产业型研发中心研究与实践

摘 要：简述了产业型研发中心的功能组成模式，对其发展趋势进行了分析，结合设计实践，详述了面对这样的发展趋势和实际问题的设计分析，以及所采取的应对策略和设计方法。

关键词： 产业型研发中心；功能组成模式；发展趋势；适应性；人性；绿色

1 产业型研发中心研究

1.1 发展过程

近20 年，随着信息产业革命的迅猛发展，不仅在发达国家，各个新兴经济体也逐步将自主创新作为产业结构升级的第一步，于是， 大量的科技园区、研发中心组团在世界各地如雨后春笋般涌现，这其中以产业型研发中心为主力。国内，在1978 年十一届三中全会之后， 与生产力水平发展相对应的，各级企业经历了一个先生产再研发的过程。随着我国经济的高速发展，自主研发和科技创新能力对国家竞争力的重要性日益凸显出来。我国明确提出了“加强自主创新、建设创新型国家”的国家战略，制定了相关政策，大力支持企业的研发活动。在此背景下，我国开始了产业型研发中心的建设。1990 年代初，加拿大北方电讯公司与北京邮电大学合资设立的研发机构拉开了发达国家的跨国企业在我国设置研发机构的序幕。( 请加参考文献) 到1990 年代末，我国已有十几个外资研发机构。到21 世纪初，外资已在我国设立了100 余家研发中心，主要集中在北京、长三角、珠三角等大城市和城市带，涉及通信、计算机、生物技术、机械自动化以及自然科学等诸多领域。外资研发中心给我国研发事业带来了新的思考， 对我国研发体制、技术创新、人才战略等方面产生了深远影响，而抓住机遇提升我国企业的科技创新水平是我们应对这一现象的方略。我国本土企业也逐渐开始有意识地设立自主创新的研发机构，国家也给予了必要的扶持和便利条件，形成了大型企业自办的研发中心、企业与高校合办的研发机构，以及以承接外包技术研发为主要业务功能的孵化器园区等多种形式研发机构一同发展的格局。发展到今天，国内从事第二产业的大型国有企业、大型合资、民营企业几乎都设立了自己的研发中心，其中一部分研发中心更是具有国际先进水平。

1.2 功能组成模式

产业型研发中心的功能组成模式呈现“模块化”结构特点，其结构本身又可归纳为两类功能模块集合，即：核心功能类和外围功能类。核心功能是以研发为核心的功能模块集合，包括研发实验室、中试实验室、行政管理、机电用房等；外围功能是为核心功能服务的功能模块集合，包括对外交流及展示、培训、内部共享、住宿、辅助用房等( 图1)。

图1模块集合示意

产业型研发中心因为研发产品、工艺流程等的不同，可分为能源化工类、材料机械制造类、电子IT 信息类、生物医药类等多种类型，

 导致其功能组成的模块类型、组合方式也有差别。同时，不同项目由于所处的具体环境、项目功能定位不同，对外围功能亦有差异化很大的具体需求。

1.3 发展趋势

结合社会经济状况、产业化发展水平、对生态环境的关注等大的背景条件，根据对近些年国内、外大量产业型研发中心的案例分析，我们可以总结出以下3 点比较明确的发展趋势。

1) 强调研发条件灵活适应性

研发活动是以市场需求为主要导向的， 不同的研发项目对研发条件的要求会有较大差异。研发中心策划阶段，建设方需要有一定的前瞻性，为可持续发展预留下条件。所以，研发中心的核心功能模块尤其是实验室部分需要有尽可能大的使用灵活性，空间的灵活划分以及按照统一标准预留各类工艺条件是该类功能模块的发展趋势。人员办公区也需要具备根据不同项目灵活分隔的可能性。同时，核心功能模块需要预留有适当的拓展条件，以备未来研发活动的各种变化( 图2)。

