黄埔燃机电厂去工业化设计解析

李捷

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州510663）

1 工业建筑的“回归”

工业建筑起源于工业革命时期，对现代建筑的发展起过决定性的影响。彼得·贝伦斯为德国通用电气公司AEG设计的透平车间被视为现代建筑史中的里程碑，它摒弃了任何附加的装饰，以其简洁的造型展现于世人面前。而且，工业化发展为近代中国现代意识的萌发奠定了基础［1］。

工业建筑的出现对现代建筑的发展至少有三大贡献：

1）促进了建筑材料、建筑构造、建筑结构和建筑技术科学的发展。

2）促进了工厂美学的形成和发展。

3）对现代建筑理论的形成起着极大的作用［2］。

在这一百多年的发展中，工业建筑的发展良莠不齐，甚至出现了有无工业建筑之争的观点［3］。同时，工业建筑渐渐地趋向于无个性化，并可以得出一个公式：工业建筑=实用+经济=民用建筑-艺术，即工业建筑是不美观的，并导致负面形象的产生——吞噬土地、污染环境、失去人性等［4］。这很大程度上误导了人们对工业建筑的认识，甚至在我国建筑界中得不到过多的关注。

随着人类社会由工业社会迈入了信息社会，工业建筑也迎来了新的发展契机：一个是高新技术快速发展对工业建筑的刺激；另一个是文化交流与发展的频繁，使得企业对工业建筑的文化性提出了高要求，实现建筑形象的“广告化”［5］；还有一个就是能源危机和环境危机，建造具有生态持续性的工业建筑渐渐成为主流。加上城市布局逐步扩大化、多元化、多中心等，原来偏远地区的工业建筑渐渐的进入到了郊区，甚至城市中，模糊了工业建筑与民用建筑的界限，这也成为城市型工业建筑的特点。

在张永和与张路峰的《向工业建筑学习》一篇文章中最后推论出：“工业建筑=民用建筑”公式，表达了“如果无论任何建筑类型，建筑师们都致力于材料的搭接、构造的逻辑、施工的质量、与基地的关联，人对空间的使用与体验等，他们创造的就是基本建筑”［6］。工业建筑也是基本建筑的一种，对工业建筑的去工业化设计，只是让工业建筑回归到基本建筑中，而非单独割裂开来，或是纯粹的装饰主义教条。

2 电厂的去工业化

电厂属于工业建筑，是一个以工艺专业为主导的设计领域，专业性强，与民用建筑设计相异，两者在建筑功能、设计要求、设计程序、结构荷载、预留孔洞和埋件等方面存在极大的差异［7］。因此，大部分电厂设计都是一个个方盒子，摆脱不了单调而呆板的形象。

在这十几年的发展中，电厂的设计也如其他工业建筑那般，发生了很多的变化，这里有业主对电厂建筑形象所给予的期望越来越高的原因，也有降低或缓解人们对电厂所产生抵触情绪的原因，还有新材料新技术发展赋予电厂新生的原因等等，无论是人们心理上的需求，还是物质技术发展的促进，亦或是城市发展更新的变化，都对电厂提出了一个要求——去工业化，这也是现在电厂设计中最常出现的一个词语。

“去工业化”，顾名思义就是让电厂看上去不要显得那么工业，使其更趋向于民用建筑或模糊两者的界限，更贴近人们感官上的建筑；又或者用建筑师的话来说，用民用建筑的元素来包裹工业建筑。在黎辛斯基著的《读建筑》中法兰克·洛伊·莱特说的：“每一种材料都有自己的讯息，而对于充满创意的艺术家来说，这些材料也有自己的歌。”进行了论述［8］。设计师有时为了凸显建筑主体结构（材料），往往会隐藏真实结构（材料），使建筑的主旋律得以完全展露出来，但相异的曲目则不允许表达。在去工业化中，将凸显工业化的元素：体量、材料、设备等，用民用建筑设计手法或材料将其包裹住，隐藏其真实结构（材料），让民用建筑元素成为主旋律，并融入周边地域中，降低对环境及人们心理的影响。

