亞洲高密度城市語境下的可持續(xù)設(shè)計方法研究
——以新加坡為例

邵 勇 劉興奔 王海銘

導語

近年來，城市發(fā)展和生態(tài)保護的矛盾日益明顯，隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的快速發(fā)展，大都市的傳統(tǒng)粗放的擴張發(fā)展模式已經(jīng)不符合未來城市發(fā)展的需求，城市發(fā)展轉(zhuǎn)型迫在眉睫。

早在1967年，也就是新加坡獨立兩年后，時任總理的李光耀提出了他對新加坡成為“Garden City”的愿景，他渴望“將綠色植物融入建筑環(huán)境”和新加坡人的日常生活。這包括種植許多樹和建立新的公園。如今，走在即便是最繁華的購物巷——烏節(jié)路（Orchard Road）綠樹成蔭的街道上，不可否認的是，新加坡已經(jīng)成為他所設(shè)想的花園城市。

本文將以新加坡的國寶級建筑事務(wù)所WOHA的設(shè)計作品作為案例，分析可持續(xù)建筑設(shè)計中的方法和對建筑以及城市的影響。

1 可持續(xù)養(yǎng)老公共建筑——Kampung Admiralty

1.1 項目概況

Kampung Admiralty是新加坡首個綜合公共開發(fā)項目（圖1），由新加坡WOHA事務(wù)所設(shè)計，該項目于2016年獲得世界建筑節(jié)最佳商業(yè)綜合體未來項目獎，2017年Skyrise綠化獎。海軍部村莊將公共設(shè)施和服務(wù)融為一體。傳統(tǒng)方法是讓每個政府機構(gòu)分割出他們自己的土地，從而形成幾個獨立的建筑物。這個一體化的綜合體最大化了土地使用，是滿足新加坡人口老齡化需求的原型。

圖1 Kampung Admiralty鳥瞰圖

由于場地緊張，高度限制僅為45 m，WOHA設(shè)計了一個由3個“地層”組成的多樣化的垂直村莊，融入多種ABC Waters特色。被設(shè)想為“總會三明治”，下層可容納一個社區(qū)廣場，上面有一個醫(yī)療中心。最上面的樓層設(shè)有一個社區(qū)公園，為老年人提供住宿。

1.2 垂直綠化

1.2.1 生物、功能、設(shè)施的多樣性

在上層的社區(qū)公園，體現(xiàn)了“梯田”綠化的設(shè)計理念。

屋頂呈現(xiàn)3層階梯式變化，從而形成3個階層垂直綠化。在植物豐富度上，共種植610棵喬木和80 000棵灌木，本土植物占物種總數(shù)55%，創(chuàng)造了一個較高彈性和較低維護成本的景觀環(huán)境空間。此外，還種植有果樹及綠色蔬菜。功能上，不僅有高覆蓋率的綠地，還設(shè)計有150 m2開放的社區(qū)農(nóng)場、社區(qū)活動中心、公共活動的硬質(zhì)綠化以及相對私密的休閑空間。在公共服務(wù)設(shè)施上，設(shè)計有長椅、健身器材等，為老人提供舒適、健康、環(huán)保的社交場所。

地面層的綠化率也相對較高，以圍合空間的綠地以及環(huán)建筑的綠地為主，以喬木種植，結(jié)合不同的流線進行景觀設(shè)計。

1.2.2 垂直綠化的意義

該項目100%返還綠化率以及1.2英畝（4 856.2 m2）的軟景觀設(shè)計為整個社區(qū)帶來生機盎然的感官體驗（圖2），此外，還豐富了建筑園林綠化的空間結(jié)構(gòu)層次和立體景觀的藝術(shù)效果，進一步增加綠量，其形成的具有垂直多樣性和連續(xù)水平性的樹冠創(chuàng)造了低溫的小氣候條件，減少熱島效應(yīng)，吸塵、減少有害氣體和噪聲，改善居民的生活環(huán)境。

1.3 雨水系統(tǒng)