图2 研发实验室模块的多种变形模式

2) 突出研发场所人性化

科研人员是研发活动的主体，研发场所的人性化会直接带来对科研人员的主动性和创造性的积极影响。因此，通过对研发中心室内公共空间、室外环境空间的塑造，以及内部功能的完善，来提升研发中心整体人性化程度的方式，已经成为了新型研发中心设计的重要发展趋势。

3) 务实、有针对性的绿色设计

优秀的现代企业有着更高的社会责任感，对于建筑的绿色环保也有着更高的要求。但是，研发中心部分核心功能本身就是能耗较高的，因此在产业型研发中心的建设过程中，企业会更务实和有针对性的依据自身特点进行绿色设计，而非为了达标盲目强调全面性。

2 工程设计实践

2.1 国电新能源技术研究院( 图3)

国电新能源技术研究院位于北京市昌平区未来科技城北区， 园区总用地面积14.19hm2，总建筑面积24.3 万m2。项目建设内容包括：风电设备及控制、太阳能技术、污染控制与资源化技术、燃烧技术研究所、风电运营技术、海洋能和地热能技术、低碳能源技术和火电厂清洁生产技术等8 个研究所的研发楼、实验楼和中试实验室等用房， 另外辅以科研楼、培训楼、会议中心、职工餐厅、职工健身中心、地下停车场和机电设备用房等。整个园区按照功能布局分为东、西两个区域，东侧为研发实验区，是整个园区的核心；西侧为配套附属设施区。从这个项目中，我们总结出以下几点经验：

图3.1 国电新能源技术研究院

1) 单元化的建筑布局可以灵活地适应企业研发工艺的需求。作为大型央企，业主研发所涉及的科研领域比较广泛，研发活动种类也比较丰富；同时，还要考虑到将来新的研发部门的加入。建筑设计充分考虑了适应今后研发活动的灵活性，将研发建筑组群、实验空间、人员区、辅助空间等按照标准单元化设计。主体建筑由7 栋研发楼、1 栋培训楼相互连接组成，东侧配有3 栋大型中试车间，西侧辅以研究活动所需的会议中心。

2) 院落式的室外环境为科研人员创造了丰富的交流空间。研发单元建筑群围合成了一个矩形景观庭院，营造了安静内向的室外环境。建筑单元高低错落，形成的屋顶花园为工作人员提供了更多的交流、休息空间。研发单元朝向内院一侧为实验人员的数据处理区，同层朝向外围一侧为实验研发区，各单元之间通过局部放大的走廊形成内部的交往空间。通过企业自己生产的太阳能光伏电池板将整个建筑屋顶统一起来，既达到了提供清洁能源的可持续发展效果，也画龙点睛地丰富了建筑群的整体形象。

图3.2 国电新能源技术研究院

园区西侧区域布置了三座弧线母题的科研楼，自由的布置方式与西侧温榆河景观遥相呼应。建筑围合成的田园式景观庭院，营造出轻松自由的环境氛围，并与东北研发区域矩形庭院相互连通，互相渗透，丰富了景观层次，营造了宜人的环境，也为科研人员创造了各层级的室外活动、交往空间。

3) 生态、环保理念贯彻于园区设计的始终，并着力发挥企业优势。作为新能源的研发试点工程， 园区采用全方位的生态节能技术，从场地布局、建筑被动式设计、新能源与新系统应用、室内环境控制、节水与水处理、材料、产品选择和利用、能源利用策略、再循环计划的角度在建筑的全生命周期内最大限度的节约资源、保护环境和减少污染。建筑整体达到住建部绿色建筑三星的设计要求。其中，光伏发电是业主一个非常有特色的技术领域，设计中将3万m2太阳能光伏电池板作为覆盖所有研发试验单元的屋盖，引入到整体建筑造型设计当中，使洁净能源的使用真正成为园区的主题并发挥实际作用，同时也突出了企业自身的特色和技术优势。

2.2 北京低碳清洁能源研究所及神华技术创新基地(图4)

