史蒂文斯图书馆实现“零能耗”
本站来源：《图书馆报》 编译：李忠东 责编：王萍 发布时间：2016-04-15 09:53:22 点击量：
在美国加州阿瑟顿，圣心中学享有盛名。近年来校园里先后增添了两个教学大楼、表演艺术礼堂和史蒂文斯图书馆4栋新建筑。它们环绕着一个大型的景观空间进行设计建造，以便更好地保护珍贵的老橡树。为了完成把学生培养成为地球好“管家”的使命，该校采取的一个重要举措是制定和推行有助于学校项目建设和日常运营管理的可持续发展策略。
校方积极创造室外学习环境，形成灵活开放的读书氛围。鼓励师生充分利用绿树成荫的校园，走进大自然，在实践中体验返璞归真的乐趣。绚丽多彩的大花园鸟语花香，提供了观赏植物花卉和采集昆虫标本的空间。菜地里的各种蔬菜用井水灌溉，长势喜人。种植了本地耐旱植物的庭院适合主办非正式聚会、小组活动和研讨会，进一步拓展了跨学科的发现。广阔的天地为学生创造了见多识广的机会，如见证蝴蝶如何迁徙、观察雨水怎样在透水路面消失。他们兴致勃勃地参观种植本地植物的花园，研究生长了80年的古老橡树，收获用屋顶收集的雨水浇灌的水果。
最具有代表性的是“零能耗”的史蒂文斯图书馆，成为当地可持续发展的样板。它充分反映了学校的价值观，为学生、教职员工和社区工作人员开辟了一个不依赖化石燃料、减少资源消耗的绿色环保之地。它采光充足，益于健康，给占地42087平方米的校园增添了新的活力。
史蒂文斯图书馆与学校运动场和一大块绿地毗邻，坐落在表演艺术礼堂和教学大楼之间。它由7个工作区组成，其中包括两个阅览室、两个高科技实验室、一个会议室、一个办公室和一个工场车间，另外还有一个生态果园。
为了适应传统图书馆的功能，与此同时支持跨学科的专题研习、小组活动、数字化学习和非正式聚会，图书馆90%的空间采用简单设计，布局灵活多变。各种家具的型号大小各异，以适应各种年龄段的学生，可根据需要将模块化家具重新配置，临时组合，形成多种用途的不同空间。这些富有弹性的机动做法极大地满足了教学、管理和社区的需求。设计团队通过与客户讨论“双重职责”和灵活性，使建筑总面积减少了8%，建筑费用随之下降。
史蒂文斯图书馆是美国第一个实现了“零能耗”的图书馆，建筑造价低于行业标准的 20%，被证明是成本低廉的可持续设计项目，因此获得国际生活未来研究所的“零能耗”建筑认证和美国绿色建筑协会的白金奖项。不久前，该图书馆荣幸地入围2015年WAN（世界建筑设计新闻网）可持续住宅建筑奖项。 WAN奖久负盛名，是世界最大的建筑奖项之一。评委们一致认为，史蒂文斯图书馆工程质量一流，对每个阶段的可持续设计进行科学整合，与此同时保持了设计的完整性。建筑材料源自本地，所使用的可再生材料严格通过得到相关国家承认的低碳生产过程制成，达到了可持续发展的水平。
产出能源远远超过实际需求
作为“零能耗”试点工程，史蒂文斯图书馆采用了一系列开源节流的措施：
一，注重日光照明。将自然采光作为主要的照明光源，用高性能的照明作为补充。太阳能管、天窗和窗户实现了内部空间采光的最大化，视野空间达95%。选择了能进行两级蒸发冷却和当温度无法维持时利用压缩空气冷却的高效机械系统，以提高室内环境质量，保持安静。
二，建造光伏发电系统。它共有170块面板，每块250watts（瓦特），覆盖在可利用的屋顶上，发电量达 42.5kW（千瓦），提供了馆舍日常运行中所需要的全部能量。光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统，由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器等主要部件组成。它具有可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行的特点，深受师生喜爱。
三，安装空气源热泵系统。热泵装置能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能，经过电能做功，为人们提供需要的高位热能，从而对其他任何形式的燃烧方式取而代之。空气源热泵通过冷媒（制冷剂）将空气中的热量吸收，释放到水中，循环将水加热，同时把失去大量能量的低温空气释放到需要制冷的地方，用于制冷需要。空气在失去能量、降低温度的同时，大量的水蒸气被冷凝，致使释放的冷气湿度大大降低，相当于起到除湿效果。因此可以集节能、中央热水、制冷、局部除湿功能于一体，大大提高性价比。
四，采用置换通风系统。史蒂文斯图书馆设计团队在对当地天气概况、刮风模式、阳光辐射和阴影模型进行研究分析之后，决定采用置换通风系统，以便使室内获得较高的空气品质、热舒适性和通风效率。在图书馆的设计和建造中，空调节能和室内空气品质是当前面临的两大难题，而这种新的通风方式能在一定程度上对其较好地加以解决。为了能在工作区获得同样的温度，置换通风系统所要求的送风温度高于混合通风，这就为利用低品位能源以及在一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的效果。与混合通风相比，置换通风可以节约 20%～50%的制冷耗费。另外，置换通风效能系数大于混合通风，可以对工作区的二氧化碳等污染物进行更为有效的控制，达到改善室内空气品质的目的。
五，修建雨水回收系统。它由弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统组成，可将雨水根据需求进行收集，经过处理达到符合设计使用标准。其中屋顶雨水相对干净，杂质、泥沙及其他污染物少，可通过弃流和简单过滤后，直接排入蓄水系统，进行处理后使用。地面雨水杂质多，污染物源复杂，在弃流和粗略过滤后，还必须进行沉淀才能排入蓄水系统。
六，使用能源监控系统。为了对能源和水的使用进行严格计量，通过监控器显示使用情况和动态，太阳能管日光监测系统和照明灯光传感器确保了使用电量减到最小。在馆舍的面墙外特别设计了遮阳系统，以保证室内全年温度稳定。
史蒂文斯图书馆第一年生产出电能 56811kWh（千瓦小时），远远超过 24384kWh的实际需求。“零能耗”试点工程之所以能够取得优于预期的成功，在于学生和教职员工大部分时间利用日光而不是人工照明，并减少用水量。最难能可贵的是，为了让师生进一步遵循可持续发展的理念，圣心中学还将最先进的替代能源系统作为课程的一部分。史蒂文斯图书馆整合来自日光照明、光伏发电系统、空气源热泵系统、置换通风系统、雨水回收系统和能源监控系统的数据，将其发布在网上，方便师生搜索。在馆舍内部，将节能策略具体化的环境标识和动态标志随处可见，使可持续发展理念更加深入人心。
