与城市融合的变电站外观设计研究报告.docx
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与城市融合的变电站外观设计研究报告
与城市融合的变电站外观设计研究报告
1变电站与环境的关系综述
随着城市建设飞速发展,城市用电需求急增,为满足供电需求,提高供电安全可靠性,变电站需深入城市中心。
以往变电站设计中只考虑变电站的功能要求,变电站占地面积大、外形呆板、工业化气息严重,与城市环境不协调。
此外,变电站建设、运行中对周围环境有一定影响,人们普遍对城市中心变电站存有抵触心理。
社会经济发展的同时,现代社会对城市景观也越来越重视,要求越来越高,在绿色、智慧、生态优美型城市的发展形势下,对城市中心变电站与周围环境和谐共生提出了更高的要求。
尤其是在这种高标准高起点的电网工程,应充分考虑这一趋势,根据景观保护需要来实施相应的环境对策,做到周围环境与变电站运行、维护以及投资方面的协调,受到周围居民的接纳。
人是环境的产物,同时也是环境的改造者。
当市内电网工程建筑从图纸阶段走向现场施工时,建筑则变成了环境的改造者和积极参与者。
对设计者来说,这个改变有两个意义:
首先是新建筑提供了一个新的使用空间是和改变了局部环境和微气候;其次是建筑将成为环境中协调的新要素。
与环境相协调,常常是设计者所忽略的,经常出现建筑物凌驾于环境之上或者不顾及周围的建筑而显得格格不入的情形。
因此,我们在将其设计的建筑置于环境中是,应遵守如下原则:
1)新的建筑置于环境后,将升华这个街区(路段、经典、群体等)的艺术价值和文化价值。
2)它是环境中的一员,由于他的置入,环境质量有所提高了或者推动了街区的更新。
3)它是“镶牙式”的置入的,而不是独来独往与周围毫无“对话”关系。
4)它与环境有千丝万缕的联系,联想的、母体的、色彩的、文化内涵式、符号式的等等。
5)它完美的解决了基地存在的先天缺陷与不足,使基地的价值的到了最大限度的发挥。
在建筑与环境相协调中,华裔建筑大师贝聿铭设计的美国国家美术馆东馆,很好地解决了新老美术馆的“邻居”关系。
众多评论家称他是“三角形的凯旋”、“中心绿地上的杰作”、卓越的建筑师设计一个卓越的博物馆。
而他设计得到香港中国银行大厦,更成为香港的标志性建筑。
2变电站布置形式
全国城镇化水平从21世纪初的36.22%到2019年的57.35%,这些都标志着城市发展进入一个快速阶段。
而城市的快速发展使得电力需求不断增长,电力负荷节节攀升,尤其是大城市的开发建设,以CBD(中央商务区)等高用电需求区域的兴起为代表,都对电力供应提出了更高的要求。
为了有效保障可靠供电,电网设置须接近用电负荷中心,这些都使得变电站等电网工程由郊区伸入城区成为必然。
城区变电站多为户内形式,传统站室多为工业建筑,其外观也偏向于简单规则的“盒子”形状,但是城市建筑多有自己的特色。
GB/T50293-2014《城市电力规划规范》也提出“规划新建的城市供电设施应根据其所处地段的地形地貌条件和环境要求,选择与周围环境景观相协调的结构形式与建筑外形”,而且建筑风格与周边环境的融入,可以在很大程度上缓和民众对变电站建筑的抵触心理。
与周围建筑环境相融合的户内站室主要有独立的地上建筑、与其他功能性建筑结合、地下布置等三种形式。
一、独立的地上建筑设计形式。
对于公园、绿地等无法结合建设配电站房的地点,可建设独立的变电站和10千伏配电站房。
建设风格应依照整体建设风格,以建筑与周围环境协调为目标,优化变电站外观的色彩搭配和设计感,使其具有适用、经济、美观的特点,一方面避免其在城市中应出现突兀感,另一方面应具有融合建设元素的独有的风格,成为城市内标志性景观之一。
