【AT建筑】夏热冬暖地区建筑设计绿色策略研究——海南大学生物医学与健康研究中心设计实践

引用本文：

[1] 

张笑彧，张禹茜. 夏热冬暖地区建筑设计绿色策略研究——海南大学生物医学与健康研究中心设计实践[J]. 建筑技艺（中英文），2025，31（3）：6-13.

▲南侧街景 ©李季

夏热冬暖地区建筑设计绿色策略研究

——海南大学生物医学与健康

研究中心设计实践

文 / 张笑彧 张禹茜

海南大学生物医学与健康研究中心科研大楼选址位于三亚市的崖州湾科技城内，总用地面积36 764㎡

，是地块内的一期工程，总建筑面积约55 055

㎡

。

项目作为高校生物医学类科研平台，功能涵盖四类科研平台及科技成果转化平台

，包括生物影像学平台、类器官研究平台、生物传感与穿戴式医疗平台和数字生命与健康大数据平台。此外，

。项目所处的三亚地区属于典型的夏热冬暖地区，夏季漫长且炎热多雨，冬季相对温和，年平均温湿度较高。

NO.1

以真实使用需求为导向的设计探索

1.1 技术需求为主导的整体布局策略

海南大学生物医学与健康研究中心作为高校科研实验平台，核心功能构成为各类生物医学类实验室。在设计之初，我们需要对各类实验空间所需的技术要求、空间条件和设备系统进行梳理归类并妥善布局，

力求在满足实验室技术需求的前提下，尽量做到空间适用、分区合理、流线便捷和系统集约

。

▲功能分区图 

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本土设计研究中心

在设计中，我们首先定位了有特殊位置需求的实验空间，包括MOST医学成像实验室和SPF动物房，两者均为万级洁净间。

其中MOST/fMOST精密光学成像设备为亚微米级精度，对震动极为敏感，需要设置在首层实土区域并采用隔振基础，下方不可设置地下室

，层高需达到5.1m以上。作为全楼最重要的实验室，还需满足首层通过观察窗进行参观展示的需求。SPF动物房由于气味原因需要通风散味，优先布置于顶层，屋顶就近设置空调机组和风机房用于排废。区域内还需单独配备实验电梯用于运输实验动物和生物垃圾。

▲实验区标准平面布置 

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本土设计研究中心

经过研究和归纳，建筑平面采用9m×9m标准柱网下的三跨通用布局，基本可满足各种生医类实验室的空间需求

。在中跨布置工艺管井及走廊，一侧满足100~120

㎡

大实验室空间需求，房间进深可达到13.5m；另一侧可布置中小型实验室、设备用房、研讨、办公等功能。当实验室有洁净要求时，则可将两跨空间合并为洁净区域，以洁净走廊串接各洁净间，首尾分别设置更衣缓冲区及洗消回收区。

▲首层平面图 

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本土设计研究中心

在竖向分区上，设计将有洁净需求的实验室集中布置在4~7层，顶排风井因此得以在竖向上穿越尽量少的房间，洁净工艺机房也可就近服务洁净间楼层，实现了空调系统和管井集约布置。

此外，由于建筑形体层层出挑，楼层越高，房间进深也随之增加，顶层的空间条件恰恰满足了动物房试验区大进深、弱采光的空间需求

。非动物房区域则采用了双走廊格局，不需要采光的实验室被放在中间，院士工作站及科研办公则分别布置于南北两侧。

▲三层平面图 ©

本土设计研究中心

1.2 在地气候下的使用需求回应

我国不同气候区的条件差异显著，在进行绿色建筑设计时，首先应综合考虑所在地区的气候条件

，采用符合其典型特点的气候适应型设计策略和技术，才能更好地尊重和融入自然环境，实现与新型创新生态环境的和谐共生，追求更为长效的可持续发展。项目所处的三亚市属于夏热冬暖地区，全年温高湿重，太阳辐射强烈，易遭受热带风暴、台风侵袭而出现暴风暴雨天气。高温潮湿的普遍环境，导致人体感闷热，是影响舒适度及健康的主要因素。因此，建筑的防热、通风、防雨、防涝尤为重要。此外，夏季同时存在通风和制冷需求成为了当地建筑能耗的主要影响因素。

