图1 项目鸟瞰图 后疫情时代产业办公园区幕墙低碳设计的思考 与实践 ——以盐城市南海科创带项目为例*
图1 项目鸟瞰图
后疫情时代产业办公园区幕墙低碳设计的思考 与实践
——以盐城市南海科创带项目为例*
为了改善室内办公环境，适应未来疫情的多变 性，同时结合国家双碳政策，实现环保且实用的办 公外立面。我们把用户体验作为设计方法，关注用 户的舒适度以及健康性，开发了一种集成响应式立 面概念，这一概念既可以改善现有建筑物的室内气 候，又可以根据功能业态的分布和位置做出相应的 反应。主要通过透明的双釉面渐变隔热玻璃和铝制 框架，大大增强视野和光照。水平遮阳框架的几何 形状由太阳的照射方向而设定，在确保内部环境舒 适度的同时减少了能耗。
盐城市南海未来科创带工程项目位于盐城市龙悦湖畔，项目用地南至湖光路，北邻城市绿化，东至湖田路，西至解语路，区位整体交通便捷，环境优美（如图1）。 未来科创带规划用地条件得天独厚，集自然景观与历史人文与一体，极具发展潜力。 一期工程位于地块西侧，是未来科创带的启动区。 总建筑面积约20.0万㎡，建筑高度为53.6m（如图2）。 经过两年的设计研究，我们完成了从方案-扩初-施工图的完整项目设计过程，预计在2022年内破土动工。 我们主要从通风器设计、水平遮阳设计、双釉面渐变玻璃幕墙设计、屋顶专项设计设计等四个方面凸显低碳幕墙的创新设计，本文将对项目的幕墙及外立面设计进行回顾与探讨。
图2 项目人视图
通风器设计
目前国内玻璃幕墙结构的自然通风系统主要包括传统的门窗系统，传统铝合金门窗的五金配件是最为容易受损的零部件，在遇到台风、暴风雨等天气下，风力增强，门窗承重力降低，可能会出现变形等问题。传统开窗方式的框料会对立面形象造成过多线条，不能保证建筑立面整体性，当外开窗有的开启有的不开启的时候，建筑立面显得零乱，破坏了建筑外形的整体感。
本项目的办公塔楼幕墙采用一种新型隐藏式自然通风幕墙系统，其隐藏式开启，满足自然通风 同时，实现幕墙外立面一体化设计（如图 3）。 相较于传统通风器，我们设计的通风器可以应对后疫情时代的需求变化。 如在疫情管控时期，当酒店和办公建筑的空调停止使用，这种通风器可依靠自然通风满足室内外空气交互和流通，实现人性化设计。
图3 幕墙标准段墙身
通风器的一体化设计
通风器的构造是与玻璃幕墙 体系整体设计的。其外部通风口固定在单元式幕墙位于层间的横向构件上，与竖向及横向单元杆件构成完整的幕墙结构体系。其内部的水平向进风口固定于每层的横向明框上，横框上表面设置通风器的可开启扇，其标高与室内地坪齐平。
这种构造一体化的设计，将通风器系统纳入了 单元式幕墙的构造体系，使得通风器与玻璃幕墙的 构造整体性更强，浑然一体。 一方面，这种设计加 强了幕墙的结构性能，使得结构整体性更强。 另一 方面，一体化的构造也便于幕墙的现场安装与施工 ——通风器可以在工厂预制化生产，在现场与幕墙 横、竖向杆件一体化组装，实现高效、快捷的建造 方式。 通风器的立面形式也是与建筑外立面整体设 计的。 项目的外立面整体强调水平线条的变化。
而通风器位于设置层间阴影盒的位置，其立面 效果也与其他外立面构件相呼应。 我们在楼层幕墙 和层间玻璃阴影盒之间设置条状的自然通风道，通 风器的外部通风口的立面形式为两道横向线条。 这 种处理呼应了整体外立面的细腻线条形式，与水平 外挂构件构成了立面水平线条系统，实现了立面形 式的一体化设计。
通风器的隐藏式设计
通风口的隐藏采用窄缝式设计——通过在横 向明框的外表面中间断开一段 30mm 的缝作 为通风 器的进风口，同 时在横框内部断开一条由水平折向 竖向的 L 型通道，直通至室内（如图 4 ）。
