风电场升压站去工业化设计
肖书敏 曹睿
传统的风电场升压站虽然能实现其工业生产功能,但建筑存在外形单一呆板、干篇一律,土地利用率低,能耗高等缺点。随着我国经济社会的快速发展,传统升压站已经不能满足人们对人居环境审美及环境保护的需求。因此,采用合理的设计理念来改善当前的状况变得越来越迫切。去工业化设计即是一种体现“以人为本”的设计理念,其主要是以工业建筑要求为基础,采取民用建筑模式,增加工业建筑设计的艺术性,保证建筑设计拥有更多时尚、优美的元素,具有丰富的文化内涵和足够的建筑空间。目前,去工业化设计主要应用在工业建筑中,在风电场升压站建设中应用较少,需要进一步推广。
升压站去工业化设计理念
中国建筑设计大师何镜堂曾提出“两观三性”的辩证设计观,并将其作为奉行终生的设计理念。“两观”是指整体观,可持续发展观,即建筑是一个统一整体,既能符合目前的要求,又能适应将来的发展。“三性”指地域性、文化性、时代性:建筑须跟其所在区域的环境、气候和当地的文化相融,除了反映时代的物质条件、精神和审美观,还要与时代的材料、技术相适应。本文以青灰岭风光发电示范项目升压站设计为例,详细阐述去工业化设计在升压站设计中的应用。该项目设计以“两观三性”为借鉴,通过以下理念来实现去工业化的设计目标。
(1)以人为本。以“绿色科技、生态环保”为主线,将规划、景观、建筑、室内四部分内容有机整合,在满足必要工艺需求的基础上,引入绿色建筑的设计理念和技术措施,创造一种真正宜人宜居的室内外环境。
(2)因地制宜。结合地方规划要求及场址地形地貌的特点,充分合理地利用场地条件,同时考虑与周边环境的一体性,达到最佳使用效果和景观效果。利用合理的建筑尺度和空间搭配以及合适的建筑造型实现与周围环境的协调,以综合生态、绿色、美观建筑特点的设计手法让升压站综合楼外观展现光彩。
项目去工业化设计效果
昌平青灰岭风光发电示范项目地处北京市西北部的青灰岭,为2015年6月经北京市发展改革委核准的第一个风光发电示范工程,具有很好的窗口示范意义。该项目被列入《北京市“十二五”时期新能源和可再生能源发展规划》重点推进项目,同时也是北京市2017年重点工程。
项目包括200kWp大棚光伏和49.5MW风电。风电场建设符合北京市项目节约用地、文物保护及环保等相关要求。项目建成后对提高可再生能源与化石能源的互补性、优化电网能源结构、带动地区经济发展、改善当地环境都具有重要的意义。同时,可以构成新的人文科技景观,为当地旅游产业带来新的亮点。
昌平青灰岭风光发电示范项目的升压站为项目附属工程建筑,包括中控楼和输变电设备区两部分。为满足风电场的日常运行和维护需要,由26人常驻现场,实行24小时两班轮换制。
一、结构特點
选址应充分结合已有基础设施,利用现有村级道路作为检修和施工道路,避免重新修建基础设施,降低对水土植被的破坏。
设计目标:整体性的设计,景观化的建筑。通过规划设计,使建筑成为大地的景观。内外空间的交融创造了丰富的视觉效果。建筑屋顶设计了绿化和采光通风,减少建筑采暖制冷负荷,降低建筑的运营成本。建筑外观犹如四片叶子飘落大地,雅俗共赏。升压站效果如图1所示。
设计思路:借用原地形地貌的等高线、“之”字形道路设计要素,使得建筑屋面标高与周边地形无缝连接、用地范围的改造景观与周边环境自然连续。设计新“地形”与原始地形地貌有较高的相似度,与周围环境融合,使建筑“消隐”于环境中。设计思路过程如图2所示。
