黄浦江杨浦大桥水质自动监测站临近黄浦江杨浦滨江段,基地周边包括多栋历史建筑,北侧为历史保护建筑三新纱厂,东侧为历史保护建筑电站辅机厂,西侧为新改建的党群服务站,是处于丰富的工业遗产建筑群中的小建筑。
项目原有建筑地上为废弃多年的监测站站房,地面建筑为5m长、12m宽的站房,周边为败落的院落和景观树池;地下为废弃的污水处理池,原有结构保留完整,包括集水池、污泥池、二尺池等,地下建筑形成一个地下混凝土盒体架构,面积约380平米。设计在挖掘保留场地与建筑历史印记的同时,赋予其新的功能与创新绿色技术,旨在建造一个“净零碳水质监测站”,通过整合性的主动、被动技术和全程计算来达至设计目标。其中最大的挑战是通过“热力学技术”与“光储氢微网系统”实现能源自给自足的净零碳目标。
建筑的改造的基本策略是“最大化留存、轻量化介入”。建筑地上与地下部分采用最大化保留,包括建筑主体与混凝土为主地下空间材料肌理;围绕站房加设竹制回廊,一方面形成了地下展厅的开口和庭院覆盖,同时回廊顶部采用太阳能光伏板,形成建筑可再生能源的产能来源。建筑外围的回廊采用竹钢结构体系,环保生态,在整体的碳排放计算中提供植入碳为负碳的材料,竹钢采用钢构构件连接,形成轻量化的材料建构。
设计应对结构制约创造性介入空间改造。地下储水池的在无水情况下,需做抗浮处理,设计采用30CM的石英砂整体浇筑;为满足地下空间做为水博物馆使用,水池格构状空间在保留粗狂混凝土肌理的同时,做错落式开洞处理,使得视线和出入口流线得以形成;而新增回廊则生根在水池的顶板之上,并与紧邻的混凝土座凳连接,提供结构体系需要的侧推力。
地上与地下空间在垂直层面的打通与连接,是设计的重要策略,地下幽闭的水池空间需要识别度的强化,同时垂直方向的下沉庭院、热力烟囱、天窗等,为地上地下空间提供了自然通风与采光的设计原型基础。5组热力学烟囱插入建筑之中,其中两个贯通到地下展厅,形成建筑最具特征性与生态性的形态要素,热力学烟囱顶部北侧电动开窗,南侧斜面设置光伏板,最佳角度保证了最大化太阳能利用效能。围绕地下水池顶板,采用三种设计处理:在北侧三角形部分去除顶板,局部开放形成下沉庭院与楼梯交通;在回廊下部,局部凿通设置主入口楼梯;在西南侧结合景观绿化设置水平玻璃天窗,改善地下空间采光,形成视觉交流。
地上站房到黄浦江江边设置取水水管,穿越防汛墙外侧与黄浦江水直接相连。保留站房主体做双层立面处理,外部以可再生混凝土框架砌块进行模块化砌筑,形成外部遮阳与肌理,砌块色彩砖红与灰色相间,呼应三新纱厂与场地周边的工业建筑遗存;并以水波纹状的砌体变化呼应水文化主题。
项目“净零碳水质监测站”目标的实现,依赖于全方位的环境分析与调控技术整合。可再生能源的最大化利用是保证全生命周期净零碳的关键,设计采用创新的光储氢微网系统,由光伏发电子系统、锂电储能子系统、水电解氢储能发电子系统及能源管理系统组成。经测算,系统年均光伏上网电量为1.55万度电,市电下网电量为0.7万度电,系统可实现年度净零碳的目标。
结合建筑地下空间墙面局部防水整修,与结构一体埋设毛细管道,以毛细空调系统创造室内良好热湿环境。空调系统采用节能产品,达到了2级能效要求;风机、水泵变频控制,提高能源利用效率。
建筑内部安装多种传感器,能主动感知并主动调节建筑室内的环境参数,例如温度、相对湿度、CO2浓度等。暖通空调系统设置G4+F7的初中效过滤器,主动降低室内PM2.5浓度。
以被动式热力学技术改善建筑热湿环境的舒适度,并减少空调使用的频次,做到过渡季节的最大化自然环境调控。下沉庭院为地下一层休息厅提供侧向自然通风采光;地下一层展厅通过热力学烟囱实现自然通风采光,一层功能房间通过可开启外窗和烟囱天窗进行自然通风采光。
设计结合建筑功能和环境特征,设置以“水”为主题的室外展区,面向公众开放。设计结合参观流线,结合室外座椅供游憩活动,同时激活与电站辅机厂、三新纱厂至黄浦江畔的公共空间。参观体验者在地下展厅区域可饮用品尝净化处理的黄浦江水,增强环境科技与市民的互动。
项目名称:黄浦江杨浦大桥水质自动监测站改造工程
项目功能:市政+展览建筑
项目地址:上海市杨浦区杨浦滨江安浦路345号
用地面积:550m2
建筑面积:445m2(其中地上65m2,地下380m2)
项目甲方:上海市杨浦区生态环境局
设计单位:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司麟和建筑工作室
主创建筑师:李麟学
建筑设计:李麟学,周凯锋,孔明姝,刘旸,何润
结构设计:潘华,董华磊
零碳设计:李麟学,潘毅群,丁希晖,杨鹏,郭浩军
绿色建筑:任国辉,郑裕洁,金海魁,陆一凡
光储氢微网系统:王翔,董沛
设计时间:2021.7
建成时间:2023.7
施工单位:上海同济建设有限公司
材料品牌:毛细空调系统—德国思帕,定制彩色混凝土砖—建华建材,竹钢连廊—寄予竹材,太阳能光伏板—锦州阳光能源有限公司,太阳能夹胶玻璃—瑞元天科
摄影师:章勇
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