这种窄缝式处理将原本 120mm 高的横向明框 断开成三段，即上下两端 45mm 的横向框料以及中 间 30mm 的窄缝。 这条 30mm 的窄缝在立面上非常 纤细，与其他横向线条的厚度形成对比，使得在视 觉效果上实现了很好的消隐。
图4 通风器节点
通风器的隐藏式设计
通风器的通风道整体呈 L 型设置，入口为位于 水平向的窄缝式进风口，我们在通向室内的部分做 了转折处理垂直通向室内，并在室内进风口处设置 了可开启扇，可开启扇与室内地坪平齐。 L 型拐角 式的通风道延长了其整体长度，使得风在进入室内 时有一个较长的衰减过程，其震动能量在通道内得 到了消耗。 同时 L 型的通道产生的拐角可以进一步 消减风能，使得由通风器产生的噪音大大减弱。 在 减噪的同时，我们通过控制窄缝式进风口的长度， 保证通风器的进风量， L 型通风道的拐角设计可以 提供室内外适当的风压差，实现满足室内需求的通 风量，在 5Pa 压差下 , 42000mm 2 /m 的风口通风量约 为 140.32 m 3 /h ，即每米该型幕墙通风器每小时的通 风量 140.32m 3。
通风器的热工设计
通风器的热工设计的是保证建筑室内良好物 理环境的基础。 我们在该定制性幕墙通风器四周均 敷设有 聚氨酯保温材料，两侧和两端头侧敷设聚氨 酯保温材料平均厚度≥ 9mm ，底风门结构聚氨酯保 温材料平均厚度≥ 8mm 。 当通风器关闭时风口四周 采用 EPDM 胶条密封，气密性能良好。 通风器的传 热阻 可达 0.4 m 2 .k/w ，幕墙的传热阻可达 0.55 m 2 .k/w 。
水平遮阳设计
我们在各层吊顶线位置设置了多种水平外挂 构件。 裙楼部分为出挑 1200mm 的三角挂板，塔楼 部分为 800mm 出挑的水平挂板。 出挑的水平遮阳 可以遮挡太阳直射，形成室外漫反射区，减少对室 内的太阳辐射，起到节能的作用。
三角遮阳挂板设计
三角挂板出挑长度约 1200mm，整体高度约 470 mm ，位于每层群房的层间位置。 其上下两个表 面的倾斜角度根据当地太阳高度角的最大反射率 而设计，表面做弧线处理，使得挂板的线条更加柔 和、过渡自然。
这种倾斜的弧线面板可以加强对太阳光的漫 反射作用，减弱室内受到的热辐射，同时通过挂板 曲面反射的光线投射在立面上，形成了波纹光影的 光影。 三角挂板端头设置的收边处理，将头部的粗 线条消减成纤巧的横向细线条，使得立面水平线条 细腻柔和（如图 5~7 ）。
图5 三角遮阳挂板 图6 三角遮阳挂板夜景
图7 遮阳挂板节点图
图8 水平遮阳挂板
图9 水平遮阳挂板节点图
双层三维釉面玻璃幕墙设计
项目的双层三维釉面玻璃幕墙设计是技术与 艺术的结合。 双层三维釉面玻璃起到减少阳光辐射 作用的同时，可以形成更为灵动的外立面效果，满 足更好的室内光照匀度效果。 在幕墙的杆件体系方 面，我们在竖挺的末端进行变截面设计，实现构件 的轻量化。
双层三维釉面玻璃
我们在层间阴影盒子的位置设置双层三维釉 面玻璃，其纹理为双向退晕的形式，釉面斑点从层 间的中间位置向上下两边有密集向稀疏退晕，到了 每层的中间位置处渐渐消减。 一方面可以对层间阴 影盒起到一定遮挡作用，另一方面使得玻璃的整体 立面效果有机自然。 层间位置的斑点最为密集，半 径约 15mm 的圆点控制在 20mm 的间距，在这个区 域的密集斑点形成了良好的漫反射区，大大消减了 太阳光对室内的辐射能。 在斑点稀疏的各层区域， 均匀退晕的斑点使得室内的照度均匀，结合室内的 灯光设置，这些退晕的斑点可以形成灵动的夜景效 果。
