美国硅谷的被动式别墅

项目名称：高低交错别墅

竣工时间：2013年

项目地点：美国，加利福尼亚州

建筑师：SAW建筑事务所

建筑面积：420平方米

设计重点：“高低交错”的带状布局与能源的有效节约

这栋别墅位于硅谷中心，用地面积约为0.2公顷，其设计颠覆了城郊别墅的传统，采用公共空间和私人空间相互交错的创新格局。这种空间构成方式再现了加利福尼亚州乡间别墅的传统造型，作为促进环保和人际交往的手段，其功能包括：创造多变的空间密度；自然通风；利用太阳能；自然采光；融入背景环境。

立面图

剖面图

委托客户是两位教授，孩子们都已长大成人。他们希望这栋别墅能够满足不同的使用需求，既有夫妇两人的私密生活空间，又有足够宽敞的一体式格局，能满足十个家庭成员（或者更多）以及上百位聚会客人的使用需求。如此复杂的功能要求成为建筑师选址和空间布局的主要依据。

一楼由两个狭长的结构组成，与开放式厨房相连，营造出独特的功能空间，融入了外面的环境，庭院景观环绕并渗透进每一个房间，空间几何结构的微妙旋转起到导视的作用，对较为私密或较为公共的功能空间起到提示的作用。主卧套房是较为私密的空间，开窗朝向用地东侧角落里的小花园，里面种植了蕨类植物。而起居室则采用通透的滑动玻璃门，让室内空间与室外景观融为一体，为家庭聚会等活动提供了完美的环境。

用地的西侧角落里是一个纵向结构，周围是高大的常青树，空间布局很紧密，是为客人准备的，确保了客人隐私。平日不用的时候，各个空间可以独立关闭，不产生能耗。这个部分高约9米，顶部设置了屋顶平台，周围绿树环绕，是一处难得的静谧的休闲所在，适合欣赏别墅以及周围环境的风景。

材料及其来源

电器用具：美诺电器、LG电器、Subzero电器

盥洗用具：汉斯格雅、德国当代卫浴

橱柜：卡博司通橱柜

台面：佛蒙特石板（卡马拉板）、白橡木地板

家具：迈尔斯&梅家具、“半好”家具

玻璃：卡第纳尔低辐射玻璃

厨房用具：布兰科

照明：HALO灯具、JUNO灯具、德国BEGA灯具

石材：JB瓷砖与石材

钢材：纽曼钢材（框架结构）、威尔士钢材（壁炉和烟囱）

太阳能光伏板与其他可再生资源：Builders Solar品牌

屋顶：聚氯乙烯（PVC）

门窗：加州DDW门窗

一层平面图

二层平面图

1.主卧

2.主卫

3.办公空间

4.私室

5.厨房

6.起居室

7.餐厅

8.入口

9.车库

10.茶室

11.厨房

12.客卧

13.客卫

本案为单一家庭住宅开创了一种全新的、灵活的“高低交错别墅”模式。整栋建筑分成三个带状空间，满足不同的使用需求。其中两个带状空间水平交叉，另外一个纵向安插上去，形成独特的空间布局，营造出私密性与通透性兼顾的室内环境，既有为夫妇两人准备的私密空间，又有为10人大家庭准备的宽敞空间，后者也能容纳200人的大聚会。

日常使用的私密空间占据了一条水平带状空间，通过自然采光、通风以及与户外环境的紧密衔接，这一空间几乎与室外融为一体，很像乡间别墅的形式。另外一条水平带状空间与开放式布局（阁楼）相结合，主要设置公共空间。偶尔使用的待客空间密集地设置在一个垂直结构中，既有城市的密集感，又有乡村的自然环境。这种布局使得别墅内的空间可以根据使用需求进行独立开关，非常灵活。空间使用效率的提高也提升了建筑的能效。各用空间的高密度组织方式有助于降低建筑能耗，而水平空间上方隐藏的一排太阳能板生产的电能能够满足建筑所需的90%以上。绝缘玻璃、辐射采暖地面、被动式制冷和自然材料的使用，使这栋别墅在能源利用和生活方式上最大程度地遵循了可持续理念。