二、与其他功能性建筑相结合的形式,应结合当地发展规划,选择合适的联合构筑物,制定户内站室与其他建筑物联合建设方案。
在繁华区和城市建设用地紧张地段,为减少占地、与周围建筑相协调,可结合建筑物共同建设,宜设置在公共建筑物的首层。
在沿海及易发生内涝地区,户内站室应建设于建筑物首层。
由于结合建筑物共同建设的各类站室,其电气主接线、进出线回路数、设备布置等与独立建设的站室相同,仅设备运输、通风、排水、接地等方面有区别,故结合建筑物共同建设站室的电气部分与独立建设要求一致,平面布置可参考独立建设中的平面进行设计。
三、当变电站位于地下时,应满足如下特殊要求:
(1)地下变电站室如采用SF6充气绝缘,应设置浓度报警仪,底部应加装强制排风装置,并抽排至室外地面。
确保工作人员及周边人员的安全,留有备用电源接入的装置。
(2)地下变电站室的净高度一般不小于3.6m;若有管道通风设备、电缆桥架或电缆沟,还需增加通风管道或电缆沟的高度。
(3)地下及半地下变电站室没有无线信号覆盖时,应考虑有线通信方式。
3变电站建设风格
目前,随着社会经济的发展,变电站等建筑的设计理念从最初的“适用、经济、在可能条件下注意美观”已发展的到现在的“适用、经济、美观”。
美观并不是豪华,而是以适用、经济为前提。
“适用”要突出电网设备能够满足电气工艺的要求,这是保证电网工程长期安全运行的重要条件。
“经济”要强调投资效益、资源节约和保护环境,应当以全寿命使用周期为基本目标,兼顾建造价格和使用维护费用。
“美观”则是一种艺术,既要与周围环境相融合,又要独具特色,成为城市景观的点缀,既要体现地域特点和民族文化,又要有所创新,处理好传统风貌和外来文化的关系。
变电站的建筑设计与一般民用建筑的建筑设计有很大不同。
一般民用建筑设计所受限制条件少,体型可灵活多变。
而开关站、配电室的平面设计与工艺流程挂钩,与设备的大小和数量有关,不同的工艺流程就有不同的平面布局。
在这里,发挥的空间较小,建筑平面多为一字型或L型,较为简单,平面内的房间也较固定,主要为设备提供一个遮掩的空间。
建筑多为单层或二、三层,层高也较高。
建筑的面阔较长。
另外立面上还有进出线的洞口、杆件和检修平台。
在平面形状单一,里面闲置很严的情况下,要做好开关站、配电室建筑的外部造型设计,确实是一个比较艰巨的难题。
根据特点,变电站建筑风格执行高起点、高标准,立足,具有中国特色,中西结合。
根据规划区不同位置将其设计为住宅区、办公区、商业区、特色小镇四种风格,以便其适用于不同类型风格的环境。
(一)住宅区风格
“中国特色、高点定位”就是我们应该有文化自信,建筑高标准。
在我国林林总总样式的住宅建筑中,有的反映纯民族的建筑文化,有的反映中西文化的有机结合,有的是较多的反映西方文化。
本系列设计旨在传承我国传统的人居文化,并融入中国当代文化,将中国优秀的人居文化传统与现代化有机结合起来。
相对于办公建筑而言,居住建筑要更加突出人文和生活理念。
小区建筑的外部造型各有特色,几乎没有相同的型体,归纳起来有:
1)重视地方特色和传统的建筑形式。
2)注重内外环境的有机结合,发展屋顶绿化。
3)发展独户住宅,每户有单独的出人口和室外活动空间,不受视线干扰。
4)发展邻里式住宅,安静、舒适、方便,有利于邻里之间交往。
5)发展综合性服务中心,使居民不出楼寓可得到社会各种服务。
6)适应社会需要,兴建适用于老年人、青年户型和残废人住宅等。
7)注重旧房改造工作,为保持传统形式,修复原样,而室内装备现代化的设施,此类房屋售价较低,受居民欢迎。
8)在标准化的基砒上,力求多样化。
9)装饰装修力求丰富多彩,住户对其有充分自主权,即使同一类型住宅,其装饰装修、造型、色调各异,与空间环境相适应。
图9.10-1住宅区建筑方案
