基于垂直森林理念的沈陽居住建筑可持續設計模式研究

董瀟迪

哈爾濱工業大學建筑設計研究院 遼寧 沈陽 110000

1 背景解讀

隨著世界城市化進程的發展，出現人口密度集中、存量用地集約、路網密度小、綠色服務設施分配不均等現象，致使居民出行意愿減少，平均居家時間達50%以上[1]。社區公園與垂直森林住宅的多功能發展，成為新時代城市規劃滿足居民生活需求的核心研究主題。“垂直森林”理念最早由Stefano Boeri在2007年米蘭垂直森林雙塔項目中提出，強調在高密度的城市生活中，垂直的建筑隱喻為叢林，可以從物質上解決居民的生活需求，精神上構建人與自然的和諧關系[2]。

2 國內外案例分析

在當今時代，科技并非授予人類駕馭自然的權利，而是幫助重建人與自然的共生條件，創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，提供富有礦物質的天然氧吧環境。最重要的是這樣的建筑可以成為未來建筑設計的原型，重建城市生態環境，融合人工與自然。

(1)米蘭垂直森林：垂直森林雙塔設計主要用植物的四季變化來替代傳統城市的建筑表皮，應用植物的微氣候調節作用，實現建筑的可持續發展。旨在解決由于城市快速發展而帶來的空氣污染、噪聲、城市熱島等問題。總建筑面積5萬㎡，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，并結合雨水收集、太陽能供電等措施，保證建筑節能運行[3]。垂直綠化的設計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：位于鄭東新區CBD副中心上，不以傳統豪宅經驗為前進動力，而是打破傳統豪宅的藩籬，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，配以深色建筑玻璃幕墻本底，在城市中創建新的視覺感官。總建筑面積22.5萬㎡，戶型面積在183-659㎡，3室-6室，戶戶花園設計。采用一層一戶、一梯一戶的設計理念，大型私家露臺和生活小陽臺將景觀引入每戶。同時，每戶均配備新風系統，過濾空氣中的PM2.5（圖2）。

圖2 瀚海晴宇綠植陽臺

實際案例中垂直綠化的實現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，垂直森林的可持續設計，要從市場需求、地域局限、技術措施三個方面進行解讀。

3 是誰需要此類產品——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㎡的二房產品為主要購買力，其次為100-120㎡的三房產品，別墅產品以小面積、低總價產品熱銷。由于二孩等政策放寬，三房戶型成交量上漲2%。從沈陽成交結構看，剛需改善市場特征明顯，在利好政策疊加+二孩政策的引導下，改善型產品將成為競品。

(2)客源特點。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”、“負債一族”的年輕人與在行業內有所成就的社會精英人群。據招商銀行信用卡對高端人群的消費行為特征分析得出，這類人群的生活形態已經由“奢華與品質”轉向為“健康與喜愛”，他們對居住產品的需求則分為以下兩類：1）剛需改善型:家庭人口規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:家庭人口規模大且對生活品質有較高追求。

4 如何應對寒冷氣候——地域局限

沈陽屬于寒冷地區城市，四季分明，年平均氣溫6.2～9.7℃，冬季漫長，因此，在寒冷地區應用垂直森林設計手法適宜室外種植耐寒性較強常綠植物，同時，考慮采用陽光溫室做法確保植物的存活與景觀體現。如沈陽盛世園田居，是沈陽地區首批對室內種植理念進行應用的居住區。戶型面積在67-132㎡，戶戶配備一個10-40㎡的室內田園室，結合陽臺功能與客廳相連。種植區加強了建筑的荷載設計，增加承重結構層，配備雙層防水層，并設置50公分的土壤層、防根刺的保護層與滲水層。開發模式強調“采擷四季”、“專業指導”的宣傳理念，將居住與四季種植進行結合，室內種植可以一定程度解決寒冷地區氣候地域性的局限性問題。

5 怎樣實現空中綠化——技術措施

垂直森林的主要特點是將植物在建筑空中進行種植，滿足居民與自然景觀的共生需求，實現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，在承重結構處固定種植池，保證建筑荷載達到100kg/㎡，其上鋪設雙層防水保護，才能夠繼續增加25-40公分的構造層。構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，后者利用模塊構建進行大街和拼裝，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行綠化的建筑相比可提高10%-20%。

6 垂直森林居住產品可持續設計

(1)剛需改善型——空中別墅，立體洋房

以家庭人口規模小或二孩政策下雙子女家庭為目標人群，戶型為三室-四室,面積為130-175㎡，對社區整體品質有較高要求，以改善性舒適型居住空間為主要特征。考慮到產品針對客群為年輕人，所以空間功能設計上靈活多變，采用“一帶二”戶型盡享（圖3）A戶型套內面積：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公共走廊，大大地節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“垂直農場”的概念，通過種植一些蔬果來滿足住宅內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）氣候適應性強

陽臺開窗可應季節性變化需求開啟懸窗（最大開啟80°），符合北方季節特征，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，節省室內空間并增加室內空間的趣味性。3）垂直綠化體系覆蓋建筑表皮，大大增加綠化面積，提升建筑生態節能品質（圖4）。4）戶型利用兩層層高優勢，提高露臺凈高，為中小型植物生長提供空間，創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

以家庭人口規模大且對生活品質有較高追求為主要目標人群，戶型面積為305—310㎡，對社區整體品質有較高要求，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 ㎡。在不影響傳統戶型南向采光基礎上，山墻面加入溫室系統，平面三角形的戶型采光面加大，同時相夾的溫室系統成喇叭狀對外，削弱了進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。考慮到老人與雙子女的家庭結構，本戶型中包含四個朝陽的臥室，為全家提供優質休息空間，輔以多種多樣的功能空間，提升家庭生活品質。房間功能的靈活性，為未來生活留有拓展的余地，業主也可以根據自己喜好，打造獨有的特色房間（圖6）。2）花園恒溫系統。考慮北方季節特征，將垂直的花園進行封閉（可開啟）處理，形成可以四季種植相對理想的種植環境。共用中庭溫室系統，使得鄰里互動更加直接，是新型居住方式的挑戰。3）功能拓展。在原有住宅基礎上可以進行功能復合,向綜合體轉變，甚至向垂直城市方向發展（圖7）。4）技術支持。結合自然光采集與人工光環境建設，選取700-1000LUX間的光照度的放電燈或納燈對植物進行人工植物補光，保持植物光合作用能力，并通過高反射鏡設置太陽光采集系統，進行室內補光（圖8）；由于中庭空間的上下貫通,使得空間內存在高度差，會導致熱壓通風的出現，利用此優勢形成煙囪效應組織自然通風，并在植物配置上不宜種植過密與過高植物，避免出現由于植物蒸騰作用的中庭悶熱現象。由于北方冬季采暖導致植物成活率較低，使用土壤通風管與恒溫箱，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 采光環境分析

7 結語

垂直森林在國內外的實踐案例證明，其設計模式是解決城市快速發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、提升了城市活力、創建了宜居環境。結合地域環境，如何將市場需求、地域局限與技術措施結合，在特殊地域氣候條件下的城市進行設計應用，是未來需要探索的核心問題。文章創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行可持續設計模式探索。