綠色基礎設施在現代建筑中的發展

王琪瑤

在設計實踐中，植被可以通過多種形式介入建筑空間，包括在水平方向介入與在垂直方向介入、在內部空間介入和在外部空間介入。由于應用場所、研究方法、術語、運用目的和統計標準等方面的多樣性，綠色基礎設施并沒有一個全面的標準分類。它是一種涵蓋城市空間內所有功能的生態體系網絡，包括地區內部和周圍地區的各種綠色空間。

1 綠色建筑的分類

綠色基礎設施按照放置方向和放置位置可以分為水平綠化裝置與垂直綠化裝置兩大類。其中水平方向包括綠色屋頂和高架森林，垂直方向包括綠色立面、綠色墻壁、綠色梯田和垂直森林[1]。在水平綠化中，綠色屋頂是綠色基礎設施中最早運用在建筑中的形式，是一種具有種植植物與種植基礎的屋頂形式。根據介質深度、屋頂尺寸和使用頻率等參數不同，綠色屋頂可以分為密集型綠色屋頂和廣泛型綠色屋頂。這種綠化系統在城市中能夠起到生態調節作用，包括減少城市熱島效應、調整建筑的內部氣候等。如圖1 所示，WANG X 等人通過圖示說明了各種綠化基礎設施的應用位置。

圖1 綠色基礎設施的分類（來源：由WANG X 等人繪制）

以綠色屋頂與綠色立面為代表的綠色基礎設施，最早可追溯到古巴比倫時期的空中花園。現代主義興起后，建筑師對可以供居民使用的綠色屋頂與綠色花園進行了各種研究，水平方向的綠色屋頂被廣泛用于實踐。到20世紀末至21 世紀初，綠色基礎設施被用來挑戰綠色立面這種新的城市元素，在新建筑的制造與老建筑的修復中都起到改善微環境的作用。綠色立面流行后，垂直花園成為一種新的建筑語言在現代城市中傳播。

2 綠色基礎設施在人類健康影響研究中存在的問題

研究表明，大型綠色基礎設施可以在多方面發揮作用，如降低局部氣溫、減少空氣污染、緩解城市發展與自然生態之間的矛盾等，為人們提供積極樂觀的社會效益[2]。

同時，一些文獻數據表明，綠色基礎設施可能會影響慢性病發病率、死亡率等指標。在城市中，綠色基礎設施的分布情況會影響兒童呼吸系統疾病的病患數量。這些研究中提到的綠色基礎設施對健康產生的影響缺少直接且明確的量化指標，沒有適合的效應評價體系。在研究中獲取數據時，能夠獲取數據的時間段較小，難以建立起長時間跨度的比較[3]。

在關于健康影響的研究中，研究者關注的往往是一些規格較大、城市尺度上的綠色基礎設施。這些大型的綠色基礎設施多指具體的樹木效益，如大面積的整體植被覆蓋、樹冠遮蔽等廣義上的綠植樹木或傳統公園，而不是直接談論介入建筑的、更加局部化的綠色基礎設施，如攀附在建筑局部的綠墻系統、綠色立面系統、放置于屋頂的綠色屋頂系統等。

對于以綠色屋頂和綠色墻壁為代表的綠色基礎設施，目前還缺乏關于這些設施對健康影響的研究。這些綠色設施在不同的類別中具有不同的特點，很難對其進行系統的描述。同時，此類綠色基礎設施往往規模較小，只影響建筑內和周圍的居民，很難衡量這些設施對健康的影響[4]。

在精神健康方面，置于建筑間或建筑中的小尺度綠色基礎設施對使用者與居民產生了良好的影響。在綠色屋頂、垂直森林、綠色墻壁等綠色基礎設施的配合下，建筑物之間可以獲得許多綠色空間。這些綠色空間能夠靈活出現在建筑的各個部位，讓每一個區域的用戶都能便捷地使用綠色花園。這種綠色花園能安撫使用者的情緒，對使用者舒緩壓力、穩定情緒、調節身心等方面具有良好作用。但是，這些驗證綠色基礎設施心理療愈作用的研究同樣缺少合理的量化標準。

3 綠色基礎設施產生的生態效益與經濟效益

3.1 綠色基礎設施產生的生態效益

除了對使用者的療愈效果外，綠色基礎設施還起到調節生態環境的效果。Bosco Vertical 是一座擁有大量綠色基礎設施的住宅樓，如圖2 所示，這棟位于米蘭的建筑廣泛采用垂直森林這種綠色基礎設施，并通過了能源與環境設計先鋒（Leadership in Energy and Environmental Design，LEED） 金級認證。該建筑的建造成本與維護成本都十分驚人。為了讓種植在建筑中的植物能夠正常生長，業主需要支付一大筆費用去定制特殊的灌溉系統和觀測設備。在日常的維護和使用中，運營者需要雇傭一批特殊的園藝師對建筑中的樹木進行養護和修剪，從而保證住宅樓內用戶的正常居住體驗。這些園藝師需要針對這棟獨特的建筑進行專門培訓，并在日常維護中進行高空作業，如圖3 所示。從配套輔助系統到專業人員的培訓，Bosco Vertical使用垂直森林這種綠色基礎設施看似達到良好的節能效果，但事實上卻造成額外的隱形支出。