該項目具有高效的水收集及利用的系統(tǒng)設(shè)施，它致力收集、清潔和回收雨水，并將其用于家庭部分供水、植物灌溉以及水景水源（圖3）。

圖2 室內(nèi)設(shè)施及垂直綠化圖

圖3 Kampung Admiralty雨水收集元素及系統(tǒng)圖

綠植屋頂：有50%的屋頂綠化配置有通向地面及地下管網(wǎng)的設(shè)施。

農(nóng)作物濾網(wǎng)：為水敏城市提供附加的表面區(qū)域，并提高建筑的美學價值。

雨水花園：總共設(shè)有295 m2的雨水池，來應(yīng)對暴風雨天氣，并且與種植洼地相連，來減少水澇災(zāi)害。

集水桶：不僅收集各個種植單元的水，而且增加了更大的儲水量，來避免表面較嚴重的水澇，此外，還可以通過可控的方法來對水流進行控制調(diào)整。

1.3.1 雨水的收集及利用

通過水敏性城市設(shè)計，雨水在從建筑頂部，通過各級雨水收集裝置流向下層，在這個過程中，雨水被蔬菜種植濾網(wǎng)層層過濾，然后重力流向中間層，中間層設(shè)有一個可以凈化城市徑流的雨水花園，然后流到地下的雨水集水桶，桶內(nèi)的水流向生物凈化群落和生態(tài)池塘。過濾后的水以及來自兩個塔頂?shù)闹苯訌搅魉磕軌蚓S持連續(xù)3天的植物灌溉以及補充兩個生態(tài)池，每年能夠儲存并加以利用的水量達到410萬L，大大減少了水資源的浪費，同時也提高了水資源的利用率。

1.3.2 雨水收集的意義

在這種城市環(huán)境中，除了水的美學和療愈價值之外，第一級生態(tài)池的存在也有助于促進生物多樣性和自然降溫效應(yīng)。為了保持生態(tài)池的高水質(zhì)輸出并最大限度地降低新加坡熱帶地區(qū)藻類大量繁殖的風險，該項目的綠色水系統(tǒng)引入了生態(tài)凈化群落來循環(huán)和凈化生態(tài)池，運用海綿城市的理念，通過綠地的過濾以及藻類生物的過濾，減少有害物質(zhì)排放，成為生態(tài)友好型的綠色凈化系統(tǒng)，而來自鄰近地區(qū)的雨水徑流也被清理凈化并通過植被過濾機制輸送到生態(tài)池中。

同時，位于第二層的雨水花園除蓄水功能外，在干旱季節(jié)也可作為休閑娛樂的小廣場供居民嬉戲游樂，達到了同一設(shè)施空間雙重用處的效果。

1.4 其他可持續(xù)設(shè)計

（1） 在廢物回收上，該項目采用氣動廢物輸送系統(tǒng)，它是一套自動廢物收集系統(tǒng)，利用真空管網(wǎng)收集家居廢物以供處置，使廢物收集過程更有效率、更清潔、更環(huán)保及更衛(wèi)生。

（2）太陽能電池板利用太陽能為兩個住宅小區(qū)的公共設(shè)施供電。

（3）醫(yī)療中心的中央庭院提供舒適的綠化空間。

（4）咨詢區(qū)和等候區(qū)由自然光照提供照明，有利于居民的健康和治療。下面的社區(qū)廣場和上面的社區(qū)公園可以讓老年人感受到與自然和他人的聯(lián)系，同時，風井大大促進自然采光，減少人工照明的需要。

（5）樓梯上的運動傳感器減少了能源消耗。

（6）一個附和的建筑管理系統(tǒng)跟蹤能源消耗和水的使用，對水資源進行智能控制。

（7）由SecureMyBike智能系統(tǒng)控制的，全自動的地下自行車停放系統(tǒng)，為500多輛自行車提供安全的停放。這套系統(tǒng)補充了金鐘捷運站現(xiàn)有的地面單車泊車設(shè)施，并鼓勵附近各年齡層的居民騎單車。

2 可持續(xù)住宅——Skyville & Dawson

2.1 項目概況

該項目位于新加坡高密度都市區(qū)Queenstown，是私人公寓和公共組屋區(qū)的交叉地帶，現(xiàn)代的高密度住宅使得原本有限的公共面積更加緊縮，為打破這一局面把自然還給城市居民，WOHA 以“社區(qū)、多元、可持續(xù)”為主題，讓Skyville組屋住宅（圖4）在密集的城市環(huán)境中為居民提供了一方愜意的生活凈土。同時，該項目在可持續(xù)發(fā)展方面提出的一系列策略使其獲得新加坡最高等級的可持續(xù)設(shè)計評級——“Platinum Greenmark”。

