浦东机场三期交通配套工程（浦东机场卫星厅工程实录Vol.3）
浦东机场三期交通配套工程（浦东机场卫星厅工程实录Vol.3）这种多朝向下的玻璃幕墙立面为建筑室内热舒适的营造带来了极大挑战。一方面夏季过强的太阳辐射通过玻璃幕墙照进建筑会造成冷负荷的增加，另一方面夏季阳光直接照到旅客身上，体感温度过高，引起极度不舒适，也是机场收到旅客投诉最多的原因之一。而东、西朝向下更是难以兼顾遮阳、采光与视野的需求。因此，团队通过对不同朝向下遮阳的节能与舒适性改善效果分析，针对不同朝向采取了不同遮阳策略，在多朝向玻璃幕墙的不利条件下实现建筑立面的节能、旅客热舒适、采光、视野及立面美学效果的兼顾。卫星厅与一般航站楼最大的不同在于其只有候机功能，这意味着建筑所有立面都是候机空侧。空侧候机区是旅客长时间停驻的主要区域，有很高的光环境、热环境舒适及远眺视野需求。为满足采光、视野及立面设计要求，立面一般设计为玻璃幕墙形式。卫星厅各个朝向均为候机区决定了其主要立面均为玻璃幕墙。绿色设计始终立足于卫星厅特点展开，针对全方位空侧、登机桥众多、层
消息来源：华建筑
2019 年的 9 月 16 日，是上海浦东国际机场通航 20 周年。与此同时，浦东机场三期扩建主体工程启用，全球最大的单体卫星厅正式投入运营。这是国内第一个真正意义上的大型卫星厅，更是目前世界上面积最大、功能最复杂的单体卫星厅。为完成这一项目，设计团队需要解决流线规划组织、极限层高、室内设计、绿色设计等多方面的挑战。从项目负责人郭建祥，到每一位参与设计建筑、结构、机电、给排水、暖通、电气、动力、弱电的设计人员、管理人员，都在通力协作，合力打造国际一流水准的卫星厅，助力浦东机场乃至亚太枢纽航空港的建设。
△多朝向立面玻璃幕墙
作为目前全球单体体量最大的远距离卫星厅航站楼，上海浦东机场卫星厅始终以旅客体验为中心、围绕交通“枢纽”功能、融合多专业开展精益设计，以高效、舒适、节能为目标导向，最终实现建筑的绿色高效运行与舒适高品质的环境体验。
绿色设计始终立足于卫星厅特点展开，针对全方位空侧、登机桥众多、层高受限、空间流线复杂且规模庞大的建筑特点，结合性能分析，对造型、空间、立面开展精细化的设计优化，将绿色技术融于本体设计，将建筑营造与绿色体验完美结合。
多朝向空侧立面的挑战
兼顾多重需求的立面遮阳设计
卫星厅与一般航站楼最大的不同在于其只有候机功能，这意味着建筑所有立面都是候机空侧。空侧候机区是旅客长时间停驻的主要区域，有很高的光环境、热环境舒适及远眺视野需求。为满足采光、视野及立面设计要求，立面一般设计为玻璃幕墙形式。卫星厅各个朝向均为候机区决定了其主要立面均为玻璃幕墙。
这种多朝向下的玻璃幕墙立面为建筑室内热舒适的营造带来了极大挑战。一方面夏季过强的太阳辐射通过玻璃幕墙照进建筑会造成冷负荷的增加，另一方面夏季阳光直接照到旅客身上，体感温度过高，引起极度不舒适，也是机场收到旅客投诉最多的原因之一。而东、西朝向下更是难以兼顾遮阳、采光与视野的需求。因此，团队通过对不同朝向下遮阳的节能与舒适性改善效果分析，针对不同朝向采取了不同遮阳策略，在多朝向玻璃幕墙的不利条件下实现建筑立面的节能、旅客热舒适、采光、视野及立面美学效果的兼顾。
△遮阳措施示意
多朝向玻璃幕墙的遮阳需求。根据卫星厅朝向分析各立面受辐射情况，受日照时间最长的是南立面、西立面、东立面以及S1 和S2 区的东南、西南向弧形立面。而其中辐射强度最高时间段10 时—14 时的辐射，均可以通过水平遮阳构件进行遮挡。而东、西向立面早、晚所受辐射角度较小，很难通过水平遮阳构件遮挡，但由于早、晚辐射强度较低，对负荷影响相对较小。
△铝板幕墙方案的内部采光效果
