基于“智慧城市”的沈阳市大东区沈海热力厂更新设计思考

中图分类号 TU271.1 文献标识码 A 文章编号 1003-739X（2024）04-0077-06 收稿日期 2023-01-07
摘 要 在城市工业化快速发展过程中，一大批老工业区被取代，从而演变为失落空间，其搬迁与改造逐渐纳入城市总体规划中。

在数智化驱动的中观视角下，运用软件分析归纳得出老工业片区给城市带来的问题。

以此作为研究的出发点，基于“智慧城市”的技术与创新内涵，提出“生态—空间”智慧更新策略，促进工业结构转型。

最终，以中观视角下的沈阳市大东区沈海热力厂片区更新设计为例，通过对建成环境的仿真对比分析，具体阐述了智慧城市理论对老工业区更新设计的建设作用。

关键词 工业遗产 智慧城市 绿色低碳 城市更新 空间转型
Abstract In the process of the rapid development of urban industrialization, a large number of old industrial areas have been replaced, thus evolving into lost spaces, and their relocation and transformation are gradually incorporated into the overall urban planning. In the middle perspective driven by data intelligence, the problems brought by the old industrial area to the city are analyzed and summarized by software. Taking this as the starting point of the research, based on the technological and innovative connotation of "smart city", we put forward the smart renewal strategy of "eco-space" to promote the transformation of industrial structure. Finally, taking the regeneration design of Shenhai Thermal power plant in Dadong District of Shenyang City as an example, from the perspective of middle view, through the simulation and comparative analysis of the built environment, we elaborated the role of smart city theory in the regeneration design of old industrial zone in detail.
Keywords Industrial heritage, Smart city, Green and low carbon, Urban renewal, Spatial transformation
基于“智慧城市”的沈阳市大东区沈海热力厂更新设计思考Thinking on the Renewal Design of Shenyang Dadong Shenhai Thermal Power Plant Based on "Smart City"
李宇彤 | Li Yutong
孙洪涛 | Sun Hongtao
工业遗产一词兴起于《下塔吉尔宪章》，
重点阐述了“建筑结构所处城镇与景观”“物
质与非物质表现”等。

土地资源的稀缺、大众
审美情趣的转变都给重新利用工业遗产带来
了契机[1]。

因此，推进城区老工业区搬迁改造
工程，成为城市总体规划重点；如何发挥工业
遗址与城市空间、环境的相互作用力，增加内
部联系，成为规划设计思路的重中之重。

1 国内老工业区更新的主要问题及相关研究
受到历史因素的制约，我国工业遗存更
新实践始于20世纪90年代。

进入新世纪，随
着国外相关理论的引入，国内研究理论和实
践的积累，工业区更新的研究范畴延伸到多
学科角度，更注重工业区广义的物质更新[2]，
工业遗址改造被定义为城市的另一种重生。

1.1 国内老工业区更新面临的主要问题
早期的工业更新通常作为城市更新的主要
内容，多以对物质功能简单化更新为主，基本做
法是大规模拆除工业建筑设施、转换用地性质
等。

“拆旧建新”的机械化更新模式下“千城一
面”，城市的场所精神与依附感严重缺失，给社
会经济、文化、生活等方面带来了种种弊端，也
反映出国内老工业区更新面临的问题（表1）。

1.2 国内老工业区更新改造研究
工业遗产更新是当下城市发展的必经之
路[3]。

国内旧工业区更新的相关研究建立在
国外相关理论的引入及国内研究理论和实践
之上。

1964年，哈普林确立了“建筑再循环”
理论，提出工业遗址与活跃社会生活相融合
的复兴方式。

2020年，工业遗产更新利用成
为我国大中城市“再城市化”重要环节。

基于
工业区更新的相关研究，如王建国《城市产
业类历史建筑及地段的改造再利用》等，我
国旧工业区更新已取得颇多实践范例，如首
钢工业区更新、上海“红坊”更新设计、长春
水文化生态园等。