本方案采用江南传统建筑风格,与白洋淀水乡的自然环境相融合,立足文脉,尊重历史传承,融合中西,运用多种建筑语汇(如江南古建,石库门等),使建筑与不同的文化区融为一体。
灵活运用京南传统古建的造型及细部设计,白墙和青瓦是灵魂,马头墙和窗花是国粹,立面局部的凹进凸出增加了建筑物的层次感和韵律感,又与整体风格协调。
本设计充分贯彻对环境和人文重视的原则,以达到建筑与自然、环境的和谐统一,充分体现以人为本的设计原则,尽可能多地为住宅小区居民创造符合心理需求的建筑环境。
(二)办公区风格
单纯的办公建筑的风格多种多样,不拘泥与固定的形式,呈现出来的有奢华、朴素、简约、现代主义等多种不同类型的办公楼。
考虑绿色生态的定位,本系列设计充分贯彻对环境与人文重视的原则,以达到建筑与自然,环境的和谐统一,充分体现以人为本的设计原则,尽可能多的为办公人员创造符合他们心里需求的建筑环境。
随着时代的发展和技术的进步,人们对生活和工作环境的品质要求也逐步提高,关注建筑功能的舒适性,以改善人们的生活丁作环境,提高人们的生命质量成为建筑智能化的主要发展方向。
当代建筑学、生态学及其它科学技术成果的综合,为建筑创作提供了新的设计思维。
健康舒适的工作环境概念是指:
优良的空气质量,优良的温湿度环境,优良的光、视线环境,优良的声环境;应对的建筑设计方法:
使用对人体健康无害的材料,减少VOC(挥发性有机化合物)的使用对危害人体健康的有害辐射、电波、气体的有效抑制,充足的空调换气对环境温湿度的自动控制,充足合理的桌面照度,防止建筑间的对视以及室内尴尬通视、建筑防噪声干扰、吸声材料的应用。
办公区的建筑特点主要有:
1)综合性和多功能商务(办公)建筑的综合性体现在以商务(办公)为主,兼有金融、购物、餐饮、娱乐、休闲、居住等功能,好的商务(办公)建筑能有机地将它们结合在一起,为企业和客户创造一流的环境。
2)办公场所空间灵活商务(办公)建筑大多提供的是大空间,有利于企业根据自身的需要,对办公空间进行分隔、组织,营造出各具特色,人性化的办公空间。
3)智能化、信息化为了适应新的现代商务办公与商务活动的需要,智能化系统必不可少,通过网络和高科技手段,将现代化信息传递与处理高效、精确、准时地提供给企业和客户。
4)地理位置优越商务(办公)建筑大多设置在中央商务区内,交通环境好,公共交通系统完善,周边的商业、生活设施和环境已成规模;有的商务(办公)建筑所处的景观环境也很好,毗邻城市绿地或者城市滨水区。
5)国际化物业管理一流的商务(办公)建筑要有一流的管理。
特别是很多商务(办公)建筑内有跨国公司的人住,需要聘请国际一流的物业管理公司为客户进行体贴、细致、人性化的服务。
图9.10-2办公区建筑方案
本方案建筑立面通过浅色墙体材料和灰色百页,形成折线与体块穿插的集合构图,虚实对比明确,体现了现代建筑简洁大气的风格。
建筑立面较规整,通过凸出的立面造型形成了韵律感。
建筑色彩较为简单,凸出的方块造型轻盈时尚,显得整体效果较为简洁大方。
表面的竖长条窗,体现了传统建筑风格。
通过竖向作为单元组合排列,形成恢弘有序的墙面,创造了较为经典的构图方式,竖向的单元也由窗为基础,给建筑立面注入了不竭的活力。
竖向的窗户布置有利于采光,光线效果较为均匀。
竖向窗韵律感强、古典意蕴强、立面简洁均衡、施工技术传统简单。
(三)商业区风格
中心商业区是各类商业、金融、办公、娱乐、宾馆等机构高度集聚之地,在物质景观上即表现为各类建筑物的高度密集。
商业中心区集中大量金融、商业、贸易、信息及中介服务机构,拥有大量商务办公、酒店、公寓、会展、文化娱乐等各类建筑。
建筑风格偏向现代化。
中心商业区是各类商业、金融、办公、娱乐、宾馆等机构高度集聚之地,在物质景观上即表现为各类建筑物的高度密集。
