顧琰/GU Yan
林茨太陽城
——生態(tài)宜居城市設(shè)計(jì)
顧琰/GU Yan
在世界范圍內(nèi)的生態(tài)城市建設(shè)當(dāng)中,林茨太陽城以其耀眼的建筑設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)聞名于世。光環(huán)的背后,是其城市設(shè)計(jì)中將各種環(huán)境要素協(xié)調(diào)配給在可持續(xù)的社區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)之中,讓人們可以切身感受到生物經(jīng)濟(jì)所帶來的舒適生活。本文試圖從空間營造、能源供應(yīng)與物料循環(huán)的視角,與大家一道再次走近這座以太陽命名的城市,來探討其城市設(shè)計(jì)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的切實(shí)尊重和人居生活的溫暖關(guān)懷。
生態(tài)城市,綠色建筑,清潔能源,循環(huán)回收
1 林茨太陽城鳥瞰(圖片來源:奧地利林茨市政府, ?Stadt Linz-Press)
2 林茨太陽城規(guī)劃平面圖-建筑組成&開放空間規(guī)劃(圖片來源:? Herzog + Partner Architects/Latz+Partner/Atelier Dreiseitl,整理:顧琰)
林茨太陽城(Solar City)作為生態(tài)城市設(shè)計(jì)的典范,于1995年獲得歐盟政府的資助。在托馬斯·赫爾佐格(Thomas Herzog)教授建議下,布魯塞爾(歐盟)政府同意委托由多位知名建筑師組成的團(tuán)隊(duì)來開展設(shè)計(jì)工作。由于這次城市設(shè)計(jì)在生態(tài)人居方面的優(yōu)秀表現(xiàn),使得林茨太陽城獲得了聯(lián)合國最佳實(shí)踐獎(jiǎng)和地球社會(huì)基金會(huì)環(huán)境獎(jiǎng)。
在設(shè)計(jì)之初,整體城市設(shè)計(jì)方案具有清晰的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),即:(1)實(shí)現(xiàn)允許條件之下的最大化建筑密度;(2)創(chuàng)造空間及功能設(shè)施多樣化;(3)保證一定社會(huì)福利住宅的低成本建造與使用 (圖1)。
城市設(shè)計(jì)中的首要的創(chuàng)舉是將一系列密集的城市節(jié)點(diǎn)安排到人們步行可達(dá)的范圍之內(nèi),這使得居民到達(dá)各自社區(qū)中心的最大距離只有350m左右。在此基礎(chǔ)之上,位于中心方便的公共交通樞紐串聯(lián)起其他社區(qū)中心,這進(jìn)一步減少了城市內(nèi)部私家車的使用意愿和頻率。除了方便環(huán)保的出行方式,多樣化的居住建筑設(shè)計(jì)還結(jié)合進(jìn)了太陽能應(yīng)用。這一方面極大地拓展了太陽能發(fā)電與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合的各種可能途徑;另一方面、也在利用清潔能源滿足日常生活的基礎(chǔ)上,使多余太陽能發(fā)電并入城市電網(wǎng)系統(tǒng)之中。最后,在此次城市設(shè)計(jì)中,也認(rèn)真考慮了人們?nèi)粘J褂玫母鞣N開放空間,諸如:一層的居民花園、休閑場(chǎng)所、兒童活動(dòng)場(chǎng)所和其他社區(qū)活動(dòng)場(chǎng)地。除此之外,還設(shè)計(jì)了配套的各種景觀植被,一些景觀不僅承擔(dān)著供人休閑體驗(yàn)的作用,還對(duì)雨水的引流管理和給排水的處理過濾起著基礎(chǔ)性的功能作用。像這樣來自日常生活中觸手可及的生態(tài)環(huán)境營造對(duì)于人的身心健康有著積極的影響(圖2)。從交通、建筑與社區(qū)開放空間幾個(gè)層面來探討林茨太陽城設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn),能幫助人們從空間環(huán)境與人居生活的相互滲透中來理解可持續(xù)城市設(shè)計(jì)。但再梳理一下分析視角,會(huì)發(fā)現(xiàn)林茨太陽城已將空間環(huán)境營造、能源利用、廢棄物及水循環(huán)處理都整合進(jìn)了系統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)過程之中。我們不妨以此為線索,來進(jìn)一步探討和呈現(xiàn)這一杰作在生物經(jīng)濟(jì)層面的可圈可點(diǎn)之處(圖3)。