2.2 可持續(xù)生活策略

2.2.1 公共空間

圖4 Sky ville@Dawson鳥瞰圖

圖5 Skyville平面圖

建筑的3個47層塔樓共有960間房屋分布在12個社區(qū)中，每個社區(qū)共享一個“熱帶社區(qū)空間”和“空中平臺”（圖5），這樣能盡可能減少社區(qū)居民到達公共空間和便利設(shè)施的步行距離。此外，頂層的開放空中花園為住戶提供了絕佳的觀景和休憩平臺，大面積的硬質(zhì)鋪裝和400 m的慢跑小道可允許多種活動的進行，點綴在硬質(zhì)鋪裝間的綠化也讓室外活動不再單調(diào)。底層的社區(qū)公共區(qū)域的配套設(shè)施齊全，包括廣場、超市、零售店、托兒所、婚禮葬禮使用的亭子以及游戲和健身區(qū)，為居民提供更多元豐富的活動方式和體驗。

2.2.2 室內(nèi)空間

WOHA采用無柱無梁的室內(nèi)空間排布，增加了平面空間布置的靈活性，減少了死角空間的浪費情況，為不同的家庭需求提供了更多的選擇空間，也為未來家庭結(jié)構(gòu)的變化發(fā)展提供了可變的基礎(chǔ)條件。

2.3 被動式可持續(xù)策略

2.3.1 Skyville的被動式通風設(shè)計

在可持續(xù)設(shè)計方面，WOHA提倡被動式設(shè)計，通過對當?shù)氐臍夂驐l件進行分析和回應(yīng)，最大限度地利用“自然”的制冷和通風源，例如下午和傍晚的涼爽空氣和內(nèi)外部的氣壓差來驅(qū)動空氣流通，實現(xiàn)建筑內(nèi)部的降溫，而不是用昂貴的高科技空調(diào)系統(tǒng)。建筑大面積朝向南北方，新加坡的東北季風和南向的海陸風為居住模塊間提供良好的通風環(huán)境，在設(shè)計的過程中，對12個體塊和各個居住單元均進行計算流體動力學（CFD）分析模擬，來保證高效的自然通風。每個住戶單元的所有房間（包括浴室和廚房）都有窗戶，所有窗戶均具有中高頂掛板和懸垂結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合人體工程學尺度，保證在季風季節(jié)窗戶保持打開狀態(tài)并將微風送達到座椅高度。

2.3.2 被動式設(shè)計的意義

建筑無須或少量依靠主動系統(tǒng)（機械的冷卻），被動策略可有效地將室外的自然條件帶入建筑，保持室內(nèi)空間的體感舒適。被動式設(shè)計可使室內(nèi)在大部分時間內(nèi)，僅需要比傳統(tǒng)更少的能源消耗來維持居住者的舒適度。

2.4 其他可持續(xù)策略

2.4.1 可再生能源利用

屋頂花園的亭子頂部安裝的光伏電池板，為公共區(qū)域供電，減少對于電能的依賴和消耗。

2.4.2 雨水凈化

底層的主要景觀的沼澤地可對雨水中的雜質(zhì)進行沉淀和凈化，處理后再將其排放到暴雨管理系統(tǒng)（Stormwater management system）中。

3 可持續(xù)生態(tài)酒店——Parkroyal Hotel

3.1 項目介紹

圖6 Parkroyal Hotel鳥瞰圖

在Parkroyal 酒店（圖6）設(shè)計中，WOHA的設(shè)計團隊將整合可持續(xù)的建筑和景觀理念提升到了新的高度。為了和項目周邊的綠色環(huán)境保持生態(tài)協(xié)調(diào)和融合，設(shè)計團隊從項目的周邊景觀Hong Lim Park中找到靈感，設(shè)計出一個總的綠化面積兩倍于Hong Lim Park的垂直方向的綠色空間。位于建筑塔樓之間的綠色生態(tài)平臺不僅可以連接建筑的各個塔樓，而且提供了私人的公園空間，該空間內(nèi)包括高大的棕櫚樹、灌木、開花的下層植物、瀑布和懸掛的藤蔓。Parkroyal酒店的設(shè)計理念體現(xiàn)了新加坡以其獨特的熱帶生態(tài)系統(tǒng)和城市結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以此來實現(xiàn)“City in a Garden”的目標。

