丹麥系列報道——哥本哈根大學的綠色燈塔

綠色燈塔項目雖然僅僅是哥本哈根大學科學系一個學生諮詢中心，但因是丹麥的第一個按照碳中和理念設計的公共建築而享譽世界。僅靠對日光的合理的設計使用，就節約了幾乎過去照明用電的38％的能量。再加上自然通風等環節，該項目通過精心的設計，使能耗降低了近75％。

綠色燈塔設計單位是丹麥克裏斯坦森設計師事務所（Christensen&CoArchitects）。能源設計由丹麥最大最富盛名的科威（COWI）諮詢公司負責。

設計時取名日晷  綠色燈塔項目，在進行設計招標時，克裏斯坦森建築設計事務所的設計師根據其圓柱外加傾斜頂面的造型，以及它和太陽有著密切聯絡的設計，給它取了一個富有文化色彩、形象、和富有東方情調的名字：日晷。後來，大家又根據其更強大、更先進的環保、節能、可持續等特徵，給它改名綠色燈塔，有號召大家關注綠色，關注環保的意思。

綠色設計，最開始的本意，還是萃取的丹麥民間文化。丹麥有一種獨具特色的奶酪，外表呈斑駁的綠色，內部則是奶白色。該建築在創意之初，就想到了2009年年底在丹麥召開的世界氣候變化大會，想通過自己的努力，向世界展示，憑藉2009年的技術和材料，完全可以實現碳中和的設計目標。也就是説，綠色燈塔在設計之初，就是一個具有強烈展示功能的建築。總體設計原則：一是儘量減少能耗，二是儘量使用可再生能源，三是高效使用化石能源。

而要展示建築的各個不同的立面在接受日照、採集太陽能的即時的數據變化，最好就是做成圓柱形的。因為一天中，以至一年中，太陽的角度、高度、光照強度等等，都是在變化的，而最能及時反映這些變化的又可以作為建築使用的實用形狀，應該就是圓柱形了。

綠色燈塔設計，採用了帶大中庭設計，其用意有四，一是根據其用途，刻意設計出一種開敞、通透、開放的空間，二是為參觀時人多、需要集中講解的功能考慮，三是為了採用煙囪效應自然通風，四是為了提高整個建築內部採光的均勻度。

綠色燈塔的入口，做了嵌入式處理，目的一是將就場地的比較狹窄的空間，不使雨棚佔用過多的空地空間，二是增加建築體型上的變化。

丹麥國家建築規範裏，有一個有趣的規定：每棟公共建築，可以拿出相當於預算1.5％的錢來做藝術裝飾。綠色燈塔項目，請了丹麥國家藝術院的兩名藝術家，做了一個名為儀器的藝術雕塑，這個雕塑看起來像一個探測器，其主體共由8個“手臂”組成，每個手臂上裝有30面小鏡子，藝術家説，每一個手臂上，會在每一年之內的兩天時間裏，如果陽光燦爛的話，有兩面小鏡子可以在中庭的地板上透出一個圓形的光環來。

綠色燈塔項目，花在採光模擬計算上的時間，較之以往的任何建築，都要多出許多威盧克斯公司用最新開發的採光模擬分析計算軟體，對光照分析計算的結果，與實測結果的最大誤差不超過4.9％，平均誤差，僅有2.9％。

 
首先，建築的內部照明以自然採光為主，結合丹麥當地的光氣候條件，除了在建築的立面，安裝了適量的豎窗，還在建築的頂部，設置了一定數量的屋頂窗，這給建築的中庭，帶來了巨大的光的照度的變化。

其次，這個項目的工程師們，應用該軟體，對這個建築的每一個房間，每一個角落，分全雲天、半陰天、晴天等幾種情況，對全年的幾個標誌時間段的春分、秋分、夏至、冬至，分別進行了計算，對有眩光的部位，對採光系數小于3％的部位，和建築師進行反復的設計和比較。

