【AT】与光互动的设计探索

《建筑技艺》杂志2019-06-04 01:36:03

湖南城陵矶综合保税区通关服务中心项目位于湖南省岳阳市城陵矶保税区南入口公园内,基地南侧正对芭蕉湖。项目总建筑面积42950㎡,是集报关、金融保险、商务展示、办公等多种功能为一体的公共建筑。

▲鸟瞰航拍

▲总平面图


在规划设计中,将对外服务设置在低区,报关、展览、金融等功能设置各自独立的体块,通过共享大厅环绕组织,创造集约、高效的开放式综合空间。行政办公设置在高区,围合成相对私密的办公环境,与低区能够快速竖向联系,形成高效、有序的功能组织。

▲屋顶休闲院落


层屋顶山水长卷


合理的布局是便捷和高效的前提,也是实现绿色节能的基础。距基地西南6.5km处有华中地区最大的火电厂,并设有废热蒸汽网覆盖城陵矶港区,项目合理利用废热蒸汽,形成大三连供的节能模式,获得了更加环保的设备方案。


自然采光

光,是自然界一切能源的来源,在建筑设计中应该受到足够的重视。通关服务中心的设计,以高效利用光为原则。建筑中照明能耗占总能耗的40%~50%,而且因灯具产生的废热而增加的冷负荷占总能耗的3%~5%,合理设计和利用自然光能够节约照明能耗50%~80%。


▲首层平面图

▲标准层平面

1)展厅;2)共享大厅;3)支行营业厅;4)便民服务中心;5)海关报关大厅;6)检验检疫报检大厅;7)办公;8)休息区;9)会议


项目设计从地块纬度和气候特征分析入手。岳阳市地处中纬度夏热冬冷区,气候特征为夏季高温湿热、冬季较为寒冷,日照最佳朝向为正南向。项目四层至六层为办公功能,采用回字形的建筑布局,主要办公空间为南北向布置,辅助功能为东西向布置,单廊进深控制在17m。这样的设计保证了单位面积空间能够获得更大的采光面,同时避免产生进深过大的房间,再配合走廊隔墙的玻璃和透光百叶,保证办公区即使在阴天也无需增加人工照明。

共享大厅


裙房对外服务的大空间功能向四面错落延伸,逐层退台。建筑布局充分利用了侧向采光,使功能空间拥有更多的采光面。共享中厅的大面积天窗将日光引入大厅,室内装饰的浅色折板将光线均匀地散射到空间中,形成明亮舒适的室内环境。


▲中庭


大厅两侧的深边庭改善了建筑中部的采光条件,围绕边庭设置走廊和室外休憩平台,自然光带来舒适的照明环境,天空在晨暮的转换中烘托出自然界变幻的美丽。

采光通风剖面




遮阳设计

采光部分的外围护结构——玻璃幕墙采用了断热铝合金材料及Low-E充氩气中空钢化玻璃。岳阳地区节能的关键在于减少夏季太阳直接辐射和提高遮阳效果,我们针对不同朝向采取相应的遮阳措施,减小进入室内的辐射能,对于维持室内热舒适度、降低夏季空调能耗具有重要意义。

▲南向遮阳示意


建筑长向(南北面)需要考虑太阳高度角的影响,主要采用大出挑的横向遮阳。夏季高度角较大时起到有效的遮阳效果;而在冬季太阳高度角较小的时候,引入自然光线,利用太阳辐射热补充被动式采暖。东西两侧设置穿孔折板,通过合理配置穿孔率和分段处理,避免夏季太阳方位角所产生的过度光照,同时确保室内的视觉通透性。


▲南侧实景


建筑长向(南北面)需要考虑太阳高度角的影响,主要采用大出挑的横向遮阳。夏季高度角较大时起到有效的遮阳效果;而在冬季太阳高度角较小的时候,引入自然光线,利用太阳辐射热补充被动式采暖。东西两侧设置穿孔折板,通过合理配置穿孔率和分段处理,避免夏季太阳方位角所产生的过度光照,同时确保室内的视觉通透性。

▲主入口

▲东侧实景


庭院中部东西向的露台采用了绿化遮阳系统。冬、夏两季的植物生长变化形成了不同的受光效果:夏季植物茂盛,遮阳效果明显;冬季树叶凋零,又成为了阳光露台。在最易聚集热量的中厅采光天棚设置了浅水池,在获取了大量光照的同时,降低了顶棚及周围空气的温度,这种结合水景的控温处理方式直接而高效,在高温天气的降温效果尤为显著。


