适应:夏威夷预备学院的生活大楼

设计的新动力

与节能目标变得越来越雄心勃勃，系统设计和指定的方式必须有所改变。能源系统不是在设计的后期阶段“插电”，而是必须在项目的一开始就解决，告知建筑的发展，并与之同步发展。这是能源实验室遵循的方法论。

“在夏威夷预备学院项目的一开始，我们就聘请了Buro Happold(工程公司)。Flansburgh建筑师．“这是一个非常完整的过程。”

通风

限制5902平方米的冷却需求。英尺(约548平方米)的结构是主要目标之一。能源实验室主任比尔·威金(Bill Wiecking)博士利用自己的物理学背景，草拟了一个初步设计方案，通过让热空气上升并从屋顶排出来优化被动式冷却。该实验室位于一大片山区的底部，盛行北风。Croteau说，该网站的风太普遍了，以至于“HPA的标志是一棵被风弯曲的树。”Croteau继续解释说，在89%的时间里，风以相同的速度从同一方向吹来，只有一种堆叠事件与该地点有关。较冷的空气低进高出。

Wiecking的设计方案也是基于当地的建筑类型。“在整个太平洋，你会看到这些三斜屋顶的建筑，就像小屋屋顶。拉奈，或阴凉的天井，总是面对赤道;空气在被吸入建筑之前会在凉爽的地面上移动。”

根据这些初始参数，布罗Happold使用计算流体力学(CFD)来优化建筑形式自然通风．据Buro Happold的助理可持续发展顾问Ana Serra说，设计方案的评估包括空间的高度，排气扇/百叶的位置，以及开口的数量和大小。“通过这个过程，设计被优化，通过被动的方式，实现每小时足够的换气次数(ACH)，从而提供最大的舒适度。”驱动换气速率的主要因素是压差，而CFD分析有助于评估不同方案的有效性。”

计算流体动力学(CFD)规划

根据Serra的说法，最初的建筑反应是创建一种挡风玻璃结构，它将作为一种挡风和雨水阻挡朝向北面的屋顶通风口:

• 这种结构确实在脊线沿线形成了一个负压区，并促使一些压力驱动的气流通过沿第一和最高条的开口。
• 最北端的挡风玻璃状结构在其尾迹中形成了一个巨大的风影，降低了风速并造成了乱流。
• 由于这种风影，接下来的两个挡风玻璃结构和重叠的脊口并没有在开口处形成强大的负压区，从而减少了来自中部和南部的气流，这些气流也会更高太阳能由于向南暴露的负荷。

为了获得最终的建筑形式，工程研究的结果与建筑的背景及其功能需求相结合。校园里的许多建筑都是由现代主义者Vladimir Ossipoff设计的，他设计的建筑有屋顶，与场地的轮廓平行;因此，建筑采用倾斜的屋顶和天窗来通风是一个自然的选择。Croteau说:“能源实验室的三个竖条与场地的环境相呼应。”Wiecking指出，这种三方设计非常符合学校的教育使命:学生合作，研究，然后实际构建每个项目。事实上，建筑的三根柱子包含了这三种不同的功能。项目房间占据了最北边的酒吧，主要的工作空间占据了中心部分，一个更大的实验室/车间位于南边的酒吧。

实验室的倾斜屋顶也作为室内空间的屏障。Wiecking的设计理念是创建一个机翼，以促进空气运动。根据Croteau的说法，与窗户相对的百叶窗沿着这个立面布置。百叶有助于通风，而不将强风引入空间。建筑入口和中心庭院空间也位于防风林的后面。

太阳能

优化太阳能的利用也至关重要。该建筑有一个东西轴线，带有悬垂和木制滑动百叶窗以保护阳光。太阳能收集不仅通过使用两个典型的光伏(PV)阵列，还通过更小的“双面”面板，突出在屋顶的南侧。这些太阳能板可以从其顶部和底部收集太阳辐射，从而不仅从天空的方向，而且从甲板表面收集能量。“这比单面面板的效率高60%，”Croteau说，“它还可以充当遮阳板。”

提高…的效果采光Croteau说:“每个房间都有来自两个方向的光线。”“我们使用了半透明的波纹屋顶，这给进来的光线带来了奇妙的动态质量，它有助于将自然光引入不靠近窗户的区域。”Wiecking在他的最初概念草图中包含了聚碳酸酯材料。他说:“它可以收集山上反射的被动光，而不收集热量。”

超越理论

“生活建筑挑战”仅授予在一年内达到其20项规定的能效目标的建筑认证。因此，系统必须到位，将积极保持HPA的能源实验室在轨道上的性能。

一个广泛的楼宇自动化系统该系统“收集250多个气象、房间和系统传感器的输入，并在预定时间关闭某些电路，以防止无源负载。”气象监测系统记录太阳辐射(以及其他事项)，并可以检测光伏系统故障或效率下降，”Serra说。

持续开发监测系统是Wiecking正在进行的项目之一。他还加入了传感器网络。“我们现在有超过500个传感器，”他说。“这就像一个神经系统。事实上，我们甚至不再叫它BAS了。这是一个遥测控制和监控系统。”

Wiecking的监控系统使用了一个开源平台，这样数据就可以被截取供学生使用。他解释说:“它利用了一个像触摸屏一样的数字界面，可以访问大量的数据流。”“还有一个数据分析屏幕。它就像罗塞塔石碑——用户可以边走边翻译。”

最终，Wiecking希望HPA的能源实验室是一个原型。“我们着眼于未来，”他说。他预计，学生们不仅会收集和分析建筑性能数据，还会将这些数据“输出”给其他机构。

“有生命”的建筑

事实上，HPA能源实验室已经超越了它的理论模型。备用空调和排气扇从未使用过。用于控制二氧化碳的空气处理装置也从未使用过。在第一年的运作中，大厦平均每月只消耗114千瓦时的照明。

Croteau说，总的来说，该建筑使用的能源仅为预计的30%。事实上，它产生的能量是它使用的两倍，多余的能量被输送到校园的其他建筑。校园与电网相连，并将多余的电力储存在电网上。

就像一个生物有机体一样，夏威夷预备学院的能源实验室对其环境做出了反应，并整合了使其不断适应环境的系统。正因为如此，“生活建筑”这个名称似乎更加贴切。