3.2 生態(tài)視野設(shè)計

WOHA的設(shè)計團隊對Parkroyal酒店的設(shè)計構(gòu)想是由內(nèi)而外的“酒店花園”。每4層樓，酒店的前立面都會用曲線狀的種有當?shù)氐臒釒е参锏摹翱罩谢▓@”將建筑空間包裹起來（圖7）。這一設(shè)計創(chuàng)造了超過4 550 m2的綠化面積，使場地的綠化面積翻了一倍。建筑的E形平面圖有助于建筑內(nèi)部與自然景觀的視覺聯(lián)系，同時最大限度地增加客房數(shù)量，俯瞰Hong Lim Park、酒店空中花園。

圖7 Parkroyal Hotel立面綠化設(shè)計圖

圖8 由內(nèi)而外的通透景觀設(shè)計圖

室內(nèi)植物的大量使用加強了人與自然的視覺聯(lián)系（圖8）。大廳里，藤蔓與木板墻交錯，花壇盛開。在精選的客房設(shè)計中，室外植物沿著窗戶的長度延伸，進一步模糊了室內(nèi)和室外之間的界限。外部走道以赤道熱帶植物和水景為界（圖9），橫貫私人客房和公共區(qū)域。

除了為酒店客人提供自然景觀外，Parkroyal酒店還是新加坡密集城市環(huán)境中難得的綠地。酒店的服務(wù)區(qū)位于大樓的西南側(cè)，遠離Hong Lim Park，而Parkroyal酒店的后立面綠化設(shè)計，為廣大公眾提供了一個觀察自然景觀、自然系統(tǒng)和自然演化過程的景觀視角。使Parkroyal酒店的價值不僅僅體現(xiàn)在建筑本身，也延伸到了城市和人文脈絡(luò)中。

3.3 建筑仿生學設(shè)計

3.3.1 生物仿生設(shè)計

在Parkroyal酒店的玻璃塔樓之間，由預(yù)制混凝土構(gòu)成的分層板疊加成了一個類似于亞洲鄉(xiāng)村梯田（圖10）的垂直景觀。這些有機仿生形態(tài)在構(gòu)成新加坡市中心的城市群的密集硬邊構(gòu)造中是獨一無二的。在建筑的外部形式和內(nèi)部空間中，象征性的參考自然界中的輪廓，圖案，紋理或數(shù)字，對建筑中的墻壁和地板細節(jié)，家具和細節(jié)進行綠色生態(tài)設(shè)計。

在酒店的內(nèi)部設(shè)計中，一層層彎曲的木頭構(gòu)成了大堂的主桌和酒店的吧臺。這些結(jié)構(gòu)似乎是有機地從墻壁和天花板的木條帶中生長出來。此外，酒吧和大堂的主桌都坐落在無定形的紋理地毯島上，使它們與地板融為一體。這些設(shè)施都被設(shè)計成柔和的曲線，營造出被風或水緩慢風化的地質(zhì)形態(tài)。

Parkroyal最具特色的是它的彩色人形鳥籠（圖11）。這些設(shè)計坐落在懸臂式平臺的邊緣，在鳥籠的內(nèi)部能夠俯瞰城市，給人強烈的風險感。從鳥籠內(nèi)部看，只有一個出口通道，沿著一個只有玻璃和木制扶手保護的狹窄平臺進入鳥籠，客人被鳥籠的鋼筋完全包圍和保護，但仍然會意識到他們的身體和地面之間的巨大高差。這些異想天開的設(shè)計會讓客人感受到可控制的威脅，加上可靠的保護，使客人感受到使用的興奮感。

圖9 立面綠化景觀圖

從客房到電梯大堂的外部走道也提供了類似的體驗。這里沒有水平欄桿，相反，客人被間隔幾英寸的豎條保護著穿過走廊，客人可以在走廊盡頭的酒吧感受到16層樓高的城市景觀。

圖10 預(yù)制混凝土“梯田”設(shè)計圖

圖11 “鳥籠”設(shè)計圖

3.3.2 幾何仿生設(shè)計復雜的幾何和分形圖案是Parkroyal酒店內(nèi)部細節(jié)的另外一個主題。由木頭和金屬圍合組成的螺旋樓梯的設(shè)計（圖12）讓人聯(lián)想到無處不在的斐波那契級數(shù)。在大堂入口的立面設(shè)計上，薄薄的木板條層層疊疊，形成了類似當?shù)貍鹘y(tǒng)文化的木結(jié)構(gòu)形式。這種設(shè)計理念也應(yīng)用于天花板和3層以上功能房間的墻壁上。在大空間的處理上，使用折疊屏風將較大的開放空間分隔成一個個小的會客空間，增加了空間的復雜性和使用功能。