太陽城的整體設(shè)計(jì)從一開始就在幾位大師的規(guī)劃之下納入了對(duì)城市交通與能源策略的可持續(xù)發(fā)展設(shè)想,這使得建筑及開放空間的建設(shè)能夠與生態(tài)節(jié)能工程實(shí)現(xiàn)高效對(duì)接。而在建筑設(shè)計(jì)之中,設(shè)計(jì)師們從各自角度創(chuàng)造性地開發(fā)出了獨(dú)特的居住建筑模式。在此受篇幅所限,會(huì)重點(diǎn)對(duì)社區(qū)中心及環(huán)繞其周圍的住宅及開放空間設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的探討(圖4)。多元的設(shè)計(jì)策略非但沒有增加預(yù)算,反而在豐富空間類型的同時(shí)降低了其建造和使用上的成本。托馬斯·赫爾佐格教授認(rèn)為,成果的實(shí)現(xiàn)得益于對(duì)既定目標(biāo)持之以恒的堅(jiān)守。
3 林茨太陽城生物經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)圖(繪圖:顧琰)
4 太陽城(一期)建筑模型(圖片來源:? Herzog+Partner)
5 太陽城在林茨市中的地理圖示
6 不同交通模式、速度下人均所需空間
8.9 太陽城規(guī)劃(6-9圖片來源:? Solar Energy in Architecture and UrbanPlanning, Source: Prof. Whitelegg, Transport for a Sustainable Future -Thecase for Europe)
1.1 交通規(guī)劃設(shè)計(jì)
從圖5中可以看到太陽城距林茨老城中心的直線距離約為6.7km。加之目前從太陽城自身尺度來看,其東西與南北直徑最長也都接近700m左右。即便在多瑙河支流的阻隔下需要通過跨河橋梁才能到達(dá)老城中心,所需路程也不過約8.5km。在此基礎(chǔ)上,就有了最初規(guī)劃時(shí)充分調(diào)動(dòng)和利用軌道交通、公交車輛和非機(jī)動(dòng)交通的設(shè)計(jì)策略來進(jìn)一步降低私家車的使用。根據(jù)不同的交通出行工具所占用空間以及不同交通模式所占時(shí)間的綜合考量,就有了城市設(shè)計(jì)中首先使社區(qū)中心的有效服務(wù)半徑覆蓋周邊400m之內(nèi)的所有城區(qū)(圖6、7)。緊接著,便捷的公共交通與自行車道將相距不足10km的老城中心與太陽城中心串聯(lián)在多個(gè)規(guī)劃社區(qū)群落之中(圖8、9)。最終的交通設(shè)計(jì)成功做到了用更高效的出行模式來引導(dǎo)人們的出行習(xí)慣,并使之在能源與空間資源的使用上更加清潔節(jié)省。建筑在屋頂還總共安裝了65m2的光伏發(fā)電設(shè)施。
7 城區(qū)內(nèi)不同交通模式所需時(shí)間
10 社區(qū)中心平面
11.12 太陽城社區(qū)中心
13 社區(qū)中心內(nèi)景(10-13攝影:顧琰)
1.3 住宅建筑設(shè)計(jì)
太陽城的住宅設(shè)計(jì)分10多個(gè)項(xiàng)目由不同建筑師團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)完成。其中比較接近中心區(qū)域的四大片區(qū)分別由托馬斯·赫爾佐格(WAG與GWG住宅項(xiàng)目)、諾曼·福斯特(NEUE HEIMAT住宅項(xiàng)目)以及理查德·羅杰斯(WSG住宅項(xiàng)目)與各自合伙人設(shè)計(jì)完成。它們與中心區(qū)建筑一起都屬于第一期項(xiàng)目(圖4)。
