低碳设计创造价值——新加披国立大学SDE4近零能耗建筑

新加坡国立大学（NUS）设计与环境学院（简称SDE4）是一座新建的示范性教学空间，于2019年2月投入使用，为建筑学、室内设计、景观和工业设计等专业设有实验室、设计教室和工作室。

SDE4建筑据称是“新加披第一座近零能耗建筑”，也是亚洲首个获得德国DGNB ‘CLIMATE POSITIVE’AWARD的项目。该建筑不仅实现了能源自给自足，还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，为创新、协同性的学习和研究过程营建适宜的空间，同时向学生展示设计中的可持续思想。

SDE4位于新加披南部海岸克莱门大道附近的一个小山丘上，总面积8500㎡，包括1500㎡的设计工作室，500㎡的开放广场，以及各种各样的公共社交空间，工坊和研究中心，还有一个咖啡馆和图书馆。

绿色设计

该建筑整体空间非常空灵，拥有大量的半室外与半开放空间，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来看，SDE4采用了“平台与盒子”的结构，以此来突破人们对于“高性能建筑封闭”的固有思想。

建筑内部穿插有大量的开放式楼梯，仅在东西两边设有电梯或货梯，这样不仅在视觉和流线上提供了多样化的体验，而且也能够提高竖向交通效率，减少了电梯的使用。

建筑的东西立面采用了穿孔金属板，营造干净形象面的同时将使用空间与建筑外表皮分离，实现了良好的建筑遮阳与通风降温的效果。

建筑南面设计了巨大的挑檐，采用带有热带特征的柱廊，支撑起悬挑约16米的大屋顶，提供了很好的遮阳空间，并为屋面光伏板赢得了额外的面积。同时，场地南面保留了大量的乔木，为建筑南立面提供了多层次遮阳，缓解了城市热岛效应，降低噪音，提高空气质量。

不仅如此，建筑设计还很好地与景观设计结合起来，通过优化场地周边环境设计，将绿化、水和社区无缝融合，雨水收集装置与生态景观设计形成良好的自然生态净化系统，营造舒适环境。

该设计是由新加坡国家水务局（PUB）开发的“活跃、美丽、洁净”（Active，Beautiful，Clean Waters，下文简称“ABC”水计划），作为ABC水计划设计特色的一部分，设计使用自然净化工艺改善水质，同时增强景观的美学和生物多样性。雨水通过大屋顶收集，屋顶雨水径流的1/3输送到室外生物滞留水池，既可减缓雨水冲刷，也有修饰景观的作用，这种低维护的自然系统通过生物过滤和生物吸收提供有效的雨水径流处理。雨水径流的2/3储存在位于建筑六层的雨水收集池中，用于冲洗和灌溉，能满足建筑四天的非饮用水需求。

雨水收集和生物滞留水池的整合设计不仅降低了流速和峰值流量排放，还去除了沉淀物和可溶性养分，改善了雨水质量，促进了生物多样性并为周围景观环境增添了活力。

被动降温

SDE4零碳建筑实现节能的关键之一是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大楼通过错落的空间布局来实现横向通风；同时引入创新混合制冷系统，使得天花板通风机快速循环室内空气，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%，这样便大大减少了空调区域。同时适当提高空调设置温度，最大化实现温度舒适性，也极大降低了能耗。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。

主动产能

除了降低建筑温度为目的的设计外，建筑要与产能设施进行良好结合，在建筑屋顶处整合了1225块太阳能电池板，每年可以产生500MWh的电能，足以满足建筑一年用电量。当白天天气情况不能有效供能时，建筑则使用电网供电，天气良好时，光电板的多余电量会反馈到校园电网中，被周围建筑所利用。

空间舒适度营造

SDE4的零能耗整体概念基于当地人群的热感觉和热舒适接受范围，重新设计空调系统，采用了混合制冷系统，将室内空调启动的设定温度提高到27℃，并结合风扇与空调构成混合式制冷系统，并不追求空间的过度制冷。混合通风的房间内的窗户配备了传感器，当窗户打开时，这些传感器会触发系统关闭空调，而且空调只在需要时使用，在天气适宜时，大部分房间都可以开启落地窗进行自然通风。当室内空气温度和湿度高于设定值时，空调系统将供应冷却的空气，同时风扇转动加快空气流动。

建筑内工作室区域主要采用落地窗，提供了良好的视野与自然采光，同时外部的挑檐遮阳板可以遮蔽几乎所有的直射光，有效减少了太阳得热。从图片中可以看到建筑南向挑檐的内表面反射率较高，可以增大室内的自然照度，减少照明灯具的使用。与此同时，室内90%灯具采用了LED灯具，确保高显色指数 (CRI) 值、低眩光和低闪烁，所有的灯具都可以通过调光器进行控制。