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        探析響應(yīng)海南氣候的建筑與綠化一體化設(shè)計

        2020-10-10 02:51:22吳耀華
        美與時代·城市版 2020年7期
        關(guān)鍵詞:一體化設(shè)計

        摘 要:綠化作為一種生物性手段,在對環(huán)境進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償、提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能效益、改善室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量等方面具有獨特的作用,建筑與綠化的一體化設(shè)計一直是建筑師進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。文章結(jié)合實例,對綠化與墻面一體化設(shè)計的類型做了簡要介紹。

        關(guān)鍵詞:氣候響應(yīng);建筑綠化;一體化設(shè)計

        基金項目:本文系三亞學(xué)院人才引進(jìn)項目“響應(yīng)海南氣候的建筑與綠化一體化設(shè)計策略研究”(USYRC19-14)研究成果。

        一、建筑界面生態(tài)修復(fù)的思考

        建筑界面是室內(nèi)外環(huán)境相互作用的媒介,更是眾多生態(tài)設(shè)計手段集成設(shè)計的載體,其物理、生物特性可對室內(nèi)外環(huán)境之間的能量流動過程產(chǎn)生重要的影響。綠色植物與建筑界面的整合設(shè)計意義重大,綠化作為一種生物性手段,在對環(huán)境進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償、提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能效益、改善室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量等方面具有獨特的作用。建筑界面與綠化的一體化設(shè)計可視為一種生態(tài)修復(fù)工程,通過生態(tài)補(bǔ)償性設(shè)計可增加人居環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,最大限度利用其生態(tài)服務(wù)功能來改善居住環(huán)境的生態(tài)質(zhì)量。綠化也可視為一種特殊的建筑材料,利用遮陽與蒸騰作用來調(diào)節(jié)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度、室外空氣溫度與平均輻射溫度等熱環(huán)境參數(shù),顯著減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽輻射和熱量,進(jìn)而獲得優(yōu)于常規(guī)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能和生態(tài)效益。據(jù)上海植物園的相關(guān)研究,在夏季高溫時段,屋頂綠化可使建筑外表面溫度下降24.6℃,內(nèi)表面溫度下降3~5℃,壁面綠化墻面溫度可比無綠化時低5~14℃,室溫可相應(yīng)降低0.5~5℃[1]。

        海南地處亞熱帶氣候區(qū),夏無酷熱,冬無嚴(yán)寒,氣溫年較差小,光、熱、水資源以及地方鄉(xiāng)土植物物種與資源較為豐富,遮陽、通風(fēng)、隔熱、防臺風(fēng)和暴風(fēng)雨是海南建筑氣候適應(yīng)性設(shè)計的重點問題。建筑與綠化一體化設(shè)計技術(shù)利用植物的自然生態(tài)過程來實現(xiàn)室內(nèi)外微氣候環(huán)境的調(diào)控,這是海南城鄉(xiāng)人居環(huán)境建設(shè)積極響應(yīng)地域氣候、體現(xiàn)椰風(fēng)海韻特色的基礎(chǔ)性研究工作,也是一個具有廣泛應(yīng)用前景的建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

        二、建筑與綠化一體化設(shè)計技術(shù)

        作為一種獨具魅力的建筑語言,建筑綠化得到了越來越多建筑師的青睞,尋求綠化與建筑整合設(shè)計之道一直是建筑師進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。綠化不僅是建筑結(jié)合自然的一個語言載體,而且還通過對陽光、風(fēng)雨的過濾形成了舒適宜人的室內(nèi)環(huán)境。馬來西亞建筑師楊經(jīng)文在高層建筑設(shè)計中結(jié)合熱帶氣候建構(gòu)了生物氣候?qū)W理論,他不僅分析了植物在美學(xué)、生態(tài)學(xué)與能源保護(hù)等方面的作用,還創(chuàng)造性地將綠色植被引入高層建筑,充分挖掘了高層建筑與立體綠化一體化整合設(shè)計的潛力,空中花園、階梯式平臺綠化、螺旋式立體綠化是楊經(jīng)文常用的設(shè)計手法。在新加坡EDITT Tower設(shè)計之初,他就非常關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的自然演替屬性,利用特色鮮明的綠化組織方式形成了連續(xù)的空中綠化景觀坡道,從地面蔓延到建筑頂層,既有利于物種遷移,又與雨水利用系統(tǒng)緊密結(jié)合,還改善了建筑界面的生態(tài)環(huán)境與微氣候環(huán)境(圖1)。在印度古爾岡Manesar千禧之巔信息技術(shù)園的Spire Edge大樓設(shè)計中,他也運用了類似的設(shè)計手段,其主要設(shè)計特色也是通過連續(xù)的綠色坡道從地下室延伸到屋頂花園,雨水經(jīng)景觀坡道過濾后匯入地下室儲水箱,將雨水收集與再利用循環(huán)系統(tǒng)與建筑形式語言融為一體(圖2)。日本東京奈良塔的方案設(shè)計,結(jié)合旋轉(zhuǎn)平面的設(shè)計手法,在建筑外立面上形成形式新穎的螺旋式連續(xù)立體綠化,既有利于形成連續(xù)穩(wěn)定的植物群落,又將雨水收集系統(tǒng)巧妙地寓于其中,整個系統(tǒng)設(shè)計具有較強(qiáng)的創(chuàng)造性(圖3)。上述一系列工程實踐立足于生態(tài)系統(tǒng)的視角,超越了形式語言的表象,遵循著深層生態(tài)邏輯,全面展示了建筑與綠化進(jìn)行深層生態(tài)整合設(shè)計的可能性。