设计方案:中控楼的建筑物采用四片叶子形状的异型结构,通过建筑的屋顶与室外景观设计,重塑了原有场地地形。建筑为半地下形式,四面与山体接壤覆土。另外,建筑屋顶为上人种植屋面,体现了建筑与周围生态景观环境融为一体的特点。
二、功能布局
根据地形坡度方向,设计中将中控楼安排在用地的东侧(低标高),而将场区安排在用地的西侧(高标高)。根据现有道路条件及山体的朝向性,设计中将中控楼的主入口安排在用地东侧,正对用地外平整开阔的环境。结合建筑的形体及外部环境设计,将中控室安排在建筑南侧的首层,也就是形体的第一、第二片“叶子”下:将宿舍、餐厅安排在建筑南侧的二层,也就是形体的第三片“叶子”下。这样的布局方式能够满足建筑的功能需求,同时也塑造了优美的建筑屋顶轮廓线。
三、交通组织
受地形限制,该工程升压站位于风电场东侧。交通组织如图3所示。
车行:根据现有道路条件,该建筑地段的车行出入口被安排在东侧,并在路旁设置了四个室外停车位,其中包括一个中巴车位:在场区东侧设置一条进场道路,这两条道路都满足车行及消防的要求。
步行:中控楼设计了上人种植屋面,使得行人可以从任意方向进入建筑范围。结合室外标高,中控楼共设置三个人行出入口:主入口位于东侧首层;货运及餐厅入口位于建筑一层屋顶,也就是形体的第二片“叶子”上,标高为建筑二层:场区入口位于建筑西侧、场区围栏以内,标高为建筑三层。这样的室内外标高及出入口设计,体现了室内外环境的连续性,避免了消防疏散与建筑功能的矛盾,有效落实“绿色科技、生态环保”的设计理念。
四、竖向及景观设计
该地块用地东西高差达15m,由东向西逐级升高。在该项目中,通过建筑的屋顶与室外景观设计,重塑了原有场地地形。具体来说,西侧周边做截水沟直通东部低洼处,同时在截水沟上部做浆砌片石护坡,防止上部雨水冲刷:东部雨水随坡就势排出场区,种植的站区绿色植被可以有效地保持水土,最终形成以建筑基地为基础,布局形式灵活自然,以弧线形景观轴贯穿起来的景观空间格局。建成后四周视线可开可合,通过地形及微地形的巧妙结合形成完全开放的空间:通过地形和植物加以围合的半开放空间,重塑地形特征,使其与原始地貌高度接近。建成后,项目将与周围环境充分融合。
项目充分利用场地条件,保留或移栽现有植物,在节约投资的同时,加快景观成型速度,让项目用地更快地与周边植被衔接起来。植被品种多样化,可以实现四季常绿、三季有花,有效提升人居品质。
中控楼建筑为“台地式”,利用地形逐级而上,建筑的东、西两条道路高差为7.5m:考虑到场区的设备安装需求,在用地北侧设“之”字形进场道路,如图4所示。考虑到该用地山区冬季可能出现积雪的情况,应保证室外停车区域坡度不大于2%:场地及上人屋面的人行区域采用景观坡道、无障碍坡道和台阶结合设置的方式。考虑到景观蓄水的需要,在场区合理设置蓄水池。
结语
本文以昌平青灰岭风光发电示范项目为例,详细阐述了升压站去工业化设计的思路及最终效果。在升压站设计过程中加入去工业化设计,遵照以人为本、因地制宜的理念,打造既科技感十足、现代、清新、时尚,又能体现人文关怀的建筑,创造一种真正宜人宜居的室内外环境,不仅能达到提升员工生活质量和工作效率的目的,还能与周边的人文及地域文化完美结合,打造出一道亮丽的人文科技旅游景观。除此之外,该风电场升压站的去工业化设计对其他风电项目建筑结构的设计具有良好的示范和带动作用,有利于推动风电项目建设中人与自然和谐发展理念的传播与应用。