丹麥地處北歐，氣候比較寒冷，建築的良好的保溫性能是建築節能的重要環節。為此，綠色燈塔在外墻設計，門窗選擇上化了大量時間。這裡值得一書的是太陽熱的採集和防止問題。

在夏天，如果是對於採光的窗戶而言，太陽熱是負面的，需要太陽的光線，卻要熱量隔絕在室外。而在冬天，我們在需要太陽的光線的同時，也需要太陽的熱量。這樣來説，使用所有時間都是一個傳熱系數的LOW-E玻璃，就不是一個聰明的辦法了。比較好的方式是，和窗相配合，使用合適的遮光、遮熱窗簾。
太陽能集熱板    近300平方米的屋頂面積，除了少部分用作屋頂窗採光外，大部分就可以用來安裝太陽能集熱板和光伏電池了。綠色燈塔項目上的太陽能集熱板，滿足了建築本身的熱水需要，同時，夏天建築本身使用剩餘的來自太陽的熱量，將通過管道傳入地下的季節性蓄熱設備，以備冬天使用。

光伏電池   綠色燈塔項目上，安裝了一定數量的光伏電池，用於照明，和維持熱泵的運轉。

熱泵   主要用來收集由太陽能集熱板收集的建築使用剩餘的熱量。

熱敏地板  在丹麥的氣候條件下，建築內的地板，可以用作熱儲存器，尤其是在冬天，把白天的熱量，儲存在地板內，可以使得第二天工作期間，不再使用過多的熱源來加熱建築。同時，地板供熱，比起空氣供熱來，人的感覺要舒適一些。

季節性蓄熱技術    這項技術的實質，是在夏天太陽能量過剩的時候，將一些熱能，以一定的形式儲存在地下，待到冬天能源短缺時，再行放出來使用。這個技術如果説在丹麥還不算有多大實用價值的話，那麼在中國的大部分夏天有著充足日照，冬天又非常寒冷的地區，則有著巨大的價值。

探頭 能源中控系統和能耗記錄系統    在綠色燈塔項目上，約以100平方米為單位，分為9個區域，有光感、溫感、風感、二氧化碳等若干個探頭，對這些區域進行監控，一旦發現有需要，比方説光照不夠，溫度不夠，空氣質量不好，這些探頭就會把信息發到中央處理的電腦上，該電腦再根據室外的氣候情況，通過自控系統，採取開窗、啟閉窗簾、啟閉電燈等措施，使用最佳策略，來改善室內氣候。同時，能源的使用記錄系統，還將隨時記錄各個區域的供熱、熱水、通風、照明等項的耗能情況，以供分析和研究。

能源數據  綠色燈塔項目供熱消耗指標初步估計為22千瓦時/平米/年。按預計方案，•35%為可再生能源太陽能，來自於屋頂上的太陽能電池。•65%為熱泵驅動的區域熱能，由儲存在地下的太陽能熱能供給，對生態環境不會造成威脅。•熱泵可將區域熱能利用效率提高約30%。（按目前匯率計算，該項目每年的區域供熱成本為1900歐元左右。）

綠色燈塔的屋頂上45平米的太陽能電池是建築物主要能量來源，可滿足照明、通風和熱力泵動力需求。

能源設計是整個丹麥進行的首次嶄新嘗試，是一次具有真正意義的試驗。從長遠來看，此方案可被推行至歐洲大部分地區的辦公樓和廠房建設項目，並將成為未來二氧化碳零排放問題的創新解決方案而得到更廣泛的應用。這一方案設計仍在不斷完善之中。

採訪者的話給我們留下了深刻的印象：“如果我們僅使用2009年的技術和材料，就能達到2020年的設計預想要求，那這其實就是一個佐證，説明只要引起重視，只要精心設計，精心施工，人們是能夠在很大程度上減少化石能源的使用增加可再生能源的利用的。”

 

 

責編：王卉