        三、綠化與墻面一體化設(shè)計的類型

        從生態(tài)視角來看,住區(qū)環(huán)境綠化的設(shè)計目標(biāo)是對內(nèi)創(chuàng)造舒適宜人的微氣候環(huán)境,對外架構(gòu)人與自然環(huán)境實現(xiàn)親和的友好橋梁。環(huán)境綠化在住區(qū)微氣候環(huán)境調(diào)控方面的作用主要體現(xiàn)在溫濕度、風(fēng)環(huán)境與遮陽等方面,加強(qiáng)綠化設(shè)計的整體性、注重挖掘綠化在節(jié)能設(shè)計中的潛力已成為當(dāng)前住區(qū)規(guī)劃設(shè)計新的發(fā)展方向。墻面綠化是立體綠化中占地面積最少,而綠化面積最大的一種形式。與天然土壤相比,墻面綠化的生境較差,而且因朝向、位置、高度與表面材料的差異形成了多樣化的生境條件,需要結(jié)合區(qū)域氣候特點與建筑功能要求,選擇適宜的植物類型與技術(shù)方法,以降低后期養(yǎng)護(hù)成本。根據(jù)綠化與墻面的整合形式可分為攀援類綠化、設(shè)施輔助類綠化、構(gòu)造整合類綠化、工業(yè)部品類綠化。

        (一)直接攀援類綠化

        直接攀援類墻面綠化利用攀援植物的吸附、纏繞等特性,使其在生長過程中直接依附于建筑墻面。墻面表層材料是攀援植物吸附的基礎(chǔ),墻面越粗糙越有利于植物生長吸附,如清水磚墻、水泥拉毛墻面等。該綠化類型有破壞墻面構(gòu)造、攀援高度受限、綠化周期長等弊端。據(jù)重慶建筑大學(xué)的相關(guān)研究,植物直接附著于墻面不利于墻體散熱[5]。為避免上述問題,可分層設(shè)置種植槽和輔助固定措施,在綠化和墻面之間形成通風(fēng)間層,一方面可避免植物根系對外墻的破壞,另一方面可增強(qiáng)隔熱與通風(fēng)散熱效果。同濟(jì)大學(xué)行政樓改造項目采用了工字鋼結(jié)構(gòu)支承種植槽,同時輔以繩索、遮陽網(wǎng)作為植物輔助攀援設(shè)施(圖4),該方法也可用于既有住宅建筑的改造工程。

        (二)設(shè)施輔助類綠化

        設(shè)施輔助類墻面綠化利用支架來輔助植物攀援生長,該綠化類型在墻面設(shè)置各種形式的構(gòu)架以支持綠化模塊,并有配套的灌溉系統(tǒng),通過綠化與建筑的一體化設(shè)計,可取得較好的建筑立面效果。對于多層和高層建筑可在外墻上分段設(shè)置種植臺,如重慶天奇花園住宅在西墻上分層設(shè)置了種植臺構(gòu)件與自動灑水裝置,在綠化與墻面之間預(yù)留有一段距離,此舉可提高墻面遮陽和通風(fēng)散熱效果(圖5)。日本某建筑利用墻體之外55cm處耐腐蝕性的穿孔板作為藤蔓植物攀爬的裝置,創(chuàng)造了與植物一體化的建筑形象(圖6)。

