基于垂直森林理念的沈陽居住建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)模式研究

董瀟迪

哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院 遼寧 沈陽 110000

1 背景解讀

隨著世界城市化進(jìn)程的發(fā)展，出現(xiàn)人口密度集中、存量用地集約、路網(wǎng)密度小、綠色服務(wù)設(shè)施分配不均等現(xiàn)象，致使居民出行意愿減少，平均居家時(shí)間達(dá)50%以上[1]。社區(qū)公園與垂直森林住宅的多功能發(fā)展，成為新時(shí)代城市規(guī)劃滿足居民生活需求的核心研究主題?！按怪鄙帧崩砟钭钤缬蒘tefano Boeri在2007年米蘭垂直森林雙塔項(xiàng)目中提出，強(qiáng)調(diào)在高密度的城市生活中，垂直的建筑隱喻為叢林，可以從物質(zhì)上解決居民的生活需求，精神上構(gòu)建人與自然的和諧關(guān)系[2]。

2 國內(nèi)外案例分析

在當(dāng)今時(shí)代，科技并非授予人類駕馭自然的權(quán)利，而是幫助重建人與自然的共生條件，創(chuàng)造出可以自給自足的居所，重新帶來微觀與宏觀的氣候變化，提供富有礦物質(zhì)的天然氧吧環(huán)境。最重要的是這樣的建筑可以成為未來建筑設(shè)計(jì)的原型，重建城市生態(tài)環(huán)境，融合人工與自然。

(1)米蘭垂直森林：垂直森林雙塔設(shè)計(jì)主要用植物的四季變化來替代傳統(tǒng)城市的建筑表皮，應(yīng)用植物的微氣候調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。旨在解決由于城市快速發(fā)展而帶來的空氣污染、噪聲、城市熱島等問題?？偨ㄖ娣e5萬㎡，建筑共30層，主要功能為65-450㎡之間的公寓，并配備約80㎡的空中平臺。種植大型喬木約900棵、灌木5000棵以及諸多草本植物，并結(jié)合雨水收集、太陽能供電等措施，保證建筑節(jié)能運(yùn)行[3]。垂直綠化的設(shè)計(jì)增加了城市的綠化面積，有效的阻擋城市噪音，并可以凈化空氣，為生物在城市中增加新的棲息地。每一棟城市垂直森林的綠植覆蓋擴(kuò)張，可以為城市增加近3萬㎡的綠化面積[4]（圖1）。

圖1 米蘭垂直森林綠植陽臺

(2)瀚海晴宇高端改善型社區(qū)：位于鄭東新區(qū)CBD副中心上，不以傳統(tǒng)豪宅經(jīng)驗(yàn)為前進(jìn)動(dòng)力，而是打破傳統(tǒng)豪宅的藩籬，提供一種全新的生活圖景，予以居者更多空間。主體共9棟建筑，陽臺以白色流線與綠植相呼應(yīng)，配以深色建筑玻璃幕墻本底，在城市中創(chuàng)建新的視覺感官?？偨ㄖ娣e22.5萬㎡，戶型面積在183-659㎡，3室-6室，戶戶花園設(shè)計(jì)。采用一層一戶、一梯一戶的設(shè)計(jì)理念，大型私家露臺和生活小陽臺將景觀引入每戶。同時(shí)，每戶均配備新風(fēng)系統(tǒng)，過濾空氣中的PM2.5（圖2）。

圖2 瀚海晴宇綠植陽臺

實(shí)際案例中垂直綠化的實(shí)現(xiàn)方式是利用大尺度陽臺，而大尺度陽臺需要與戶型面積相匹配、戶型面積需要與生活方式相匹配、綠化面積需要與地域氣候相匹配。因此，垂直森林的可持續(xù)設(shè)計(jì)，要從市場需求、地域局限、技術(shù)措施三個(gè)方面進(jìn)行解讀。

3 是誰需要此類產(chǎn)品——市場需求

(1)市場特征。沈陽商品住宅市場以剛需市場為主要特征，戶型以70-90㎡的二房產(chǎn)品為主要購買力，其次為100-120㎡的三房產(chǎn)品，別墅產(chǎn)品以小面積、低總價(jià)產(chǎn)品熱銷。由于二孩等政策放寬，三房戶型成交量上漲2%。從沈陽成交結(jié)構(gòu)看，剛需改善市場特征明顯，在利好政策疊加+二孩政策的引導(dǎo)下，改善型產(chǎn)品將成為競品。