圖2 Bosco Vertical 的垂直森林（來源：由Paolo Rosselli 于2015 年拍攝）

圖3 Bosco Vertical 中進行高空作業的園藝師（來源：由Laura Cionci 于2015 年拍攝）

除此之外，并非所有采用綠色基礎設施的建筑都能達到預期的生態效果。綠色基礎設施在建造和使用過程中采用的材料會對建筑物整個生命周期的綠色效果產生影響。不同材料的綠色外墻系統對環境造成的負擔差別很大，如使用較多不銹鋼支撐系統和毛氈層系統就會對環境造成的負擔較重。可以采取措施減輕某些綠色幕墻系統的環境負擔，從而減少系統的能耗。例如在設計綠色幕墻系統時，多采用節水節電的灌溉系統；依據基地的實際氣候環境選擇合適的植物和種植配比等。

3.2 綠色基礎設施產生的經濟效益

選擇適合當地的綠色基礎設施會大大提高其在整個生命周期中的生態效益。一些業主與設計師因為追求先進的綠色節能技術與特定的外觀效果，從較遠的地方運輸特別的設備。在運輸過程中往往會產生較多費用和碳排放量。當設備達到使用年限需要更換時，廢棄的設備如果無法得到妥善處理，在報廢環節又會影響周邊環境。從全生命周期的角度來看，建筑尺度上的綠色基礎設施產生的總體生態和經濟效益大打折扣，一些設備在使用時節省出來的費用甚至遠遠超出設備建造、設備維護、設備報廢等的總花費。因此，在設計階段選擇綠色基礎設施時，設計師需要優先考慮當地可獲得的材料與設備，積極運用當地的技術與設施。

在對綠色基礎設施系統進行深入設計時，需要考慮設備整個生命周期，優先選擇可回收、可重復利用的材料，并在建造前妥善安排和設計之后的廢棄與回收程序。

綠色基礎設施是一項靈活多變的綠色建筑技術，針對不同的環境使用不同的技術可以提高綠色基礎設施的效益，但目前對本地化的重視還有所欠缺。相關學者們應加強與當地的合作，研究出適應城市發展規劃情況的評估工具。理想的評價工具應能全面考慮城市各方面的特性，每一種綠色基礎設施都有相應的特點、美學潛力與養護需求，在選擇時應綜合考慮建筑物與場地氣候的特點[5]。綠色基礎設施不應只是建筑外部空間中的裝飾品，在改善建筑立面形象時，綠色幕墻、綠色屋頂等應最大限度發揮綠色效益，達到節能效果，這樣才能對使用者產生最大的經濟效益。

4 綠色基礎設施與城市之間的沖突

作為一種新興的美學符號，帶有自然植物的綠色基礎設施在融入現代建筑環境中時面臨著一些挑戰。綠色基礎設施能夠為建筑外觀帶來顯著的視覺特征，在打造節能環保型建筑的同時改造城市景觀，提升城市美學。新加坡26 層的EDITT 大廈由建筑師T R Hamzah 和Yeang 設計，該建筑獲得了生態設計的相關獎項。ALI 等認為該建筑通過使用大量的綠色梯田增加了當地的生物多樣性，并修復了生態系統，具有良好的環境效益[6]。但是在TABB 等看來，該建筑對綠色基礎設施的使用是“建筑秩序和構造系統傾向于以龐大、僵硬、不自然的形式來支配自然系統”。

綠色基礎設施在建筑中的廣泛應用主要在于其環境修復功效，但很少有研究探討城市居民對綠色基礎設施的審美偏好，以及潛在的文化歷史因素會如何影響人們對其他城市自然系統的看法[7]。LODER 使用現象學的調查方法，對北美城市中的辦公室工作者進行調研[8]。一部分居民不認可綠色屋頂是一種自然的建造形式，但仍然能感受到放松與平靜，城市以往給居民留下的控制感美學印象與目標的生態形象產生沖突。綠色植物在建筑的頂端生長，所形成的新型景觀對于習慣城市中建筑裸露表面的居民來說，是一種巨大的視覺沖擊。這種差距會讓居民對城市中的自然區域有一種模糊的反應。作為一種新興的綠地模式，綠色屋頂缺乏山脈、森林等象征意義，而設計者們又熱衷于用其模仿自然環境。LODER 的研究只限于綠色屋頂這一種綠色基礎設施，關于人們對其他類型的綠色基礎設施是否有同樣沖突感的研究還十分有限。

5 結語

綠色基礎設施作為一種新型綠色建筑技術，具有巨大的發展潛力。如今，要想最大限度利用綠色基礎設施建設，仍有許多難題亟待解決。作為我國解決自然與城市發展問題的方法之一，綠色基礎設施需要在提升健康效益、生態效益、經濟效益等多方面平衡發展。此外，良好的管理與評價體系也是優化綠色基礎設施實際應用效果的重要方式。

隨著綠色基礎設施技術與設計美學的蓬勃發展，綠色立面、綠色屋頂等設施已經被一些一線城市的市民接受。相信在不久的將來，建筑尺度的綠色基礎設施會為城市帶來更多的舒適景觀。