2 沈阳大东区沈海热力厂工业区的“智慧”更新理念及问题提出
国内现有的旧工业改造方式多聚焦于产业结构转型，很难综合解决遗留问题。

“智慧城市”强调城市的智慧化理念模式，为旧工业区的更新提供创新性的思路与途径。

2.1 工业片区的“智慧城市”更新技术与创新内涵
智慧城市理念在创立之初强调以物智能化信息技术为先导来改变城市，推动经济转型升级[4]。

如今，“智慧城市”展现为一种以人为本的可持续创新下的城市智慧发展形态。

工业遗址作为组成城市记忆的重要元素，具有诸多可智慧化特征：基于老工业区——大尺度空间形态以及衰败的城市环境——两大
突出问题，打造智慧空间—生态设计，以实现整个片区的智慧运营。

2.2 片区现状分析及问题提出
沈海热力厂片区面积约115.35hm 2，通过中观层面大数据分析及切身实地调研，对基地现状问题进行分析及总结。

（1）城市肌理杂乱无序，公共空间活力缺失
人口增加、城市边界外拓，中心发散的城市布局逐渐淡化。

新的建筑类型不断“嵌入”城中心工业区原始空间缝隙，城市肌理破碎无序。

地块内公共空间多由建筑界面围合，其形态普遍狭小冗长，开放度低，闭塞消极，空间活力严重缺失（图1）。

（2）空间形态脱离需求，本土生态系统薄弱
沈海热电厂迎来异地搬迁。

工业冷却塔
的庞大体积对空间产生阻隔，难以建立高质量、高密度的公共空间，脱离本土需求。

重工业发展以生态透支为代价：工业时代的大量碳排放，需要绿地去中和；后工业时代因绿地的稀缺，导致环境中的碳无法被吸收，两者间矛盾在发展中愈演愈烈（图2），生态系统岌岌可危。

2.3 智慧城市更新设计
在经济快速发展下，老工业基地落下帷幕，其残留在市心的问题和矛盾逐渐暴露，更新和改造成为历史必然。

沈阳市地处辽中南重工业基地中心，拥有雄厚的工业资源与背景。

本文研究对象隶属狭义的城市旧工业范畴，其更新改造技术路线如图3所示。

保证其局部用地总量不变的情况下制定新的容量，打造智慧空间结构与智慧生态环境，实现工业遗产的活力重塑，更新后的地块（图4）充分符合后疫情时代发展——既可独立封闭，又能自给自足。

3 智慧城市更新设计
基于厂区现状分析以及更新策略，以智能技术为支撑，赋予城市空间智慧[5]。

串联“一心、一带、四轴、六区、一环”各个子空间，在保留现有建筑的基础上，分区置入“空间—生态”智慧因子，利用仿真技术建立良好风环境，重现厂区活力。

最终，建设“以人为本”的智慧城市，为未来生活提供载体[6]。

3.1 智慧交通
结合图底理论，梳理现状空间结构[7]，打造智慧交通系统。

使城市街道具有时空维度的感知、互联、预测等功能，维护公共出行安全，提升街区可达性；为交通系统的可持续运转提供保障。

形成人行＞车行的交通系统。

人行需求：①人车分流，保障出行安全。

提倡绿色出行，步行优先骑行，骑行优先车行。

②四条轴线汇聚一心，形成以绿地公园为核心的立体步行体系：架设空中慢行道及地面骑行道路。

③交互设计介入城市步行广场，利用虚拟现实（VR）、虚拟增强（AR）等，通过5G网络实时生成运动数据报告，增加街道活力。

车行需求：①在车行道路上，定点安插新型传感器、智能交通标志、应急指示牌等对道
路实时监控。

利用人工智能和大数据，将物理
要素类别主要问题
解决策略
经济自身利益与区域效益有效利用有限城市资源实现旧工业区的经济效益的复兴文化价值评估过于“建筑化”重视厂区所具备的种种非物质特性，如场所精神、工业文化等社会改造方式与城市需求脱节工业遗产需满足城市的内在需求进行功能改造，长期的发展和认可环境
环境治理与土地利用问题
土壤修复、水体治理和大气污染控制等方面的技术研究
表1 国内旧工业区更新面临的主要问题
图1 沈海热力厂用地现状分析
基础设施信息实时同步至软件基础设施，形成“云出行”体系。

