工業(yè)建筑的再生性改造中國2010年上海世博會城市未來探索館南市發(fā)電廠主廠房改擴(kuò)建工程

工業(yè)建筑的再生性改造中國2010年上海世博會城市未來探索館南市發(fā)電廠主廠房改擴(kuò)建工程

改造設(shè)計的主題是1985年建成的南市發(fā)電廠的主車間、天然氣管道和東側(cè)相連的輸煤橋。主廠房長128m,寬70m,建筑高度約50m,占地面積約為9150m2,改造前主廠房建筑面積約為23470m2。鋼筋混凝土煙囪現(xiàn)狀高度165m,具有較強(qiáng)的標(biāo)志性和特征性。改造后的主廠房總建筑面積將達(dá)到31088m2,將成為世博會五大主題展館之一,包括“城市未來探索館”、能源中心以及以非物質(zhì)的形式展示城市實(shí)踐案例的城市最佳實(shí)踐區(qū)案例報告廳等。新能源中心位于主廠房南側(cè)全球城市廣場地下,其中,地上建筑面積為225m2,地下建筑面積為9936m2,為浦西世博園城市最佳實(shí)踐區(qū)和部分企業(yè)自建館以及商業(yè)配套設(shè)施提供空調(diào)冷熱源。本著“勤儉辦博”和“可持續(xù)發(fā)展”的原則,改造設(shè)計在建筑空間布局、內(nèi)部交通組織、防火疏散設(shè)計、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)備容量等方面統(tǒng)籌考慮了會中和會后的各階段使用需求。1再生重建策略1.1對原有形態(tài)進(jìn)行再生性改造鑒于主廠房與煙囪的建筑形態(tài)相對完整,過度的改造會造成其工業(yè)建筑特色的喪失,因此改造采取了再生性改造的策略。在盡可能尊重原有建筑形態(tài)和體量特征的前提下對其進(jìn)行局部的改造和適當(dāng)?shù)膬?nèi)部加建,使廠房內(nèi)原有的形態(tài)要素成為改造后室內(nèi)空間的重要組成部分,減少施工難度、降低工程造價、縮短施工周期。在保留歷史記憶、延續(xù)場所精神的同時滿足全新的功能要求。1.2改造設(shè)計的原則主廠房和煙囪的內(nèi)部空間和外部形態(tài)具有強(qiáng)烈的工業(yè)文明特征,改造設(shè)計在兼顧使用功能要求的同時最大限度地保持建筑的原有型制,保留主要特征性元素和部分機(jī)器設(shè)備,展現(xiàn)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)特征和空間特征,再現(xiàn)工業(yè)文明的歷程與走向。1.3未來感與時代特征e的建筑形態(tài)改造設(shè)計將引入太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等清潔能源技術(shù),并根據(jù)其形態(tài)特征,通過特有的形式語言實(shí)現(xiàn)其與建筑的一體化,在充分體現(xiàn)世博會創(chuàng)新精神和探索主題的同時,賦予改造對象極具未來感與時代特征的建筑形態(tài)。2綜合改革的方法2.1設(shè)計目標(biāo)與空間作為城市最佳實(shí)踐區(qū)的一個重要實(shí)物案例,未來探索館將是集多種使用功能和展示方式于一體的綜合性展覽建筑,在滿足會期功能的同時,為將來會后的二次開發(fā)預(yù)留一定空間。2.2改造主開發(fā)調(diào)設(shè)計為變奏啟示了主個人與社會的環(huán)境改造原南市電廠主廠房屋頂由4層平臺組成,呈由南往北逐級升高的態(tài)勢,34m標(biāo)高平臺布置4組粉煤灰分離器。建筑外立面主要由波紋鋼板構(gòu)成。逐級上升的屋頂、巨大的分離器、簡潔單純的表皮,這些元素使這棟建筑帶有強(qiáng)烈的工業(yè)時代特征。建筑設(shè)計將本著對工業(yè)遺跡尊重的原則,保持主廠房原有型制;結(jié)合功能和景觀要求,針對重點(diǎn)部位進(jìn)行局部改造和加建,形成簡潔的形態(tài)邏輯,從而使人們對于這座工業(yè)文明遺跡的記憶在它新的歷史中得到延續(xù),同時使改造后主廠房和保留煙囪形成一種相互襯托的呼應(yīng)關(guān)系。