人类器官生理病理模拟装置国家重大科技基础设施项目 / 中科院建筑设计研究院有限公司

2023.10.22　|　2023年, 中国, 中科院建筑设计研究院有限公司, 北京, 科研, 立面, 线条

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中科院建筑设计研究院有限公司

作者：中科院建筑设计研究院有限公司

HOPE·生命之光

“建筑的灵魂是光。”——路易斯·康（Louis Isadore Kahn）

国家重大科技基础设施作为重要的科研基础装置，承载着引领未来科研方向的使命。人类器官生理病理模拟装置（HOPE装置），旨在建立生命科研的学术研究范式，并提供开放领域的生命科学研究平台。方案以“HOPE·生命之光”为主题，从生命元件的角度出发，以“神经元细胞”概念切入科研实验室和公共研学空间，打造“生命之光”、“科技之光”、“建筑之光”，形成一个极具中心感、未来感的大科学装置。

△场地鸟瞰

项目选址于北京怀柔科学城起步区，总用地面积约 35494㎡，总建筑面积94580㎡。地块东侧为多模态生物医学成像装置，西侧为先进光源平台，南侧为正在建设的怀柔城市客厅，基地坐拥得天独厚的科研设施集群空间。

科研装置以自然生命之光，点亮未来科技之路为使命。为营造国家重大科技基础设施形象气质，方案整体布局完整内聚，采用四组标准化的科学实验模块围绕边界，并利用中庭大空间打造科研学术会堂及对外科研观摩区，构成系统分明的科研学术中心。建筑四角面向城市局部打开，设置开敞式办公会议空间，平面布局层次清晰、垂直交通逻辑高效。设计语言跨功能、跨空间，不屈从传统科研建筑风格，交叠融合并恰当渗透，创造一种更为多元可读的空间秩序。

△建筑夜景

△建筑正立面

△主入口人视图

△室内空间

细胞牵拉张力

作为“细胞容器”，建筑四边界面平行于周边道路，最大限度地融入城市环境。外立面整体采用窗墙体系，不仅有效节约了造价，并实现了内部热工环境的绿色节能效果。造型整体使用了白色横向遮阳构件，并在建筑角部弧形处分叉、扭转、消隐，建立了生命科学的神经网络立面秩序。递进式地过渡立面元素，塑造了端庄厚重与轻盈开放两种视觉感知，凸显了神经元细胞张拉特点，带来具有漂浮感的新奇建筑体验。

△建筑立面

△室外转角平台

核心象征的生命之树

为与生物细胞核心对应，设计打造了中庭的视觉中心——能够自然采光的“生命之树”。在这里，围绕“生命之树”为主轴，周边平台不断环绕线性层层生长，构成整个科学会堂区域的动态核心，科学家们在此自由交流、科学探讨。为保证各个科研系统单元高效连接，空间二层地面全部连通，三层、四层则以科研最短路径设置空中连廊，形成立体高效的通行体系。科学会堂中设置了弹性的交流平台和立体高效的空中连廊系统，融入科学交流平台、生命单元会议室与学术讲堂功能，赋予研学空间充分的人文关怀。

△生命之树

△学术讲堂

△观光电梯及立体交通系统

对外观摩区域则展现了中控大厅、重大科学设施及实验研究场景，提供了开放式、场景化的动感参观体验。同时，以“细胞介质”为特征灵活布置了接待、科研展示、沉浸式体验等功能，并结合“生命之树”设置景观休闲洽谈区，打开了科研交流与生态自然的联通渠道。

实验空间外围设置透明环廊，可观摩 GMP 车间、智能存储、微纳加工、质量监控以及中控大厅。科研观摩区对角处则设置观光电梯，可以纵观整个科学会堂以及顶层的动物房观摩区。

△景观洽谈区

△科研观摩区

△人工智能实验室

净零碳空间

学术会堂形成无直接、间接碳排放的“净零碳空间”。建筑屋面设有约 8600㎡光伏发电区，提供内部所有电力。屋顶设备区域顶部采用BIPV光伏一体化设计，预估装机容量可达 860kWp，同时兼顾设备遮蔽作用，延长屋面设备使用寿命，并打造形体整体化效果。

建筑空调系统采用了光伏直驱变频离心式冷水机组，由屋面光伏电池阵列将光能转化为电能，经屋面汇流/配电单元传输至首层变配电室，为地下一层的热交换站/制冷机房内离心式冷水机组供电，并用光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统监测。同时，光伏系统按无储能装置的非逆流系统设计，光伏发电自发自用，为学术会堂内的离心式冷水机组、照明系统及全息投影等设施提供电力，真正实现建筑公共共享空间的净零碳排放。

△净零碳空间示意图

屋面天窗既让学术会堂成为拥有自然光照的室内共享中庭，也为中庭内侧的科研实验用房获得长足的采光。在夏季时，利用电动百叶遮阳帘和屋顶高侧窗排出顶部温度较高的湿热空气，并向低层活动区域送入新风及冷却除湿后的空调风。过渡季系统则利用屋顶风机拔风，加大排风量及室外新风进风量，保证室内的全新风运行。在冬季时，采用余热回收利用方式，将顶部高温空气抽送入门厅及会堂底部区域供热，在保证最小新风条件下，减少竖向温度梯度，改善室内热舒适环境。

△室内声光热环境分析

室内学术会堂的走廊墙面、吊顶均采用超微孔吸音金属板，具有全频带吸声特性，确保了建筑室内声环境的舒适性。同时，应用光导纤维、全息投影、电控雾化玻璃等多种前沿材料，极大地提升了空间体验。设计以“科研交流开放式大平台”为初心，尽可能的弱化传统封闭的科研模式，契入活力自然的设计元素，带来崭新的科研建筑视觉体验。