由于去工业化设计涉及经济性和造价等问题，因此，大部分电厂去工业化并非完全的去工业化，而是根据自身特点，局部进行。提升厂前区设计和厂区景观设计是大部分电厂优先选用的方式，还有电厂在冷却塔、烟囱等高大建筑物上进行图案设计和灯光设计。

真正做到完全去工业化的电厂项目并不是太多，基本集中在城市内，如图1和图2中的北京京西燃机热电厂、神华国华北京燃气热电厂等。而黄埔电厂也正是处在核心敏感的城市区内，如何实现去工业化，契合人的心理需求，完整地展现出良好的企业形象和企业文化，成为黄埔电厂设计重中之重的工作。

图1 北京京西燃机热电厂Fig.1 Beijing Jingxigas-fired power plant

3 黄埔电厂的华丽转身

3.1 概况

图2 神华国华北京燃气热电厂Fig.2 Shenhua Guohua Beijing gas turbine power plant

黄埔电厂是一个有着别样故事的电厂，它位于广东省广州市黄埔区内，毗邻南海神庙，属于国内最早一批火电厂，是广东省电网的主力电厂之一，经历了燃煤电厂最辉煌的时刻，如图3所示。

图3 黄埔燃机电厂区位图Fig.3 Location map of Huangpu turbine power plant

进入到21世纪，在全球电量需求快速增长，国家能源政策发生转移，环境保护意识抬头，科学技术日新月异等的影响下，以天然气发电取代传统火力发电渐成主流。

在城市的不断扩张中，黄埔区从原来的郊区变成了现在的城市中心区，其周边建筑日益密集，整体格局日趋城市化。遥相隔望的南海神庙为全国重点文物保护单位，其周边环境已被划入保护规划中。在种种外界条件的约束下，黄埔电厂成为了一座地处城区的“孤岛电厂”。

从2013年起，黄埔电厂开始谋求新的出路，建设燃气—蒸汽联合循环热电联产机组，并于2009年10月关停了原来的4台燃煤机组，2018年拆除部分厂房，2019年5月爆破拆除厂区内的2根烟囱。

新一期的黄埔电厂位于老厂区东侧原有的煤场区域，建设2台390 MW级燃气—蒸汽联合循环热电联产机组，并预留2台同等容量机组扩建的场地。该项目的厂前区由生产办公楼和材料库组成，位于场地的东北侧，与南侧主厂房平行；辅助生产系统区域位于场地的西北侧，西南侧为预留用地，如图4所示。

图4 黄埔燃机电厂总平面图Fig.4 General plan of Huangpu turbine power plant

3.2 黄埔电厂的制约条件

黄埔电厂与大部分电厂相比，存在着许多条件的制衡，而在民用建筑设计中，会通过分析、整合、利用等手法将不利条件转化为自身的特点加以展现。黄埔电厂设计可借鉴此种方法，通过合理的设计，使约束条件变成有利的因素加以运用，不仅可以成为黄埔电厂的亮点，还可以成就新的黄埔电厂。

3.2.1 场地限制

燃机电厂具有占地面积及体积都比燃煤电厂小的优势，但项目所在的煤场区域空间有限，并且，还需预留出一大片的扩建用地，使得本来有限的土地资源更为紧张。因此，如何高效利用土地资源，对于贯彻国家节约集约用地的方针具有指导性意义。

3.2.2 地理位置限制

黄埔电厂属于城市型燃机电厂［9］，地处城市重要区域，且毗邻全国重点文物保护单位——南海神庙区域。

南海神庙始建于隋朝，迄今有1 200年的历史，并严格的遵循了古代“背山面水”的格局：神庙以龙头山为玄武，大蚝为朱雀，山水相依，负阴抱阳。南海神庙还是唐、宋、元、明的对外码头，接待各国船只，有着重要的历史意义［10］。而近年，以神庙为核心的“南海神诞”文化影响迅速扩张，南海神庙作为“触媒”激活地区更新成为不可逆转的趋势［11］。但由于城市的无序发展和周边大量工业建筑包围，使其格局早已被肢解得七零八落，不复往日容貌。

