深度|“烤验”玻璃穹顶:看起来很美,用着也要美

今年夏季,北京的高温天气屡次刷新历史极值。正值三伏天,大面积采用玻璃穹顶的北京南站内十分闷热,在候车大厅为旅客撑起了数十把遮阳伞,引发了各界广泛关注。

近年来,火车站、机场、酒店等公共建筑中,有不少为了采光效果大面积采用玻璃穹顶的案例。但综合看来,这些建筑是节能还是耗能,还需进行测算。应对高温“烤验”,玻璃穹顶不能只是看起来很美,用着也要美。

玻璃穹顶 闷热难耐

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候车大厅撑起遮阳伞/记者拍摄

深度|“烤验”玻璃穹顶:看起来很美,用着也要美

遮阳伞下坐满候车旅客/记者拍摄

7月27日下午3点47分,北京南站二层候车大厅里人头攒动,挤满了旅客。虽然是阴天,站内依然闷热。大厅中央的玻璃穹顶下,支起了数十把白色遮阳伞,伞下所有候车座位都坐满了旅客。

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北京南站候车大厅温度/记者拍摄

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旅客吃冰棍、扇扇子避暑/记者拍摄

记者随身携带的温度计显示,这时站内的温度是32.2℃,湿度为52%,只比户外低1℃左右。旅客刘女士和李先生一手拿着冰棍、一手扇着凉扇,尽量给自己降温。

刘女士:“有一点热,可能是我刚上来的原因,刚才底下人很多挤上来。

记者:“遮阳伞您觉得有作用吗?”

刘女士:“觉得没有什么必要,让人觉得更闷。”

李先生:“还行,不出汗。”

记者:“这种感觉现在跟户外对比呢?”

李先生:“比户外凉快。”

记者:“跟其他的一些像车站或者大型的商场比呢?”

李先生:“要热一点,还是人多,空调可能温度效果不是特别理想。”

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站内人多,闷热难耐/记者拍摄

北京南站候车大厅两侧的检票口附近等位置,随处都有吹着冷风的空调,但只有凑近了才能感觉到凉意。站内的温度也并不均匀,站厅中央明显更闷热。旅客郑女士来北京就医,身体不适的她感到闷热难耐。

郑女士:“跟蒸桑拿是一样的。我觉得如果体质差的人或者有一点不舒服的,就像我这样的,刚做完小手术,坐在这里就很难受,就感觉伤口都被汗水腌得有点疼。”

记者:“一直在冒汗是吧?”

郑女士:“是的,就感觉有点喘不过气,可能有中暑的风险,你看这里人山人海的。”

记者:“您在这坐了多久了?”

郑女士:“20分钟了,就怕耽误上车。”

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俯瞰北京南站/网络图片

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北京南站的玻璃穹顶/记者拍摄

据北京南站此前发布,今年暑运期间,站内平均每天发送旅客17.7万人次,客流量保持高位运行。这座繁忙的车站在2008年改建后重新通车,站房为双曲穹顶,外形为椭圆结构,远看像“飞碟”,屋面中部镶嵌了一排轻质的通透玻璃用于采光。针对玻璃穹顶近些年大量应用在公共建筑上,北京建筑大学建筑与城市规划学院教授、绿色建筑与节能技术北京市重点实验室主任董宏说,这和人类需求及技术进步等因素相关。

董宏:“玻璃穹顶越来越流行,一方面是人对建筑的需求。开敞明亮,视野开阔,一直都是大型公共建筑追求的目标。另外一方面,这其实也是技术进步的一种体现。屋面上的玻璃体要承担自重,还要起到维护建筑的功能,如果说我们的材料强度、耐疲劳度等各方面不足,不能有效支撑的时候,它是做不出来的。”

但是不是因为大面积应用了玻璃穹顶,才导致了夏季大型公共建筑内更加闷热呢?北京市建筑设计研究院有限公司建筑专家郑实分析,这的确有一定关联性。

郑实:“玻璃穹顶,建筑师一般更习惯称作采光天棚。近几十年来在公共建筑中应用的很普遍,不仅是大型交通场站,旅馆、写字楼等都广泛采用。公共建筑往往净深特别大,中心部分是没有自然采光的,光线比较黑,引入了天棚可以把自然采光引进来,给人带来一种室外阳光明媚的那种感觉。天棚是水平的,采光效率是垂直采光的2.5倍。换句话说,同样面积的开窗,玻璃天棚的日照效率要远远高于侧窗,那这样在夏天的表现就是温度很高。”

