筑土分享丨零碳理念推动热带建筑可持续发展丨新加坡国立大学设计与环境学院

2019年1月，由Serie Architects和Multiply建筑事务所合作设计的SDE4（新加坡国立大学设计与环境学院4教楼）正式开放，SDE4据称“新加坡第一座净零能耗新建筑”，其特色是打造轻松的的露天学习空间。该设计使得SDE4成为亚洲首个获得德国DGNB ‘CLIMATE POSITIVE’AWARD的项目。位于新加坡南部海岸线附近的SDE4试图通过零碳建筑的打造，为热带地区的建筑提供应对特殊气候特点的可持续性设计策略。

In January of 2019, the Singapore School of Design and Environment 4 (SDE4), designed by Serie Architects and Multiply Artchitects, was officially opened. SDE4, featured by relaxing open-air study spaces, has been regarded as "the First Zero-Carbon Building in Singapore". The design makes SDE4 the first project in Asia to win German"s DGNB "CLIMATE POSITIVE’AWARD. SDE4, located at the southern coast of Singapore, tries to provide a sustainable design strategy for buildings in tropics that can deal with special climate characteristics through this creation of Zero-Carbon Building.

首个获得DGNB‘CLIMATE POSITIVE’AWARD 的项目

随着时代的发展，建筑所承载的功能已经由满足人类日常生活的实用功能向着实现节能、环保、与自然协调发展转变。对于地处热带的新加坡而言，需要通过零碳建筑的建造来提高通风性以应对热带的高温天气，并且利用热带光照充足的自然条件来实现节能发电。从这样的理念出发，位于新加坡南部海岸线附近的克莱门蒂路（Clementi Road）的SDE4大楼建造而成，并最终成为亚洲首个获得德国DGNB‘CLIMATE POSITIVE’AWARD的项目。

SDE4是从解决热带高温天气带来的不便并利用热带自然能源来实现节能减排的目的出发进行设计的。SDE4的建造，一方面将会作为应对热带气候变化的教学工具投入使用，以其自身能够合理利用资源的特性成为学生们的“教科书”；另一方面SDE4大楼也将成为承载着学习、测试各种技术的功能的实验室。

从建筑的规模与整体规划来看，SDE4致力于打造一个大体量并具有多功能的综合型教学建筑。SDE4教学楼建筑共六层，总面积为8500平方米，其中包括了超过1500平方米的设计工作室空间、500平方米的开放广场，以及咖啡厅、图书馆等公共社交空间。

SDE4建筑设计的创新性主要体现于其先进的设计理念。在对内部空间的设计中，SDE4从打造新型教学空间的目标出发，实现大多内部空间可以灵活调整面积，让同一空间满足不同功能，提高空间与面积的使用效率。从建筑外部的整体造型设计来看，SDE4采用了“平台与盒子”的结构，以此来挑战“高效能建筑必须不透明”的传统理念。同时，在教学楼内部，开放式楼梯在竖向交通的组织中得以彰显，在视觉和流线上都带来了多样化的体验，在使用过程中有着更强的吸引力。通过楼梯的大量分布不仅能够提高出行的效率，也节约了电能，是建筑节能的关键一步。

零碳建筑实现节能的关键之一在于利用更少的能源消耗来降低室内温度。对此，在通风方面SDE4大楼通过多孔空间和体积的创造，来实现横向通风；通过创新混合制冷系统的引入，使得天花板通风机更快地循环空气，为房间提供100%新鲜冷空气。同时，吊扇的采用提高了空气的流通速度，能够很好地调节热带特殊气候影响下室内过高的温度与湿度。在多种手段的作用下，SDE4建筑的自然通风总面积超过50%，这样一来只需要在需要时才开空调，同时，将空调的温度控制在26度左右，不仅最大化地实现温度的舒适性，也极大地降低了能耗。而对于散布于冷却空间之间的空间得益于交叉通风，则可以作为热缓冲器和社交空间使用。

