环境模块2--细节设计
农业区
主体结构:整个建筑类似细胞形态,由多个相互连接的球形或类球形结构组成,这些球形结构通过透明且具有高强度的连接通道相连。从空中俯瞰,呈现出一种有机且富有科技感的形态。
一.大亚基(农业工厂与养殖牧场)
外形:外形设计为不规则的类球形结构,模拟核糖体大亚基的形态。
农业工厂
外形:位于大亚基中心的一个多层球形结构,从外观看类似洋葱的多层结构。
养殖牧场
布局:环绕在农业工厂周边的多个小型球形结构,通过透明管道与农业工厂相连。这些球形结构包括养鸡球、养猪球和养牛球等。
二.小亚基(食品加工储存区域)
内部结构:
一层:蔬菜加工区,设有清洗流水线、切割设备和预冷设施。蔬菜从大亚基通过管道运输到此处后,进行初步加工处理。
二层:肉类加工区,配备现代化的屠宰、分割和包装设备。设置有严格的卫生消毒通道,确保肉类加工环境安全。
三层:奶制品加工区,有牛奶收集、杀菌、发酵和灌装等生产线。安装有先进的质量检测设备,实时监测产品质量。
四层和五层:为设备和办公区,安装有加工设备的控制系统和办公设施,方便管理人员对整个加工过程进行监控和管理。
三.连接通道
主通道:连接大小亚基的一条宽敞透明管道,内部设置有自动运输带和人员通行步道,方便货物和人员在大小亚基之间快速移动。
辅助通道:在大亚基内部农业工厂与养殖牧场之间、小亚基内部食品加工车间与储存仓库之间,设置有直径约2 - 3米的透明管道,用于运输原材料和成品。
工业区:
功能模块:地下重工业区、洁净制造与物流枢纽
Ⅰ. 地下重工业区(B4–B1):高风险、高能耗、强隔离
B4 基础化学品与工业气体(层高5m,毛体积11545立方米,净工艺约8081立方米)
氯碱、电解、深冷空分、基础酸碱与部分元素提取;为全楼提供工业介质。
B3 金属冶炼与铸造(层高5m,毛体积11545立方米,净工艺约8312立方米)
电弧炉/感应炉/连铸/雾化;余热回收用于预热与公用热源。
B2 材料成型与金属增材(层高3m,毛体积6927立方米,净工艺约5403立方米)
轧/挤/锻 + WAAM/SLM/EBM;拓扑优化减少材料消耗。
B1 精密加工与屑料回收(层高3m,毛体积6927立方米,净工艺约5403立方米)
五轴CNC阵列;切屑自动回收到B3实现闭环。
Ⅱ. 地面底座与物流枢纽(L1–L2):分拣消化 + 非金属材料代谢
L1 分拣与预处理环线(层高6m,毛体积13854立方米,净工能体积约10390立方米)
磁选/涡流/NIR/AI视觉/X-ray等,形成“社区消化系统”。
中央通高立体仓库贯通B4-L7(总高41m,毛体积6776立方米,净功能体积约6500立方米)AGV+升降机,承担物质循环的主干。
L2 聚合物/复合材料与无机材料(层高4m,毛体积9236立方米,净工艺约7574立方米)
塑料回收造粒+少量化学回收+PHA补充;地聚合物与玻璃陶瓷生产。
Ⅲ. 中层洁净制造(L3–L6):高附加值与高洁净度
L3 纺织循环再生(层高4m,毛体积9236立方米,净工艺约7574立方米)
机械回收+湿法纺丝,形成服装与软物质供给。
L4–L5 生物制造与制药(总高8m,毛体积18472立方米,净工艺约14778立方米)
上发酵下纯化/制剂;支撑药品、酶、PHA等刚需。
L6 电子维修与组装(层高3m,毛体积6927立方米,净工艺约5888立方米)
SMT、柔性电子、PCB基础工艺;建立“元件银行”,但不做芯片制造(芯片需储备与寿命台账化)。
Ⅳ. 顶层研发与控制(L7–L8):代谢的“神经系统”
L7 质检、研发与计量实验室(Quality, R&D & Metrology Module)
1.空间布局:环形功能分区 (The Annulus Layout)
基于 “中央物流井 + 环形制造区” 结构,截面积:2,309平方米(扣除中央物流井),层高:3.0 m (标准实验室层高,利于气流控制),净功能体积:6,280 立方米
平面分区设计(由内向外):
内环:样品接驳与暂存区 (Sample Logistics Zone)
紧邻中央物流井 (Core) 的内圈,宽 4.0m。设有高速周转箱升降机的 3 个专用出口。所有来自 B4-L6 的样品(钢锭切片、发酵液、芯片)在此自动扫码入库。设施有自动取样机械臂、留样档案库(用于追溯)。
中环:四大核心实验室 (Core Labs)
位于中间宽阔区域,通过放射状走廊分隔。