飞檐下的光影：南向挑檐自遮阳。根据建筑功能需求，4m 到达层由于人员快速通行功能对遮阳需求不高，且净高有限，因此希望玻璃幕墙尽可能纳入更多的光线。而6.9m和12.9m 层候机区座椅区域，旅客长时间休息处，对热环境要求更高，阳光直射会引起体感的不舒适，因此有强烈的遮阳需求。结合立面尽可能纯净、旅客视野要求通透的需求，建筑遮阳的首选是建筑本体的自遮阳。设计时首先结合卫星厅整体流线型造型，沿建筑南向、东南、西南向及层叠的高侧窗设置了大尺度屋檐出挑。
△全玻璃幕墙方案改为西、南向铝板幕墙方案
通过光影分析优化挑檐尺寸，使建筑南向立面主要辐射都可以被挑檐遮挡。从光影分析中可以看到，11 时—13 时的正午阳光完全可以被挑檐遮挡不会照到立面上，而9 时—11 时，主要候机区立面也完全被挑檐遮挡不会受到直射，而4m 层到达通道会有阳光进入，正好满足上部遮阳下部采光的需求。同时可以看到，结合幕墙设置水平遮阳板对改善内部受阳光直射情况贡献不大，挑檐不能遮挡时，其对直射光的遮挡作用也有限。
从降低建筑能耗角度分析卫星厅各立面不同形式遮阳对辐射的衰减作用。南向建筑挑檐自遮阳的辐射降低效果显著，对整体空调节约电量贡献很大（表1 所示）。而水平遮阳板有一定节能效果，但整体节能效果不如挑檐。
△表1 不同立面遮阳的节能效果分析
综上，对于水平遮阳板，早上和傍晚不能有效阻挡太阳光直射旅客休息区域，对提高旅客舒适度无助益；其对整体辐射热减少有帮助，特别是南向，但效果不如挑檐，且水平遮阳板的设置会大幅增加幕墙造价。因此综合建筑遮阳节能、旅客视野、舒适性、经济造价等多重需求，最终选择效果最好、投入最少的南向挑檐自遮阳作为主要遮阳降耗措施。
通透的光线流动：东西向兼顾热舒适与采光的内遮阳。东西向立面主要需求是减少旅客休息区的直射辐射提升旅客的热舒适感受。结合光影分析，东西向立面很难通过水平外遮阳取得减少直射辐射的效果。如下图所示，14 时之后旅客休息区仍然受到太阳直射辐射，西晒影响严重，水平遮阳板不能很好地起到遮阳效果。根据太阳辐射角度计算，水平遮阳板出挑宽度需要达到2 700mm 才能完全起到遮挡作用，无论从技术上、立面设计上还是旅客的采光视野需求方面都不可能实现。
因此除非设置挡板式遮阳，否则难以消除早晚日照对旅客舒适性的影响。因此，设计考虑结合空间整体氛围的营造，兼顾视野需求，通过在3.6m 以上部位设置通透轻薄的挡板式穿孔内遮阳铝板，对旅客休息座椅区所受到的阳光直射进行遮挡，减少旅客受直射辐射的影响，提升体感热舒适，同时通过营造轻柔明亮的光环境，与人行高度仍然通透的视野，提升整个空间的旅客空间感受。
△有内遮阳效果对比示意
△无内遮阳效果对比示意
积少成多的细节优化
登机桥节能设计
所有立面均为候机空侧也造成卫星厅登机桥数量巨大，原本只是主体建筑附属部分的登机桥，在卫星厅的体量中占了相当大的比重。本项目共设计有83 座登机桥，其中主立面朝西的共有22 座（其中12 个可转换桥，10 个单桥），南向有61 座（23 个可转换桥，38 个单桥），面积超过卫星体主体面积的10%，数量大，总体量大，对能耗影响也较大，对我们的设计提出了很大的挑战。
常规登机桥做法是延续航站楼立面采用全玻璃幕墙。但南、西向全玻璃幕墙会造成过量的太阳辐射进入室内，造成空调能耗的上升与使用者的不舒适。特别是本项目由于登机桥数量庞大，能耗影响尤其显著。而实际使用过程中，登机桥两侧往往会设置广告位，因此设计时考虑将南向、西向部分立面设置为背衬岩棉的铝板幕墙，以降低空调能耗。
△表2 登机桥方案对比
对比全玻璃幕墙和铝板幕墙两种登机桥立面方案，当南、西向采用保温的铝板幕墙后，进入登机桥的太阳直射辐射衰减了86.9%，单一个可转换桥就可以降低空调年耗电量约4 344kWh，节能效益可观。
对铝板幕墙方案的内部采光分析显示，仅将西、南立面大部分设置为铝板幕墙，对内部采光虽有一定影响，但基本上所有区域都能满足自然采光要求。