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北京南站检票口格栅空调/记者拍摄

北京建筑大学建筑与城市规划学院教授、绿色建筑与节能技术北京市重点实验室主任董宏提出,对于大面积采用玻璃穹顶的建筑,传统制冷设备难以有效发挥良好效果。

董宏:“通风或者制冷设备虽然可以降低室内的温度,但是没有办法去消除太阳光或者太阳辐射直接照射到人体上所造成的灼热感。这一点,大家夏天去高海拔的地方的时候就会很明显,站在太阳底下特别热,但是只要你站到树荫底下,你就感觉很凉快。”

今年夏季,北京温度多次突破40℃大关,数次发布了高温红色预警,无论是高温天气数还是高温持续时间也都多次刷新了历史同期记录。在这样的情况下,如何解决玻璃穹顶建筑的闷热问题,成为了一个广泛探讨的话题。郑实认为,目前有三种可行方案来解决这类问题。

郑实:“我们不能因为建筑的穹顶产生热量,就因噎废食不敢那么做了。首先,我们得理性的控制采光天棚的面积、比例,不能为了追求阳光的效果,盲目做得面积特别大,光进来的太多;其次,就是控制玻璃或者阳光板本身的透光率,透明玻璃的透光率能达到80到90%,对于天棚这显然过高了;第三,我们可以在玻璃天棚上设置活动遮阳,冬天或者晚上时可以打开,但是如果在夏天阳光特别炽烈的时候,活动遮阳可以盖上起作用。”

屋顶花园 清凉宜人

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通惠家园“空中花园”高低差/记者拍摄

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居民在“空中花园”散步/记者拍摄

同样是公共建筑,朝阳区通惠家园小区屋顶上“别有洞天”。整个小区都坐落在地铁八通线站房上方。数年前,小区二层的屋顶建起了一座充满生机的“空中花园“,种植了云杉、玉兰、樱花等植物,克服了屋顶土壤板结等难题。直到现在,这座花园依然生机盎然。居民张女士说,这里为人们提供了夏季遛弯乘凉的好去处。

张女士:“最下面是地铁,地铁的上面是地库,地库的上面是空中花园,还是比较漂亮的,有花、有草、有树,就是遛弯、老人跳舞或娱乐项目什么的,小孩在上面玩比较安全一点,因为在上面的话车上不去。”

记者:“感觉凉爽吗?”

张女士:“我觉得还可以。”

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通惠家园“空中花园”生机盎然/记者拍摄

据北京屋顶绿化协会统计,类似通惠家园“空中花园”这样的屋顶绿化,在本市已累计达到了300多万平方米,主要分布在东城、西城和海淀等区。近些年,郊区的屋顶绿化在不断增加。北京屋顶绿化协会秘书长王仕豪介绍,北京的屋顶绿化主要有三类形式。

王仕豪:“目前,北京屋顶绿化的形式有三种:一是简单式,以草坪为主;二是花园式,如同地面花园一样的复合式绿化;三是简花园式,以草坪为主,辅以花坛、绿带、植物造型等,多兼顾使用功能。北京市城区屋顶绿化主要分布在机关等事业单位、学校及科研机构和医院所属公共机构建筑是北京市城区内实施屋顶绿化的主体。涌现出如全国政协、红桥市场、科技部节能示范楼、经济日报社、通惠家园、史家小学、蓝色港湾等一大批屋顶绿化样板工程。”

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通惠家园“空中花园”俯视/北京屋顶绿化协会提供

屋顶绿化有提升城市景观、降解大气飘尘、截留雨水等作用。北京屋顶绿化协会还测算得出,屋顶绿化可缓解城市热岛效应,吸收70%到85%的太阳辐射热。另外,根据1.2立方米实验舱测定,屋顶绿化的建筑物夏季室温平均比普通建筑低1.3到1.9℃,夏季最多能节约空调能耗70%左右。但总体看来,北京的屋顶绿化面积仍显不足。对此,王仕豪提出,屋顶绿化应走进百姓生活。

王仕豪:“系统规划本市的屋顶绿化专项规划,改变城市建设中过分追求高强度开发、高密度建设、大面积硬化的状况,让城市更自然、更生态、更有特色。鼓励产权清晰的企业和市民通过各种方式参与屋顶绿化、立体绿化建设,释放社会潜力。屋顶绿化需走进人们的生活,要让社区居民能够参与,实实在在受益。将它纳入生态人居建设的系统集成,搭建有家、有爱、有分享、集康养为一体的绿色生活产业链,作为城市生态发展与城市更新的一项生态举措。”