GWG住宅發(fā)展項(xiàng)目位于中心區(qū)域的東側(cè),建筑均沿著南北方向排列組合(圖14)。屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電集熱裝置則面向南側(cè)傾斜排列安置。GWG項(xiàng)目總共包含157戶公寓,停車場(chǎng)在公寓下方采用半地下(從地面下沉約1.5m)的設(shè)計(jì)以獲得一般地下停車場(chǎng)缺乏的自然采光與通風(fēng)利用,從而讓其空間使用更佳舒適。在此挑選三個(gè)特點(diǎn),來介紹GWG項(xiàng)目是如何滿足符合生物經(jīng)濟(jì)的綠色要求:(1)建筑雖然均為南北走向,但在采光上通過使窗戶面積與外立面之比超過30%~40%來有效擴(kuò)大采光面積。與此同時(shí),外圍玻璃金屬幕墻的U值達(dá)到了節(jié)能的0.93W(m2/K),從而能夠在窗戶閉合時(shí)高效的隔絕室內(nèi)外熱量交換;(2)公寓的面積46~92m2,其中有不少公寓由于十分狹長(達(dá)15m),所以內(nèi)窗在設(shè)計(jì)上盡可能地使空間更加通透光明。(3)內(nèi)部墻體和樓板的設(shè)計(jì)盡量減少與外部節(jié)能幕墻的接觸面積,以此獲得最佳的保溫效果。并且,實(shí)體墻更多的是以無需加厚的形式來分隔不同的公寓[3]。這樣做,也有助于使相鄰公寓之間的室內(nèi)溫差趨于均衡化(圖15-17)。
WAG住宅發(fā)展項(xiàng)目位于太陽城中心區(qū)的西側(cè),分為3種不同體量的建筑,總共有5m和13m兩種建筑公寓縱深類型(圖18)。其中5m縱深住宅的所有房間均有明窗,在自然光照和通風(fēng)上十分有優(yōu)勢(shì)(圖19)。與此同時(shí),從木結(jié)構(gòu)與玻璃窗組成的立面到屋頂?shù)韧鈬o(hù)結(jié)構(gòu)的U值在0.12~1.2W(m2/K)這一區(qū)間,也均處于有效節(jié)能的范圍之內(nèi)[4]。在5m縱深住宅的北側(cè),車庫處于3層公寓的正下方并與城市道路平齊。13m縱深住宅群落之間設(shè)計(jì)了可供洗衣、聚會(huì)等活動(dòng)的公共建筑。而且,建筑自身通過一系列采光窗的隔熱保溫設(shè)計(jì)和車庫良好的通風(fēng)照明設(shè)計(jì),也在一定程度上降低了其使用能耗(圖20)。
南部的NEUE HEIMAT住宅項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上采用了半地下的車庫形式(建筑南北入口高差約1.5m),同時(shí)設(shè)置了方便的殘疾人坡道并使之與公共電梯、樓梯設(shè)施巧妙結(jié)合。此片住宅建筑均擁有寬大的飄屋頂,可以有效地減少過多的日光照射并提供一定遮風(fēng)避雨的室外空間。NEUE HEIMAT住宅項(xiàng)目的戶型面積66~120m2,可以有效滿足不同家庭對(duì)使用面積的需求(圖21-23)。
呈扇形的WSG住宅發(fā)展項(xiàng)目位于中心區(qū)的北部。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初,希望通過非高科技的手段來實(shí)現(xiàn)低能耗的建設(shè)過程。設(shè)計(jì)師希望通過創(chuàng)新理念來利用綠植與玻璃這些簡(jiǎn)單的材料實(shí)現(xiàn)最初的目
1.2 公共建筑設(shè)計(jì)
林茨太陽城的公共建筑包括有社區(qū)中心、教會(huì)建筑、教學(xué)中心、幼兒園和家庭中心等。以社區(qū)中心(centre)為主要的商業(yè)和交通節(jié)點(diǎn),其他公共建筑在其周圍分散分布。
在社區(qū)中心承接交通樞紐功能的同時(shí),通過建筑群落一層的分割通道使其能夠便捷地聯(lián)系起通往社區(qū)各個(gè)方向的路徑(圖10)。有趣的是,東西大道兩側(cè)的兩組建筑被上下呼應(yīng)的地面與頂棚所連接,給人以看似分割但又相互聯(lián)系的空間感受。就如設(shè)計(jì)師所希望的,由12種顏色搭配的透光頂篷像一座座彩虹橋一般將分割后的建筑連接成一個(gè)整體。玻璃頂棚的設(shè)計(jì)也為室外商業(yè)和公共活動(dòng)提供了遮風(fēng)避雨的功能空間,增加了人們待在戶外的時(shí)間,因此受到社區(qū)居民的喜愛(圖11)。