建筑的空間結(jié)構(gòu)中也引用了分層模式（圖13）。該建筑分為3個不同的區(qū)域：一層區(qū)域，包括大堂和門廊；公園區(qū)域，包括一個帶無邊泳池的景觀豐富的露臺；客房區(qū)域，共12層。從5樓起，每4層樓就有軟性的生態(tài)景觀包裹著“E”形平面的內(nèi)部空間。客人能夠在密集的城市景觀中，欣賞到酒店從下而上的層層花園。幾何形態(tài)和生物形態(tài)的結(jié)合，景觀的分層和垂直地帶的創(chuàng)造，形成了意識形態(tài)上合乎邏輯的多層面空間結(jié)構(gòu)。

3.4 被動式節(jié)能設(shè)計

圖12 室內(nèi)螺旋樓梯設(shè)計圖

Parkroyal酒店與自然的關(guān)系不僅體現(xiàn)在象征性的理念設(shè)計上，也體現(xiàn)在具體的被動式設(shè)計中（圖14）。酒店內(nèi)的整合可持續(xù)系統(tǒng)設(shè)備減少對寶貴資源的需求，使建筑更加的節(jié)能。建筑的東北方向采用高性能玻璃和自遮陽設(shè)計，減少了太陽對建筑立面的太陽輻射量，同時酒店內(nèi)部盡量采用自然通風的空間設(shè)計，從多方面降低了它的制冷能耗需求。建筑的高窗墻比減少了對于人工照明的需求。上層的雨水收集系統(tǒng)所收集的雨水能夠灌溉下面的空中花園，當灌溉需求過大，無法自給自足時，不足的水將由新加坡公共事業(yè)委員會提供的新水、再生水進行補充，而建筑所使用的儲存水資源設(shè)備位于建筑的場地中。此外，屋頂上的太陽能板能夠為植物的生長燈和軟景觀照明提供電力，使空中花園成為零能耗花園。

15 000 m2的綠化同時為酒店和周邊地區(qū)帶來了利益。建筑的垂直綠化和空中花園中種植了多種區(qū)域性的植物物種，包括雞蛋花樹、棕櫚樹、開花的螺旋花和高良姜，以及各種大葉灌木、蕨類植物和懸鈴木。這種多樣性種植模仿熱帶植物群落環(huán)境，最大限度地為當?shù)伉B類和昆蟲創(chuàng)造生存的棲息地。此外，大量的綠化也為建筑提供遮陽和隔熱，減少太陽輻射，通過植物和土壤的蒸散減少城市熱島效應(yīng)，同時通過過濾顆粒物、吸收二氧化碳和排放氧氣改善當?shù)乜諝赓|(zhì)量。

圖13 層次分明的綠色立面圖

圖14 被動式建筑設(shè)計圖

Parkroyal酒店的設(shè)計是自然與建筑融合的代表案例，也是可持續(xù)環(huán)境城市設(shè)計的成功展示。WOHA通過對該酒店可持續(xù)的設(shè)計理念，反映了新加坡文化和生態(tài)的和諧共生的理念。這一獨特的建筑空間確定了新加坡將自然融入城市建筑景觀的持續(xù)目標，為游客和當?shù)鼐用駝?chuàng)造了城市脈絡(luò)中的生態(tài)自然的居住體驗。

4 結(jié)語

隨著全球?qū)夂蜃兓⑹汀⑺U棄物越來越多的關(guān)注，綠色城市化正成為未來城市一項不容忽視的議程。作為一個面積只有700多km2的小國，新加坡成為世界上最綠色可持續(xù)的城市之一是一個漫長和艱難的過程，但是新加坡克服了自身的眾多困難，將固有的劣勢轉(zhuǎn)化為自身的經(jīng)濟機遇，實現(xiàn)可持續(xù)的城市發(fā)展。對于未來國內(nèi)的城市發(fā)展而言，分析新加坡的成功之處，結(jié)合國內(nèi)的情況，相信也可以建立一個綠色可持續(xù)的城市。