高校理工科高层综合实验楼绿色建筑设计策略

1、高校理工科高层综合实验楼绿色建筑设计策龍摘要：清华大学深圳研究牛院创新基地项目是深圳建科院实践绿色 科研综合项目的一个案例，项目从规划到建筑设计遵循绿色理念，将高层 实验楼与空中庭院有机融合，为师生创造一个自然生态、开放交流、灵活 可变的工作学习和实验研究环境。同时将绿色建筑与科研实验内容相结 合，使得建筑本身成为可持续实验的平台。关键词：绿色建筑夏热冬暖空中庭院立体绿化共享设计bim深圳大学城作为清华、北大等名校汇聚的创新示范高地，承载着率先 探索实践绿色新城建设的历史责任，其整体规划体现开发办学、资源共享、 可持续发展等先进理念。在大学城建成10年后，根据新的发展需求，清 华大学深圳研究牛

2、院创新基地项目应运而牛。1、基地环境木底分析规划设计首先从大学城现有的基地本底分析人手，深圳大学城釆用核 心区共享设计，核心区位于西校区的中央部分，以横跨大沙河两岸的图书 信息中心为轴，北大、清华、哈工大三个研究生院分布在四周，采取链式 规划布局与核心区相连。清华创新基地3号楼位于核心区，东邻图书馆、 西邻规划中的哈工人基地、北邻北人汇丰商学院人楼、南邻生态保留山体。 项目位于核心区的核心地带，规划设计希望延续大学城开放、交流、共亨 的理念，将建筑与周边邻近建筑进行有效协同规划。项h延续低成木被动技术优先的绿色设计理念，首先分析项h所在地 的自然气候特点。深圳属亚热带海洋性气候，长夏短冬，气候

3、温和，年平 均气温为22.5°c,最高气温为387°c,且自然通风条件优越，年平均风 速为2. 7m/s，场地所在大学城区域年主导风向为东北风。大学城周边自然 环境优越，项目上风向是生态保护山体，使得自然通风条件十分优良。深 圳市的自然通风对于建筑节能的贡献很大，即使在最热月份也有1/3的时 间可以利用自然通风解决热舒适，而不需要空调，不但节能效果明显，而 且能有效改善室内空气环境。2、协同共享的规划设计三号楼项目位于大学城高密度的核心区，特殊的地理位置使得项目承 载着联系周边北大、哈工大和信息图书中心的枢纽责任。上位规划和城市 设计指引，要求项目在裙房和建筑塔楼尺度、首层

4、架空连廊、地下空间、 裙房等部分考虑与周边邻近项h连通。我们的设计进一步在不同高度、不 同空间之间与周边项目建立更密切的立体生态连通。大学城的核心区不仅 仅是把各个学校人楼简单地摆放在一起，而应提供一个跨学校与专业的更 加便捷交流沟通的大平台。设计中，我们安排了穿越连接各个功能活动目 标的通道，有结合地形穿行中庭的坡道，也有通过廊桥连接不同标高的空 中平台。同时预留了对图书馆、北大、哈工大和南侧山体的连廊接口，从 而使不同高度的公共空间实现立体穿行。我们希望在未来，当师生们偶然 穿行于建筑中，一个海报、报告或是谋面都将在这些创新型人才群落中碰 撞出难以估量的可能性。3、生态系统的构建和修复 设

5、计希望将人工环境与基地周边的自然生态环境之间建立起更加和 谐的共生关系。首先，从水系统设计人手，将建筑的给排水系统与周边环境进行协调。 核心区建筑密度较高，设计提出邻近建筑共同建立统一的水处理和循环系 统，并与大沙河、核心广场湿地等结合在一起。各栋大楼屋顶设置雨水收 集系统,首先蓄存在建筑塔楼高区的雨水蓄水池中,通过自然重力浇灌高 区的立休绿化，多余的雨水与建筑下层平台的雨水一起进入地下雨水蓄水 池和临近广场的人工湿地。建筑内的卫生间污水也集中通过人工湿地处理 达标后形成中水冋用到各个楼层，成为滴灌、渗灌立体绿化的水源，同时 用来冲洗卫生间洁具，实现雨水分级蓄存和中水循环利用。第二，建立立体的

6、生态补偿体系。设计通过屋顶绿化、垂直绿化、空 中绿化平台等措施，补偿建筑基地和道路所占用的原有场地绿化面积，从 而实现高层办公建筑対生态环境的补偿，并为高层中的空间提供亲近自然 的机会。建筑在塔楼顶层部分采用庭院式布局，结合逐层退台式绿化花园, 营造类似地面院落式的研究办公环境，并为环境类研究项日提供室外实验 场所。塔楼部分结合字形平面布局，错层设置悬挑的绿化露台，均 匀地为各层实验教学空间提供开放的院落空间。这些院落空间在东、西区 分层且错层布置，结合深圳地区対跨层露台的面积计算规则，使得这些露 台不占用项目的总建筑面积指标，形成室内、半室外、室外的三级过渡空 间。4、充分利用自然通风采光的