14 GWG 住宅項(xiàng)目平面(圖片來源:參考文獻(xiàn)[1])
15-17 GWG 住宅實(shí)景(攝影:顧琰)
18 WAG 住宅項(xiàng)目平面(圖片來源:參考文獻(xiàn)[1])
19.20 WAG 住宅實(shí)景(攝影:顧琰)
21 NEUE HEIMAT 住宅項(xiàng)目(圖片來源:參考文獻(xiàn)[2])
22.23 NEUE HEIMAT 住宅項(xiàng)目(攝影:顧琰)
24 WSG 住宅項(xiàng)目(圖片來源:參考文獻(xiàn)[2])
25.26 WSG 住宅項(xiàng)目(攝影:顧琰)
社區(qū)中心的建筑設(shè)計(jì)以雙層公共建筑為主,并力圖節(jié)約其使用管理中的能耗。在建材選擇上,輕盈的立面和厚重的地面板材各自實(shí)現(xiàn)著其環(huán)保目的。前者通過高度獨(dú)立的木材外立面和較少的室內(nèi)墻體分隔實(shí)現(xiàn)節(jié)能和靈活的空間利用并降低造價(jià),而后者通過材料與室內(nèi)空氣的被動(dòng)式熱交換來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度并減少CO2排放(圖12、13)。除此之外,標(biāo)。得益于建筑以東西走向?yàn)橹?,南部的玻璃門窗可以最大化地實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光照的利用。同時(shí),設(shè)計(jì)中一方面通過門窗上方濾光格柵,另一方面通過室外植物對(duì)陽光的遮擋來提供冬暖夏涼的室內(nèi)光照環(huán)境。合理的植物搭配還起到了適度遮擋室外視線的作用。與其他3個(gè)項(xiàng)目一致,WSG項(xiàng)目也采用被動(dòng)式住宅的理念,利用窗戶與屋頂通風(fēng)設(shè)施之間的微氣候效應(yīng)提供了合理的室內(nèi)通風(fēng)(圖24-26)。
1.4 開放空間設(shè)計(jì)
太陽城的開放空間由彼得·拉茲(Peter Latz)教授的事務(wù)所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),德國戴水道公司參與其中。從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察來看,設(shè)計(jì)上有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)開放空間的設(shè)計(jì)基于盡可能緊湊的建筑環(huán)境營造;(2)設(shè)計(jì)中將交通空間與自然環(huán)境融為一體,并減少硬質(zhì)鋪裝的使用面積(圖27);(3)通過自行車道與人行道的合理規(guī)劃,以及自然光照在開放空間中的利用,使人們更加愿意親近戶外環(huán)境(圖28、29)。很多戶外道路明確只有步行和自行車使用,只有在緊急情況下才可以車行;(4)在環(huán)境中,通過精心設(shè)計(jì)的地表徑流槽和過濾蓄水池引導(dǎo)雨水的回收和滲漏,并使這一過程可以被居民所感知;(5)通過營造恢復(fù)湖泊水系,為居民創(chuàng)造親水空間。從以上這些設(shè)計(jì)策略可以看出,太陽城的開放空間設(shè)計(jì),盡可能保留和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境并促使人們更多地接觸自然(圖30-32)。
27 開放空間設(shè)計(jì)
28 交通軌道空間
29.30 開放空間設(shè)計(jì)
31 太陽城北側(cè)的公共景觀空間
32 位于林茨太陽城北側(cè)的人工湖(27-32攝影:顧琰)
2.1 傳統(tǒng)能源的高效利用
在傳統(tǒng)能源的利用上,僅從社區(qū)供熱系統(tǒng)中就能看到林茨太陽城設(shè)計(jì)的用心之處。在建設(shè)之初,供熱管道就采用了保溫性能良好的設(shè)計(jì)(圖33)。供熱金屬管道被聚氨酯保溫材料包裹著,最外層有隔熱反射層圍護(hù),這就在極大程度上降低了熱量在運(yùn)輸過程中的損耗。據(jù)介紹,由于使用了這一技術(shù),熱量從位林茨市的供熱廠到太陽城中心的運(yùn)輸過程中只損耗了約8%。