从广州十三五规划和广州历史文化名城保护规划中可以看到，黄埔电厂虽然不在南海神庙遗产保护缓冲区内［12］，但周边规划和控制都在极力打造此片区域，并提升其价值和影响力，如打造黄埔临港经济区、黄埔港丝绸海路主题区域等［13］，黄埔电厂恰好被囊括其内；而且，黄埔电厂周边的路网也纳入了城市规划改造中，逐步完善此区域的轨道交通及道路网建设。

黄埔电厂的“城市化”属性，使其与其他城市建筑具有了共性，与城市的各种体系产生联系。如何处理好黄埔电厂与城市的关系，如何处理好黄埔电厂与南海神庙的关系，成为了该项目最为关键的一环。

3.2.3 噪音限制

众所周知，电厂噪音大，会对周边环境产生噪声污染，特别是在密度高的城市内。而且，电厂的噪音复杂，有设备各种频率的噪声，有运营中产生的电磁噪声、空气动力性噪声，还有设备震动产生的噪声等等［14］，且时效长，不仅对长期处于噪音作业的工人带来健康危害，也会直接影响附近居民的生活，因此，需采取对应的降噪措施，以降低厂区所产生的噪声污染。

3.3 黄埔电厂去工业化要素

结合黄埔电厂的约束条件，其去工业化设计要素主要体现在几个方面：一是整合建筑物与设备，高效利用土地资源；二是厂前区与主厂房区一体化设计，特别是主厂房区的表皮设计应与厂前区相协调；三是降噪设计，实现从听觉上的“去工业化”；四是结合释放出的土地空间，规划好厂区景观绿化；做到点、线、面全方位的去工业化设计。

3.3.1 高效利用土地资源

工业厂房设计由分散向集中发展的理念，已经成为提高土地利用效率的手段之一［15］。黄埔电厂内的建筑物，采用联合建筑体的形式，将原来分散布置且使用功能相同或相近的工艺建筑物，集中联合布置在一起，有以下几种布置方式：

有竖向空间的整合方式，如图5中的空压机房、冷冻站及电气房间合并成一栋三层建筑，屋面放置冷却塔，极大地释放出更多的土地空间；有水平向空间的整合方式，如图6中的化水车间和热网计量站合并为联合建筑，两者之间设置具有一定耐火极限的墙体进行分隔，使得空间更为紧凑；还有直接将特殊功能的楼宇或房间镶嵌入建筑物内的整合方式，如图7中的集控楼功能并入生产办公楼内，原水提升泵房并入材料库里，减少分散式布置所带来的土地浪费现象。另外，厂区内设有3.5万立方米的原水蓄水池，占地面积及容量很大，且场地内可利用的土地已不多，因此，将其整合在生产办公楼和材料库底部，并与厂区水景相结合，形成生产兼观赏一体的水池。

图5 竖向整合Fig.5 Vertical integration

图6 水平整合Fig.6 Horizontal integration

图7 镶嵌式整合Fig.7 Mosaic integration

其中，原水蓄水池与生产办公楼及材料库的组合，是整合方式中最大胆的一种。生产办公楼和材料库有80%的区域都建在水池上方，可以说，两个建筑物“漂浮”在水池面上。这里涉及水池水位与建筑底部管线布局、首层沉降板位、荷载设计等多个方面、多个工种配合的内容，需要深入分析和反复论证，得出最适合的方案，也为以后城市型燃机电厂设计提供多了一个整合方式的参考。

