美國斯波坎零能耗辦公樓

1 項目概況

催化劑辦公樓（Catalyst Building）位于美國華盛頓州、距離西雅圖市西側約400公里的斯波坎市（ Spokane），建筑面積 15690平米，2020年9月落成，它將是北美地區(qū)獲得國際生活未來研究所（International Living Future Institute )認證的最大的零能耗和零碳木構建筑。

項目基地位于斯波坎市中心南側的生態(tài)開發(fā)區(qū)，通過步行天橋與東華盛頓大學校區(qū)相連。開發(fā)商是能源公司阿維斯塔（Avista）的子公司、建筑和設施運營公司麥克金斯特里（McKinstry），木材建造商是擁有北美地區(qū)最大的正交層壓膠合木生產工廠的卡泰拉（Katerra）公司，參與開發(fā)建設的企業(yè)聯(lián)合體力圖通過應用低碳環(huán)保的建材、整合生態(tài)節(jié)能技術、運用區(qū)域智能能源網絡系統(tǒng)，打造世界上最低碳環(huán)保的零能耗建筑及開發(fā)區(qū)。

美國斯波坎零能耗辦公樓外景

建筑的主要承租方是東華盛頓大學，包括東華盛頓大學的電氣工程，計算機科學，公共衛(wèi)生，商務和創(chuàng)意寫作等專業(yè)院系正在逐步遷入，但在建筑設計時并沒有確定究竟那些院系、哪些功能將要入住此建筑，因此建筑設計需要具有一種中性美學、且能滿足不同使用要求。建筑取名催化劑大樓，寓意促進不同學科思想碰撞、行業(yè)創(chuàng)新。

美國斯波坎零能耗辦公樓外景

2 建筑結構與構造設計

建筑由兩個體量組成，中部是門廳和中庭空間，結構柱網邏輯清晰，建筑設計采用開放式平面布局，有規(guī)律的實墻窗洞式建筑立面。

催化劑辦公樓力求最大程度減少制造能耗高的鋼和混凝土的使用， 使用了超過5,000立方英碼（約3823立方米）的本地木材產品，這些木材儲存了3713噸的二氧化碳當量，并避免了1437噸的CO 2排放，相當于減少了1,100輛汽車一年行駛而產生的溫室氣體排放量。根據美國木材產品委員會（Wood Products Council）的計算，美國和加拿大森林能夠在短短11分鐘內生長出來等量的木材。

催化劑辦公樓采用正交膠合木（CLT）梁柱框架，以及正交膠合木制成的樓板和墻體，包括抗側向荷載的結構核心筒也由大塊實心木材制成。

美國斯波坎零能耗辦公樓首層平面圖

美國斯波坎零能耗辦公樓標準層平面圖

盡管樓地面都有抑制聲音傳遞和消除振動的石膏水泥砂漿（gypcrete）面層，室內大部分表面都為裸露的木材，為空間提供了溫暖和活潑的感覺。

美國斯波坎零能耗辦公樓內景

美國斯波坎零能耗辦公樓幕墻細部

美國斯波坎零能耗辦公樓外景

催化劑辦公樓的外立面采用了一種新的構造形式，包括正交膠合木（CLT）板材，保溫材、防水透氣膜，最外層是木炭色的陶板。選擇陶板的原因包括其隔聲性能（催化劑辦公樓緊鄰鐵路線）、較小的環(huán)境影響（生產鋁板的能耗和碳排放量更高）、美觀和耐久性。

美國斯波坎零能耗辦公樓幕墻構造細部

預制的外墻板HxB=30x12英尺（約9.14x3.66m，這一尺寸由運輸限制決定），通過起重機吊到建筑框架上。建筑竣工后通過鼓風門法檢測氣密性，檢測結果顯示該建筑的氣密性能非常出色，氣密指標只有被動房允許上限值的1/2。

美國斯波坎零能耗辦公樓內景

美國斯波坎零能耗辦公樓內景

美國斯波坎零能耗辦公樓內景

美國斯波坎零能耗辦公樓施工過程

3 能源利用與可持續(xù)設計

催化劑辦公樓優(yōu)秀的外圍護結構大大降低了建筑的運行能耗，室內空調系統(tǒng)末端采用高效輻射采暖/制冷系統(tǒng)，以及空氣余熱回收設備。建筑的能源系統(tǒng)也很出色。催化劑辦公樓采用區(qū)域能源網提供的冷熱源，該能源設備系統(tǒng)就位于臨近一棟建筑內，采用電驅動，由McKinstry公司設計建造運行。這套系統(tǒng)包括本地及遠程生物發(fā)電、發(fā)電熱回收、蓄熱能和電池儲能技術，根據氣候參數(shù)情況，區(qū)域內建筑能源使用情況等因素，工程師采用參數(shù)化工具來確定最合適的組件、設備的最佳容量和最佳配置，在計算模型系統(tǒng)中有40,000種不同的組合，通過優(yōu)化設計運行旨在以最低的成本實現(xiàn)最高的能源使用效率。

為美國斯波坎零能耗辦公樓提供能源的區(qū)域能源中心

安裝在催化劑辦公樓屋頂上的213 kW光伏（PV）設施，加上安裝在斯波坎市其他三棟建筑屋頂上的光伏設施，每年還將產生1,100,000 kWh的電力，預計這將完全抵消這些建筑物的能源使用量。安裝在建筑物內成千上萬個傳感器將跟蹤環(huán)境條件，空氣質量和人員使用情況等數(shù)據。從催化劑辦公建筑以及生態(tài)開發(fā)區(qū)的鄰居建筑物大量實時信息，將協(xié)助能源工廠管理和平衡能源需求，能源的生產和存儲，不僅能控制建筑物從區(qū)域能源網獲得多少能源、還能控制建筑物何時獲得這些能源。這有利于減少電網峰值電量，而電網用電峰值時期通常也是發(fā)電碳排放量最大的時刻。

斯波坎催化劑辦公樓的能源體系，可以確保建筑在運行期間一次性能源消耗為零、即達到零碳排放，建筑的結構系統(tǒng)和室內裝修主要采用木材，相比鋼筋混凝土結構建筑形式、金屬或化學合成材料為主的室內裝修，該建筑建造階段和拆除與再利用階段的能耗/碳排放量大幅度降低。