阿卜杜拉国王科技大学位于沙特阿拉伯境内,濒临红海,是一所以科学研究为主的世界一流高校,大学的新校园为阿拉伯世界树立了一个节能生态的示范。阿卜杜拉国王科技大学占地约60.387万平方米(650万平方英尺),是绿色建筑设计白金认证的项目。这个项目包括2部分:校园和大学城,大学城包括校园设施、学生宿舍、教师宿舍和员工宿舍。这个校园的主要区域包括朝向红海的10个建筑空间,包括行政办公室、学生服务中心、图书馆、清真寺、实验室、研究中心、礼堂和沿海研究中心。
新校园设计紧凑,教学区位于中心,两端的实验室区域和中心彼此连接。这个庞大而复杂的项目包含450,000平方米的教学区,250,000 平方米的社区和300,000平方米的住宅区。HOK组织了一支全球性的设计团队,共有500 多位HOK 员工、500 位咨询师以及来自全球30个不同城市的专业团队为其献计献策。
新校园的设计过程充满了困难和挑战:首先,这是一个极为复杂的项目,不同的建筑区块必须满足教研、住宅、社区和休闲娱乐等多种功能;其次,校园位于沙漠之上、红海之滨,地理环境复杂,建筑师不仅需要面对高温、高湿度和高盐分的恶劣气候条件,而且要应对干河床地貌和山洪等各种问题,并保护当地存在的红树林、珊瑚礁等大量敏感的生态系统;第三,项目周期短,从开始设计至项目结束仅用了32 个月的时间。
最终,本土建筑策略,利用太阳、风、水的被动建筑物理学,以及现代技术与方法成为HOK设计团队在该项目中的核心设计手法。通过对各种数据的分析,设计团队发现亟需解决如下设计问题:高温要求强力的遮阳控制和隔热;高湿度要求空气流通以获得相应的舒适度;低风速时期要求增加风速;干旱要求节水、蓄水和水的重复利用。
当地阿拉伯地区的建筑流行高、窄、有遮阴的空间,建筑屋檐较大,这样可以减少阳光辐射的影响。设计团队吸收了阿拉伯传统建筑这一长处,大量使用了这一个标志性的屋顶系统用于遮阳、通风和自然采光,并将入口设置在阴影之下。
除此之外,在建筑之间的阴影下面往往可以见到一些小水池、喷泉,这些水的出现可以对入口的空气进行降温,而这些建筑空间与学校内的太阳能塔相连,通过太阳能塔可以实现空间的被动空气流动降温。
校园里最重要的建筑便是图书馆,面向红海拥有良好的视野。
建筑幕墙采用高性能玻璃和半透光的大理石薄板,除此之外该项目使用了大量的陶板、石材、金属板、结构钢等多种建筑材料,其中陶板使用面积达125,000 平方米,陶棍使用长度达170千米,是迄今为止世界上最大的陶板单体项目。NBK建筑陶板采用雨幕原理,实现后部通风,从而大大提升了建筑的热性能。
- 太阳塔
前面提到的太阳塔,外观看起来像是太阳能烟囱,是校园里的标志性建筑构件。太阳塔高约60m,外围由外侧玻璃幕墙和内测深色表皮组成。外层是完全透明的,以允许尽可能多的太阳能通过,而内层由高吸收性的有色玻璃组成,可收集太阳能以最大限度地利用塔内的热空气。随着热空气上升到塔的竖井并离开顶部,它被来自庭院的较冷空气所取代。即便在没有自然风的情况下,也可以实现庭院中的自然通风降温。
这些太阳能烟囱和喷雾器的局部冷却相结合,使校园居住者在一年中超过 75% 的时间都可以在外部庭院中感到舒适。
- 遮阳
在沙特阿拉伯气候中,遮阳是建筑设计中非常重要的一环。而控制太阳热量的增加和允许充足的自然光进入占用空间之间存在微妙的平衡。KAUST 校园建筑利用悬垂、固定外部百叶窗、动态外部百叶窗、中庭、天窗和机械遮阳系统来确保实现这种平衡。
据统计,校园内90%以上的窗户面积均实现了有效遮阳。
- 可再生太阳能
沙特阿拉伯持续阳光充足的条件为太阳能的利用提供了比世界上任何其他地方更大的潜力。KAUST 校园的巨大屋顶被设计成包含大型太阳能热阵列,为所有校园建筑提供生活热水,以及太阳能光伏 (PV) 阵列,根据需求为校园建筑发电和分配电力。可以合并未来的阵列以补充未来增加的能源需求。
南北实验室大楼的两座屋顶太阳能发电厂将占地近 12,000 平方米,每座最大发电量为 1 兆瓦,每年可生产高达 3,300 兆瓦时的清洁能源。
- 节水设计
由于地处沙漠,大学所在地区年平均降雨量仅有54毫米,水资源十分珍贵。学校实施了综合灌溉计划,校园产生的污水经过处理后注入滴灌系统用于灌溉,校园建筑中还采用低流量的装置,使整个校园的用水需求减少40%。综合灌溉计划分配来自冷凝水、暴雨、灰水和黑水的水回收负荷,以满足大部分灌溉要求。原生植被和适应性种植导致灌溉需求减少。采用带有时间和湿度传感器的高效滴灌系统来减少蒸发和径流损失的饮用水量。
- 带有由室内照明供电的电子操作器的低流量面盆水龙头;
- 低流量淋浴喷头;
- 带有由室内照明供电的电子传感器的低流量水槽水龙头;
- 层流式水龙头出水口(最大限度地减少用水量);
- 无水小便池
- 高效机械系统
现场响应式设计和可再生能源整合与高效的机械、电气和管道 (MEP) 系统相结合,以减少 KAUST 校园的碳足迹。园区的 MEP 设计包括以下节能策略,以帮助降低项目的整体能源需求:
- 热轮能量回收
- 用于热水加热的太阳能热阵列
- 用于热主导区域的冷梁
- 适当的地板下空气分配系统(办公室和行政区域)
- 直接驱动风扇和泵
- 所有可变流量空气和水系统上的变频驱动器 (VFD)
- NEMA 高效电机
- 带有日光和占用传感器的高效照明
- 基于需求的专用室外空气系统,在高占用空间中具有二氧化碳监测和控制功能
- 总挥发性有机化合物 (TVOC) 监测和基于需求的实验室区域控制
- 可变风量 (VAV) 排气系统
- 通风柜带有自动窗扇关闭器,无人时休息
- 具有低面速组件的空气处理机组 (AHU)
- 大容量、低压降筒式过滤器
- 低压损风道设计
- 低压损管道设计
- 压力复位控制程序
- 压缩热空气干燥机
项目名称:阿卜杜拉国王科技大学
竣工时间:2009年
设计事务所:HOK
地址:沙特吉达
参考文章:
https://mp.weixin.qq.com/s/HEV597de-7ZW_A9cm94ZZg
https://www.archdaily.com/36505/king-abdullah-university-of-science-and-technology-hok
http://www.cnste.org/html/jishu/2022/0615/9108.html