2.2 拓展太陽能與生物能利用
在太陽能的利用上,既存在傳統(tǒng)模式的提升也存在創(chuàng)新技術(shù)的融入。太陽能作為重要的光照資源,在社區(qū)中與建筑和開放空間設(shè)計(jì)緊密結(jié)合在一起。從上面的公共建筑和住宅案例中我們已看到,設(shè)計(jì)師讓自然光照的積極因素盡可能發(fā)揮在建筑空間之中,以此節(jié)省人工光照,最終來方便人們白天的生活和辦公。而太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與太陽能集熱取暖技術(shù)在此次城市設(shè)計(jì)中的廣泛運(yùn)用,促進(jìn)了能源的節(jié)約利用。在GWG、WAG和WSG等眾多社區(qū)建筑中,太陽能集熱技術(shù)與地暖系統(tǒng)相結(jié)合一定程度上減少了社區(qū)居民對(duì)集中供暖的需求。與此同時(shí),太陽能發(fā)電所提供的制冷發(fā)光能源也減少了居民對(duì)于集中供電的需求量。不僅如此,多余的太陽能發(fā)電還可以并入城市電網(wǎng)系統(tǒng)[5]。
生物能的利用是將生物有機(jī)廢料作為供熱及發(fā)電的原材料。像自然環(huán)境中的植物落葉枯枝以及動(dòng)物糞便等都有作為生物燃料的潛能。不僅如此,林茨生物原料的燃燒利用率已經(jīng)超過了80%,這也大幅減少了發(fā)電供熱原料的浪費(fèi)。從這里不難看出,太陽能與生物燃料發(fā)電供熱在一定程度上與城市集中供電供暖相互補(bǔ)充,在生物經(jīng)濟(jì)層面為城市的發(fā)展做出了有益貢獻(xiàn)[6](圖34)。
3.1 垃圾分類回收
便捷的垃圾分類回收設(shè)施在社區(qū)中隨處可見。不同色彩的垃圾桶代表了所要回收的不同類別的廢棄物。比如,塑料瓶需投入黃色垃圾桶,廚余垃圾中的可生物降解部分放入褐色垃圾桶,金屬廢棄物擲入藍(lán)色垃圾桶,紙質(zhì)廢品放入紅色垃圾桶,最終灰色垃圾桶收納除以上種類之外的其余垃圾(圖35)。回收后的垃圾可以作為再生產(chǎn)的各種原材料。
3.2 廢水回收處理
在太陽城的廢水處理上,采用了節(jié)水與回收利用的策略。比如初始就為106個(gè)用戶安裝了可以將尿液與糞便分離回收的特殊免水馬桶。分離后的尿液富含營養(yǎng)氮磷并以濃縮態(tài)存儲(chǔ)到回收罐中。而分離后的糞便與廚房灰水一起在生態(tài)濕地處理中心被過濾,之后所產(chǎn)生的固態(tài)廢棄物用作堆肥。經(jīng)過上面的處理過程,一方面節(jié)省了水資源的利用,另一方面還使得廢水得到過濾處理而導(dǎo)入生態(tài)溝渠之中。據(jù)稱,這一系統(tǒng)最終也使超過3/4的排泄廢物能夠直接利用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中。
33 供熱保溫節(jié)能管道剖切示例(繪圖:顧琰)
34 能源系統(tǒng)圖示 (圖片來源:? Solar Energy in Architecture and Urban Planning, Source: Prof. Whitelegg, Transport for a Sustainable Future -The case for Europe)
35 垃圾分類回收點(diǎn)之一
36 與建筑結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的雨水滲漏回收設(shè)計(jì)
37 雨水回收滲漏設(shè)計(jì)(35-37攝影:顧琰)
3.3 雨水回收處理
在開放空間的設(shè)計(jì)中,已經(jīng)提到設(shè)計(jì)了隨處可見的地表徑流。雨水可以通過引流槽流進(jìn)長滿草類的水渠和凹地或石子鋪地來滲漏到地下,又或被導(dǎo)入過濾蓄儲(chǔ)水罐之中(圖36、37)。這樣的設(shè)計(jì)一方面可以有效地發(fā)揮植被草地的儲(chǔ)水功能,以及促進(jìn)雨水的回收再利用;另一方面,清晰可見的地表徑流也能夠潛移默化地引導(dǎo)居民的自然生態(tài)意識(shí)。在20世紀(jì)末推進(jìn)的這個(gè)項(xiàng)目,就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)下所推行的“海綿城市”概念中的諸多設(shè)想。
