包头蒙商银行金融综合体 | 北京建院 ARCHINA 项目

“遨日其朗”是蒙古语中的哲学名词,寓意永恒旋转的宇宙。在方案构思之初就和建设方一道将其作为综合体的名称确定下来,方案设计构思也起步于此。

01项目概况

蒙商银行金融综合体,位于内蒙古包头市新都市区重要门户地段,总建筑面积约25万平方米,考虑航空因素限制,建筑最高点135m,主要功能包括银行办公、金融交易、五星级酒店、购物中心、旗舰银行及配套金库等。

包头市地处塞外,四季分明,干旱少降雨,太阳能和风能资源充沛。项目西侧紧邻“赛罕塔拉”,是亚洲最大的城中草原,北侧为奥林匹克运动公园,自然生态与人文环境俱佳,形成了草原民族独特的人与自然和谐共生的城市画卷。这些地域禀赋为项目从“自然元素”这个颇具诗意的维度孕育建筑的绿色生命,提供了人文基础和技术条件。

项目区域位图

项目西侧自然环境——“赛汗塔拉”城中草原

总平面图

02自然元素逻辑下的建筑美学

项目聚焦人与阳光、风、植物和水等自然元素的多重关联,自下而上,由表及里,从局部到整体,用一系列以萃取自然元素精华为目标的耦合手段构建技术生态,并从中孕育建筑范畴的新内容与新形式。

沿街人视

采用主动式与被动式相结合的绿色技术复合性理念,将外遮阳与光伏发电组件、风走廊与微风发电涡轮、自然通风与可控外循环呼吸器等耦合创新技术产品化、整装化,并运用到建筑有机美学营造中。

绿色应用技术系统示意图

遵循被动式原理:采用单元式三玻两中空本体灰实玻混合节能幕墙体系,有效控制保温隔热和窗墙比;建筑形体和立面生成关照了四季日照的轨迹,在层间设置薄膜发电组件,整合外遮阳功能,大幅降低能耗;在屋顶和风走廊巧妙布置晶硅发电组件和微风发电涡轮,使新能源系统实现全时互补运行;在地下空间,采用自然光导系统,节约用电并保持日常光环境的自然属性。

于超高层塔顶设置四层通高近零能耗空中花园,外幕墙采用“第二代AE呼吸器技术“,实现了超高层高大空间自由自然通风节能,低送风技术融合垂直绿化系统,营建了高空低能耗生态中庭。

空中花园

大堂外部

办公大堂

下沉庭院

酒店入口

西北侧人视

酒店前台“马鞍”主题墙

酒店客房走廊里的“穿越”

设备机房

自然元素——阳光

①薄膜发电、遮阳一体化幕墙设计

自然元素影响建筑设计往往具有两面性,取其利、屏其弊。薄膜发电组件遮阳板可以将屏蔽掉的日光转化为电能,实现遮阳和发电一体化。

薄膜发电组件遮阳板技术设计图

此系统性构件形成了建筑单元体幕墙的主要构成元素,它在建筑立面中跟随着阳光轨迹下技术逻辑起伏变化。薄膜技术有强、弱光较大值域发电的特点,因此巧妙结合用地方位,将建筑东南和西南立面横向构件向南出挑距离逐渐放大,形成越是辐射强的位置构件出挑越远的形态;同时经过日光模拟核算出挑距离:出挑最小距离夏季也可起到遮阳作用,出挑最大距离冬季仍保证有直射阳光进入室内,偏北侧不适合技术原理工作的区域建筑横向构件也停止出挑、变化或彻底取消。

单元体幕墙现场样板

薄膜发电遮阳一体化组件

悬链线拉索塑造“马鞍形”空间

②沙漏型中庭空间对自然光的控制与利用

奇妙的“沙漏型中庭空间”位于主楼与配楼之间,利用正负空间构型手法使不同功能对应不同自然光环境。金融交易大厅布置在6-10层区域,空间向上逐层放大,以马鞍形大跨悬索结构采光玻璃顶覆盖,形成开敞明亮的四季明厅;冗余的阳光经过位于中部收窄段的“龙骨”透光楼板为下方商业中庭提供斑驳的光影,随着空间向下逐层放大,购物、餐饮、电影院等活动均笼罩在受控的自然元素之中。