②采用智能道路。

将光伏面板与道路结构一体化设计，打造智能电动汽车太阳能优先充电车道；其次，将道路与市政设施结合，极端天气情况下时刻通过网络控制、自身发电运转系统作出相应调整。

③物流运输。

依据工业需求及交通流线，在厂区内设置独立的人工运输、自动运输流线，并保证运输中所需的技术工具可以快速地从所在地移动到所需地。

④无人机监测。

充分发挥无人机的机动性和高可见度优势，可机动覆盖拥堵路面调节车流，并对周边停车区域监测，帮助车主预留未使用车位。

3.2 智慧产业
工业遗产是很多城市的历史文脉和城市
特色所在，能够实现工业遗产的保护利用与城市可持续发展之间的融合互动[8]。

基于物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代核心信息技术，将原有的工业园区升级为高精尖智慧产业园区，引入智力密集型、技术密集型产业以及高精尖研发总部大楼等。

更新产业占比从而实现人才引进，增加片区活力。

并配备商业娱乐区、商务办公区、居住示范区、教育科研区、城市绿心公园等，充分满足后疫情时代的物质生活条件与需求。

应对突发情况，既可独立封闭，又能自给自足。

3.3 智慧文化
城市的健康可持续发展，离不开历史文脉的背书[9]。

符号学研究视角，将传统工业化遗产中的非物质文化作为更新设计的
落脚点[10]。

冷却塔原始结构类同，
通过改造赋予其新的功能属性及结构体系，成为工业文化符号。

工业遗产的适应性再生使建筑既能满足现代的使用需求，又能保留原有的历史和文化价值[11]。

从工业遗址到绿色碳汇系统，将工业遗址智慧升级，打造现代化工业记忆纽带：利用可再生能源技术对工业元素进行改建，将过去高污染高能耗的烟囱和冷却塔改造成无污染可固碳的碳捕集装置，结合数字技术实时呈现固碳数据，弘扬绿色低碳文化理念；利用虚拟现实（VR）、虚拟增强（AR），让人群交互式虚拟漫游感受工业历史文化的新旧对比。

①互动式生态还原：改变冷却塔内部结构植入绿植，赋予玻璃立面，形成天然绿色温室。

CO 2浓度通过半导体元件
图2 2017年辽宁省碳排量与固碳量对比分布图
图3 沈海热力厂更新设计技术路线图图4 沈海热力厂用地规划更新设计
建筑内部环境舒适度：在更新改造过程中将建筑外门窗玻璃全部置换为Low-E玻璃，同时搭配由工厂一体化成型的活动百叶外遮阳和南向双层窗中置遮阳装置，实现“遮阳—采光—通风”高效节能窗系统。

④建筑外部环境舒适度：创造公共开放空间，如城市步行广场、公园绿地、滨水空间等，加入智能导视系统、智慧跑道系统、新型传感系统等，主动对城市感知分析做出响应，提升公共安全与舒适度。