(2)客源特點(diǎn)。主力客源市場面向改善類需求的高端人群（20歲-50歲），包含了“月光族”、“負(fù)債一族”的年輕人與在行業(yè)內(nèi)有所成就的社會精英人群。據(jù)招商銀行信用卡對高端人群的消費(fèi)行為特征分析得出，這類人群的生活形態(tài)已經(jīng)由“奢華與品質(zhì)”轉(zhuǎn)向?yàn)椤敖】蹬c喜愛”，他們對居住產(chǎn)品的需求則分為以下兩類：1）剛需改善型:家庭人口規(guī)模小或二孩政策下雙子女家庭；三室-四室既滿足需求；2）奢適改善型:家庭人口規(guī)模大且對生活品質(zhì)有較高追求。

4 如何應(yīng)對寒冷氣候——地域局限

沈陽屬于寒冷地區(qū)城市，四季分明，年平均氣溫6.2～9.7℃，冬季漫長，因此，在寒冷地區(qū)應(yīng)用垂直森林設(shè)計(jì)手法適宜室外種植耐寒性較強(qiáng)常綠植物，同時(shí)，考慮采用陽光溫室做法確保植物的存活與景觀體現(xiàn)。如沈陽盛世園田居，是沈陽地區(qū)首批對室內(nèi)種植理念進(jìn)行應(yīng)用的居住區(qū)。戶型面積在67-132㎡，戶戶配備一個(gè)10-40㎡的室內(nèi)田園室，結(jié)合陽臺功能與客廳相連。種植區(qū)加強(qiáng)了建筑的荷載設(shè)計(jì)，增加承重結(jié)構(gòu)層，配備雙層防水層，并設(shè)置50公分的土壤層、防根刺的保護(hù)層與滲水層。開發(fā)模式強(qiáng)調(diào)“采擷四季”、“專業(yè)指導(dǎo)”的宣傳理念，將居住與四季種植進(jìn)行結(jié)合，室內(nèi)種植可以一定程度解決寒冷地區(qū)氣候地域性的局限性問題。

5 怎樣實(shí)現(xiàn)空中綠化——技術(shù)措施

垂直森林的主要特點(diǎn)是將植物在建筑空中進(jìn)行種植，滿足居民與自然景觀的共生需求，實(shí)現(xiàn)空中綠化首先就要解決建筑垂直表皮的綠化問題。

1）屋頂及陽臺綠化。以建筑物屋頂或陽臺的鋼筋混凝土板層作為基層，在承重結(jié)構(gòu)處固定種植池，保證建筑荷載達(dá)到100kg/㎡，其上鋪設(shè)雙層防水保護(hù)，才能夠繼續(xù)增加25-40公分的構(gòu)造層。構(gòu)造層中一般包含保濕、蓄水、過濾、種植與植被層。2）垂直綠化。一般包括在建筑立面表皮進(jìn)行藤蔓式與模塊式墻體綠化兩種形式，前者以藤本植物的自由攀爬為主要綠化手段，后者利用模塊構(gòu)建進(jìn)行大街和拼裝，形成各類圖案的垂直立面景觀。采用垂直綠化手段的建筑表層濕度與未進(jìn)行綠化的建筑相比可提高10%-20%。

6 垂直森林居住產(chǎn)品可持續(xù)設(shè)計(jì)

(1)剛需改善型——空中別墅，立體洋房

以家庭人口規(guī)模小或二孩政策下雙子女家庭為目標(biāo)人群，戶型為三室-四室,面積為130-175㎡，對社區(qū)整體品質(zhì)有較高要求，以改善性舒適型居住空間為主要特征。考慮到產(chǎn)品針對客群為年輕人，所以空間功能設(shè)計(jì)上靈活多變，采用“一帶二”戶型盡享（圖3）A戶型套內(nèi)面積：138.84㎡，公攤面積：31.9㎡，總建筑面積：176.34 ㎡，陽臺面積：29.17 ㎡。B戶型套內(nèi)面積：108.42㎡，公攤面積：24.9㎡，總建筑面積：133.32㎡，陽臺面積：27.09 ㎡。一層二層空間共用一個(gè)公共走廊，大大地節(jié)約了每戶的公攤面積。陽臺采用裝配式的方式，主體完成后再將陽臺固定在外立面上，增加的陽臺面積可以作為空中花園。建筑南北立面引入了“垂直農(nóng)場”的概念，通過種植一些蔬果來滿足住宅內(nèi)人群對食物原材料的基本需求。

圖3 剛需改善型戶型平面圖及示意圖

1）氣候適應(yīng)性強(qiáng)