因此考虑兼顾节能、广告、采光需求，本项目一改登机桥全玻璃幕墙的常规做法，将其西向、南向设计为以背衬岩棉保温的铝板幕墙为主的立面方案。
△登机桥实景
高大空间舒适度提升
核心区舒适空间营造
卫星厅有着复杂的国内、国际出发、到达与中转流线及与捷运系统的连接流线，而所有流线的垂直交通主要集中在S1、S2 核心区，结合垂直交通设置通高中庭，结合商业集中布置，形成卫星厅的重要空间节点。
1）运营视角下的核心区自然采光提升。
S1 和S2 核心区是主要垂直交通连接处，也是主要商业空间。进深大，且功能复杂、层数多。根据整体流线型造型，S1、S2 处屋顶为弧形，若设置天窗需要特别处理，对造价影响较大，且根据之前机场运行经验，弧形屋面的天窗会有较大雨水渗漏风险，造成后期运行的维护困难。
因此从运营角度出发，为保障卫星厅的安全舒适运行，结合整体流线型造型设计，将S1、S2 处屋顶抬高，设置了高侧窗，加强造型的同时解决采光与雨水渗漏的矛盾。从对高侧窗的采光效果模拟分析中可以看到，高侧窗的设置已足够有效改善上部标高层自然采光，不仅12.9m 层，6.9m 层也能够通过中庭的采光得到改善，有效提升了室内光环境感受，减少人工照明能耗。
△指廊高侧窗采光效果对比
2）结合造型的核心区自然通风改善。
（1）流线型造型设计营造有利风环境
卫星厅整体造型设计为中部隆起、两端较低的流线形造型，有利于环境风的疏导，大量登机桥的布置有利于缓解冬季的高速来风。因此建筑所处环境中风环境良好，各季节环境最高风速均不超过5m/s。过渡季通风条件良好，建筑前后形成明显风压差，有利于内部通风的组织。特别是S1、S2 核心区，是造型设计的高点，结合表面风压分析，充分优化造型，形成有利的前后风压差，为加强自然通风打下基础。
（2）中庭高侧窗风压热压拔风设计
S1、S2 中部三角区结合垂直交通设计有中庭，贯通多层空间。该区域是夹层最多的区域，且为国际、国内中转及到达、出发交叉的重要位置，主要垂直交通空间设置于此，人流量大，也有大量商业设置于此处，空间环境要求较高。此处恰好也是建筑空间放大处，进深较大，三角区的中心到任意一侧外围护界面的距离近80m。因此特别对此区域进行了通风模拟，利用中庭与高起的高侧窗，结合风压分析在高侧窗的下风向设置开启扇，同时利用风压差和热压差进行拔风，促进中转区域大空间的气流流通。
△S1、S2 中转区剖面拔风分析
模拟显示，中庭上部高侧窗排风量62.5m3/s，占此区域总排风量的68.3%，拔风效果明显。主要功能空间如6.9m 层自然通风平均风速0.49m/s，通风效果良好。其他各层平均风速分布在0.1m/s~0.6m/s 左右，主导风向下靠近窗口风速可达1m/s，室内舒适度得到明显提升。
适宜尺度的空间环境营造
指廊空间绿色优化
1）限高下的适宜空间尺度创造良好节能基础。
卫星厅的建筑高度受到限制，这样的空间设计对于绿色设计是有利的，避免了大空间的能源浪费，又营造温馨舒适的空间氛围，但有效空间内的良好自然采光通风也是一大挑战。
△室内空间尺度
2）有限层高下的采光通风设计。
（1）高侧窗改善采光通风环境
由于限高与适宜尺度的设计考虑，卫星厅指廊空间净高不高，但空
间跨度仍然较大，约有45m。尽管两侧均设置为玻璃幕墙，但仍难以满足采光需求。
从采光效果考虑这一区域需要设置天窗。然而基于运营考虑，天窗的建设势必会带来漏水的隐患。经过艰难的选择，最终采取了高侧窗设计，并经过了大量的模拟计算，对于自然照明不足的地方通过人工照明和电气设计的一体化进行了优化。
结合核心区的高侧窗设计，将这一元素延伸到指廊，与S1、S2 屋顶形成层叠的高侧窗，改善采光效果并统一强化造型。候机旅客停留时间较长，空间品质需求较高，也是自然通风重点优化部位。根据立面表面风压对开窗进行了优化设计，尽可能在风压差大的位置设置开启窗。充分利用风压差进行风压通风。指廊充分利用高侧窗设置开启扇，以减少中部卫生间、设备用房等对对流通风的影响。