Zone A - 物理与力学室:负责 B2/B3 金属产品的拉伸、疲劳、硬度测试。
Zone B - 化学与元素室:负责 B4/L2 原材料的成分分析(光谱/色谱)。
Zone C - 生物与无菌室:负责 L4/L5 药品的无菌检测、内毒素与效价测定(负压隔离)。
Zone D - 计量与校准室:全楼的“度量衡中心”,存放标准器,校准所有传感器。
外环:研发办公与数据中心 (R&D & Data)
靠外窗区域,利用自然光。技术人员分析数据、优化工艺配方的场所。并不进行大规模实验,而是基于数据的干实验室。
2.关键设备配置 (Equipment Configuration)
万能材料试验机2台,5.0KW,间歇运行,用于拉伸/压缩/弯曲,数据直连 L8
SEM 扫描电镜1台,3.0KW,预约使用制,用于金属疲劳断口分析/粉末粒径
显微硬度计2台,0.5KW,连续运行,自动打点,检测热处理深度
ICP-MS (电感耦合等离子体质谱),1台6.0KW,按批次运行,检测水质/金属纯度
气相/液相色谱联用 (GC/HPLC) 3台,2.5KW,连续运行,溶剂残留/有机物成分分析 |
手持式 XRF 光谱仪5台0.1KW,充电式,用于现场快速初筛的设备校准
快速无菌检测系统1台1.5KW,连续运行,替代传统14天培养法,基于荧光/ATP
PCR 基因扩增仪2台0.8KW,按批次运行,用于菌种鉴定、转基因成分检测
三坐标测量机1台2.0KW,恒温使用,精密零件尺寸终检
多功能校准台2台1.0KW,间歇运行,用于压力/温度/电学传感器校准
VAV 通风橱/生物安全柜15台1.5KW,可变风量
3.能源分配与环境控制 (Energy & Environment)
总能耗预算:200 MWh/年。
L7 的能耗特征是 “设备低频,环境刚性”。虽然仪器功率不大,但维持实验室的通风与恒温恒湿消耗了大部分能量。
实验室通风 (HVAC - Ventilation) —— 100 MWh (50%)
化学分析区需要 全新风 (100% Fresh Air) 运行,防止有毒气体循环。
采用 VAV (变风量) 系统:当通风橱拉门关闭时,排风量自动降至 30%,配合人员在岗传感器节能。
精密恒温 (HVAC - Climate) —— 40 MWh (20%)
仪器设备 (Equipment) —— 40 MWh (20%)
大部分分析仪器处于“待机”或“批次处理”状态。
照明与办公 —— 20 MWh (10%)
4. 技术特性:计量溯源体系 (Traceability)
系统主时钟:Zone D 设有一台高精度原子钟,通过 L8 同步全楼设备的时间戳(误差 <1ms),确保 B3 的电流曲线能与 L7 的质量数据精准对齐。
物理标准:保存一套经过校准的物理基准(标准电阻、标准量块、标准光源),每年进行一次内部传递,确保所有传感器“不说谎”。
L8 中央控制与数字孪生中心(Central Control & Digital Twin Hub)
空间布局:穹顶下的同心圆 (The Dome Layout)
截面为完整圆形平层(覆盖物流井),直径 56m,面积:2,463平方米。层高:4.0m,顶部采用大跨度网壳结构。净功能体积: 7,880立方米。
平面分区设计(由内向外):
核心区:全息显示台
正圆心,直径 14m(直接坐落在中央物流井封板之上)。显示物理世界的数字映射,有一个直径 8m 的全息显示台。实时投射整个创生之柱的三维透视图。红色的 B3 熔炉、蓝色的 L4 药液流、绿色的 L1 物流线在此交织。
中环:算力与指令舱
环绕核心区的环带。服务器占据 2/3 扇区。全封闭、电磁屏蔽机房,存放工业大脑的实体硬件,配备UPS应急电源。操作岛占据 1/3 扇区。布置 6 组环形控制台,分别对应能源、化工、制造、生物、物流、安全六大子系统。采用低照度,冷色调氛围灯,确保注意力集中。
外环:生活与观测廊
靠外墙的宽区域,有360°落地玻璃幕墙,可欣赏外部景观。配置休息舱、应急会议室、独立新风站,让长期值班的操作员保持与外部世界的心理连接,防止幽闭感。
居住区:
公寓大厦:推窗见绿,诗意生活
公寓大厦的设计图纸上,那几笔勾勒“高大空间”的线条,藏着设计师对地球逼仄居所的深切共情——曾几何时,窗外的美景被楼宇的墙壁取而代之,连阳光都要在房檐的缝隙里辗转许久才能挤进屋角。如今,这六栋笔直矗立的立柱式公寓,决意将这份遗憾彻底弥补,让“高大”不再只是冰冷的尺寸,而是能书写生活诗意的篇章。