陽臺開窗可應(yīng)季節(jié)性變化需求開啟懸窗（最大開啟80°），符合北方季節(jié)特征，滿足四季種植需求。2）露臺對居住空間影響。利用露臺坡度做一二層的交通連接，節(jié)省室內(nèi)空間并增加室內(nèi)空間的趣味性。3）垂直綠化體系覆蓋建筑表皮，大大增加綠化面積，提升建筑生態(tài)節(jié)能品質(zhì)（圖4）。4）戶型利用兩層層高優(yōu)勢，提高露臺凈高，為中小型植物生長提供空間，創(chuàng)造具有別墅感的立體花園空間。

圖4 垂直綠化建筑表皮示意圖

(2)奢適改善型——三代同堂，四季綠谷

以家庭人口規(guī)模大且對生活品質(zhì)有較高追求為主要目標(biāo)人群，戶型面積為305—310㎡，對社區(qū)整體品質(zhì)有較高要求，以改善性舒適型居住空間為主要特征。戶型A套內(nèi)面積：254.89㎡，公攤面積：31.31㎡，建筑面積：308.48 ㎡，陽臺面積：44.56 ㎡。戶型B為套內(nèi)面積：254.89 ㎡，公攤面積：31.31 ㎡，建筑面積：305.90 ㎡，陽臺面積：39.40 ㎡。在不影響傳統(tǒng)戶型南向采光基礎(chǔ)上，山墻面加入溫室系統(tǒng)，平面三角形的戶型采光面加大，同時(shí)相夾的溫室系統(tǒng)成喇叭狀對外，削弱了進(jìn)深對溫室采光的影響（圖5）。

圖5 奢適改善型戶型平面圖及示意圖

1）三代同堂的生活空間?？紤]到老人與雙子女的家庭結(jié)構(gòu)，本戶型中包含四個(gè)朝陽的臥室，為全家提供優(yōu)質(zhì)休息空間，輔以多種多樣的功能空間，提升家庭生活品質(zhì)。房間功能的靈活性，為未來生活留有拓展的余地，業(yè)主也可以根據(jù)自己喜好，打造獨(dú)有的特色房間（圖6）。2）花園恒溫系統(tǒng)?？紤]北方季節(jié)特征，將垂直的花園進(jìn)行封閉（可開啟）處理，形成可以四季種植相對理想的種植環(huán)境。共用中庭溫室系統(tǒng)，使得鄰里互動(dòng)更加直接，是新型居住方式的挑戰(zhàn)。3）功能拓展。在原有住宅基礎(chǔ)上可以進(jìn)行功能復(fù)合,向綜合體轉(zhuǎn)變，甚至向垂直城市方向發(fā)展（圖7）。4）技術(shù)支持。結(jié)合自然光采集與人工光環(huán)境建設(shè)，選取700-1000LUX間的光照度的放電燈或納燈對植物進(jìn)行人工植物補(bǔ)光，保持植物光合作用能力，并通過高反射鏡設(shè)置太陽光采集系統(tǒng)，進(jìn)行室內(nèi)補(bǔ)光（圖8）；由于中庭空間的上下貫通,使得空間內(nèi)存在高度差，會導(dǎo)致熱壓通風(fēng)的出現(xiàn)，利用此優(yōu)勢形成煙囪效應(yīng)組織自然通風(fēng)，并在植物配置上不宜種植過密與過高植物，避免出現(xiàn)由于植物蒸騰作用的中庭悶熱現(xiàn)象。由于北方冬季采暖導(dǎo)致植物成活率較低，使用土壤通風(fēng)管與恒溫箱，并引入加濕器和噴霧裝置，有利于提升土壤溫濕度條件。

圖6 奢適改善型戶型分析圖

圖7 功能拓展分析

圖8 采光環(huán)境分析

7 結(jié)語

垂直森林在國內(nèi)外的實(shí)踐案例證明，其設(shè)計(jì)模式是解決城市快速發(fā)展帶來城市病問題的有效途徑之一，不僅滿足居民親近自然的訴求，在一定程度上緩解城市熱島效應(yīng)、提升了城市活力、創(chuàng)建了宜居環(huán)境。結(jié)合地域環(huán)境，如何將市場需求、地域局限與技術(shù)措施結(jié)合，在特殊地域氣候條件下的城市進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，是未來需要探索的核心問題。文章創(chuàng)新提出剛需改善與奢適改善兩種戶型，嘗試以此對沈陽城市居住建筑進(jìn)行可持續(xù)設(shè)計(jì)模式探索。