7、形态设计建筑形态对建筑有效利用自然通风和采光起着关键的作用，根据深圳建科大楼的实践经验，在深圳地区采用适宜的形体布局可以大大节约建筑 的空调和照明能耗，并改善室内的空间环境品质。建筑分为塔楼、裙房和 地下三个部分，设计针対各部分特色，分别采取了不同的措施来组织自然 通风和采光。塔楼部分是建筑的主体，项目实验室和研究室为主耍功能，分析出以 两个8m跨度为标准进深更适宜于实验室空间需求。将建筑平面布局设计 为“z”字形布局，有利于项目所在地过渡季节主导东北风的均匀进入室 内。同时字形的布局增加了建筑临窗的面积，有效改善了自然光环 境。在通风采光较弱的区域布置核心筒和交通配套设施。裙房部分面积较大，

8、进深也较大，且东西北三面都临近高层建筑，致 使边界采光条件不利，设计采用在中部设置采光通风中庭为低区建筑提供 良好的天光和适宜的进深布置。裙房部分的首层充分利用地形高差，形成 错层的布局，将内部高差处理成中庭台阶庭院和报告厅，结合周边架空连 廊和生态楼梯，将类似冷巷的、冇遮蔽的低温空气通过屮庭部分引入建筑, 形成良好的内部空气流通。地下室部分因为场地局限几乎全部在裙房下面，设计利用首层空间设 计下沉式地下庭院，将地面光线通过采光顶、导光管等引入地下空间，用 绿色植物和自然采光通风，改善位于地下室的工作、实验环境。5、可持续发展变化的功能布局现代大学实验建筑需要应对快速变化的各种新需求，建筑内部

9、功能分 为相对固定的特定实验室和通用可变实验室两大类。针对一部分有特定空 间及环境需求的实验室，设计将其安排在地下室、首层、裙房及塔楼的不 同部分。対通用型实验室，我们也充分考虑可预期的各种实验室变化带来 的设计需求。 地下室除了用于停车及设备用房以外，还考虑设置一 些精密实验室，以隔绝外界不利环境対实验设备及实验过程的影响。裙房 底层布置先进制造学科的整车实验示范平台和材料学科的重型实验室，在 底层另一侧设置公共报告厅及各个学科的公共实验室，方便使用。在五层 结合裙房的屋顶花园设置公共会议等功能，营造良好的交流空间。塔楼顶 部布置有大量通风柜需求的实验室，满足环境学部及材料学科的需求。顶 层

10、有光电示范基地，将建筑本体作为可再生能源的实验展示平台。清洁能 源采用单晶硅太阳能光伏遮阳棚和垂直轴微风发电机，为大楼提供清洁能 源补充，也成为大学城迈向绿色生态的标志性新形象。建筑在荷载、用电负荷、空间高度、通风设备、外围护构造等方面都 充分考虑功能变化发展的需求。总之，延续建筑适应未來发展的需要，是 绿色建筑可持续发展的重要方面。6、综合绿色建筑外围护设计绿色建筑的外表皮设计不仅仅是传统围护和造型的问题，还需耍综合 解决遮阳、通风、采光、降噪、降温等需要，本项目的外立面设计希望体 现绿色生态立体绿化和单元式可灵活变化的遮阳构造。理工科的实验室使 用中需要灵活配置通风柜和外挂排气管，往往都被

11、迫在平整的外墙上伸出 长长短短的管子。针对这一需求，建筑采用外挂混凝土预制遮阳格栅，与 建筑主体之间形成通风管线夹层，方便进行管线的安装和维护。同时每个 方格都预备可以灵活安装的半透明遮阳模块，可以根据室内实际的布置需 要，遮挡或打开相应的方格单元，以改变室内的光照环境。建筑通过遍布建筑四周的多种立体绿化形式，希架构建网络化的人楼 生态系统，为师生们提供健康、舒适的工作和学习环境，同时为植物和小 动物提供继续在这颗“大树”上生存下去的机会。设计采用水平花池遮阳 系统和模块式立体绿化，用充满生命力的植物作为建筑重要立面的组成肌 理之一，讣自然的变换形成建筑最具特色的标志。7、基于b1m的三维精细

12、化设计bim为项目提供了更加直观和精细化的设计平台，使得项目较为复杂 的功能布局，可以更加直观地在设计者和非专业的使用方之间进行展示、 沟通。性能化的自然采光和通风设计，也可以基于三维信息模型进行更加 准确的模拟和设计。绿色建筑需耍更加精细化的三维工作平台来支持，跨 专业的i办同也可以在三维环境下更加顺畅和准确地进行。8、结语清华大学深圳研究生院创新基地三号楼项口是继深圳建科大楼之后， 采用被动技术优先的实践案例之一，项目目前在进行施工图设计和前期基 础施工工作。通过项日的设计和实践，以共享设计为指导进行的绿色建筑 项s也会有更进一步的发展和检验。作者简介张炜，深圳市建筑科学研究院研创中心总建筑师，长期从事绿色建筑、 绿色规划研究与实践工作。周筱然，深圳市建筑科学研究院绿色建筑设计咨询中心建筑部副经 理，主持或参与完成各类工程规划、设计和研究项目40余项。代表项目： 深圳大学南校区基础实验楼、大理喜洲旅游文化创意园区、深圳华侨城小 学教学楼绿色改造等，曾获得2011年“中国建研院cabr杯”华夏建设科 学技术三等奖。彭佳冰，深圳市建筑科学研究院研创中心研究部深圳研究分中心建筑 师