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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

中科院建筑设计研究院有限公司 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。

△未来科研空间愿景


项目图纸

△首层平面图  

△三层平面图


 项目信息 

项目名称:人类器官生理病理模拟装置国家重大科技基础设施项目

项目类型:科研建筑

项目地点:北京市怀柔区

设计单位:中科院建筑设计研究院有限公司

设计团队完整名单:

主持建筑师:李昕滨

建筑设计:李昕滨、马小川、张春雨、黄祺媛、宋颖、郭雪婷、陈博文

工艺设计: 黄建宇、马小曼、刘阳、邹懿

专业配合: 朱继忠、孟庆宇、张晋波、李欣、余旸

业主:中国科学院动物研究所

建成状态:中标候选方案

设计时间:2023年

用地面积:35494㎡

建筑面积:94580㎡




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