        (三)構(gòu)造整合類綠化

        該綠化類型將綠化作為建筑創(chuàng)新設(shè)計的形式語言,通過合理的構(gòu)造措施為綠化提供良好的生境條件。日本著名建筑師藤森照信設(shè)計的“蒲公英之家”是構(gòu)造整合類綠化類型的經(jīng)典實例,它以石飾面板與載土鋼架作為綠化載體,并運用穿孔金屬板來解決土壤排水與通風(fēng)問題,這些構(gòu)造措施為綠化與建筑和諧共生創(chuàng)造了條件(圖7、8)。隨著綠化技術(shù)的發(fā)展,日本許多綠化公司已研發(fā)出多種多樣的工業(yè)化綠化構(gòu)造技術(shù),用土壤容器和供藤蔓植物攀爬的金屬網(wǎng)形成系統(tǒng)化的組件,在鑲板與外墻之間預(yù)設(shè)維護(hù)通道,便于工業(yè)化施工(圖9、10)。這些產(chǎn)品形式充分利用工業(yè)化技術(shù)體系、施工工藝與構(gòu)造措施,為綠化與建筑一體化整合設(shè)計提供了廣闊的應(yīng)用前景。

        (四)工業(yè)部品類綠化

        隨著體系化、輕質(zhì)化的成套產(chǎn)品不斷問世,綠化技術(shù)的集成化與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步推動了一批新技術(shù)、新材料的迅速發(fā)展,通過工業(yè)化途徑以體系化的施工方法將綠化產(chǎn)品與構(gòu)件進(jìn)行整合,為建筑界面的生態(tài)修復(fù)提供了成套的復(fù)合型綠化產(chǎn)品與技術(shù)支撐體系。日本垂直森林墻技術(shù)將基盤與植物整合為一體,該產(chǎn)品土壤穩(wěn)定,既解決了墻面植物固定與風(fēng)速過大的問題,又為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化快速施工創(chuàng)造了條件。綠化鑲板技術(shù)將不銹鋼種植箱與人工輕質(zhì)土、植物整合成一體化的產(chǎn)品單元,利用特制土壤袋形成穩(wěn)定的生長基質(zhì),綠化通常采用耐寒、耐濕、耐干、耐病蟲害且木質(zhì)化較快的地柏,維護(hù)極為方便。為了解決荷載限制、土壤固著、綠化日常管理等問題,鹿島開發(fā)了一種可用于坡面屋與垂直墻面的人工輕質(zhì)綠色模塊,厚約5cm,以蛭石為主要成分,添加緩釋肥料,基盤較輕,通過鋁制框架安裝到混凝土墻面上能快速實現(xiàn)綠化覆蓋效果。

        四、結(jié)語

        在《中國(海南)自由貿(mào)易試驗區(qū)總體方案》的指導(dǎo)下,海南將更加積極主動地貫徹生態(tài)文明和綠色發(fā)展的總體要求,人居環(huán)境的綠色發(fā)展與生態(tài)修復(fù)技術(shù)必將成為新的熱點問題。其中,在城鎮(zhèn)人居環(huán)境生態(tài)修復(fù)的眾多技術(shù)手段中,建筑與綠化一體化設(shè)計技術(shù)將會成為響應(yīng)海南地域氣候、體現(xiàn)椰風(fēng)海韻特色的一個基礎(chǔ)性研究工作。目前,生態(tài)修復(fù)研究領(lǐng)域?qū)κ軗p山體植被修復(fù)的相關(guān)技術(shù)比較成熟,建筑綠化領(lǐng)域的技術(shù)成果也頗為豐碩,這些技術(shù)都將為建筑界面的生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)上的保障。建筑師應(yīng)立足于海南亞熱帶城市人居環(huán)境建設(shè)的現(xiàn)實問題,以節(jié)能技術(shù)為切入點,以推動地方植物物種資源及其產(chǎn)業(yè)化為手段,綜合運用相關(guān)學(xué)科的研究成果,結(jié)合建筑界面的生境特點與功能要求,在滿足建筑基本功能與審美需求的同時,充分利用自然調(diào)和的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制,將建筑界面的生態(tài)與氣候調(diào)節(jié)功能進(jìn)行集成整合,使之真正融入到建筑設(shè)計創(chuàng)作的技術(shù)體系之中,這是一個具有廣泛應(yīng)用前景的建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

        參考文獻(xiàn):

        [1]胡永紅.城市立體綠化的回顧與展望[J].園林,2008(3):14.

        [2][3]世界華人建筑師協(xié)會,地域建筑學(xué)術(shù)委員會.永恒的反叛:當(dāng)代地域建筑創(chuàng)作方法[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010:183,185.

        [4]理查茲.T·R·哈姆扎和楊經(jīng)文建筑師事務(wù)所:生態(tài)摩天大樓[M].汪芳,張翼,譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005:71.

        [5]周鐵軍,王雪松.面向生態(tài)的住區(qū)綠化設(shè)計[J].世界建筑,2001(4):32-33.

        [6]周鐵軍.氣候是不可移植的地方特征[J].時代建筑,2006(4):62.

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        [8][9]包慕萍.東京蒲公英之家,日本[J].世界建筑,2001(4):40-45.

        作者簡介:

        吳耀華,博士,三亞學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院講師。研究方向:綠色建筑與城市設(shè)計。

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