作者 | 卢求，德国可持续建筑委员会（DGNB）国际部董事，五合国际总建筑师
项目概况
新加坡国立大学设计与环境学院位于大学校园中的一个小山坡上，周围绿植茂盛。这幢总面积为8500平方的六层多学科教学楼，内部设有1500平米的设计工作室、500平米的开放式广场、各式各样的公共和社交空间、工作区和研究中心、咖啡店和图书馆，2019年4月落成投入使用。
项目的建筑设计追求灵活高效的新型教学空间，保证展览布置对空间的需求、学校特殊的装置以及空间未来使用的多变性，大多数空间都可以灵活调整面积。设计与环境学院不是孤立建筑，而是形成一个环境、一个区域或者是邻近社区的一个部分，可以用作支持社区活动。使学生和老师有机会走出教室学习，参与设计、开发、施工和运营最前沿的建筑。
设计与环境学院建筑获得众多可持续大奖，包括东南亚地区首个ILFI零能耗建筑认证、世界第一座大学建筑WELL金级认证，德国DGNB正气候效应建筑奖、 新加坡绿色标志白金认证等。
项目业主：新加坡国立大学
建筑设计：Serie + Multiply Architects, Surbana Jurong
节能设计：德国超日（Transolar）公司
建筑面积：8500㎡
落成时间：2019年
建筑摄影：Rory Gardiner
可持续设计与技术系统
开放通透、遮荫降温：设计与环境学院建筑非常通透开放，立面虚实变化丰富。宽敞的大平台将帮助拓展建筑的交互和视觉连接，形成一个非常透明的立方体，其内外部的界限模糊，自然景观作为建筑的背景，为建筑锦上添花。设计秉承了东南亚地区热带建筑的风格，超过50%的面积是自然通风的，大部分空间都是自然通风采光，空调仅在需要时打开，而那些夹在通风空间中间的房间，则受益于交叉通风，有助于交换散热。该建筑采用了热带地区特有的阳台设计，建筑中露台、景观阳台交替出现，不仅获得良好的景观效果，也促进了建筑的通风降温。
建筑中学习、工作和社交区域之间并没有明显的界限。建筑设计不仅满足今天的教学方式，也为未来的授课方式做了很好的铺垫。例如，楼的内部空间将用于科研，在这些区域，学校可以拆除外墙，用新的设计替换，从而满足学校的科研需求。
巧妙的遮阳设计：被动式设计为建筑实现零能耗创造了很好的条件，采用适合热带气候地区气候特点的建筑风格，建筑南向设计了超大的挑檐，为景观阳台和后面的房间提供了遮荫。建筑的东、西、北方向，采用了大量铝合金穿孔板，穿孔率50%，提供了很好的遮阳效果，同时保证了出色的通风和视觉通透效果（图）。建筑设计了大量开敞式空间包括环形走廊和开敞式楼梯。
自适应舒适度理论指导空调设计：现代教育建筑空调设计通常要求室内温度为24-26°C，相对湿度控制在40-60%之间。如果热带地区建筑采用全封闭空间、通过空调系统维持上述室内热环境将消耗巨大能源。全球范围大量自适应舒适度（Adaptive comfort）研究结果显示，处于自然通风建筑物的人群相比于处在密封空调建筑物中的人群、可接受更宽的舒适温度范围，这些研究成果被纳入了美国 ASHRAE 55-2010和欧洲EN 15251以及ISO 7730的标准之中。
本项目节能设计顾问为德国超日（Transsolar KlimaEngineering）公司，超日公司应用自适应舒适度理论详细分析研究了位于热带地区的教育建筑室内热舒适环境控制相关问题，在大量研究论证和复杂缜密模拟计算基础上，确定了该建筑室内外空间舒适环境控制技术系统。
创新的高风速交叉自然通风系统：本项目采用了多项生态节能技术，包括外遮阳系统，透光遮阳玻璃，优化自然采光系统，对26%的建筑面积区域（图书馆、设计工作室、剧场、办公室）采用混合空调系统（Hybrid Tempered），对17%的建筑面积区域（绿色建筑技术实验室、能源实验室、计算机实验室）采用全空调系统（Full AC），对46%的建筑面积区域（社交广场、社交空间、模型间、工作间、智慧绿家）采用了创新的高风速交叉自然通风（Natural Cross Ventilated，with elevated air speed）系统。新风系统为房间提供100%新鲜的预冷空气，通过吊扇提高空气的流通速度，尽管室内温度高于26°C、湿度高于60%， 仍可将室内环境控制在人体舒适范围内。对占总面积约10%的设备机房、辅助用房采用循环通风（Circulation）。