蒙皮带孔的铝质面纱设计于东侧和西侧立面的外部，通过铝制幕帘过滤阳光，可保护玻璃内层免受太阳的直接辐射。而南侧大悬挑屋顶的设计则可以减少太阳光的照射，以此降低室内空间的温度。

除了以降低建筑温度为目的的设计以外，SDE4的零碳建筑设计中还采取了节能照明策略。例如这一建筑的屋顶在结构上整合了1225块太阳能电池板，光伏电池的存在让自然光能转化为电能提供给建筑物，从而降低建筑内部的消耗。而每天剩余的电能会被反馈到校园电网中，被周围的建筑物所使用。建筑物的南立面玻璃被悬垂充分遮挡，使得空间中的日光既减少了对电子照明的需求，又创造了更加自然的体验。

建筑设计与自然景观的观赏性与功能性相结合是SDE4绿色生态理念的另一种体现。约50%的植物都是热带地区品种，这为学生们的环境教育提供了有利的条件。同时景观的形成具备自然净化功能，可以起到利用景观改善水质的作用。

除了满足降低能源消耗的功能以外，SDE4同样满足着学生学习的功能，开放的社交广场和贯穿不同工作室、教室的交通系统创造偶遇机会和促进社交互动。此外例如东西立面上内外皮之间的见习空间被指定用于研究等功能，都让SDE4的建筑如同一个活着的实验室一般。

在建造过程中，与行业标准模型相比，SDE4的可持续化成本极低，却得到了用户、决策者、开发方等多方认可，真正实现了可持续的建筑设计，为零碳建筑实现效益最大化提供了宝贵的经验。

作为零碳建筑，SDE4从建筑设计、建筑的选材等方面入手，对自然条件进行合理的利用，使得建筑能够充分地实现节能环保的目的，诠释了绿色生态建筑的可持续发展理念。同时，SDE4的内部建造充分考虑学生的学习、交流需求，通过对内部科学合理的设计极大地提升了其从“人”出发、满足人实际功能需求的实用性，是建筑的生态性与人文关怀相结合的典范。

关于DGNB 和‘CLIMATE POSITIVE’AWARD

德国可持续建筑委员会（DGNB-Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V.）于2007年成立于德国，是欧洲认证最广的可持续建筑和可持续城区的认证系统。其中‘CLIMATE POSITIVE’AWARD则是DGNB为对气候保护做出积极贡献的建筑进行表彰而设立的奖项。为获得此奖项，参赛建筑应通过实现生产和传输能源过程中的零温室气体排放，确保其在使用和运行过程中产生的二氧化碳排放量低于此建筑首先要避免的碳排放量。如果建筑物的使用或运营导致每年的碳足迹平衡（或理想情况下为负），则DGNB认为该建筑物为“环境正影响”建筑。同时，此项奖项的有效期为一年，为了继续保持建筑的“正环境”，业主必须在接下来的每一年提交一份生态评估表，以这样的方式使其在建筑生态性上做出可持续运营。

对于气候的保护是一个系统且具备长期规划性的过程。通过对单个建筑的碳排放量限制，随着时间的推移，单个建筑物的碳排放目标量也会随之降低。在对于建筑物的碳排放控制计划中，预计在2050年之前依次实现碳平衡，碳中和目标，在2050年所有建筑的排放量小于等于0。预计以这种渐进的方式实现对碳排放量的系统化控制。

德国可持续建筑委员会设立‘CLIMATE POSITIVE’ AWARD对于城市与建筑的可持续发展具有重要的意义。‘CLIMATE POSITIVE’ AWARD通过对建筑碳排放量的专业化评定，以及建筑碳排放指标的规定与控制，推动建筑行业的零碳建造目标的实现。在未来，随着获得DGNB认证的项目日益增多，建筑行业将会更加具备绿色、生态性的特点，实现碳平衡后的城市也将会更加宜居、多元化。

*部分图文来源：Serie Architects事务所官网/新加坡国立大学设计与环境学院官网/DGNB官网/archdaily官网/筑龙学社

* 感谢DGNB国际认证中国区总监张凯先生的图文支持