建筑的绿色设计策略不应仅依赖于设施设备与质控系统等主动式节能技术，而应在设计初始阶段就有针对性地回应节能问题，选择具有可操作性的节能与环境优化设计语言，构成一种在地的、本土的设计方法

。设计的重点应从建筑的通风散热、遮阳隔热、防雨、防涝、防潮等措施入手，注重围护结构的隔热性能和滨海环境下的耐久性。在满足安全持久性的基础上，通过设计手段提升空间环境的舒适度。

▲剖面分析图 

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本土设计研究中心绘制

NO.2

形体——形体遮阳与通风引导

2.1 总体布局

设计之初，崖州湾科技城还处于城市建设的初始阶段，项目所在200m见方的用地彼时还是一片早已荒芜的农田与鱼塘。用地内包含两期建设，一期为生物医学与健康研究中心科研大楼，二期为近似规模的孵化平台。如何妥善处理一、二期建筑关系是建筑布局优先考虑的问题。作为崖州湾科技城的先行项目，周边城市环境和基础设施尚不完善，且在二期建设启动时间不确定的前提下，一期建筑的基本布局更应注重构建内向的丰富性和完整性，以形成标志性的建筑形象并界定完整的场所空间。因此，

建筑采取中轴对称的合院式布局，在地块西南侧界定出完整的园区空间。半围合式的布局面向公园，共同形成从场地中央穿越的慢行绿轴

，尊重了上位城市设计中关于城市通廊和集中式景观绿地的要求，打造了开放、绿色、共享的城市公共通道。

▲建筑与雨水花园

 ©李季

场地设计顺应南高北低的地形条件，建筑首层通过南北差异化的标高设计，有效减少土方量。建筑中央环抱集中景观绿庭，

设计利用原址鱼虾塘的低洼地势营造下沉式雨水花园，采用雨水收集与景观再造的方法巧妙地利用当地的地理环境造就了积极的人工生态环境

，使建筑与自然充分融合一体。建筑高度向西南侧滨海方向逐渐降低，形成正对西南侧通海公园和崖州湾的观海视廊，同时也顺应了规划条件西低东高的限高要求，共同形成富有空间层次的建筑形象。

▲北侧鸟瞰

 ©李季

2.2 形体策略

建筑整体采取了上大下小、层层出挑的形体策略，

通过各层之间的出挑形成天然的自遮阳条件，创造柔和的实验室光环境

。通过架空和连续的檐廊在底层形成可遮阳避雨的步行通廊，结合向内蔓延的景观绿植，形成亮度适宜又充满绿意的室外活动空间。我们观察到三亚夏季暴雨频发，经常在短时间内淹没道路甚至建筑地坪，暴雨时由于无法快速疏水，建筑屋顶和立面渗水的情况屡见不鲜。因此，我们对建筑的首层标高做了差异化处理。北侧大部分区域的地坪标高高于市政路约1m。建筑上大下小的体量在首层让出了充足的空间，使景观绿坡和外部道路进行顺畅衔接，同时也保证在暴雨情况下将积水迅速排向外部的雨水滞留沟，防止雨水长期滞留形成渗漏。此外，

建筑层层出挑的形态有效避免了立面漏水的隐患，同时结合竖向遮阳设置屏蔽西晒阳光，营造舒适的室内环境

。首层架空和建筑外围的出挑遮阳区，也可以有效屏蔽当地强烈的直射阳光，为人眼适应剧烈的光环境变化提供了缓冲空间。建筑以光环境阶梯缓解了室内外照度差异导致的不良视觉感受，既充分利用自然采光条件，也合理设置了遮阳措施。

▲外围景观

 ©李季

2.3 通风引导

建筑师在设计初期对建筑室外风环境进行了模拟分析，使建筑布局积极迎合夏季与过渡季主导风向

，为建筑与场地内部实现有效通风创造有利条件。根据风环境计算模拟结果的反馈进一步优化建筑形体，依据风径切削贯穿庭院形成引风通廊，合理设置环境布局，营造适宜风场，改善夏季庭院内的通风条件，综合考虑建筑周围微气候热环境的情况，引导健康行为模式。