通过被动式节能的建筑布局，“高低交错别墅”降低了对周围景观环境的影响。庭院中植被茂盛，生活空间完全包围在乡村环境中，而别墅的垂直结构则拥有城区的感觉，能够眺望远处的风景，乡村与城市并存，形成鲜明对比。“高低交错别墅”在使用功能、形式和材料方面紧密结合，形成一个不可分割的整体，充分融入了项目用地的自然环境和社区环境，创造出一种新型的城郊生活方式——既属于城市，也属于郊区。

可持续设计策略

本案的可持续设计策略包括两个方面：一是降低别墅运作所需的能耗，二是生产出尽量多的能源供应建筑所需。

为了降低别墅运作所需的能耗，建筑师采用的方法有：

1.别墅的选址和设计都尽量利用自然光和被动通风

2.采用高效的辐射采暖地面；并对别墅进行充分的隔热和遮阳处理，所以这栋别墅无需使用空调

3.全部采用节能电器（如电磁炉）和耗电较低的设备

4.别墅内的空间可以单独操控，不用的空间能够“关闭”

5.全部户外门窗采用低辐射双层玻璃，中间填充氩气

6.植物全部选用本地品种，并采用滴灌技术，最大程度上降低景观耗水量

7.采用无毒材料，降低更换的需要以及材料的毒性

8.屋顶采用白色聚氯乙烯（PVC板），能反射阳光

9.建筑的选址和设计旨在充分利用自然通风和自然制冷。别墅内没有空调。此外，别墅的设计还旨在最大化地利用自然采光，进一步降低别墅所需的电能

为了生产出尽量多的能源，建筑师采用的方法包括：

1.屋顶上安装了27块太阳能光伏板，功率为6.9千瓦（直流电），并安装微型逆变器，增加电能产出，并能实现实时监控。生产的电能足以供应别墅所需的90%以上

2.安装了一排SunCoil太阳能板，用以供应水池加热所需的全部能源

3.MicroPas分析系统显示，根据2008年加利福尼亚州24号CEC标准，这栋别墅的运作效率比标准设计提高了20.5%，有9.25%的余裕。这栋别墅还获得了加利福尼亚州新型太阳能住宅认证。

节能设计：减排+增产

1.密度

2.太阳能光伏

3.通风

4.太阳热能

5.材料

6.功能区

7.日照与被动式通风

8.原生植被

其他的可持续设计特色还包括：

1.使用的所有油漆和染色剂均为挥发性有机化合物（VOC）含量低或不含

2.外墙覆层材料采用可持续木材种类（美国西部侧柏），既能保证使用寿命（50年以上），又无需额外染色，减少了替换材料的使用

3.使用的所有石材（弗吉尼亚花岗岩和佛蒙特石板）都采自美国本土

4.所有的外部玻璃采用卡第纳尔272号低辐射双层玻璃，中间填充氩气，能降低建筑由太阳辐射获得（和损失）的热量

5.循环/堆肥/废弃物转移：在设计和施工过程中注意建筑运作中的循环/堆肥/废弃物转移

6.拆毁了原理墅，捐赠了废弃物（或回收利用），以减少浪费

7.拆除了原来地基的木头框架，清洁后进行再利用（用作楼板框架）

8.原来的泳池进行了翻新，而不是拆掉重建，减少对材料的消耗

9.有些家具（如嵌入式长椅）用的是门窗剩余的材料。其他家具由当地回收的木材制成

10.所有在施工过程中产生的废弃物进行分类、单独处理，之后或者循环利用，或者用于堆肥

11.根据当地标准，按照废弃物管理规划，施工废弃物至少减少了50%。整体废弃物转移率达到85%

12.客用空间的布置非常密集，采用了垂直的空间格局，尽量减少偶尔使用的空间的面积和材料