RWE AG行政总部大厦生态模式分析

陆凯君， 杜 娟， 何梓鹏， 戚晓娟， 陈彦百

（南通大学， 江苏 南通 226000）

引言

由英恩霍文-欧文迪克合伙人建筑设计事务所设计的RWE AG行政总部大厦坐落于德国埃森，是一幢伫立在湖水与绿色花园环绕中的办公楼。大厦采用圆筒状的体型，直径为32 m。地面以上有29层，楼高为128 m。入口的环形遮阳棚使得大厦形体向外扩展，形成了一个公共空间（如图1所示）。

图1 RWG AG效果图

1 模式语言一：可呼吸的双层幕墙结构

生命有机体不仅需要不断地与外界进行物质、能量和信息的交换，还需要抵御外界环境的不利因素。因此，生物产生了诸如保护、排泄、吸收、温度调节等依赖于表皮的功能。现代科学技术的发展促进了学科之间的渗透与融合，建筑仿生学成功地将生物学与建筑学相融合，成功地将生物的结构和功能原理运用到建筑设计上（如图2所示）。

RWE AG行政总部大厦的建筑幕墙仿照具有自由呼吸功能的生物皮肤进行设计，根据外界气候变化进行自我调节，促进了建筑物与大自然之间的能源交换。大厦的幕墙结构由外部的单层平板玻璃与内部的双层平板玻璃共同构成，在内部与外部50 cm的空腔之中装有可以旋转的百叶，这样的建筑表皮既不反光也不构成实体外墙。整个幕墙中的空腔被划分为一个个独立的单元，幕墙上安装有一种空腔创造风压差、促进空腔内空气流动的鱼嘴形结构。每当夏季来临，空腔内气体温度升高而形成风压差，热空气从顶部开口排出带走热量，新鲜空气从底部进入空腔中。每当冬季来临，就将通气孔关闭，运用空腔内的空气吸收存储太阳辐射所产生的热能，使得墙体具有如同恒温动物一般的保温性能，达到自然空调的调节效果。

图2 双层玻璃换气原理图

大厦在技术上发展了“可呼吸的外墙”来平衡热绝缘要求与日照、自然通风之间的矛盾，使得建筑幕墙与生物的皮肤一样，具有自由呼吸的功能，并依据外界气候条件加以调节，最大限度地促进了建筑对自然通风与日照的有效利用。仿生建筑的运用使得建筑如同生物一样“自由呼吸”，不仅为人类提供了健康的生活，还改善了我们的生态环境，体现了社会的可持续发展意识。

2 模式语言二：自动变换的遮阳设施

RWE AG行政总部大厦采用圆筒状的体型，不仅节省了建筑材料，而且使得每一个办公室都能够拥有良好的室内采光。然而，玻璃具有一定的透光性，为防止直射阳光透过玻璃使室内温度过高、产生眩光，我们还需要采取遮阳措施来阻碍阳光直射。

根据具体的气候条件来调节进入室内的太阳光辐射量，大厦在内外层深度为50 cm的空腔中安装了具有遮阳和热反射作用的百叶。百叶通过旋转来调节大厦双层玻璃幕墙的“透明度”，使建筑表皮在透明、半透明与不透明之间的变化中实现能耗的最小化，让光热仅在有益的时候进入建筑内部。

这幢玻璃塔楼运用百叶的旋转使得大厦如同生物般对环境变化做出反应，成功地调节了大厦的室内采光，既节约了能源，又创造了舒适宜人的室内环境（如图3所示）。

图3 百叶窗效果

3 模式语言三：参数化的通风调节系统

建筑表皮的设计是建筑生态设计的一个重要环节，与建筑能耗的控制有着密切的关联。RWE AG行政总部大厦在“双表皮”系统下，外界的气流要想穿过内侧可开启的窗户进入室内，都会先经过空腔的缓冲与阻碍，从而创造了与地面类似的自然通风效果。然而，在复杂多变的气候条件下，要想实现合理的通风仍然具有一定的难度。在当代的建筑设计中，没有数据支撑的建筑表皮模式很难与复杂多变的环境状况相呼应（如图4所示）。

RWE AG行政总部大厦的运营管理系统由计算机控制，通过对环境要素的参数化转译来根据外界气候变化适当调节百叶的角度与通风机械、空调的运营，从而为办公人员提供了安宁惬意的工作氛围。这些措施的运用使得建筑的总能耗只有同等规模建筑的一半不到，自然通风率达到了70%。

图4 参数化通风系统图

虽然RWE大厦的幕墙系统占总造价的30%，大大超过了造价的平均值，但是它却能在整个建筑生命周期中节省约30%的管理费用。从长远角度来看，参数化的通风调节系统不仅节省经费，还为环境保护做出了卓越的贡献。

为更好地实现建筑表皮生态设计的集成化、系统化，促进建筑生态设计的发展与革新，建筑师在建筑设计过程中应注意环境模拟与参数化编程软件平台的有效链接。

4 结语

从古至今，气候都是影响建筑形态的最主要自然因素，人们通常采取遮阳与通风相结合的方法来对建筑进行气候调节。随着科技的发展，现代化的生态模式不再单纯的从建筑材料、门窗位置和平面排布等细节方面进行考虑，而是将建筑设计与生物学、计算机技术相结合，让建筑从表皮构造方面来适应环境。RWE AG行政总部大厦所具备的“可呼吸表皮”，使得建筑在气候变化时如同生物一般做出相应的措施来保证自身的恒温，最大程度地避免了气候因素的干扰。参数化的引入更是加强了建筑表皮的这种自我调控性能，保证了人们工作环境的舒适性。