空调系统运行的3号机组和5号机组之外,其余机组都将处理过的空气输送给变风量空调箱,然后再配送给各房间内的冷风机。于是,通过控制温度、湿度、压力和二氧化碳浓度这些条件实现通风。

当夜间这些条件许可时(典型情况:室外温度<10℃,室内温度>26℃),进入自由冷却运行模式,利用室外空气冷却相关房间。

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