作为居住区的核心模块,我们参考了豪华酒店与西湖大学的学生宿舍,设计了六座公寓大厦,每座计划容纳400人,包含标准间(参照酒店单人房)、宽敞间(参照酒店双人房/大床房)、豪华间(参照酒店豪华/总统套房)等多种户型。
单幢400人 | 标准间 | 宽敞间 | 豪华间 |
每间面积 | 18 | 30 | 60 |
间数 | 50 | 150 | 12 |
期望容纳总人数 | 50 | 300 | 50 |
公寓总面积6120平方米,按层高3米算总占用空间110160立方米(6座),占比58.4%,每间提供至少5平的卫浴区,豪华间额外提供至少10平的厨房区。单人/双人间的居民若想亲自下厨,可前往自助餐厅周围的4个毕至居进行烹饪。在清洁方面,居民也可自由预约公寓主理人上门清理。此外,公寓大厦中划分了许许多多的区域,包括活动厅(代替客厅的功能)、健身房等等,可供居民使用。
区域 | 建筑面积() | 占比 |
公寓区 | 6120 | 48.19% |
公共区域(大堂、活动厅等) | 1500 | 11.81% |
休闲区域(温泉、泳池、健身房) | 2000 | 15.75% |
后勤设备区域(清理房、空调设备) | 1000 | 7.87% |
各种商店 | 2080 | 16.38% |
总计 | 12700 | 100% |
自助餐厅:智慧赋能,悦享食光
步入餐厅,最先迎接你的,便是身形灵巧的智能机器人。它们带着柔和的电子音主动引路,若是你还没想好要吃什么,只需在手机上轻轻一点菜品图标,或是通过智能眼镜说出你想吃的美食,机器人便会精准记下需求,转身穿梭在餐台间,稳稳地将你点的餐食送到餐桌前。无需在各个餐区间奔波,也不必担心错过喜欢的菜品,指尖轻触间,美味便会如约而至。
自助餐厅主要包括以下几个部分:
空间类型 | 功能分区 | 测算逻辑 | 面积(㎡/座) | 布局说明 |
建筑本体 功能区 | 用餐区 | 400个餐位×1.4㎡/座(含机器人通道) | 560 | 4人方桌(1.2m×1.2m)+1.2m宽机器人通道,避免客流交叉 |
厨房区 | 用餐区面积×45%(设备规模匹配1200人次) | 252 | 烹饪区(120㎡)+预处理区(80㎡)+出餐区(52㎡),U型布局 | |
辅助区 | 机器人充电间(40㎡)+员工休息区(30㎡)+独立冷链机房(8㎡)+独立运维间(7㎡)+员工通道(6㎡) | 91 | 8台机器人需40㎡充电位(1.2m×3.5m/台),冷链机房设独立通风 | |
外部配套空间 | 入口门厅 | 按峰值客流400人×0.125㎡/人(商业餐饮常规标准) | 50 | 含取号区、等候区,宽4m×深12.5m,适配高峰客流 |
室外疏散通道 | 建筑本体周长×1.5m(消防规范要求) | 100 | 环绕建筑本体,宽1.5m,满足消防疏散需求 | |
地面停车场 | 1200人次×1.2车位/100人次×27.6㎡/车位(含通道) | 398 | 需14.4个车位(取整15个),每车位含通道27.6㎡,靠近入口 | |
单座完整占地 | - | 建筑本体功能区+外部配套空间 | 1451 | 取整为1471㎡/座(预留1.4%弹性空间,应对设备升级) |
总占用空间在2.65万立方米左右。
3D打印店:随心所欲,个性表达
3D打印店承载着对地球 “千篇一律” 时代的告别:步入店内,柔和的暖光洒在整齐排列的 3D 打印机上,没有传统工厂的嘈杂,只有机械臂运转的轻微声响,像在为创意伴奏。这里就像一个神奇的魔法空间,将居民的奇思妙想转化为真实的物件,让新家园的生活因这份独特而更加精彩。
我们的3D打印店涵盖了多种技术类型,包括FDM、SLA、SLS等等。每间店铺面积在160平左右,具体安排如下:
功能区域 | 面积(平方米) | 占比 | 设计说明 |
打印区 | 60 | 40% | 包含14台打印机及操作空间 |
材料储存区 | 25 | 16.7% | 包括常温、恒温、防潮、防爆储存区 |
后处理区 | 20 | 13.3% | 清洗、固化、打磨等设备 |
展示区 | 15 | 10% | 产品展示、样品陈列 |
接待区 | 10 | 6.7% | 接待台、咨询区 |
休息区 | 10 | 6.7% | 顾客等候、休闲区域 |
办公区 | 10 | 6.7% | 员工办公、资料存放 |