通过建筑功能的多种整合方式，将各种工艺生产设施有机组合，在满足工艺专业要求的同时，优化、精简生产设计流程，进一步提高土地利用率，从而达到节省土地资源的目的。

3.3.2 建筑立面的表皮设计

主厂房区主要包含了主厂房、变压器区域、锅炉辅助间、余热锅炉及烟囱，里面既有建筑物，也有大型设备，属于典型的电厂生产组合模式。厂前区主要有生产办公楼、材料库及原水蓄水池三个建构筑物，因电厂生产流程要求，还加设了连廊，将生产办公楼和主厂房联系起来，如图8所示。

图8 厂区整体效果图Fig.8 Overall rendering of the power plant

作为厂区最高、最大的建筑物——主厂房区，是整个电厂的视觉焦点，也是去工业化设计中重点关注的内容。而且，厂前区与厂区没有明显的分界，且与主厂房紧密相连，因此，厂前区与主厂房区的立面设计需要统筹考虑，不可单独割裂开来。

立面设计包括建筑风格的定位、色彩的选用、建筑围护材料的选择和尺寸的把控。

1）建筑风格

全厂建构筑物采用统一简洁、大气的现代建筑风格，这不仅契合电厂本身的功能要求，也与周边环境相互融合。在对建筑体量的雕琢上，会根据建筑功能的不同，采用不同的处理方式。

生产办公楼和材料库的功能接近民用建筑，可利用民用的手法对立面进行设计。首先，作为企业形象展示和对外接待的主入口——生产办公楼正立面采用了对称布局的形式，并与厂前区广场位于同一条轴线上；其他几个主要立面划分为三段式，通过比例的组合，形成富有韵律的开窗形式；为适应南方地区炎热的气候，搭配屋面遮阳棚和立面“深梁挑檐”的遮阳方式，在光影变化中，虚虚实实、光影斑驳，使建筑形象稳重中不失活泼。

主厂房区占地面积大，主厂房立面为横向线条，锅炉区域为竖向线条，内部含有大量的设备，空间高大。因此，通过切割，将长长的横向面切分为四段，形成一定的韵律，而后部的锅炉区域通过竖向分割进一步加强竖向线条，与主厂房形成高低错落的对比，也奠定了厂区整体的建筑风格。

2）建筑色彩

该项目地处夏热冬暖的南方地区，为减少太阳辐射的吸收和降低建筑能耗，南方建筑多以浅色系为主。与黄埔电厂隔江相望的南海神庙，其色彩主要以红、绿为主，颜色鲜明突出。为了取得两者的协调，黄埔电厂选用了低调的灰色系作为主色彩，包含了中灰、浅灰和白色三种相近色，并以蓝色为点缀色系，如图9所示。

低矮的工艺建筑主要以白色为主，局部点缀灰色线条；厂前区和主厂房区则以中灰色和浅灰色为主，厂房局部搭配蓝色线条，如图10所示，使得在低调中能有更丰富的色彩搭配，而非单一色彩，让整个厂区既不突兀又能突显形象。

3）建筑围护材料

图9 前置模块降噪板色彩搭配Fig.9 The color matching of front module noise reduction board

压型钢板具有材料轻、塑性高、施工快、灵活可变等多种优点，成为工业建筑和电厂中最常用的围护材料，并变相地成为“工业”的替代词，长期占据人们的意识形态中。因此，在电厂去工业化设计中，多数会采用石材、玻璃、金属板等民用建筑元素来替换压型钢板，用外皮材料来打破人们对电厂的固有认识，这也是最快速有效的方法之一。

黄埔电厂初始设计采用的是石材幕墙为主，玻璃幕墙为辅的方式，这是由于石材厚重、粗糙的表面纹理能很好地表达出企业的形象。但在后期深化设计中发现，石材重且尺寸受限，不仅会给结构框架带来较大的附加荷载；而且，厂内有许多震动设备，会影响幕墙的稳定性，令厂房暗藏许多安全隐患；另外，厂房与民用建筑最大的不同就是立面开孔繁多，通常一个主厂房立面开孔数量可达几百个，且尺寸大小应有尽有，而石材幕墙属于脆性材料，不适合大量开孔的立面，因此，只能寻求其他材料进行代替。