▲风环境模拟后增设的通风廊

 ©李季

NO.3

空间——空间创新与能耗适配

3.1 兼具精神性和创意的研究空间

在人们的固有认知中，服务于高端生物医学研究的科研类建筑，会具有超出日常经验的形式逻辑与尺度，产生独特的美感和精神性

。在主入口门廊位置，我们通过清水混凝土斜柱支撑起上部连廊，形成简洁有力的标识性空间。嵌入梁格的木色吊顶以最少的装饰材料强调出入口空间，也契合于整体的结构逻辑。

室内公共空间同样延续了简洁且贴合科研气质的内装风格

，以木色吊顶、混凝土色格构、白色背漆玻璃为主要材料表达。研究区、办公区、讨论区则多采用开放、透明的工作场所布局，其间还穿插着室内外休息区，增加交流、互动的机会，营造激发创意的空间氛围。

▲入口门廊

 ©李季

▲首层大厅

 ©李季

▲首层休息厅

 ©李季

3.2 适配能耗分类的空间设计

对建筑空间的耗能情况进行合理分类，对应的室内物理环境可做到因时而变、因需而变

。对于高性能空间，如有特殊工艺及环境需求的实验室，以空间排布适用、实验工艺集约为原则进行实验室位置规划及工艺设计，保证合理的垂直分区，避免管径等方面的浪费，并尽量预留未来多变拓展的可能性。对于日常使用的普通性能房间，设计结合当地气候特征，因时而变；在气候宜人的季节增强室内通风，模糊室内外空间边界，实现室内空间室外化，达到降低用能的目的。最后设置低性能空间，如大量遮阳遮雨的檐下灰空间，以空间设计引导室外行为方式；通过檐廊、首层架空等空间促进师生到室外进行公共交流等活动，免受暴晒和下雨天气的影响制约。

NO.4

界面——材料耐久与去装饰化

4.1 结构与材料

考虑到海边建筑需要较强的盐碱耐候条件以及特殊实验室对结构振动的敏感性，

建筑采取了更耐盐雾腐蚀的混凝土结构

。建筑外围不同高度的分叉斜柱支撑起层层出挑的体量，也形成了独特的形式语言，如同树木的枝杈从土地中生长出来。这些结构斜柱、出挑部分的梁及底板、各层外挑檐口均直接以清水混凝土浇筑一次成型，

不再做额外装饰，避免了当地建筑装饰材料在高温和暴雨条件下普遍存在的老化快、不耐久等问题

，既呼应了滨海气候条件需求，也大大降低了装饰面比例，体现了新时代科研建筑以经济适用为主导原则的设计理念。

▲清水混凝土挑檐

 ©李季

在整体的外墙材料选择上，建筑以浅灰色的竖向遮阳百叶与玻璃幕墙作为主要的立面语言，在提供舒适室内环境、大幅减少建筑能耗的同时，也赋予特征性的立面外观，充分体现建筑在地性和科研气质。

各层交错布置的内凹式阳台，为立面带来活跃性构图元素

。建筑层板和外圈斜柱统一采用清水混凝土材质，将围护结构和外装饰构件一体化完成，减少现场施工环节，避免大量繁琐的材料交接问题。实墙部分采用耐久性较强的水泥基GRC挂板作为主要材料，核心筒等位置的水泥基挂板也选择嵌入清水混凝土梁柱的设计方式，尽显建筑的结构形态。

建筑整体色调饱和度低，淡绿色的水泥基质感与丰富的景观自然条件产生对话，使建筑的技术科学美和材料肌理的美学质地和谐统一

。

4.2 室内外空间装饰一体化

室内空间设计遵循控制装饰比例和室内外空间一体化的原则，在内部公共空间延续了清水混凝土结构外露的特点。门厅、报告厅、休息区等重点区域的主体框架梁、柱、板底的可视面均为清水混凝土，木纹格栅吊顶板设计为嵌入梁间，部分格栅吊顶位置会延伸至室外架空区域。立面核心筒处的清水混凝土墙面、梁、柱也会在幕墙交接位置局部延伸至室内，结合电梯厅等公共空间一体设计。

NO.5

环境——绿意渗透与行为引导

5.1 打造遮阳避雨的户外活动场所

三亚终年光照充足，暖湿气流氤氲，为植物的蓬勃生长创造了得天独厚的条件

。设计应充分挖掘并利用这一资源，打破室内外空间的界限，使绿意与室内空间相互渗透，共享自然。建筑合院式布局的中央环抱着一处景观庭院及雨水花园，景观设计通过合理的植物配置与地形设计，实现雨水的收集、净化与再利用。花园周边采用软质自然驳岸，选用本地的水生植物与天然石材，还原本真生态环境。设计以砾石小径、架空竹木地面和混凝土仿火山岩等做法，为使用者打造穿行和休憩的空间。

