编者按：

日本开始智慧城市建设的时间较早，成就在亚洲首屈一指，同时，作为邻国，日本的智慧城市经验也是最适合中国借鉴和学习的。中国城市中心与日本日建设计联合推出了“智慧城市日本名家谈”系列连载，每期邀请一位日本智慧城市专家，就日本智慧城市建设进行解读分析，从而体现出原汁原味的日本式智慧城市的实现方法，以飨读者。

进化中的节能建筑

近年来全球环境问题日益严重。特别是日本，自从2011年东日本大地震以来，能源安全问题已成为当务之急。在这一背景下，我们迫切需要那些能与自然和谐共存的节能型建筑・设备。由于节能建筑并不过多依赖化石能源，所以对于建设可持续发展的智慧城市不可或缺。今天就由日建设计工程部的设备设计部长长谷川严先生为我们介绍一些环保型建筑巧妙利用自然能源的先进事例。

GRAND FRONT大阪B座，体现了前沿设计与最新环保技术的有机融合

控制光热辐射的办公楼

位于长野县长野市的信息服务・IT企业——电算的新总部大楼就是一个在保证人体舒适度同时实现节能的优秀案例。作为IT企业，其员工的大部分工作时间都是坐在座位上度过的，这一特点必然要求工作场所舒适且利于工作。「这里强调的是人的“体感”。 该项目与普通办公楼不同，并不以室内空气的温度湿度及办公桌上的照度数值为基准进行设计，该项目以人体感受到的冷热及亮度为室内环境目标」，长谷川先生介绍说。空调与照明灯具并不是到项目后期再配置，而是采用了与建筑规划融为一体的技术进行设计，比如：覆盖整个空间的全面辐射空调、小功率也让人感觉明亮的垂直面发光照明等。「通过用适当的辐射面覆盖空间来控制光热辐射，从而在削减环境负荷的同时实现令人体感觉舒适的环境。」

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电算新总部大楼办公室内景。重叠式发光照明「光幕」像垂幕般自顶棚垂下进入视觉范围，使办公人员感觉明亮。

有效利用长野的地下水与凉爽的室外空气等自然优势

辐射空调不像普通空调那样只能调整设定温度，而是通过辐射调节人体体感与室内温度来实现节能目标。「辐射面的空间占比越大其效果越好」，长谷川先生说到。电算办公楼中，导入了可以对顶棚・地板・窗户及整个空间的辐射环境进行调节的系统。

「对丰富的地下水及凉爽的室外空气等长野独有的自然优势的有效利用，也是该项目的一大特征」。井水被利用于顶棚面的辐射。长野的井水温度年均15℃左右，这些井水不需要经过热源处理，足够用于辐射制冷。室外空气被利用于地板辐射制冷。当气温上升时，室外空气经过隔震层的地下空间，通过地热（温度低于室外空气）冷却后供给到地板下空间。

整体辐射空调系统概况。热量通过顶棚・地板・窗户及整个空间实现高效辐射

●顶棚面的的精巧设计

利用井水的辐射制冷，是通过与井水换热后的冷水流过冲孔铝制顶棚实现的。为保证只有光与冷向室内辐射，将照明的发热元件藏在了顶棚背面。「由于IT企业办公室中电脑发热量很大，通常室温也比较高。所以合理安排照明发热元件的位置也是辐射制冷的重要内容」。头寒脚热是保障冷热环境舒适性的前提，所以顶棚辐射方式仅限于空调制冷。当采暖时，停止井水供应。

顶棚辐射制冷的效果。安装普通空调的原总部大楼，其照明部分较热，只有空调出风口附近凉爽。相较于原总部大楼，新总部大楼的热量辐射更加均匀，温度下降也很平均。

●地板面的精巧设计

室外空气经除湿空调处理后由地板下吹出，再透过整个架空地板的地毯渗出到室内空间，形成均匀的地板送风空调。「我们希望在将新鮮的室外空气引入室内的同时，实现地板辐射空调效果」。考虑到有人可能会需要更大的风量以及OA发热负荷的分布不均，还在局部设置了可开关的个人送风口。

地板送风空调。经过除湿空调调整湿度后，冷风与暖风从整个地毯面渗出

●窗面的精巧设计

冬季通过Low-e发热玻璃调节辐射环境。夏季与过渡季节，通过自动控制百叶角度遮挡太阳直射，通过风幕机使窗表温度下降，从而调节辐射环境。

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Low-e发热玻璃有助于提升隔热性能并防止冬季冷辐射。通过建筑遮阳与百叶等实现日照控制。

提高视觉亮度的「光幕」的研制

电算办公楼内新研发出的「光幕」是一套行之有效的节能照明方法，其两面发光导光板技术正是利用了LED光的直线行进性。「辐射发光的“亮面”像垂幕一样竖直吊装在顶棚上，这使得光线更容易进入视线范围，相比于以往平行安装于顶棚的照明灯具，会使人感觉格外明亮」。通过将照明积极地呈现于视线之中，从而实现高效高亮度的空间。

视觉亮度评估。消耗能源不到原总部大楼的1/3（ 4.7W/㎡以下），充分实现了节能目标

世界上首个通过洒水效果实现建筑与城市降温的外装系统

与100年前相比，东京城市部分的气温上升了3℃。受全球气候变暖影响，据说全球平均气温在100年间上升了0.7℃，由此可见东京城市部分的气温上升大大超过了全球平均水平。除气候变暖以外，城市热岛效应也应该是造成这一结果的原因吧。所谓城市热岛效应，就是由于沥青铺装、建筑輻射热、空调制冷与机动车排气热等因素的存在，使夏季城市部分的气温显著高于周边地区的现象。抑制建筑物外表皮的温度上升是缓解热岛效应的有效措施。