3.5 智慧生态环境
①结合沈阳区域风环境改善城市片区空气质量。

构建基于生物多样性的绿化群落，结合中水、雨水系统对绿地灌溉。

置入地带性物种为核心的多样化绿化植物品种，构建适宜的复层绿地群落，恢复和重建城市近自然
群落[13]。

管理员通过远程控制系统对其监控管理，并为每种植株配备AR展示，增加人与自然的交互感知。

②屋顶绿化与垂直绿化。

减少夏季热量积聚，提升冬季热量保持；提高城市绿化覆盖，创造空中景观；吸附尘埃减少噪音，改善环境质量。

绿植包裹建筑形成植生墙，阻隔热量效果胜于传统阴影遮盖，可以降低约25%的能耗。

③场地外延的三角地结合冷却塔形成具有时间维度的可变化性的固碳试验场。

采用无机固碳材料吸收 CO 2，承载美学需求，通过表皮颜色和质感变化（通过材料配比和外观设计营造混凝土独特的装饰性，如彩色混凝土或添加废玻璃骨料、酸碱指示剂等。

）直观感受混凝土碳化过程，并结合智能装置监测动态反应。

3.6 智慧运营
依托互联网数据赋能，打造“智慧沈海”微信小程序；将城市的系统与服务整合起来，
让城市运作的效率更高，城市管理和服务的能力更强[14]。

①智慧应急。

建设应急智能感知体系，提供精准的救援决策与高效的指挥协同，②智慧城管。

建设智慧化感知体系，打造城管业务场景闭环，建设赋能型基础支撑。

③智慧环保。

在片区内建立自动化感知、预警、分析和资源调度应用体系，维护公共卫生、保护环境、监测气象等，实现全流程改造推动环保转型升级。

智能技术的日益进步，不断促进城市经济、社会、环境等要素加速流动与互动[15]。

最终，运用智能技术实现信息共享，搭建沈海街
影响玻璃体块的夜晚色彩效果，警醒人们碳排放危害。

②碳捕集装置：用于CO 2的吸收、储存与运输。

CO 2通过可滤式外表皮靶向吸收至内部固碳装置，再通过智慧管道输送至地下，进行永久性固碳封存（图8）。

3.4 智慧建筑环境
智慧城市的构建为公共建筑空间、环境及居住生活圈带来集约效能[12]。

①光伏建筑一体化（BIPV）。

沈海热力厂改造后，光伏发电系统的安装面积高达30000m 2，
每年可产出约300万kW ·h的电能，可减少同等化石能源燃烧产生的约3000万吨碳排放量。

②智能建筑表皮。

将建筑固碳技术与装配式技术相结合，打造可标准化大量生产的拆卸式固碳混凝土表皮。

通过表皮材质（采用高恢复力、高耐久力和低能耗的无机建筑材料）与空气中污染物（CO 2、SO 2等有害物质）产生复合反应的，打造良好的城市固碳界面，保证环境的可持续；拆卸下来的混凝土表皮可通过回收再利用技术形成再生混凝土。

③
图5 沈海热力厂更新设计手工模型
图6 智慧城市系统
图7 工业遗址智慧文化式改造原理示意图
图8 绿色智慧生态网络构建图10 智慧城市更新设计
图9 智慧建成环境与云平台搭建
道云平台，囊括智慧应急、智慧城管、智慧环保、智慧交通、智慧文化、智慧产业、智能建筑、智慧环境等（图9），实现智慧运营。

云数据库成果可植入到当下以信息电子化为特征的规划管理中，与法定城市规划工作做到实质性的有效衔接[16]。

结语
沈海热力厂更新设计秉持着“保护工业文化、打造智慧城市、焕发生态活力”的设计理念，诠释了智慧建筑新内涵，将一个烙印着传统工业文明的老工业基地成功转型，为老工业城市的区域更新注入新动能。

在智慧城市的理论指导下，我们应当遵循以下原则对工业遗产进行智慧更新设计：
①秉持着以人为本的原则共建智慧环境：将工业遗产改造方式与社会需求接轨，满足原始居民的参与感、认同感、归属感，形成长久稳定的产业链条，共建智慧“空间——生态”环境。

②以智慧运营系统为载体共治城市规划与社会发展：实现信息共享、智慧普及，突破原有技术条件从而提高改造后建筑可满足的功能需求上线，推动城市发展与区域效益。

③运用智慧技术增强城市服务，健全大数据下的“云服务+大数据+网格化”平台系统，使人们共同享有治理成果，为未来生活提供载体，以共建共治共享拓展社会发展新
局面。

资料来源：
图2a：中国县级碳排放清单。

文中其余图表为作者自绘或自摄。

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作者信息：
李宇彤，沈阳建筑大学建筑与规划学院硕士研究生，****************孙洪涛，沈阳建筑大学建筑与规划学院教授（通讯作者
）。