中科院植物研究所北京植物园展览温室重生记

中国科学院植物研究所北京植物园展览温室( 以下简称“ 展览温室”) 从20 世纪50年代开始修建, 是北京市最古老的展览温室之一。1965 年,该温室由砖木结构改为钢架结构,是当时全国面积最大、设备最先进的展览温室。温室以收集保存和展示热带亚热带植物多样性为主要目标,是植物园开展植物迁地保护和科普教育的重要场所。历经半个世纪的风风雨雨,展览温室已壮士暮年,温室主框架锈蚀,门窗变形,保温性能降低,已不能满足使用需要。2018 年中国科学院植物研究所北京植物园决定对展览温室进行修缮改造,航天建筑设计研究院有限公司承接了此项设计任务。

原温室外貌

设计方案

顺应景观展览温室的发展方向,对新的展览温室提出了“五新”的设计要求:①新材料,新型建筑材料及采光材料的应用,提高室温,节约采暖成本;②新技术,通风降温、智能化控制等技术的应用,体现新建温室的先进性;③新形式,符合地域特点,注重艺术美感,造型新颖;④新展示,以植物景观展示为主,综合科研、教育互动内容,形象生动展示人类与自然、动植物的关系;⑤新价值,成为北京植物园(南区)地域标志,体现文明进步,提升绿色、生态的理念。

效果鸟瞰图

温室造型与平面布局

展览温室设计理念取自“乐山”之意,在这里,整座温室便是容纳百山奇花异草的载体。观者乐游其中,感受大千世界物种的奇特变幻,同时穿梭于贯通的空间,步移景异,体验“坐地日行八万里”的奇妙感。

平面分区示意图

在温室整体造型和平面布局上, 也充分用建筑的语言诠释了“山”的含义。展览温室采用简洁的钢框架作为主要支撑骨架, 整体由多个(9~13 m)大跨度门式钢骨架相互穿插叠加而成,建筑的每个部分在功能和美学上都可以成为一个独立的结构体系,并进行逐步构造叠加。中部屋脊高度10 m,向东西两端有规律的递减至8 m和6 m,从南侧主立面望去,犹如叠嶂起伏的山峦,传达出结构的力量感与韵律感。

四季花厅

棕榈室展示区

温室覆盖材料

展览温室主入口

原温室通体采用单层4 mm 厚浮法玻璃,保温性和安全性均不理想,年经日久,侧墙和屋面玻璃均有不同程度的破损,存在巨大的安全隐患。新建展览温室从透光率、保温性、安全性及使用年限等诸多因素,综合考虑选择温室的覆盖材料。温室外墙面主要选用5 mm+9A+5 mm 双钢化隐框中空玻璃幕墙(9A 表示空腔间隔宽9 mm),传热系数3.0 W/(m2·K),在保证透光率的同时尽量减小围护体系的传热系数。

温室节能设计

北京地区四季分明,春季多风,夏季多雨,秋季晴朗温和, 冬季干燥寒冷, 全年平均气温10~12℃。出于对日照和气候环境的考虑,本项目着重突出以下几项节能设计:开窗通风系统、内外遮阳系统、风机- 湿帘通风降温系统及智能化控制系统。

开窗通风系统

展览温室在各区域外墙下部设置手动开启扇,上部屋脊处及四季花厅高侧处设置电动开启扇,在过渡季节,将上下部通风窗开启,由下部进风,上部排风,利用热压实现温室内外的空气交换,降低室内温度和湿度。

室内通风降温示意图/mm

内外遮阳系统

展览温室屋面设计外遮阳系统可以很好的将光线阻隔在室外,直接有效地起到遮阳降温的作用。同时对外遮阳系统进行电动控制,调节阳光射入量,以达到控制光照、温度的目的。外遮阳网采用高密度聚乙烯材料,经紫外线稳定剂及防氧化处理后制作而成,遮光率达70% 以上。外遮阳钢结构骨架完美贴合屋面结构坡度设计,既不影响立面轮廓,又做到了最大限度的遮阳,减少风荷载的侵扰。主入口处四季花厅屋顶设置装饰内遮阳系统,高大通透的空间可通过内遮阳系统来调节光线,营造温度、光线舒适的环境。

风机- 湿帘通风降温系统

高侧处轴流风机

展览温室的湿帘墙均设置在内庭院一侧,以减少对外侧立面通透性的影响,湿帘墙外设防虫网和手动开启扇,内庭院里设置循环集水池。湿帘系统工作时,通过潜水泵、供水主管等设备将水从集水池供给湿帘,再通过集水系统的集水槽、回水管等设备排至集水池,如此循环往复。根据每个区域根据面积大小,在高侧处对应设置轴流风机,以减少人眼视觉高度范围内的立面影响。

智能化管理拓扑图

2019 年4 月,展览温室以崭新的形象重新回到大众视野。新建展览温室具备安全稳定的主体结构、良好的透光性和保温性,各系统运行正常,能够依据不同植物的生长需要,营造出不同的环境条件,植物多样性保育和展示的能力大大提升,对植物多样性的研究利用、迁地保育和科普教育具有重要意义。

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