林俊強(qiáng) / LIM Choon Keang 譯_彭偉洲 / Translated by PENG Weizhou

圖3 從濱海水道看花園的主要標(biāo)志物（由右到左分別為“花穹”、“云霧林”和“擎天大樹”）

圖1 濱海灣花園鳥瞰平面

圖2 濱海南花園總平面

圖4 從濱海水道看“花穹”和“云霧林”

圖5 “云霧林”的人工瀑布景觀

1 引言

濱海灣花園是新加坡國家公園局（National Parks Board's，NParks）為實現(xiàn)“花園城市”愿景實施的一個重點發(fā)展項目。濱海灣花園占地101hm2，由3塊環(huán)繞濱海蓄水池的濱?；▓@構(gòu)成：濱海南花園、濱海東花園和濱海中花園（圖1）。

占地54hm2的濱海南花園（圖2）是最具吸引力的景點，包括兩座植物冷室和18棵眾所周知的人造“擎天大樹”，它們的高度從25m到50m之間。公園其他特色還包括一個相互連通的湖泊，以及展示數(shù)千種植物的多個主題公園。它們將激發(fā)公眾對于園藝和環(huán)境的興趣，并啟發(fā)一定的教育作用。

植物冷室的兩座名為“花穹”和“云霧森”的生物群落溫室（圖3、4），種植了不適宜在新加坡生長的植物?！盎贰蹦７铝藳鏊稍锏牡刂泻：桶敫珊祦啛釒夂颍ㄈ缒戏?、西班牙、和意大利）?！霸旗F林”（圖5）則模仿了海拔約為1 000～3 500m涼爽濕潤的熱帶山區(qū)與南美洲高海拔地區(qū)的氣候（比如馬來西亞沙巴州基納巴盧山）。

圖6 從濱海水道看“擎天大樹”

圖7 “擎天大樹”鳥瞰模型

圖8 “擎天大樹”近景

圖9 “擎天大樹”夜景

圖12 花園中的水循環(huán)系統(tǒng)

圖10 連接擎天大樹的空中吊橋

圖11 可持續(xù)節(jié)能系統(tǒng)示意

具有未來主義特征的擎天大樹構(gòu)成了16層樓高的垂直花園（圖6）。這18棵擎天大樹分別設(shè)置在3個不同的組團(tuán)中，其中12棵位于花園中央的擎天大樹林區(qū)，3棵位于項目西北側(cè)的銀色花園中，另外3棵位于項目東邊的金色花園（圖7～9）。這些擎天大樹不僅具有賞心悅目的景觀功能，而且也具備很多其他的功能。例如，位于花穹附近的銀色花園中的擎天大樹起到了植物冷室的排氣管道作用；而金色花園內(nèi)的3棵超級樹中，1棵是園內(nèi)產(chǎn)電廠的煙囪，另外2棵則起到收集太陽能的作用。在花園中心地區(qū)的擎天大樹林區(qū)中，2棵42m高的擎天大樹銜接著空中128m長的空中吊橋，是觀光客的上下處（圖10）。最高的擎天大樹頂部核心位置設(shè)有一個吧臺，顧客能夠在上面鳥瞰整個景區(qū)以及濱海灣周邊的景色。植物冷室、能源中心和擎天大樹之間的緊密聯(lián)系使得整個花園具有高度可持續(xù)性地節(jié)能特性。

2 節(jié)能及可持續(xù)設(shè)計

濱海灣花園采用了高效的可持續(xù)節(jié)能系統(tǒng)并結(jié)合在其基礎(chǔ)設(shè)施中，為新一代公園規(guī)劃和建設(shè)樹立了新的基準(zhǔn)（圖11）。

新加坡國家公園局和項目團(tuán)隊聯(lián)合對花園進(jìn)行了精心的總體規(guī)劃并將其付諸實施。在進(jìn)行花園規(guī)劃設(shè)計之前，先對植物冷室的技術(shù)要求進(jìn)行了專題研究，以更好地認(rèn)識并確定相應(yīng)的技術(shù)條件。為了讓國家公園局能夠測試溫室中的建筑設(shè)備性能，新加坡CPG咨詢一共設(shè)計了6種溫室方案供測試使用。這些研究成果被運(yùn)用于花園規(guī)劃實施的發(fā)展策略。