未来建筑 绿色优先

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施工中的环球影城北综合交通枢纽/记者拍摄

在北京的新建建筑中,也有一部分将绿色生态的概念融入屋顶的建设当中。下午3点多,在北京地铁7号线群芳站南侧,环球影城北综合交通枢纽一片繁忙景象,近500名施工人员正在紧张作业。未来,一处“站城融合”的交通枢纽综合体将拔地而起,实现公交和地铁、出租车、小汽车、自行车等衔接换乘,还将为北京度假区提供旅游大巴应急驻车保障功能。

环球影城北综合交通枢纽总建筑面积近8.5万平方米,地上十层、地下两层,目前地下主体结构已完工,部分单体已施工至地上三层顶板,预计在明年底竣工。

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环球影城北综合交通枢纽效果图/首发集团公联鼎成提供

投用后,环球影城北综合交通枢纽将构建一处高效便捷、开放活跃、低能耗的公交换乘空间,首次在本市综合交通枢纽类设施中采用绿色建筑三星级标准,通过本体节能、引风疏热、自然光引入等减少能耗,还利用太阳能光伏、雨水回收等技术实现可再生能源利用。

不同于传统交通枢纽,它的三层屋盖顶部会“生长”出一座生机勃发的“空中花园”,为旅客提供休闲观光的绿色空间。首发集团公联鼎成公司总经理助理马岩说,这处花园将绿色生态理念融入了交通枢纽。

马岩:“枢纽和一体化开发两大部分通过立体化的方式在场地垂直组织,形成划分功能和空间边界的,盖下为枢纽设施功能,盖上为五星级酒店及商业。环北综合枢纽扭转了传统枢纽‘盖’的单一状态,将绿意盎然的车场上盖花园与城市积极衔接,通过台地竹景、下沉庭院、屋顶花园等园林景观建立积极的和城市互动的关系,将绿色融入城市枢纽的公共空间,将生态理念融入多维空间。”

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环球影城北综合交通枢纽屋顶花园效果图/首发集团公联鼎成提供

环球影城北综合交通枢纽中的五星级酒店十层顶部,也将充分利用屋顶空间,打造“空中”绿植花园、绿廊和花园酒吧。马岩介绍,这将为酒店客人提供“推门见绿,开窗见景”的入住体验。

马岩:“环球影城北综合交通枢纽酒店十层设有套房区域、公共区域以及花园酒吧区域,花园酒吧区为使用者提供一处娱乐、聚餐和酒吧会所的休憩空间,也通过绿植和绿廊将空间统一,形成连续的空间环境,同时绿植花园包围整个特色套房,与户外景观交互,形成推门见绿,开窗见景。”

在“双碳”目标下,推动建筑高质量建设和发展成为当下的热门命题。建筑行业是我国“排碳大户”,也是实现“双碳”目标的重点领域。针对大型公共建筑应用玻璃穹顶的未来设计理念,北京建筑大学建筑与城市规划学院教授、绿色建筑与节能技术北京市重点实验室主任董宏认为,这需要充分应用科学分析与先进技术。

董宏:“首先,我们是要有一个科学的分析,从这个建筑的功能和需求入手,采光、照明还有通风相协调,既能保证健康舒适,又能节能减碳。其次,就是要采用一些先进的产品,比方说可调节透光率的玻璃,就是通过温度或者电流来调节玻璃的透明程度,就不再需要遮阳板了。除此之外,我们现在还有选择透过性的这种玻璃,透光不透热,降低了经过它进到室内的辐射热量。另外,AI人工智能技术发展得很快,未来采用智能调节的透光围护结构,可能是解决这类问题非常重要重要的方向。”

未来建筑领域的高质量发展离不开协同创新,更需要探索出一条资源节约、环境友好、低碳环保的发展之路。北京市建筑设计研究院有限公司建筑专家郑实表示,绿色节能是未来大型公共建筑的重要发展趋势。

郑实:“未来的交通场站这类大型公共建筑的建设,国际上有一个趋势,就是从旅客的体验上去交通化,不再像传统设计那样强调单一的交通功能,到这以后就赶紧坐火车、坐飞机走了,实际上就是要减弱那种冷冰冰的、单调的交通空间感受,而是把阳光通过玻璃穹顶引入进来,产生接近大自然的那种效果。但我们首先要做到在建设过程和运行过程中的节能、节材、低碳的做法,它才是绿色建筑的本质,控制住高大空间体积和玻璃天棚的面积,热辐射、热传导带来的能耗损失要控制到最低。”

记者 孙媛 编辑 赵明聪 主编 程艳

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