合理科學(xué)的建造技術(shù)與可控的建造成本為太陽城的發(fā)展節(jié)省了建設(shè)經(jīng)費(fèi)。與此同時(shí),從一開始就將清潔能源、水廢循環(huán)與可持續(xù)交通策略納入規(guī)劃的城市設(shè)計(jì),在后續(xù)的社區(qū)建設(shè)管理中也使得城市生活的成本、能耗與污染控制在了較低的水平。林茨太陽城以其卓越的生態(tài)理念為我們展示了城市生活與自然環(huán)境和諧共存的真實(shí)圖景。同時(shí),領(lǐng)略這種生物經(jīng)濟(jì)在城市發(fā)展中帶來的高效便捷的生活模式也能夠給我們以鼓舞和信心,去突破層層限制來探尋和建設(shè)屬于我們自己的綠色家園。
/References
[1] 托馬斯·赫爾佐格建筑+技術(shù). 英格伯格·弗拉格等編. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003,108-111.
[2] 托馬斯·赫爾佐格. 太陽城(一期).林茨,奧地利-概念[J]. 世界建筑,2007(06): 52-53.
[3] Thomas Herzog and Partners. GWG Housing Development [G]. Solar City Linz Pichling: Sustainable Urban Development. Springer Wien New York, 2008.
[4] 弗朗西斯卡·薩爾拉戈. 托馬斯·赫爾佐格訪談[J].世界建筑,2007(06): 24-26.
[5] Norbert Kaiser. 太陽城(一期),林茨,奧地利-舒適,能源,環(huán)境 [J]. 世界建筑,2007(06): 59-62.
項(xiàng)目信息/Credits and Data
城市設(shè)計(jì):托馬斯·赫爾佐格, 諾曼·福斯特爵士與理查德·羅杰斯 ,1995-1996
中心區(qū)建筑:Auer + Weber Architects, 2000 – 2006
東西住區(qū)建筑:Herzog + Partner Architects, 1997 – 2003
北側(cè)WSG居住建筑:Richard Rogers Partnership, 2003-2005南側(cè)NEUE HEIMAT住區(qū):Norman Forster + Partners, 2005開放空間設(shè)計(jì):Latz +Partner
水敏工程技術(shù):德國戴水道設(shè)計(jì)公司
Solar City Linz: An Urban Design of Ecological and Livable Environment
The solar city Linz has a prodigious reputation for the brilliant team among the ecological cities worldwide, behind which is the sustainable operational system of the community that integrates and coordinates the environmental elements in the urban design and lodges comfort from eco-economy to common life. Departing from the spatial planning, energy supply and material recycling, the article leads the tour to this solar energy named city and explores the urban design that brings respect to the eco environment and the concern to human habitat and living.
eco-city, green building, clean energy, recycling
慕尼黑理工大學(xué)/Technical University of Munich
2017-03-15