而由于中心商业区用地稀缺,迫使各类房产商纷纷增加建筑楼层数,向空间要地,使得中心商业区建筑向高层发展。
由于中心商业区生活服务设施完善,生活便利,在发展中国家往往最能吸引市民定居,使中心区常住人口密度极大;另一方面,中心商业区处于城市心脏地带,能吸引全市乃至外地顾客前来消费,使中心区流动人口也十分密集。
常住人口和流动人口相叠加,造成中心区人口高度拥挤,如广州市中心商业区人口密度竟高达14万人/平方千米.。
车流密集,车辆是中心商业区货物、人员进出的运载工具,因此中心商业区商务设施、人流的高度密集必然带来车流的高度密集。
商业建筑虽然类型很多,但有一些共同的特点:
1)对区域位置要求高。
区域位置关系到“口岸”的好坏,这对商业建筑来说是至关重要的。
2)要有突出、易识别的外观形态。
商业建筑要吸引人,拥有突出、易识别的形态是必不可少的,有很多商业建筑都成为了地段的标志性建筑。
商业建筑立面要考虑广告牌的位置,因而开窗较少,这也成为了商业建筑极易识别的外观特色。
3)与城市的关系密切。
作为城市空间组织的重要因素之一,大型商业建筑在城市中所处的区位、其结构布置、平面形态、空间特征等对城市布局的影响极大,是当代城市规划和建筑设计的重要内容之一。
4)内外交通组织通达性要求高。
好的通达性是商业建筑能吸引顾客的重要条件,是商业建筑设计时要重点考虑的问题。
5)商业氛围的营造。
商业空间最大的特点就是要有商业氛围,有能够汇聚人气的场所氛围。
6)需要足够的停车空间。
充足的停车空间是吸引人购物的有利条件。
变电站建设于商业区,应与其周围的建筑风格相一致,达到协调统一。
本方案建筑外观采用了全玻璃幕墙的形式。
采用幕墙形式具有如下优势:
1)造型美观,装饰效果好
幕墙打破了传统建筑造型模式,窗与墙在外形上没有了明显界限,丰富了建筑造型。
从外立面看,较多地掩饰了传统变电站的特点,使其与周围变电站能够协调统一。
2)质量轻,抗震性能好
幕墙材料的质量一般每平方米在30~50kg,是混凝土墙板的1/5~1/7,大大减轻了围护结构的自重。
3)施工安装简便,工期较短
幕墙构件大部分是在工厂加工而成的,因而减少了现场的安装操作工序。
与装配式结构相结合,使得建筑整体施工简洁方便,极大的缩短工期,适应了变电站快速建设的要求,为建设提速提供保障。
4)维修方便
幕墙构件多由单元构件组合而成,局部有损坏时可以很方便地维修或更换,从而延长了幕墙的使用寿命。
5)方便清洁,外观整洁
基于玻璃幕墙的特点,经过雨水冲洗以后,具有自洁的功能,使外观保持较为干净的表面。
幕墙定期清洗保洁,可以长期保持美观的效果。
本方案在玻璃幕墙的表面,做了没有一定规律的线条作为装饰,有了一种体块感。
建筑物从不同角度呈现出不同的色调,随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。
将玻璃墙面视为虚墙面,钢板、金属铝板等为实墙面,变大面积的玻璃幕墙为分散的玻璃幕墙的点、线、块,与实墙部分互相镶嵌,形成有实有虚、虚实结合的丰富立面。
图9.10-3商业区建筑方案
4节能环保措施
(一)基于“海绵城市”设计理念,采用绿色屋顶、垂直绿化。
变电站的绿化主要集中在屋顶绿化、垂直绿化技术的应用上,绿色外观下的变电站蕴含着极其丰富的自然生态美,将是城市中的一抹绿,增加人们的舒适感,同时还可以净化空气,降低噪声和电磁辐射,缓解城市洪涝,提高水资源的利用率,调节室内温度,提高建筑技能水平。
屋顶绿化技术主要包括屋顶绿化防水、栽培基质的选择、蓄排水、植物种植、植物施肥管理、屋顶雨水回收再利用、屋顶自动灌溉等技术。
而传统的垂直绿化技术是简单的由植物和平面种植基盘构成,如地栽攀爬类植物,利用建筑种植槽栽植下垂植物,于阳台摆放花盆等形成绿化效果,其效果形成依赖植物攀爬特性;目前垂直绿化的新技术是由人工种植基盘与支撑构件构成的完整的结构系统的绿化系统,通常有精密的灌溉系统作支撑。
