蘋果公司新總部 Apple Park

全球科技巨頭蘋果公司運(yùn)用了大量領(lǐng)先行業(yè)的建筑工藝來(lái)打造 Apple Park，一定程度上代表了未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展方向。通過(guò)研究 Apple Park 的建筑工藝，可以為我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展提供一定的借鑒。環(huán)保建筑方面，環(huán)形主要通過(guò)建筑自然通風(fēng)的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)和太陽(yáng)能為主的可再生能源供能實(shí)現(xiàn)零能耗。為我們展示了一個(gè)可行的零能耗建筑建設(shè)方案。

一、Apple Park——先進(jìn)工藝打造最理想化建筑

蘋果公司新總部 Apple Park 位于美國(guó)加利福尼亞州的庫(kù)珀蒂諾，總占地面積達(dá) 175 英畝，約 71 公頃。項(xiàng)目于 2011年正式啟動(dòng)，2019 年正式開(kāi)園。Apple Park 造價(jià)高達(dá) 50 億美元，約合人民幣 336 億元，是目前世界上最貴的企業(yè)總部。相比之下，谷歌和 Facebook 新總部的造價(jià)分別約合人民幣 88 億元、27 億元。蘋果公司耗時(shí)八年，采用最前沿的建筑工藝將 Apple Park 打造成集環(huán)保、科技于一身的理想化園區(qū)。

Apple Park 以綠色空間為主，園林景觀將建筑群包圍在其中。為了實(shí)現(xiàn)“景觀中的工作場(chǎng)所”的設(shè)計(jì)理念，Apple Park 內(nèi) 80%的園區(qū)面積由綠地組成。園區(qū)內(nèi)種植了超過(guò) 9000 棵樹(shù)木，包括本土橡樹(shù)、雪松和其他耐旱植物，并使用循環(huán)水來(lái)澆灌植物。環(huán)形主樓的中庭廣場(chǎng)是一個(gè)約 12 公頃的公園，種植了杏、橄欖和蘋果等果樹(shù)，可作為餐廳食材來(lái)源。高達(dá) 80%的植被覆蓋率使 Apple Park 成為了世界上“最綠色的建筑”之一。通過(guò)大面積植被包圍少量建筑的做法，Apple Park 實(shí)現(xiàn)了自然與建筑統(tǒng)一的理念。

園區(qū)內(nèi)建筑群包括圓環(huán)形主樓、史蒂夫·喬布斯劇院、訪客中心和研發(fā)中心等其他功能性建筑。其中，主樓是一座四層的圓環(huán)形建筑，建筑直徑約 1.6 公里，占地面積約 26 公頃。主樓內(nèi)劃分為 9 個(gè)功能區(qū)，可同時(shí)容納 12000 名員工。史蒂芬·喬布斯劇院高 6 米，直徑 50 米。地下一層是一個(gè)可以同時(shí)容納 1000 人的劇院，用于召開(kāi)產(chǎn)品和新聞發(fā)布會(huì)。其他功能性建筑包括兩棟獨(dú)立于主建筑的研發(fā)大樓，以及健身中心和訪客中心等附屬建筑。在蘋果公司嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下，這些建筑大量使用了創(chuàng)新的建筑工藝和新型建材，體現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的建筑水平。

為了實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的建筑設(shè)計(jì)，打造 100%環(huán)保的生態(tài)園區(qū)，蘋果公司大量運(yùn)用了行業(yè)領(lǐng)先的建筑工藝和新型建筑材料來(lái)建設(shè)總部園區(qū)，對(duì)建筑行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向具有一定的借鑒意義。

環(huán)保方面，主樓采用特殊的建筑結(jié)構(gòu)和屋頂太陽(yáng)能面板實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。獨(dú)特的屋檐設(shè)計(jì)和空心樓板能夠提升建筑的通風(fēng)保暖性能，使大樓內(nèi)一年中 9個(gè)月的時(shí)間無(wú)需使用空調(diào)，增強(qiáng)節(jié)能效果。另外，主樓屋頂鋪設(shè)了17兆瓦太陽(yáng)能電池板，園區(qū)內(nèi)還安裝了 4 兆瓦沼氣燃料電池。目前園區(qū)內(nèi)已實(shí)現(xiàn) 100%可再生能源供能，多余電力還可以供給園區(qū)周邊的其他建筑使用。