过道及公共空间 | 10 | 6.7% | 通道、安全出口等 |
总计 | 160 | 100% | - |
总占用空间为0.29万立方米。数据处理方面,依赖中控室的数据库,因此不计入本模块。
云顶森林:疗愈栖居,联结共生
云顶森林环放弃了传统居民楼孤立的楼顶设计,用轻量化的生态廊道将所有楼宇的顶端串联,织成一个环绕整个百万立方社区的环形空间,让每一位居民推开楼顶门,都能踩在真实的泥土上,触摸到活着的草木。具体设计细节见游憩区。
科技区:
所占空间:
中控室,科研场所与核能发电站共占10500立方米
科技区整体形态与理念
形态: 流线型水滴状。寓意生命之源、知识汇聚和能量流动。流线型设计可最大化空间利用率和内部能量/信息传输效率。
外壳: 采用自修复、可变色、超绝缘的“智能超材料”,可根据环境条件(温度、辐射、安全等级)动态调整透明度和硬度,形成天然的辐射屏蔽和视觉伪装。
核心功能: 强调高密度集成、非接触协作和本征安全。
功能区具体细节设计
1. 核能发电站(尖端/尾部)
功能: 提供核心科研设备和中控室的稳定、不间断基荷电力,兼具能源技术研究功能。
形态与布局: 位于水滴的尖端或尾部(最厚实、远离生活区的一端),设计为高密度集成、多重屏蔽的“能量核心舱”。
反应堆类型: 选用微型模块化反应堆(Micro-SMR)或微型熔盐堆。它们的特点是体积小、本征安全高、可远程操控、燃料循环周期长(几年至几十年)。
空间占比: 约为科技区的 10%-15%。虽然发电量小,但安全和维护区不可或缺。
关联: 与中控室通过独立、冗余的光量子信息链路直连,实现远程全自动监控和故障诊断(参照 eVinci 等设计,无需现场操作人员)。物理上与科研场所保持最远距离和最高级别隔离。
2. 中控室(核心/中央)
功能: 世界的“大脑”,负责所有基础设施(生命支持、环境控制、能源分配、安全防卫、数据处理)的实时监控、调度与决策。
形态与布局: 位于水滴的几何中心。设计为“悬浮式”或“环绕式”。
悬浮式设计: 核心控制舱悬浮在中央空腔内,通过磁悬浮或反重力技术保持稳定,避免地面震动和辐射干扰。
环绕式显示: 采用360度全息沉浸式显示屏和量子级数据可视化界面,操作人员(可能极少)通过脑机接口或高级手势识别进行交互。
空间占比: 约为科技区的 15%-20%。
关联:与科研场所:紧密连接数据光纤骨干网,共享计算资源(量子计算机)和仿真平台。与核能站:有最优先级的电源和冷却连接(冗余供电和独立冷却回路)。作为整个科技区的信息枢纽。
3. 科研场所(环绕/边缘)
功能: 集中进行量子计算、新材料研发、生物工程、环境生态模拟等前沿科学研究。
形态与布局: 环绕在中央中控室外围,形成功能性“生物圈/科学圈”。可细分为多个模块化、可变形成的小型实验室。
柔性实验室: 采用可移动、可重组的超材料隔板和集成设备。实验室可根据项目需求,在数小时内从“生物洁净室”转换为“量子实验平台”(空间功能动态重构)。
核心区: 量子计算中心(需要极低温和超稳定环境,位于核心区深处,接近中控室)。
外围区: 新材料合成区和生物工程区(需要更灵活的通风和光照)。
空间占比: 约为科技区的 65%-75%。
关联:
共享基础设施: 拥有统一的纳米流体输送网络(运输化学品/生物制剂)和废弃物循环处理系统(零排放/完全回收)。
垂直连接: 利用水滴状的高度,通过高速垂直磁悬浮通道连接上下楼层,最大化动线效率。
具体设计细节:
物理隔离:核能站位于末端,多重屏蔽。,最高安全级别,将能源风险控制在最小范围。
信息集成:中控室位于核心,量子骨干网连接所有区域。,超高速数据处理和即时决策,实现整个世界的数字孪生管理。
空间柔性:科研场所采用可重构模块化设计。,极高适应性,能够快速转向任何前沿科研项目,避免空间闲置。
能源效率:中控室和科研场所采用智能能量回收集成墙板。最大化利用核能站提供的基荷电量,大幅降低人均能耗。
人因工程:实验室和中控室大量引入自然光模拟和环境气味调控系统。,提升科研人员的工作效率和身心健康,符合“以人为本”的未来设计理念。
图片依次为:
1.工业区模型图
2-3.工业区内部概念图
4.公寓内部概念图
5.自助餐厅概念图
6.3D打印区概念图
7.云顶森林环模型图
8-9.科技区概念图
10.农业区外观概念图
11.农业区内部场景
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