△指廊高侧窗实景
（2）天窗采光加强响应生理节律
对于指廊尽头无高侧窗部分，由于是混凝土平屋面，设置天窗的技术难度相对较小，且此处为端部候机区域，需要一个空间亮点作为整条候机长廊的空间收束点，因此考虑通过天窗设置加强自然采光，同时为长时间等候旅客提供响应人体生理节律的光环境，提升舒适性。
与此同时，设计针对眩光问题进行了分析。虽然天窗切实提高了满足采光要求的面积比例，但天窗下部也存在过亮、光强与周边对比强烈
的眩光问题。通过设置内遮阳可大大缓解这一问题，从而改善室内采光的舒适性。而内遮阳设置形式中，以遮阳帘或遮阳膜的效果最佳，采光均匀性与人体视觉舒适性最高。因此，最终方案为指廊端部设置天窗配内置遮阳膜。
△指廊端部天窗
（3）自动控制的人工照明
根据运行模式设置细分照明控制回路划分，并将能够自然采光区域的照明回路独立控制，设置日光感应器，能够自动根据室内自然光照强度控制人工照明，实现照明的自动控制，保证室内明亮的光环境。
同时，基于照明控制回路的细分，对照明控制设置了分区场景控制，将定时与航班联动相结合，在晚间无航班的区域自动调整为夜间休眠模式，减少照明数量并降低照明强度，大大节省照明能耗。
项目名称：上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅
建设单位：上海机场（集团）有限公司
建设地点：浦东机场
建筑类型：交通建筑
设计/ 建成：2019 年
总建筑面积：62.1 万m²
建筑高度/ 层数：39.5m / 地上6 层，地下1 层
设计单位：华建集团华东建筑设计研究总院
项目负责人：郭建祥、黎岩、冯昕
总师团队：汪大绥、马伟骏、徐扬、邵民杰、周健、陆燕
建筑设计：戴颖君、张建华、任健民、王文婷、祝婺韵、王岱琳、王瑞、贺芳、毛小冬、陈赟、顾思凡、缪海琳、苏昊、陈晟
结构设计：周健、苏骏、周伟、季俊杰、施志深、汝蔺、李宝龙、杨笑天、王鹏志、张龙、陈红宇、张峰、许静
机电负责人： 陆燕、陈新
给排水设计：孙扬才、陈正严、顾春柳、张嗣栋、林水和
暖通设计：沈列丞、夏琳、罗平、刘晓丹、邱燃、任国钧
电气设计：陈新、王伟宏、马海渊、王爱平
动力设计：王宜玮
弱电设计：吴文芳、薛月英
绿色设计（华建集团上海建筑科创中心）：瞿燕、陈湛、李海峰、刘剑、刘羽岱、范昕杰、张俊
造价控制（华建集团上海申元工程投资咨询有限公司）：任蔚宇、张琪、高洁
项目管理：蒋玮、阮哲明、何嵘、翟炯、沈纤、仲文琦、刘云
咨询顾问：中国中元国际工程有限公司、奥雅纳工程咨询（上海）有限公司、上海丰臣实业有限公司、戴德梁行房地产（咨询）上海有限公司、CORGAN（北京）国际建筑设计咨询有限公司等
作者：郭建祥
全国工程勘察设计大师，华建集团华东建筑设计研究总院 副院长、总建筑师，教授级高工，国家一级注册建筑师，中国建筑学会建筑师分会 副主任委员，中国建筑学会注册建筑师分会 副主任委员
作者：瞿燕
华建集团上海建筑科创中心 副主任，高级工程师，国家注册咨询工程师，美国LEED®AP、WELL®AP，德国DGNB Consultant、PHI Designer，英国BREEAM AP、BREEAM ACCESSOR
作者：陆燕
华建集团华东建筑设计研究总院 暖通总工程师，教授级高工，国家注册公用设备（暖通空调）工程师，上海市建筑学会 理事，中国建筑学会高层建筑人居环境委员会理事
作者：陈湛
华建集团上海建筑科创中心 建筑师，高级工程师，浙江大学 硕士，国家一级注册建筑师
完整文章刊登于：
《H A华建筑》第28期-山水之境，上海浦东国际机场三期卫星厅工程纪实