对比了多种建筑材料的性能，最终选择了劲平板幕墙体系——一种外层不打胶的开放式平钢板墙面系统，如图11所示。它具有多个石材幕墙所不具备的优点：板材轻、硬度高、尺寸灵活、色彩多样、无需打胶封堵、不受开孔数量影响等，且基本保证了原有设计方案效果不变。正是这些优点，使得劲平板在工业界得到了推广，许多电厂去工业化设计开始接纳此种新材料，而不再局限于石材、铝塑板等传统幕墙体系。

黄埔电厂采用BIM计算机软件进行设计，除了解决厂房内管道的碰撞问题，还对外墙面进行整体的开孔设计，为劲平板幕墙的生产、施工、安装带来了便利。

4）建筑尺寸

主厂房区体量高大，周边建筑比较矮小，两者间形成了极大的对比，为了减小厂房尺寸过大带来的疏远感，将立面表皮切分成适宜的尺度，既不过分琐碎又防止失衡：结合劲平板尺寸（单板尺寸为1 m×2 m），在立面材料上采用了拼组的方式，以4块板为一组（2 m×4 m），组内板块缝隙选用窄缝约2 mm，组与组之间的缝隙为20 mm。以组为单位，通过浅灰色和中灰色的相互组合，使得厂房整体效果规整、大气、活泼、简洁。

图10 主厂房立面色彩搭配Fig.10 Color matching of main power house facade

图11 黄埔燃机电厂效果图Fig.11 Rendering of Huangpu turbine power plant

整个厂区最高的设备是烟囱（60 m）以及锅炉本体（约40 m），它们位于主厂房的后部，刚好与主厂房形成鲜明地对比：主厂房横向舒展，锅炉和烟囱则竖向挺立。两者立面的处理手法一致，仅在细微处有所不同：考虑到锅炉内部难以对幕墙进行清洗和维护，因此，将原有玻璃幕墙替换为蓝色的劲平板带，主厂房的玻璃幕墙不变。

3.3.3 降噪设计

黄埔电厂位于市区，除了外观上的去工业化，在噪音治理上也需要“去工业化”，以降低人们在听觉上对工业建筑的抵触。根据国家标准要求，黄埔电厂的厂界噪声符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》3类声环境功能区排放限值要求，且周边居民区等环境敏感点声环境符合《声环境质量标准》中的2类声环境功能区标准，比常规电厂降噪要求高，而电厂主要的噪声源来自主厂房区和冷却塔，噪音治理需要从总图布局、建筑材料、消声设备等多个方面进行综合设计，以期在声源和传声途径上达到隔音降噪的目的［16］。

1）从总图布局上着眼，分析场地与周边环境的关系，将噪声源大而多的设备或建筑尽量采用集中式布置，如主厂房区基本集中了全厂的噪声源（燃气轮机、变压器、冷却塔等），放在远离城市居住区等高敏感区的位置，而低噪声源或无噪声源的建筑则放置在城市与集中噪声源的之间，形成隔声屏障，并可结合厂区绿化景观，进一步降低厂区的噪声等级。

2）从建筑材料出发，全厂建筑外墙采用加气混凝土砌块，在噪声等级大的建筑物外墙内侧设有降噪隔声材料——增强纤维水泥板，与墙体形成双道屏障，外门窗使用隔声门窗，大大地降低了厂区内的噪声传播，如图12所示。对于室外冷却塔、变压器区的降噪措施则采用如图13中的吸声隔声屏障，并结合建筑立面设计，既起到隔声作用，又能美化外观。

图12 室内降噪墙体、屋面降噪墙体、设备降噪外壳（从左到右）Fig.12 Interior noise reduction wall，roof noise reduction wall，equipment noise reduction shell（from left to right）