圖13 蜻蜓湖中的過濾床

圖14 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

圖15 植物生長和人體舒適度所要求的溫度平衡

項目的可持續(xù)設(shè)計探索以下幾個主題。

2.1 節(jié)水

作為節(jié)水策略的重要部分，本項目充分利用濱海蓄水池的廣闊海岸線并引入蓄水池的水（圖12）。這些引入翠鳥湖（King Fisher lake）并在花園相互連通的水體中進(jìn)行循環(huán)的水，再通過特別設(shè)置在水道中的過濾床后，多余或溢流的水往返濱海水道中，以保持設(shè)計水位的穩(wěn)定性。水體的相互連通，與水循環(huán)系統(tǒng)中特別設(shè)置的天然過濾床（圖13）產(chǎn)生水中降低營養(yǎng)物含量的效果，從而在保證水質(zhì)潔凈的同時，也保持良好的池水生態(tài)系統(tǒng)。因此，這些天然過濾系統(tǒng)有利于污水的管理，并形成花園中的生物多樣性。

2.2 節(jié)能

能源中心是整個體控項目能源的樞紐。它設(shè)有一個熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐系統(tǒng)（圖14），并運(yùn)用生物質(zhì)（如落葉與樹桿）作為燃料。作為國家公園局可持續(xù)策略的一部分，全新加坡和該花園范圍內(nèi)修剪和砍伐的樹木都會經(jīng)過收集、壓縮并處理成木片，從而用作生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的燃料。這些木片在生物質(zhì)鍋爐中進(jìn)行焚燒，產(chǎn)生蒸汽來推動渦輪機(jī)，從而產(chǎn)生用于整個花園的電力。發(fā)電過程產(chǎn)生的余熱則被用來“蒸發(fā)”掉除濕劑中積累的濕氣，使其能夠再生并重新發(fā)揮作用（除濕系統(tǒng)是花穹必須的系統(tǒng)）。這些余熱也被吸收式制冷機(jī)所利用，而熱電聯(lián)產(chǎn)（combined heat and power，CHP）機(jī)組則同時為吸收式制冷機(jī)和電動式制冷機(jī)提供電力。這些制冷機(jī)是植物冷室提供冷水的主要推動力。鍋爐產(chǎn)生的廢氣得到徹底的清潔過濾，通過花園主入口附近的金色花園中的一棵擎天大樹內(nèi)部設(shè)置的煙囪排到大氣中。整個過程產(chǎn)生的煙塵也經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕厥兆鳛榉柿希瑥亩訌?qiáng)系統(tǒng)不留下任何廢棄物的宗旨。

圖16 “云霧林”的遮陽系統(tǒng)

圖17 “花穹”的遮陽系統(tǒng)

通過使用生物質(zhì)發(fā)電，花園所使用的是低碳或零碳燃料（如生物質(zhì)） 所產(chǎn)生的能源。生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)除了能夠使運(yùn)行成本降至最低外，產(chǎn)生碳足跡也比較小，符合國家公園局發(fā)展濱海灣花園可持續(xù)設(shè)計的綠色策略。

2.3 降低植物冷室需求的措施

植物冷室內(nèi)的環(huán)境既需要滿足植物的生長要求，又必須保證參觀者的舒適性。為了減少溫室效應(yīng)產(chǎn)生的熱量，植物冷室必須進(jìn)行制冷。因此，降低制冷負(fù)荷的能源需求成為重中之重。