由于位于两栋塔楼中间的阴影区,从布局上就解决了大部分的阳光辐射问题,进一步在顶部马鞍天窗采用了彩釉玻璃和遮阳格栅构造,营造漫光效果,避免温室效应。

沙漏型中庭空间设计图

中部清水混凝土“龙骨”天窗施工过程实景

施工中的天窗遮阳尺度比较和建成实景

自然元素——风

①外幕墙呼吸器

在设计中对自然通风进行了持续优化设计,尤其是解决了超高层建筑过渡季完全自然通风和采暖、空调季选择性自然通风的问题,本项目使用了持续研发的第二代动态外循环AE呼吸器设计。

通过高低并错位布置保温开启扇的位置,创造进风级差条件,从而使窗口内5m-10m空间范围的内空气产生流动,改善室内气流组织,提升空气含氧量并有效降低室内二氧化碳浓度。因对进风量和进风通道有控制,将室内能耗损失降到最低,使得其在超高层与极端天气下仍具有应用价值。

外幕墙呼吸器设计分析

外幕墙呼吸器开启高低错位布置形成一个基本单元

呼吸器的平面布局考虑空间使用的最大可能性,每4500mm的开间单元内同时具备一组高位和低位的开启组件形。

使用CFD模拟软件,将自然风气流在室内的轨迹和作用不断进行显性分析,采用适宜技术不断优化风口、路径及位置。在项目建成后,通过仪器检测,实际的室内自然风气流和二氧化碳浓度等数据,均达到预期成效。

外幕墙呼吸器气流模拟分析

外幕墙呼吸器实测设备及实测数据

②微风发电技术应用

缜密研究不同来源电力的转换技术,结合风走廊在建筑屋顶选择布置10台5K微风发电涡轮,作为光伏发电夜间或阴雨天缺项匹配电力补充,保持绿色能源的稳定性。风机涡轮可以自动检测风向,并始终保持迎风状态,即使风力微弱,也可以实现发电目标。

屋顶微风发电机与晶硅太阳能发电组件实景

自然元素——植物

①低能耗空中花园

银行总部办公设在24-27层,将空中花园规划设计在具有双向视角的区域,同时可以欣赏到西侧的赛罕塔拉和北侧的奥林匹克公园美景。空间内三层通高逐渐延展扩大的立体绿墙形成了空间底色,与拉索幕墙外的自然美景融为一体,使人沉浸在无边草原的辽阔苍茫中。

适度降低花园内主动式技术干预,并通过绿植的光合作用和自然通风,实现高品质物理环境在低能耗状态下运营,并与花园内精心规划构建的观景、减压行为支持系统高度融合,为办公人群创造赋能型新功能、新体验。

空中花园

空中花园内廊

②屋顶草原

裙房屋顶通过起伏的草坡设计,将各类机电设备和气道分类整合,无污染机电设备隐藏在草坡下方,污染类设备和气道均理顺安排至酒店屋顶,在连绵起伏的裙房屋面配种芒草、芦苇等植物,营造“风吹草低”的景观意向,实现裙房屋顶完全景观化利用。

屋顶草原设计效果图

屋顶草原施工过程实景

自然元素——水

包头的降雨量小,水资源要充分利用,在设计中利用中水系统、雨水系统等进行回收利用,实现水资源节约。景观设计中为避免水资源的浪费,在下沉庭院、空中马场利用本地大青山产的青灰色砾石营造“水意”。

下沉庭院设计分析

下沉庭院及导光筒实景

“空中马场”设计分析

利用超高层屋顶的擦窗机轨道设计的“空中马场

“空中马场“视野                      直升飞机停机坪

03可持续设计量化成就

经过绿建顾问专业测算,项目预期减少碳排放量可达147436.9t, 实现二氧化碳排放平均降低33%~39%,用水量平均降低40%,固体废弃物平均减量70%,新能源年发电量25.7万kW·h,降低建筑平均运营费用9%,绿色建筑初期投资成本预计在5年内回收。

依据中国工程建设协会标准《GBT 51366-2019 建筑碳排放计算标准》 对项目进行全生命周期碳排放计算。项目通过结构优化设计、构件优化设计、基础优化设计、节水节能设计、本地采购使用可循环材料等措施降低建筑碳排放水平。符合《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014 11.2.11 条要求,项目碳排放计算结果如下:

建筑总碳排放量

项目在合理成本控制下,整合了诸多成熟适宜性的绿色技术,实现了新能源技术与建筑一体化应用创新,获得了LEED铂金认证、RICS英国皇家特许测量师协会年度可持续建筑优秀奖和鲁班奖等重要奖项,在实际使用中也获得了各方的认可和高度评价。

LEED铂金认证证书和RICS奖项证书

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