北京低碳能源研究所及神华技术创新基地项目是北京未来科技城第一个规划、建设、投入使用的产业型研发中心项目。该项目位于未来科技城北区，总用地面积41.65hm2，总建筑面积32.54万m2。是集研发实验室、中试车间、科研、会议、展览、餐饮、教学、住宿为一体的大型产业型研发中心。

图4.1 北京低碳清洁能源研究所及神华技术创新基地

图4.2 北京低碳清洁能源研究所及神华技术创新基地

园区总体布局以位于场地中央的神华学院为中轴，以北京低碳能源研究所和神华研究院为两翼，共同形成园区骨架结构。25栋单体建筑采用散点式布局模式与集中式纯自然景观园林有机结合，形成了建筑与环境交融的良好关系。这样的布局模式充分考虑了园区分期建设的可能性，最大限度避免了干扰。

北京低碳清洁能源研究所和神华研究院是以科研为主的研发机构。内部又划分为南区(科研办公区)和北区(试验车间区)。神华学院南区为会议教学区，设有教学、会议餐饮、展厅等建筑，北区为职工宿舍区，配有职工宿舍及附属活动健身设施。其功能定位除教学培训外，还作为整个园区的配套服务中心，为整个园区所共享。公共辅助区位于园区东北角，建有园区动力中心和后勤办公楼。在这个项目中，我们着重关注以下几点：

1) 科研区的研发单元充分考虑实验室的“全寿命”使用，将最大限度的灵活性与可变性作为设计的根本原则

在建筑平面布局方面采用分区明确的模块化布局方式，将实验区集中独立设置，其内部隔墙全部采用“轻钢龙骨+纸面石膏板+防火隔音棉”构造系统，可根据使用需求灵活改变；在实验工艺系统设置方面，充分考虑化工实验室的各种使用需求，设计安装(或预留)有9个系统，分别为：给水系统、纯水系统、排水系统、气体管路系统(共10种气体，均预留至试验台的功能柱处)、强电系统、弱电系统、通风与排风系统、VAV控制系统、E.H.S系统，对于使用和改造留有最充分的条件；在设施配置方面，实验区与实验区走廊采用无吊顶设计，最大限度避免危险和便于检修；所有试验台均采用承重型的活动家具，通风柜(含立式通风柜和步入式通风柜)均可移动，与之连接的通排风系统采用软连接由顶部输送，强弱电系统采用“工业快插”由顶部连接，水系统均为沿墙明装敷设(在实验家具后部)，确保家具系统与实验条件同步移动，为实验室的灵活布局、分割重组进一步提供了最大限度的弹性。

2) 自然式景观园林与多层次休息交流空间有机相结合是人性化设计的又一重点

除良好的景观园林环境、舒适的建筑内环境等条件外，研发单元内部约2000m2的室外庭院是建筑的核心，特别强调了建筑内部的共享空间、休息交流空间与之互动融合，为科研人员提供了放松身心与激发灵感创造力的场所。实验室走廊采用大面积玻璃隔断，外墙为连续玻璃幕墙，创造了开放、通透、明亮的现代化实验环境，空间色彩与实验室尺度均仔细推敲设计，舒适高效。

3) 被动式与主动式策略相结合的低碳设计策略，力求适用先进

出于安全性考虑，高强度的通风排风是化工类实验室必备的前提条件，节能并非建筑首要考虑问题。但是，低碳与节能设计既体现了国家政策和设计规范的要求，同时对于降低日后运营成本有极大帮助。在设计中,采用了被动优先，主动优化的低碳设计策略，尽可能实现低碳节能目标。

在被动式减碳技术应用方面，主要包括：充分利用自然采光通风，降低空调及人工照明使用；办公区的室内中庭的可开启天窗强化自然通风效果，大堂在白天完全依靠自然采光；天窗设固定式遮阳格栅，同时改善室内光环境；外窗的凹入式设计有利于建筑外墙遮阳；建筑外保温材料采用保温岩棉，厚度较国家规范增加50%至150mm，在增加造价有限的条件下，极大提高建筑自身的热工性能。