植物冷室的制冷主要采用了3個策略：

2.3.1 減少建筑立面的太陽輻射得熱

（1）選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ砥ぁＡ?/p>

基于對現(xiàn)有玻璃種類的研究并考慮到新加坡的氣候，最適宜的玻璃類型應(yīng)是能夠透過最多光線且獲得最少熱量的類型。因此，植物冷室所采用的是一種高性能、光譜選擇性、低輻射的玻璃構(gòu)造（圖15）。該構(gòu)造由一層10mm厚玻璃和兩層壓合在一起的6mm玻璃組成，中間則是12mm的空氣層，可見光透過率達(dá)到65%，而太陽能熱增益系數(shù)則達(dá)到較低的0.37。這種玻璃構(gòu)造能夠獲得最高的制冷系數(shù)，在允許最多光線透過的同時控制太陽輻射得熱，在建筑中得到更廣闊的使用。光譜選擇性玻璃的采用能夠盡量獲得植物光合作用所需的光線，同時控制最低的太陽輻射熱量。

（2）遮陽系統(tǒng)

溫室的室內(nèi)照度水平在一年中大約10%～15%的時間內(nèi)會超過植物生長所需的45 000勒克司的水平（新加坡所有的氣候情況）。為了避免過度的光線透射形成不必要的太陽輻射得熱，溫室的外表面安裝了自動調(diào)節(jié)遮陽設(shè)備（圖16、17），通過調(diào)節(jié)三角形的遮陽裝置角度，從而控制一天之內(nèi)植物冷室所吸取的光線水平，以形成緩沖并阻擋太陽輻射的效果。單單這個措施就能夠讓植物冷室的制冷需求降低20%。

2.3.2 通過針對使用區(qū)域制冷減少得熱

（1）熱分層和可調(diào)節(jié)排風(fēng)口

圖18 置換通風(fēng)和熱分層示意

圖19 排風(fēng)口被打開以排除“云霧林”的熱風(fēng)

圖20 節(jié)能制冷系統(tǒng)

圖22 “云霧林”中的垂直綠化

采用高效制冷系統(tǒng)來滿足植物生長條件，并避免降低節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。通過對溫室進(jìn)行熱模擬，發(fā)現(xiàn)即使在采用低輻射玻璃和遮陽系統(tǒng)的情況下，植物冷室頂部的氣溫在較炎熱的時期仍可能達(dá)到40℃。因此要采用另一個制冷策略，即溫室中空氣的熱分層，其根據(jù)是溫度差異導(dǎo)致的空氣對流原理（圖18）。也就是說，不是對高大空間的混合空氣進(jìn)行整體制冷，而是僅為較低的區(qū)域提供制冷，因為這一區(qū)域是植物和使用者所處的空間。冷風(fēng)在較低高度從種植床的側(cè)邊排出，同時采用地板輻射制冷來抵消地板所吸收的熱量也是非常必要的（因為地板材料會吸收太陽的輻射）。 這樣一來，可以避免過熱的地板干擾熱力分層的過程。地板夾層中安裝了冷水管道以保持地板的低溫，而設(shè)置在其中的感應(yīng)器能夠全天候監(jiān)測溫度。當(dāng)溫度超出某一預(yù)設(shè)水平時，地板制冷系統(tǒng)就會開始運(yùn)作。這兩個制冷措施能夠保持較低處的高度使用空間中的清涼。

上層空間的溫度則按照空氣的自由流動浮動或升高。當(dāng)空氣的過熱達(dá)到一定水平，熱風(fēng)就會從設(shè)置在高處的排風(fēng)口排出（圖19、20）。這些排風(fēng)口也是由溫度傳感器控制的，在需要保持溫室內(nèi)部總體溫度水平時，排風(fēng)口就會發(fā)揮作用，以達(dá)到控制溫室內(nèi)部過熱的目的。

2.3.3 節(jié)能制冷系統(tǒng)

溫室采用液體除濕系統(tǒng)來降低室內(nèi)溫度（圖20）。在除濕系統(tǒng)中，采用固體或液體除濕劑來除去空氣中的水分。除濕劑需要保持干燥以吸收空氣中的水分從而形成冷卻效應(yīng)。除濕劑的干燥過程是通過利用花園里能源中心的生物質(zhì)鍋爐排出的余熱來進(jìn)行的。因此，并不需要額外的電力或能源來為液體除濕系統(tǒng)提供熱量，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2.4 垂直花園