1)南立面改造主廠房南立面改造通過一組C字形的轉(zhuǎn)折形體與屋頂太陽能板結(jié)合,同時在9m標(biāo)高帶形長窗部位形成遮擋,維持廠房原有型制的同時,滿足了未來館展示功能的要求;C字形的轉(zhuǎn)折形體在南立面翻轉(zhuǎn)而下形成入口回廊?；乩仍跐M足等候功能的同時,管道形態(tài)的立面肌理也回應(yīng)了昔日廠區(qū)內(nèi)縱橫交錯的工業(yè)管網(wǎng)。2)東立面和頂部改造為了充分發(fā)揮主廠房的高度優(yōu)勢和景觀效應(yīng)。改造方案拆除了主廠房頂部帶形長窗以上的部分立面,代之以簡潔純凈的玻璃體;同時C字形包裹的東立面局部打開,代之以完全通透的玻璃幕墻,最大限度地打通了面向黃浦江的景觀通道。工業(yè)建筑的簡潔粗獷與玻璃幕墻體系的光滑精致交相輝映,形成了凝重滄桑與絢彩變幻的時代特征之對比與融合。3)北立面改造C字形轉(zhuǎn)折形體的垂直部分構(gòu)成了主廠房的北立面,北立面拆除原有外墻,暴露原有結(jié)構(gòu),并利用H型柱內(nèi)空間加設(shè)疏散樓梯,渾然一體而又不失細(xì)節(jié)。4)屋頂太陽能發(fā)電裝置改造方案在24m、29m、49m標(biāo)高屋面以特定規(guī)律排布了百余組太陽能發(fā)電裝置,使主廠房屋頂具有極強(qiáng)的功能性與律動的裝飾效果。隨著一天中太陽位置的變化,沿29m屋面展開布置的數(shù)倍太陽能發(fā)電裝置同步變換著角度和仰角,體現(xiàn)強(qiáng)烈的時代感和未來感。5)外墻改造外墻體系在充分暴露主廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時,增加外墻的厚度和保溫性能,形成連續(xù)的保溫外墻體系。外墻材質(zhì)與肌理保持與原有建筑風(fēng)格的感觀一致性。3展示主題設(shè)計通過建筑與能源生態(tài)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合闡釋“城市夢想”的展示主題。通過科技成果的集成應(yīng)用,將主廠房和煙囪改造成一個展現(xiàn)新能源、新技術(shù)、新理念的平臺,并力爭使改造后的主廠房成為國內(nèi)第一家由工業(yè)廠房改造成的綠色建筑。3.1太陽能發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要包括單晶硅、多晶硅、非晶硅平板太陽能電池和數(shù)倍太陽能發(fā)電技術(shù)。南市發(fā)電廠主廠房是世博園區(qū)高建筑物之一,毗鄰黃浦江和全球城市廣場,周圍無高大建筑物遮擋,電廠主廠房屋面面積約9000m2,且除34m標(biāo)高平臺外,無其他建構(gòu)筑物遮擋,可以作為承載太陽能設(shè)施的載體。改造中在24m和49m標(biāo)高屋頂平臺和傳送帶頂部鋪設(shè)單晶硅太陽能電池板。單晶硅平板太陽能電池是技術(shù)較為成熟的太陽能發(fā)電設(shè)備,其單位面積硅晶片光電轉(zhuǎn)換效率較高,一般平鋪于屋頂,布置緊湊,節(jié)約空間。同時,在29m標(biāo)高平臺采用了數(shù)倍太陽能發(fā)電裝置。數(shù)倍太陽能發(fā)電技術(shù)是我國自主設(shè)計的太陽能發(fā)電裝置,技術(shù)處于國際領(lǐng)先,運(yùn)用太陽能追蹤技術(shù)和由反光鏡組成的“光漏斗”將太陽光聚焦在漏斗底部的硅晶片上,大大提高單位面積硅晶片的發(fā)電效率。其特點(diǎn)是自動跟蹤,多倍聚焦,功率穩(wěn)定,節(jié)約材料,是一種集約化的資源利用方式。3.2噪聲振動型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的原理是垂直軸向風(fēng)機(jī)利用風(fēng)力帶動渦輪渦桿產(chǎn)生電力,其特點(diǎn)是美觀,噪聲、振動較小,節(jié)約用地。南市發(fā)電廠主廠房有一定的風(fēng)力資源優(yōu)勢,改造采用國內(nèi)自主研發(fā)的垂直軸風(fēng)機(jī),布置于主廠房34m標(biāo)高的4組粉煤灰分離器頂部,作為可再生能源使用的實(shí)踐示范。3.3水源熱泵系統(tǒng)圖2充分利用江水源熱泵技術(shù),在主廠房南側(cè)全球城市廣場地下建設(shè)新能源中心。