在主动式低碳技术应用方面，主要包括：全部实验室采用VAV系统，可最大程度减少能耗；红外感应系统控制排风量；节能型排风设备的大量应用(如节能通风柜、万向排气罩)；乙二醇热回收系统；实验室新风系统+舒适性空调结合有效节能；先进控制系统。

2.3 中海油能源技术开发研究院(图5)

中海油能源技术开发研究院位于未来科技城南区，建设用地面积9.64hm2，总建筑面积20.79万m2。本项目建设内容由“五部一中心”的研发主楼、实验楼、大空间实验室、配套用房、职工餐厅、地下停车场和机电设备用房等组成，共8个单体工程。4栋研发主体建筑通过空中连桥连接在一起，建筑造型从工业秩序美的严谨性抽象出柱、桥、平台等元素，烘托了海上钻井平台寓意的研发主题。

图5.1中海油能源技术开发研究院

在这个项目中，垂直分区的研发单元为研发工作提供了灵活的功能布局和高效的联系。建筑平面功能整合多元功能要求，实验和科研办公部分采用垂直分区的功能组织形式。将标准实验室、研究办公室两部分功能分别垂直分布于建筑上下，设置5.4m和4.5m的层高满足其使用需求，在满足研发空间最大限度灵活性的前提下，实现高效、便捷的区域间交通联系。在平面组织上，将L型平面实验区一侧的核心筒偏置，形成连续大进深空间，便于实验室湿区灵活使用。另一侧作为干区，可以进行实验数据实时处理分析。通过塑造场地秩序，营造人性化的空间场所。主体建筑所围合出的十字型景观轴构成了整个场地的空间骨架，形成有汇聚效应的场所环境，成为整个园区的空间交往中心。结合东西向贯通的下沉庭院，将配套的就餐、健身、会议、展厅等功能设置在下沉庭院两侧。L型主楼围合成各自的室外庭院，成为半私密的景观空间。4栋主楼间通过位于6层的室外观景平台、空中连桥相互连通，形成戏剧性的空间效果。建筑内部6层以上通过中庭，沟通6~11层，为使用者营造了舒适宜人的交往空间。

图5.2 中海油能源技术开发研究院

结合实际场地情况的绿色生态设计的策略。首先，该项目用地相对比较紧张，通过立体布局、集约功能，达到了节约土地的目标。此外，在地下室较大范围内引入自然光，屋面上集中使用太阳能集热器、屋顶绿化，建筑屋面和外立面集中采取雨水收集等具体措施。建筑外立面中利用穿孔铝板材料，进行建筑遮阳一体化设计，在塑造建筑形象的同时有效地改善了研发办公室内环境。通过完整的绿色节能设计策划，4栋主楼定位为美国LEED金级认证项目，其中2栋主楼设计成为住建部绿建三星级认证项目。

3 结语

上述3个项目，契合了目前国内产业型研发中心的发展趋势。不同项目的近似的发展模式，反映了产业型研发中心的建设是受市场需求指引的、依据自身发展战略进行的有组织的企业行为。同时，我们发现，国内产业型研发中心的建设逐步趋向于理性，而且起步点比较高。这不仅体现在产业型研发中心的建筑设计上，也体现在实验室工艺的设计理念上。同时，国内产业型研发中心建设，在建设理念上仍然与发达国家有着不小的差距，同时在设计细节方面同样有着很大的改进空间。在今后的设计和建设工作中，还应遵循定位清晰、功能合理、适度灵活、重视人性化等原则，突出企业自身特色，并适当、合理地运用低碳节能的建筑材料及绿色环保的可持续发展技术。

作者：叶依谦、 刘卫纲、 陈震宇、薛军

本文曾发表于《建筑学报》2015年3月刊