濱海灣花園的另一顯著特色是花園中垂直綠化和綠墻的創(chuàng)造性展示。這顯示了園藝種植的創(chuàng)新手段，使得植物能夠在本來無法種植的垂直表面生長?；▓@主要采用3種系統(tǒng)來實現(xiàn)垂直綠化。

2.4.1 土工合成材料加筋擋土墻

用來形成景觀構(gòu)造并減緩陡峭的坡面，避免混凝土墻的建造。

2.4.2 垂直面板種植

該方法采用帶有框架構(gòu)造的面板來承載種植植物的土壤容器，在擎天大樹中得到廣泛應(yīng)用（圖21）。該系統(tǒng)有利于維護(hù)和調(diào)整種植的變化，因為這些面板可以進(jìn)行單獨地移除或重新安裝。

2.4.3 “活性面層”

通過在混凝土表面形成粗糙和多孔的紋理，并在其中設(shè)置一定量的有機(jī)物質(zhì)來形成一定的濕度和種植區(qū)域，從而為諸如附生植物等提供生長環(huán)境（圖22）。云霧林內(nèi)山丘的垂直綠化就是采用這種方法來展示大量的植物物種。

3 結(jié)語

當(dāng)前，綠色發(fā)展任務(wù)越來越緊迫，降低能耗的需求、避免破壞動植物生存環(huán)境的社會壓力逐步增強(qiáng)，濱海灣花園展示了在這些情況下可實現(xiàn)目標(biāo)的方式。濱海灣花園也展現(xiàn)了一個如何能夠在城市發(fā)展中得到充分利用，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的全面綜合系統(tǒng)。

圖21 擎天大樹林區(qū)中的垂直花園

濱海灣花園基于其相互連通的水體系統(tǒng)和天然過濾床，并通過對附近濱海水道，來達(dá)到水資源節(jié)約和管理的目標(biāo)。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)使得整個項目的電力供應(yīng)更為節(jié)能，減少植物冷室內(nèi)部制冷需求的措施，并降低了制冷負(fù)荷。垂直種植系統(tǒng)的特色則展現(xiàn)了創(chuàng)造性的園藝種植方式，并可以在城市環(huán)境的發(fā)展中得到運(yùn)用。

濱海灣花園提供了一種可持續(xù)發(fā)展的成功模式。它融合了藝術(shù)、自然和技術(shù)等方面的先進(jìn)手段，為整個可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域樹立了具有示范意義的基準(zhǔn)。

項目信息

項目名稱：濱海灣花園（濱海南）

項目地點：新加坡

建成時間：2012年6月

場地面積：540 000m2

總建筑面積：61 000m2

業(yè)主：新加坡國家公園局

設(shè)計顧問：格蘭特景觀設(shè)計有限公司（Grant Associates）

威爾金森艾爾建筑設(shè)計有限公司（Wilkinson Eyre Architects）

建筑設(shè)計：新加坡CPG咨詢有限公司（CPG Consultants Pte Ltd）

環(huán)境顧問：新加坡CPG咨詢有限公司新工環(huán)保署（CPGreen @ CPG Consultants）

機(jī)電工程：新加坡CPG咨詢有限公司

結(jié)構(gòu)工程：新加坡CPG咨詢有限公司

邁進(jìn)（新加坡）工程咨詢有限公司（Meinhardt Singapore Pte Ltd）

工料測量：新加坡CPG咨詢有限公司

藍(lán)登威寧謝工程咨詢有限公司（Langdon & Seah Pte Ltd）

工程造價：10億新幣

項目建筑設(shè)計團(tuán)隊：

丘新坤、侯金來、李樹群、黃惠英、吳高凌、陳美玉、艾哈邁德·卡邁勒（Ahmad Kamal）、阿卜杜勒·加尼（ Abdul Ghani）、李平平、陳欣薇、李定桂、楊偉良、哈?！す椎拢℉assana Hameed）、丁丹（Thin Thant）、何梓永。