二、建筑通風(fēng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，有效降低能耗

Apple Park 內(nèi)的環(huán)形主樓是目前全球最大的零能耗建筑，該項(xiàng)目以被動(dòng)式建筑節(jié)能技術(shù)為主要手段之一實(shí)現(xiàn)零能耗。

環(huán)型主樓采用的被動(dòng)式技術(shù)包以自然通風(fēng)的建筑結(jié)構(gòu)為主，并搭配毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)通風(fēng)恒溫，降低能耗。

環(huán)型主樓采用創(chuàng)新的建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，降低能耗。大樓的每一層之間都有一個(gè)突出的玻璃屋檐，屋檐內(nèi)安裝了可以從外部循環(huán)空氣進(jìn)入建筑內(nèi)部的風(fēng)道。蘋果公司聯(lián)合 F1 賽車的空氣動(dòng)力學(xué)家共同設(shè)計(jì)了風(fēng)道內(nèi)的襟翼開(kāi)關(guān)裝置。該裝置由測(cè)量風(fēng)向和風(fēng)量的傳感器控制，可在屋檐的下側(cè)引導(dǎo)空氣吸入，再將室內(nèi)空氣向外排出，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣流通。環(huán)形主樓僅依靠通風(fēng)設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)一年中 9 個(gè)月的時(shí)間無(wú)需使用空調(diào)，極大地減少了能源消耗。根據(jù)測(cè)算，該設(shè)計(jì)每年至少可以為蘋果公司節(jié)省約 207 萬(wàn)美元的電費(fèi)。

即使是在必須使用空調(diào)的時(shí)間里，環(huán)形主樓使用的毛細(xì)管空調(diào)系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 40%。大樓內(nèi)的天花板和地板由大約 4300 塊混凝土空心板組成。這些空心板進(jìn)一步增強(qiáng)了建筑的通風(fēng)能力，并嵌入了毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由供回水主干管構(gòu)成的管網(wǎng)系統(tǒng)組成，通過(guò)輻射的方式調(diào)節(jié)室溫。外部空氣自屋檐風(fēng)道進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)輻射水管加熱或冷卻后達(dá)到適宜的溫度，使室內(nèi)溫度維持在 20 至 25 攝氏度左右。

Apple Park 的環(huán)形主樓是全世界最大的自然通風(fēng)建筑，該建筑僅依靠自然通風(fēng)的結(jié)構(gòu)就可以大幅減少空調(diào)的使用頻率。同時(shí)搭配更為節(jié)能的毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)，可以進(jìn)一步降低能耗，實(shí)現(xiàn)建筑零能耗目標(biāo)。

三、光伏屋頂供能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)

能源供給方面，Apple Park 已完全實(shí)現(xiàn)清潔能源供能。除自然通風(fēng)的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)外，環(huán)型主樓還利用可再生能源實(shí)現(xiàn)建筑零能耗的目標(biāo)。園區(qū)內(nèi)能源以太陽(yáng)能光伏為主、生物燃料電池為輔。其中，環(huán)型主樓安裝了 17MW 光伏屋頂項(xiàng)目，是世界上最大的太陽(yáng)能屋頂項(xiàng)目之一；園區(qū)內(nèi)還安裝了 4MW 沼氣燃料電池，兩者共同為園區(qū)提供了75%的電力。同時(shí)建筑已成功并網(wǎng)，非峰值用電期間可以通過(guò)蓄電池和微型電網(wǎng)向公共電網(wǎng)輸送電能。

園區(qū)內(nèi)另外25%的電力來(lái)自蘋果公司在加州建設(shè)的光伏電站。該電站可產(chǎn)出 130MW 的能源供給 Apple Park 及蘋果在加州的其他場(chǎng)所設(shè)施使用。2021 年 4 月，蘋果公司宣布將在該電站新建一個(gè)大型儲(chǔ)能項(xiàng)目。該項(xiàng)目由 85 個(gè)鋰離子巨型電池組組成，可以儲(chǔ)存高達(dá) 240MWh 的能源，并為 7000 多個(gè)家庭供電一整天。建成后，該項(xiàng)目將成為美國(guó)最大的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之一，助力蘋果公司實(shí)現(xiàn)其環(huán)保目標(biāo)。