为了增强釉面的三维效果和立体感，我们考虑 做双层釉面的肌理——分别在玻璃的内外两侧表 面印刷釉面点，同时两层釉面点在平面坐标上形成 错位，进一步增强双层釉面的立体感和有机变化 （如图 10 ）。
图10 双层三维釉面玻璃
轻量化幕墙竖挺
玻璃幕墙竖挺设计方案主要包括两类：玻璃肋 竖挺和隐框竖挺。 隐框竖挺的立柱尺寸宽度皆为为 80mm ，长度为 210mm 。 两类竖挺在外立面上呈现 出两种线条，即玻璃肋 12mm 窄线条和 隐框的 17mm 线条。 不同宽度的竖向线条设计使得立面产 生不同的韵律变化和丰富的线条构成。 同时，在建 筑外立面上宽窄线条的应用可以凸显不同建筑体 量的主次和构成关系。
为实现室内立面线条的轻盈性，同时保证竖挺 结 构满足基本承重，方案对竖挺进行深化设计。 采 用变截面设计的手法，即在其末端形成截面的收 分，消减成一段细长的小截面。 竖挺的变截面设计 使其室内体量的视觉效果更加轻巧，幕墙整体造型 更加轻盈（如图 11，12 ）。
图11 轻量化幕墙竖挺
图12 轻量化幕墙竖挺节点图
屋顶专项化设计
在室外空间设计中，我们重点突出屋顶空中花 园的绿色健康空间理念。 通过擦窗机一体化设计和 混凝土挂板垂直绿化设计，为建筑提供良好的高区 室外绿化环境（如图 13 ）。
一体化擦窗机
擦窗机可以保证幕墙的清洁净化和日常维护， 但同时可能会成为屋顶空间遮挡视线的不利影响 因素。 基于此我们研究设计了幕墙一体化擦窗机系 统，将擦窗机构架与幕墙结构体系相结（如图 14，15 ）。
图14 屋顶女儿墙架构图、图15 屋顶女儿墙构架节点
一方面，我们通过研究擦窗机的服务半径，采 用局部消 减轨道的方式——即满足擦窗机轨道服 务最远点可以覆盖整个幕墙体系。我们将屋顶正面 的擦窗机轨道撤销，这样可以最优化屋顶观景面， 使得屋顶空间的正面向外部打开（如图 14 ）。 另一 方面，我们通过研究结构的支撑原理，采用悬臂梁 的方式设计擦窗机构架，大大减小了其占地面积， 使得屋顶空间更加宽阔。 同时采用斜撑式杆件支 撑，简化了支架的杆件数量，形成简约细腻的结构 形式（如图 16，17 ）。
图16 屋顶擦窗机构架、图17 屋顶擦窗机构架节点
混凝土绿植挂板
屋顶的绿植系统主要集中在屋顶核心筒及机 房 的外墙体上。 我们在外墙上外挂混凝土挂板式 的绿植槽，为屋顶花园提供绿色自然的展示面。 混凝土挂板绿植槽高度约 600mm ，成排外挂与墙 体上，每段墙体约挂置 7 层绿植槽，相邻层间错 落布置，绿植槽外表面的弧形线条使得绿植墙更 加有机自然，熠熠生辉。 每个绿植槽由工厂 3D 打印 预制而 成，并与现场成品安装，体现了装配式技术 的建造优势（如图 18，19 ）。
图18 外挂混凝土绿植槽图
图1 8 外挂混凝土绿植槽节点图
展望
幕墙设计的课题探讨，对建筑学而言，既如同 是面对新舞台的挑战，也是对建筑形式自我再定义 的机遇。 在当今城市中，随 着工业化与智慧化的可 持续发展，建筑幕墙的形式表达不再受限于传统模 式，愈来愈成为不同建筑特征的呈现。 如何整合形 式、技术与人居环境的直接需求，最终实现为文化 - 建筑 - 人的服务成为未来幕墙设计发展的关键问 题。 在这样的背景下，幕墙设计比以往任何时候都 更需要突破自身的桎梏。 盐城市南海科创带项目的 低碳幕墙设计实践在集成响应式立面、后疫情时代 人性化设计应用上所展开的探索，已经预示着幕墙 设计一个新的发展趋势正在到来。
撰文 于典 王冠希 华东建筑设计研究院有限公司