▲透过观察窗看实验室内景

 ©李季

建筑树状伸展的结构和深远的出檐在首层留出了大量可以遮阳避雨的室外灰空间，鼓励师生和科研人员方便地进行户外交流和活动

5.2 与实验互动的立体绿化

建筑上部各层交错布置室外平台，上方覆以深远出檐，形成可遮阳望海的室外交流空间，充分利用基地附近丰富的景观资源。建筑在二至四层的不同位置都设置了屋顶花园，为科研人员创造了丰富舒适的空间。各层结合檐口布置成品花池，完整实现垂直绿化，

共同形成了立体的绿色景观系统，提高了科研环境的生态环境质量

。

▲ 

不同高度的屋顶花园

 ©李季

NO.6

技术——设备整合与智慧管理

6.1 工艺设备的自然融合

科研建筑的设计不可避免地会涉及复杂的工艺管线及大量机械设备

。显性的管道和设备也可以标志性的姿态存在于建筑环境中，直观地展现生物实验的功能形象。本项目的SPF动物房设置在高层顶层，便于独立设置洁净区进行排污处理。相关大型风机设备集中布置于最高层屋顶，设备区使用铝拉网适当遮挡。通过管道的有序连接、金属构件的规整搭配，将理性

逻辑清晰表达在立面之上。

将科学技术研究的功能与结构、设备统筹整合，并在建筑形态上得以展现，共同塑造了鲜明的科研形象

。常规供能及实验室污废处理所需的大型机房置于地下

，风井下沉隐藏在花园绿地中，与景观小品结合设计，

在人员活动的公共区域做到隐形无干扰

。

6.2 实验室智慧化管理

实验室实现智慧化运维管理，充分考虑生物医学的信息化更新要素和及时发布性要素，分区集中设置展示屏，管理者和使用者可远程监测实验室运行状态，提升研究工作的自由度与便捷性。针对科研实验类建筑普遍存在的高能耗特点，

设计从源头选用合理匹配的机电系统，优先采用节能型设备与节能控制措施

，并合理应用绿色技术，有效降低末端系统及输配系统能耗。同时，设计充分考虑功能变化的可行性，预留便于灵活改造的基础条件，

以备后期高校研究团队调整带来的使用需求变化，尽可能减少不必要的拆改浪费

，有效提升项目全周期的使用效能，通过能耗和物理环境数据采集监控，反向优化设计策略，逐步实现真正意义上的可持续化设计。

NO.7

结语

综上所述，本文对夏热冬暖地区的气候特征及节能关键问题进行了总结分析，并通过海南大学生物医学与健康研究中心的项目案例，做出了绿色设计策略的探索实践。建筑设计充分考虑地方的气候特点和自然环境，通过发挥自然的调节作用，可以在推进绿色建筑方面取得更大的进步

。实施策略以人为本，

结合新时代社会主要矛盾的变化，以构建“安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约和环境宜居”的建筑空间为目标，力求最大限度地为人们提供健康、适用、高效的建筑环境

。通过推动建设高质量绿色建筑

，实现人与自然和谐共生的可持续发展

。

（原文刊载于《建筑技艺》2025年3

月刊。

）

项目信息

项目名称：海南大学生物医学与健康研究中心

业主：海南大学

建设地点：海南省三亚市崖州区崖州湾科技城

建筑设计：中国建筑设计研究院有限公司本土设计研究中心

联合设计：北京多义景观规划设计事务所

项目负责人：崔愷、喻弢、王超若

设计团队：张笑彧、张禹茜、于昊惟、王宏、刘辉龙（建筑）；齐海娟、郑爱龙（总图）；韩文文、李毅、郭晓明、安石、高宣粤、曾偲（室内）；王向荣、林箐、李洋、许璐、华锐、姚鸿飞、常弘、王譞、都凯（景观）；孙海林、张剑涛、杜鹏、张世雄、杨永睿、李佳奇（结构）；王则慧、关若曦、李雪晴（给排水）；全巍、张斌（暖通）；曹磊、袁天驰、王青（电气）；丁志强、陈艺红、李占杰（泛光照明）

总建筑面积：55 055㎡

设计时间：2020

建成时间：2024

建筑摄影：李季