利用熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移,將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調(diào)的冷源,為浦西世博園城市最佳實(shí)踐區(qū)各建筑及部分企業(yè)自建館及商業(yè)配套設(shè)施提供空調(diào)冷熱源。江水源熱泵系統(tǒng)具有減少系統(tǒng)裝機(jī)容量;減少系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用;不用設(shè)置冷卻塔、鍋爐;無需燃油或燃?xì)?耗電量較低;不必向大氣排放污染物及熱量等特點(diǎn)?？梢杂行Ь徑獬鞘械臒釐u效應(yīng),符合上海世博會“節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)”的理念。原南市電廠靠近黃浦江邊,水源供應(yīng)充足,且留有完善的取排水設(shè)施,可直接利用原南市電廠取排水系統(tǒng)(取水能力約2萬m3/h,峰值可達(dá)3萬m3/h)。3.4定日鏡跟蹤太陽主廠房進(jìn)深較大,自然采光困難,方案在主廠房中央結(jié)合保留設(shè)備和管線設(shè)置中庭,中庭頂部設(shè)天窗,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的自然采光,利用定日鏡(Heliostat)跟蹤太陽,將陽光經(jīng)過反射轉(zhuǎn)變?yōu)榫_的垂直光,然后通過一組特殊設(shè)計的錐形反射鏡組將垂直光部分轉(zhuǎn)化為水平漫射光,從而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的自然采光,有效地減少室內(nèi)人工照明使用量,充足的采光也為植物進(jìn)入室內(nèi)提供了可能,同時獨(dú)特的錐形導(dǎo)光管可以成為室內(nèi)空間的重要造型元素。在廠房核心部位形成集生態(tài)和景觀效應(yīng)于一體“生態(tài)光谷”。3.5中庭通風(fēng)的運(yùn)用經(jīng)過模擬分析,通過中庭的熱壓作用可以有效地實(shí)現(xiàn)主廠房內(nèi)部自然通風(fēng),且在熱壓和風(fēng)壓的共同作用下中庭通風(fēng)的效果最為顯著,因此設(shè)計將利用中庭的拔風(fēng)作用實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的自然通風(fēng),并通過立面洞口的合理分布增強(qiáng)自然通風(fēng)效果,減少過渡季節(jié)室內(nèi)空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)使用量。3.6減少建筑垃圾排放首先,本項目保留了原南市電廠大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部分設(shè)備支架作為日后改建的基礎(chǔ),有效減少了建筑垃圾排放,這一措施是綠色建材利用的一個重要組成部分;其次,本項目將選擇能源資源消耗小和環(huán)境效益顯著的綠色建材。具體包括3R(Reduce,Reuse,Recycle)材料和健康環(huán)保的室內(nèi)裝飾裝修材料。3.7水景的用途將建筑使用過程中產(chǎn)生的廢水和屋面雨水分別收集后,合并處理。處理后的回用水用于周邊的綠化澆灌、水景補(bǔ)充和沖廁用水等。以膜生物反應(yīng)器(MBR)為主的處理工藝,將膜分離與生物處理緊密結(jié)合,處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、流程簡化、裝置緊湊、設(shè)備控制自動化程度高,在污水回用中表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。3.8結(jié)構(gòu)抗震性能要求經(jīng)過分析,南市電廠主廠房目前結(jié)構(gòu)抗震性能存在一定的缺陷,整體結(jié)構(gòu)延性差,不能滿足現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于大震設(shè)防要求,需要采取相