RWE AG行政總部大廈生態模式分析

陸凱君， 杜 娟， 何梓鵬， 戚曉娟， 陳彥百

（南通大學， 江蘇 南通 226000）

引言

由英恩霍文-歐文迪克合伙人建筑設計事務所設計的RWE AG行政總部大廈坐落于德國埃森，是一幢佇立在湖水與綠色花園環繞中的辦公樓。大廈采用圓筒狀的體型，直徑為32 m。地面以上有29層，樓高為128 m。入口的環形遮陽棚使得大廈形體向外擴展，形成了一個公共空間（如圖1所示）。

圖1 RWG AG效果圖

1 模式語言一：可呼吸的雙層幕墻結構

生命有機體不僅需要不斷地與外界進行物質、能量和信息的交換，還需要抵御外界環境的不利因素。因此，生物產生了諸如保護、排泄、吸收、溫度調節等依賴于表皮的功能。現代科學技術的發展促進了學科之間的滲透與融合，建筑仿生學成功地將生物學與建筑學相融合，成功地將生物的結構和功能原理運用到建筑設計上（如圖2所示）。

RWE AG行政總部大廈的建筑幕墻仿照具有自由呼吸功能的生物皮膚進行設計，根據外界氣候變化進行自我調節，促進了建筑物與大自然之間的能源交換。大廈的幕墻結構由外部的單層平板玻璃與內部的雙層平板玻璃共同構成，在內部與外部50 cm的空腔之中裝有可以旋轉的百葉，這樣的建筑表皮既不反光也不構成實體外墻。整個幕墻中的空腔被劃分為一個個獨立的單元，幕墻上安裝有一種空腔創造風壓差、促進空腔內空氣流動的魚嘴形結構。每當夏季來臨，空腔內氣體溫度升高而形成風壓差，熱空氣從頂部開口排出帶走熱量，新鮮空氣從底部進入空腔中。每當冬季來臨，就將通氣孔關閉，運用空腔內的空氣吸收存儲太陽輻射所產生的熱能，使得墻體具有如同恒溫動物一般的保溫性能，達到自然空調的調節效果。

圖2 雙層玻璃換氣原理圖

大廈在技術上發展了“可呼吸的外墻”來平衡熱絕緣要求與日照、自然通風之間的矛盾，使得建筑幕墻與生物的皮膚一樣，具有自由呼吸的功能，并依據外界氣候條件加以調節，最大限度地促進了建筑對自然通風與日照的有效利用。仿生建筑的運用使得建筑如同生物一樣“自由呼吸”，不僅為人類提供了健康的生活，還改善了我們的生態環境，體現了社會的可持續發展意識。

2 模式語言二：自動變換的遮陽設施

RWE AG行政總部大廈采用圓筒狀的體型，不僅節省了建筑材料，而且使得每一個辦公室都能夠擁有良好的室內采光。然而，玻璃具有一定的透光性，為防止直射陽光透過玻璃使室內溫度過高、產生眩光，我們還需要采取遮陽措施來阻礙陽光直射。

根據具體的氣候條件來調節進入室內的太陽光輻射量，大廈在內外層深度為50 cm的空腔中安裝了具有遮陽和熱反射作用的百葉。百葉通過旋轉來調節大廈雙層玻璃幕墻的“透明度”，使建筑表皮在透明、半透明與不透明之間的變化中實現能耗的最小化，讓光熱僅在有益的時候進入建筑內部。

這幢玻璃塔樓運用百葉的旋轉使得大廈如同生物般對環境變化做出反應，成功地調節了大廈的室內采光，既節約了能源，又創造了舒適宜人的室內環境（如圖3所示）。

圖3 百葉窗效果

3 模式語言三：參數化的通風調節系統

建筑表皮的設計是建筑生態設計的一個重要環節，與建筑能耗的控制有著密切的關聯。RWE AG行政總部大廈在“雙表皮”系統下，外界的氣流要想穿過內側可開啟的窗戶進入室內，都會先經過空腔的緩沖與阻礙，從而創造了與地面類似的自然通風效果。然而，在復雜多變的氣候條件下，要想實現合理的通風仍然具有一定的難度。在當代的建筑設計中，沒有數據支撐的建筑表皮模式很難與復雜多變的環境狀況相呼應（如圖4所示）。

RWE AG行政總部大廈的運營管理系統由計算機控制，通過對環境要素的參數化轉譯來根據外界氣候變化適當調節百葉的角度與通風機械、空調的運營，從而為辦公人員提供了安寧愜意的工作氛圍。這些措施的運用使得建筑的總能耗只有同等規模建筑的一半不到，自然通風率達到了70%。

圖4 參數化通風系統圖

雖然RWE大廈的幕墻系統占總造價的30%，大大超過了造價的平均值，但是它卻能在整個建筑生命周期中節省約30%的管理費用。從長遠角度來看，參數化的通風調節系統不僅節省經費，還為環境保護做出了卓越的貢獻。

為更好地實現建筑表皮生態設計的集成化、系統化，促進建筑生態設計的發展與革新，建筑師在建筑設計過程中應注意環境模擬與參數化編程軟件平臺的有效鏈接。

4 結語

從古至今，氣候都是影響建筑形態的最主要自然因素，人們通常采取遮陽與通風相結合的方法來對建筑進行氣候調節。隨著科技的發展，現代化的生態模式不再單純的從建筑材料、門窗位置和平面排布等細節方面進行考慮，而是將建筑設計與生物學、計算機技術相結合，讓建筑從表皮構造方面來適應環境。RWE AG行政總部大廈所具備的“可呼吸表皮”，使得建筑在氣候變化時如同生物一般做出相應的措施來保證自身的恒溫，最大程度地避免了氣候因素的干擾。參數化的引入更是加強了建筑表皮的這種自我調控性能，保證了人們工作環境的舒適性。