出色的零能耗、零碳排放建筑
不断优化，最终达到零能耗：本项目如果采用常规空调系统其参照建筑的能耗模拟显示每年需要消耗能源1947MWh；
通过外围护结构的优化，能耗降到1602 MWh/a；
通过采用高效空调设备能耗降到1200 MWh/a；
采用创新混合空调系统，为室内提供100%新鲜的预冷空气，通过吊扇提高空气的流通速度，调节室内温湿度，能耗降到820 MWh/a；
通过细致能耗模拟、优化设计能耗降到646 MWh/a；
2015年2月进一步细致能耗模拟、优化设计，减少风口、变风量设计，能耗降最终降到497 MWh/a
相比参照建筑能耗降低了74.5%，用能需求只有常规建筑的25.5%，而设在建筑屋顶上的1200个太阳能光伏板，可以保证未来10年年发电量500 MWh/a，完全可以覆盖建筑自身能耗，使建筑达到净零能耗，因为建筑完全不消耗化石能源，因而也是一栋零碳排放建筑。
突出的创新性零能耗项目：新加坡国立大学设计与环境学院实现零能耗、零碳排放有非常杰出的示范意义，首先是项目通过适应气候的建筑设计策略，优化建筑空间、建筑外围护结构和遮阳设计，采用自适应舒适度理论指导室内空调设计，通过细致的能耗模拟，创新和优化设计建筑空调、通风、采光照明系统，创造了高舒适度的室内热功环境，而能耗降低到只有常规建筑的25.5%，从而减少了大量空调设备投入，即使考虑屋顶太阳能系统，建筑整体造价增加也不多。
此外多层公共建筑通常能耗较大，在优化建筑外围护结构和设备系统的基础上要想实现零能耗建筑除了建筑自身屋顶满铺光伏发电板以外，通常需要在基地内停车棚顶部或其他地方设置较大面积的太阳能光伏板，所有这些光伏板共同发电量才能满足一栋多层建筑的能耗。而本项目实现了仅通过在建筑自身屋顶铺设太阳能光伏板就满足了建筑自身能源自给自足（100% powered by photovoltaic on own footprint）。
雨水净化系统和栽种本地绿植: 该建筑设有自然净化系统，利用景观来改善水质，同时鼓励生活类活动和户外教学。径流流过屋顶和石头，达到清除沉积物和可溶物质的目的。约50%的植物都是本地品种，大多数来自南部的热带地区，这也为环境教育提供了机会。
自然特征建筑材料的使用：建筑使用了很多生物特征和元素，采用未经加工的钢、穿孔金属板和混凝土材料，以表现其材料本身的特征。成品混凝土的表面非常特别，有些柱子的纹路与大理石相似，使得建筑的材料更有质感和自然特征。
实际运行达到产能建筑：建筑投入运行后获得校方和师生们的一致好评，在校方的精心运维管理下，建筑的实际能耗比设计能耗还低。2019-2020年度的能耗数据显示，建筑的设计能耗为65 kWh/㎡年，实际运营能耗仅为55 kWh/㎡年。太阳能光伏设施的寿命为25年，在其生命周期内将在满足建筑自身能耗基础上为城市电网输送可观电能。
参考文献
https://www.architectmagazine.com/project-gallery/school-of-design-and-environment-4
https://transsolar.com/projects/singapore-nus-school-of-design-and-environment
https://transsolar.com/media/pages/publications/papers/plea-2016-developing-the-net-zero-energy-design-for-nus-sde4/6d634e712c-1667346131/plea2016_paper_net-zero-energy-design-for-sde4.pdf
https://news.nus.edu.sg/nus-sde4-is-first-in-southeast-asia-to-achieve-ilfi-zero-energy-certification/