图13 变压器区隔声屏障Fig.13 Noise barriers of transformer area

3）采用专业的消音设备降低噪声源的传播。主厂房燃机的进风口、屋顶风机、余热锅炉排风口等大型开口部位采用消声器，在保证厂房通风换气量的同时兼顾降噪需求，进一步阻隔噪声从厂内向外部空间的泄露，如图14所示。

图14 现场效果Fig.14 Spot effect

3.3.4 景观绿化设计

黄埔电厂布局紧凑，通过建筑设备整合的方式释放出有效的土地空间，使得厂区景观绿化有了基础的依托。整个厂区的景观设计，结合当地气候特点，优先选用本地植物；并结合防风防尘、降噪等环境保护要求，合理的布置厂区内的景观绿化；同时，区分重点区域设计和非重点区域设计，做到生产、观赏、环保相互兼顾，如图15所示。

图15 厂前区景观一角Fig.15 A corner of the landscape in front of the factory

厂前区作为对外交流的窗口，是人员频繁活动的区域，历来是厂区景观设计的重点，需要对节点进行精心设计。黄埔电厂厂前区由于原水蓄水池体量巨大，占据了厂前区大部分空间，因此，将蓄水池设在生产办公楼和材料库底部，腾出入口广场空间，并对蓄水池进行局部边界处理，引入尺度宜人的环境小品、休息座椅、人行步道、亲水平台等，让员工感受到愉悦轻松、怡人自得的自然氛围。生产办公楼的中庭位于蓄水池上部（如图16所示），为了减轻蓄水池上部结构的荷载和降低结构板的高度，景观设计考虑采用较为低矮的灌木和覆土层较浅的植物搭配，既起到美化环境的作用，又减少开支，避免铺张浪费，如图17所示。

图16 生产办公楼中庭Fig.16 Atrium of the production office building

入口广场位于生产办公楼的西北侧，紧邻厂区主入口。对应生产办公楼的立面形象，入口广场采用的是对称布置形式。广场以硬质铺地为主，两侧花坛搭配高大的乔木灌木呈队列式布置，加强了空间的导向性，并强调了广场空间的环境功能——仪式性及接待性。

图17 原水蓄水池结合景观水池设计Fig.17 Design of raw water reservoir combined with landscape pool

在非重点区域上则以实用为主，结合生产需求合理布置景观绿化，如：主厂房A排外的架空进线区域，由于地下大量空间被占据，主要以种植草坪和绿篱为主；变压器区外则考虑防火和检修等要求，不宜种植大型乔木，而以大面积草坪和碎石为主；生产区则采用混合式，植物配置可采用丛植、群植、孤植等方法合理搭配，最终实现美观、防尘、降噪的效果。

4 结 论

随着时代的变迁，人类社会在各方面都发生了翻天覆地地变化，现代电厂已不再局限于仅仅是机械运作的工厂，时代的特色赋予了电厂更多的内容：员工的生活、工作、学习，对外的交流、展示，与城市的融合、交汇……。因此，电厂需要摆脱以往单调的白色方盒子形象，更多地从人的感官、心理因素出发，赋予厂区建筑、环境丰富的人文色彩，体现尊重人、理解人、关怀人的设计思想。

在视觉上，黄埔电厂整体展现出简洁、干净、利落的现代建筑风格，与传统的电厂形象大相径庭，整个厂区基本看不到裸露的设备和管架，整齐的厂房配上郁郁葱葱的景观绿化，营造出舒适宜人的氛围。在听觉上，从多个方面消除电厂噪声，消解了噪声对人们身体和心理上的不良影响，营造出充满活力而温馨的生活和办公环境，丰盈了人们的感官知觉，使得整个厂区宁静而致远，全面地实现了电厂去工业化的目标。作为城市型燃机电厂，黄埔电厂可以成为同类型电厂的参考模板。