东西向遮阳示意

西侧穿孔板实景


多种复合的遮阳系统有效地控制了建筑内的受光量,使空间和光产生了互动。

▲便民服务大厅



气流控制

光照也影响着空气的对流,通过调整建筑周边的温度差来控制气流,加强过渡季节的自然通风同样是设计的重要关注点。


▲西城二层平台


上部办公空间体型悬挑,形成建筑阴影,有效降低了裙房四周的局部温度,使周边的空气在温差的影响下流通起来,带走聚集的热量,达到良好的降温效果。建筑内部的两个深边庭形成诱导热压通风的竖向腔体,通过在尺度上的精确设计避免了阳光对庭院的直射,当底部空气的温度低于上部受阳光直射的屋顶花园温度时,局部温差将带动建筑内部的空气流动,形成自然生态的气流循环。

▲幕墙细部

1)防火密封胶;2)水泥射钉;3)结构梁,非幕墙范围;4)吊顶,非幕墙范围;5)铝合金横框,氟碳喷涂;6)4-M8 不锈钢沉头销钉;7)5 厚折弯钢板,氟碳喷涂;8)8 厚不锈钢转接件;9)10 厚不锈钢转接件;10)铝合金型材,氟碳喷涂;11)不锈钢拉素;12)50 厚保温岩棉;13)80×100×6 镀锌方钢转接件;14)2-M12*125 不锈钢螺栓组;15)8 厚镀锌钢板转接件;16)水管,非幕墙范围;17)8 双银(Low-E)+12Ar+8 中空双银Low-E 钢化玻璃;18)1.5 厚镀锌钢板;19)2 厚铝背板,氟碳喷涂;20)双贴面& 结构胶;21)M5*25mm 不锈钢螺钉@300;22)泡沫棒& 密封胶;23)M6*16mm 不锈钢螺钉;24)M6*20mm 不锈钢螺钉


在深化设计建筑表面的遮阳幕墙时,同样考虑了建筑表面的散热需求。东西向的穿孔板设计与建筑外围护表面之间形成了能够提供空气流动的空腔,减少日晒集热。南北向的横向遮阳、建筑表面的缝隙构造以及遮阳板上的穿孔加速了建筑表面空气的流动,防止热量在建筑表面聚集。与普通遮阳设计相比,降温效果大幅提高。


结语

“我们由光所生育,通过光我们感到季节的变化……对我而言,自然光是唯一的光……自然光是唯一能使建筑艺术成为建筑艺术的光。”

——路易斯·康


通过经济而有效的被动式设计,将日光引入建筑内部,并将其按一定的方式分配,平衡采光、遮阳和立面设计之间的矛盾。精心设计的遮阳系统成为了建筑立面的语言主题,遮阳体系和玻璃所形成的特殊倒影关系呈现出独特的光影效果。为自然通风所设置的上悬窗开启时亦成为立面折线主题组合的重要一环。我们将节能的构造设计作为建筑造型和建筑气质的一部分,巧妙、自然地显现于建筑外围护与整体形态中。希望这次大胆的尝试能突破以往可持续构造和艺术创作分离的现状,创造出一种全新的、融入可持续理念的建筑风格。

▲入口大厅夜景

▲西北侧夜景


项目信息

业主:湖南岳阳城陵矶临港产业新区管委会

建设地点:湖南省岳阳市

建筑设计:上海建筑设计研究院有限公司

项目负责人:苏昶、谭春晖

设计团队:金欢、陈迪、杨少辉、沈逸斐、李琤、刘宏欣、马泽峰、干红、蒋明、徐雪芳

总建筑面积:49250㎡

建筑高度:30.5m

设计时间:2013.05~2015.02

建成时间:2016.12

摄影:胡义杰


作者&建筑师

苏  昶  

上海建筑设计研究院有限公司总建筑师助理、第一原创工作室副主任、国家一级注册建筑师。02年毕业于浙江大学建筑系。主持完成多项设计和科研工作。曾获全国工程勘察设计协会优秀工程设计一等奖、上海建筑学会创作优秀奖、香港建筑学会两岸四地卓越奖、“金创奖”上海青年建筑师创意大赛一等奖等。2012年赴美国俄勒冈大学进修“可持续建筑策略”。


谭春晖  

上海建筑设计研究院有限公司院,第一原创工作室副主任建筑师,国家一级注册建筑师,07年毕业于同济大学建筑设计及其理论专业。曾主持或参与完成了各类公共建筑设计和研究项目,获全国工程勘察设计协会优秀工程设计一等奖、上海建筑学会创作优秀奖等。


本文全文已见刊于《建筑技艺》杂志2017年6月刊:永续·绿色设计专题,转载请注明出处。


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