相比传统技术的研究领域多限于植物的选种,新技术注重各种种植基盘的制作工艺和生长介质研发的创新,如利用不织布装纳植物,营养液平均渗透在不织布上给植物提供营养。
技术的创新使植物的选择面更广,创造了丰富的绿化效果,扩宽了垂直绿化的应用范围。
图9.10-4上海世博会主题馆植物墙和屋顶效果
(二)采用节能环保型设备及材料
1.采用分体变频空调,空调能效等级不低于二级,同时空调应采用无氟型,减少对大气环境的危害。
2.采用节水型卫生器具,采用集节水、智能、环保与节能一体且极具人性化的环保技术。
3.照明采用LED光源。
4.选择低噪设备,降低变电站噪音对周围环境的影响。
建筑室内墙面辐射吸声结构,房间进、排风口均采用消声百叶降噪。
5.主要建筑结构合理采用高性能混凝土或高强度钢,节约材料的用量,节省投资。
6.室内装修材料和产品的有害物含量,满足GB18580~18587的要求。
7.雨污水分离,雨水排入市政雨水管网,污水排入市政污水系统。
(三)建筑节能
1.屋面保温宜采用聚苯乙烯泡沫塑料板。
屋面采用聚苯乙烯泡沫塑料板保温可以大幅度降低保温层的厚度,一般仅需水泥珍珠岩制品的1/2用量,再加上屋面空心大板的应用,其保温效果可以提高80%。
2.合理配置外窗面积和太阳能蓄热智能化利用。
无人值班变电站设计中建筑部分减少了大部分常规的门窗,减少了门窗面积,采用单框双玻门窗,将通过窗体进行的室内外热交换降到最低,降低建筑能耗。
另外,在建筑物南侧可利用两侧伸出的防火墙和屋面檐口封闭墙外玻璃隔断窗,距离墙面200mm~200mm,采用吸热墙面和地面,形成太阳能蓄热空间,在外墙的上下布置空气对流百叶窗,形成阳光房的效果,达到太阳能蓄热的目的;此方案增加投资不足万元,但作为电热采暖的补充手段,可明显减少采暖用电量。
还可以根据太阳能蓄热空间及室内的温度,自动控制空气对流百叶窗的开启与关闭,当室内温度高于26℃、或太阳能蓄热空间温度低于室内温度,自动关闭对流百叶窗。
实现智能化利用太阳能的效果。
3.建筑朝向:
建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向,避开冬季主导风向。
严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.20,可以有效的避免冷风的侵袭。
建议一般工程建筑体型系数为0.24。
4.建筑构造:
每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不大于0.70。
当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.40时,玻璃(或其他透明材料)的可见光透射比不应小于0.4。
夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑,外窗(包括透明幕墙)宜设置外部遮阳。
建议一般工程窗墙面积比为0.04,可以大幅度减少冷风渗透,达到保温节能的目的。
5.提高建筑利用系数。
建筑面积利用系数不低于0.9,提高使用面积,减少总的建筑面积。
5结论及展望
变电站建设,要采用新的设计理念,充分发挥节能环保的设计思路,结合的建筑规划,设计出与周围环境相适应的建筑方案,达到不同建筑之间协调统一。
本可研,设计出了适用于商业区、办公区、住宅区的三种不同建筑方案,在外立面的设计上使其能够与所在区域的建筑相融合。
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