NBF大崎大厦（东京都品川区）外墙上采用的「生物表皮」，「如同洒水一般，利用雨水冷却建筑墙面，是世界上首个蒸发式的冷却外装系统」。通过洒水降温，是日本自古以来就有的传统习俗，而这一习俗正是利用了水分蒸发时会吸收周围热量这一原理。日建设计团队开发的「生物表皮」，是在外墙上将多孔陶制管（陶土百叶）如竹帘一般连接在一起，储存在地下储水箱中的雨水在管内不断循环流动的系统。天气晴好时，借由太阳能电池板的电力将雨水向上泵入管内，水分渗透并保存在陶器中，再通过表面蒸发气化。通过蒸腾作用，建筑表面温度下降，周边空气也变得凉爽。

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「生物表皮」这一构思的灵感来自售卖于印度的无釉壶装冷水。一部分水渗出壶的表面并不断蒸发，这样在壶本身冷却的同时，里面的水也会变凉。在日本一流陶器厂商TOTO的协助下，研发出了保水性陶土百叶。撮影／野田东德

效果验证实验中，通过在140×140m的整面墙（东向）上装配「生物表皮」，得出了在气温最高日其表面温度比外界空气温度低10℃左右、周边气温也下降2℃左右的结果。从而也证实了这一系统有助于削减室内空间热负荷。

虽然墙面绿化也有类似效果，但由于水土飞散、植物枯萎以及维护成本增加等因素，应用于高层建筑时往往会遇到许多困难。相比较而言，「生物表皮」通过利用氧化钛光催化技术可免于维护。由于水在陶制管内流动从而避免了四处飞散，使其应用于高层建筑成为可能。如果将洒水效果应用在大型建筑的大面积墙面上，形成的低温墙面就如同增加了森林一般，那么城市也会从热岛变成凉岛吧。

NBF大崎大厦上安装的「生物表皮」还兼作阳台栏杆。「生物表皮」的安装面与安装数量都是通过模拟计算后合理设定的。撮影／野田东德

在高层租赁办公楼中实现稳定的自然通风

「GRAND FRONT大阪」是在JR大阪站北侧梅田货运站旧址上开发的大型综合项目，其中包括商业设施、写字楼、酒店、分契式公寓与4栋高层建筑。整个街区都是引导低碳社会的环境友好型城市开发示范项目，其中含有租赁办公的B座的自然通风系统更是别具特点。

「B座除中央部分的竖井（排气口）外，还在建筑的四角处设置了角落竖井（corner void）。为使室外空气从角落竖井流向中央竖井，在通风路径设计上下了一番功夫」，长谷川先生说到。即使同一楼层的租户间存在隔墙，由于竖井的分散设置，能够保障每个租户都拥有各自的排气口。实际测量结果表明，由于角落竖井的设置，室外空气扩散均匀，整个楼层都可以进行稳定的自然通风。

「在高层建筑尤其是在有多个租赁办公室的建筑中，采用自然通风是非常少见的」。一般来说，办公设施的自然通风系统多用于公司自有建筑与中低层建筑中，而不用于租赁用途的高层办公楼。原因通常有：难以维持稳定的室内环境、忘记关闭可能会造成事故、高层部分有可能因为风速过大造成通风量过大等等。针对这些问题，B座采取了以下措施：自然通风口操作的自动化、自然通风口与（进入室内的）室外空气导入口・出口的精巧设计、入驻者对自然通风・空调模式的选择。即使在风力较弱的日子，也可采用重力通风系统实现有效的自然通风。这样就可以在全时段都保证良好的自然通风状态。

角落竖井外观，由全透明玻璃构成。到了晚上，其内部的L型梁会亮起来，塔楼边缘部分显得分外耀眼

通过连结式纵型蓄热槽有效实现电力负荷的平准化

夏季空调负荷主要集中于13点～16点之间。针对这一时段突出的电力需求，作为峰值削减技术我们研发了蓄热式空调系统。这一系统可在空调负荷较小的前一天夜里，制造出第二天白天空调要使用的冷热与温热，并将其储存在水或冰等媒介中。可实现电力负荷平准化的这一系统，在东日本大地震后的日本备受瞩目。

目前地下坑槽方式被广泛采用，但这种方式需要建筑下部有较大的水箱空间，因此在垂直方向上很难形成温度分层从而造成效率不高。此外，地下挖掘与主体埋设都需要耗时耗力。为解决这些问题，我们终于在2012年设计出了世界上首个无需置于地下且不过多占用空间的创新型系统——即东京电机大学东京千住校区（东京都足立区）采用的「连结式纵型蓄热槽」。

在建筑的竖井部分，设置5个竖向相连的水箱。这样，除热源侧外还在需求侧也设置了蓄热设备，该校区通过导入这种热源方式，实现了日间空调用电量的大幅削减。据说夏季电力峰值减少了约40％。「拥有冰水箱与冷水箱两套系统，发生灾害时可以向多个建筑供水，这些水可以用作厕所与消防用水」，长谷川先生介绍说。连结式纵型蓄热槽不同于普通的蓄热槽，即使在水泵无法启动时，仅靠水压头也可以实现供水。

“对于未来的建筑而言，兼具防灾功能的节能技术才是主流趋势”，长谷川先生说到。节能建筑需要不断进化。

东京电机大学的连结式纵型蓄热槽，水箱被纵向连结成一列。通过在各层分散设置空调用水泵，可以减少电力消耗（输送动力）。