德国生态木屋分析

位于德国西南角的弗赖堡市是在欧洲有口皆碑的“绿色之都”。弗赖堡市西郊的丽瑟菲尔德（Ｒｉｅｓｅｌｆｅｌｄ）是目前德国最大的绿色生态城区，可供１.２万人居住生活，是近２０年来全球可持续城区发展的典范。在这个住宅类型高度多样化的城市社区内，由德国弗莱建筑集团投资、设计、建造的“生态木屋”仍然是一座独具特色、令人眼前一亮的建筑。

作为绿色生态的示范项目，“生态木屋”除了达到被动式超低能耗建筑标准外，还拥有鲜明的技术特色，其所使用的绿色建筑技术包括大面积的绿色种植屋面、带有热回收功能的分散式通风装置、太阳能光伏阵列、太阳能热水器以及木颗粒燃料供暖设备等。由于“生态木屋”在材料、构造、设备等方面的创新探索，２０１０年，德国弗莱建筑集团携该项目代表弗赖堡市参加了上海世博会，并获得“可持续城市与建筑发展最佳案例奖”.

“生态木屋”是一座４层的居住建筑。主体部分为木结构；主体之外是一个自承重的钢结构，若干倾斜的钢柱支撑各层阳台与屋顶光伏棚架。北立面沿街，南立面朝向花园，东面与其他建筑相接；地下车库位于西侧，为西面留出了一个宽敞的采光空隙。于是，建筑的南、西、北立面均设置了阳台，加强了室内外的沟通。‘‘生态木屋”包含１１套不同户型的公寓，满足不同人群的需要。位于每层东西两端的公寓为大户型，连接南北两个立面。所有单元都由一个竖向交通核心筒串联。当地的社会福利组织承租了其中３套公寓，提供给身体有残疾的住户居住。整座建筑都采用无障碍设计。

生态木屋的主体部分是用预制化的木构件建造的，这是它的最大特色。木材的选用根植于建筑师熟悉的当地建造传统，也要求建筑师恰如其分地运用其材料属性。工厂预制化的方式则降低了建造成本，最大程度缩短了建造工期。如果考虑建筑的全生命周期，木材是一种对环境不产生负担的碳中和材料。除了地下室与核心筒以外，“生态木屋”的其他承重结构均为木构。其中，楼板采用交错层压木板，外墙采用带齿状垂直条纹的实木板。

交错层压木材是一种新型的木建筑材料。窑干（湿度控制在１２％左右）的杉木指接材切割成木方，横竖正交排布、叠放后，再使用高强度的材料胶合成型，最后使用较大的水压或真空压力机使堆积的层木压成相互紧锁的木板。这种实木板材就是交错层压木材，其面积和厚度皆可按需调整。与只能在一个方向上传递荷载的常规木构件（梁、柱）相比，交错层压木材可以在各个方向上传递荷载，强度堪比钢筋混凝土。测试表明，交错层压木材的抗震性能比钢筋混凝土更好，立面放弃使用被认为更具现代；感的水平木隔板，是为了避免雨水在木板的水平纹理上蓄积，因为长期保持潮湿状态的木材容易腐烂。

“生态木屋”外立面实木板的垂直纹理顺应木材固有的自然纹理，也合乎逻辑地保留了木材的原色；由于垂直纹路不易蓄积雨水，保护漆得以省去，减轻了环境负担。包括外墙、外窗、地板与屋顶在内的“生态木屋”的整个外围护结构具有连续的保温层与气密层，传热系数很低，满足被动式建筑的要求。比较“生态木屋”木构方式与相同体量的常规钢筋混凝土结构的二氧化碳排放明细，可以清楚地看到，“生态木屋”在二氧化碳减排方面的表现极为出色。同体量的常规钢筋混凝土结构建筑全生命周朗的碳排量为２０６ｔ，而生态木屋不但不给大气增加碳排，甚至在其全生命周期中净化。

建造“生态木屋”之前，由于木材易燃的特性以及德国现有建筑法规的限制，木结构的大型住宅建筑通常无法通过报建审批。德国弗莱建筑集团协同布伦瑞克和莱比锡的专业材料测试机构开展了防火等多种测试与研究，最终采用交错层压木材，实现了这种相对大型的木构建造规模。项目的成功宣告了新型的木构建筑完全可以突破传统木屋的局限。

木结构的主体部分之外是钢结构的冷建。德国弗莱建筑集团从黑森林地区的传统木构农舍中学习到挑檐的使用，采用光伏板棚架模拟这种挑檐，一举三得：既可朝南倾斜布置，实现最大的产电功率；又能保护建筑墙面，使其不受风霜雨雪的侵蚀；还可为屋顶花园遮光避雨（图７）。倾斜的钢柱可解读为茂密森林的象征。一些藤蔓植物可沿钢柱向上攀爬，既为立面增色，又可调节微气候。所有阳台的动静荷载均由这些钢柱承担，而阳台与主体结构仅通过数量有限的点状锚固件连接。这样的处理把冷桥对室内的影响减少到最低，节约了建筑的采暖能耗需求，是建筑得以实现被动式超低能耗的重要因素（图８、９）。

“生态木屋”的暖通系统设计是与多户住宅的功能需求相适应的，采用“集中供暖、分散通风”的模式。集中供暖的热源来自木颗粒。木颗常由锯木牀制品的压实锯末制成，能源續勺４．７-５．２兆瓦时/吨，燃烧效率超过８５％，其设备排放物中氮氧化物（ＮＯｘ）硫氧化物（ＳＯｘ）与挥发性有机化合物的含量通常很低’是一种非常环保的燃。

“生态木屋”的木颗粒锅炉通过加热热水箱，为各户的地暖系统提供温度适宜的循环水。各单元的主要功能空间（客厅、卧室）的外墙上都安装了小型的通风设备，为室内输送清洁、适量的新鲜空气。相比集中式的通风系统，分散安装更便于每家每户根据具体需要随时调节送风量。通风设备内有热交换装置，最大限度地把热量留在室内，减轻采暖负荷，降低建筑能耗。