碳達峰碳中和背景下垂直森林綜合體的應用探究

胡亞州

（甘肅機電職業技術學院，甘肅 天水 741000）

二氧化碳濃度上升是當代氣候變化的最大因素，世界各國都在致力于利用先進技術來追蹤人為排放二氧化碳的途徑。隨著全球人口的不斷增多，城市人口占比日益擴大，當城市人口占比超過50%時，供人居住的城市社區建筑也必然增加，林立的高樓大廈也隨之被認作是全球溫室氣體排放的主要驅動因素，加之隨季節變化帶來的空調排放，城市如何讓生活更美好成為了人們關注的話題，綠色設計、綠色建造、綠色改造、綠色運營也隨之誕生，建筑行業日趨平穩，高頻率大規模的建設已經不常見，這種大幅度的削減適用于發達國家的新建筑和改造，也同時適用于快速增長的轉型建筑。

人們逐漸意識到，政府出臺相應的政策、更多地使用節能技術、人們生活行為的改變可以極大地減少二氧化碳的排放，建筑領域在全球能源的使用方面占比可達40%以上，可持續的建筑設計也走入人們的腦中。垂直森林綜合體的橫空出世就是一個有效的答案，也是一次大膽的嘗試。

1 碳達峰碳中和與垂直森林綜合體

1.1 碳達峰碳中和的意義

現今大家已達成一個普遍的共識，那就是如果環境的氣溫繼續上升2 ℃的話，就會對人類的存續產生影響。冰山融化會造成海平面上升，淹沒沿海地區，極端氣候如暴雨和狂風也會出現。再之前的千年間，全球的氣溫變化其實還是比較小的，波動并不大，但是到了近代100 年間，全球氣溫變化較大，比之從前升高了1 ℃有余，而這100 年間恰恰是人類開始大量使用機械并使用化石能源的時間段。

而碳中和正是為了應對全球氣溫上升而產生的一種策略，碳中和注定將會成為今后“衣食住行”變化的關鍵，當然這其中也蘊含著巨大的機遇，對未來半個世紀之內各行各業的技術突破指明方向，為技術革新提供思路，從而由市場“看不見的手”以及國家“看得見的手”引導各方面的技術升級和產業布局以及各種轉型，進而使得資本流向相應的領域，人才轉向對應的行業，進一步自下而上地改變。

2020 年9 月22 日，中國在第七十五屆聯大會議上初次提出“碳達峰、碳中和”行動，并在2021 年國務院政府工作報告中再次重申“雙碳”目標的重要性及如何穩步推進做好各項工作，碳達峰旨在2030前將碳排放達到我國的峰值，碳中和要求在2060 年前通過節能減排等方式來平衡碳的排放，實現正負抵消，達成“零排放”。

為響應“雙碳”要求，住建部發布了國家標準《建筑節能與可再生能源利用通用規范》GB55015-2021，自2022 年4 月1 日起實行，確定規范內容為強制性工程建設規范，全部條文需要做到嚴格落實，并引入建筑物碳排放的強制規定。

以房地產和建筑相關行業來看，參考世界資源研究所（WRI）得出的結論來看，二氧化碳排放量最多的三個行業是發電和供熱行業、規模以上的制造業和建筑相關行業，包括公路、鐵路、水運、航空等運輸業。制造和建筑相關產業所產生的二氧化碳排放量，所占的比重可以達到23.2%。如果假設使用產業作為衡量基準的話，僅僅從建筑相關行業來看，它的二氧化碳排放量就能占到所有的52.9%。

實際上，在缺乏全球碳排放統一計劃的情況下，綠色建筑的應用，或者建筑能效的改變也以開發商自愿作為主要特征，在缺乏相應的經驗及沒有足夠的財政激勵的背景下，在缺乏大眾認知轉向的基礎上，想要顯著降低能源消耗，快速應用綠色建筑技術也會相對停滯。

所以碳中和就是為了應對全球氣溫升高而產生的不利影響的一種針對性的措施，碳中和注定將會成為今后“衣食住行”變化的關鍵。

1.2 垂直森林綜合體的概念

湖北省黃岡市建造了第一座垂直森林綜合體，五棟塔樓構成“垂直森林”的概念，高層綜合體建筑表面覆蓋著樹木和植物，可以吸收二氧化碳，過濾周圍空氣中的灰塵并產生氧氣，這和老舊樓房的爬山虎不同，在保證建筑物美觀的前提下，將碳排放降到最低。綜合體內部可以實現住宅、酒店、辦公及大型商業等多功能使用空間，可以滿足個人、居民及游客的日常需求，開放式和封閉式的陽臺打破了傳統建筑設計的規整性。其實垂直森林的概念早在20 世紀就已經存在，但是直到21 世紀初才逐漸走入城市，意大利米蘭的Bosco Verticale 就是植物與建筑整合的代表。

“垂直森林”的植物將會隨著季節變化而產生不同的景色：春天，這些樹木將成為一道充滿綠意的風景；夏天，它們的枝葉可以為公寓主人遮擋地中海上空的陽光，用濃蔭給住戶們帶來清涼；秋天，這些不同種類的樹木葉子將形成五彩斑斕的美景；到了冬天，“垂直森林”建筑上的樹木葉子掉光后，光禿的樹木也不會影響住戶們坐在陽臺上曬太陽。

根據相關研究顯示，有三分之一因疾病去世的主要誘因就是空氣質量不佳所導致的，盡管各地已經出臺各種規定，如禁止銷售煙花爆竹、車輛單雙號限行、限制在部分城市中央場所活動等，但仍然有很多人因空氣污染引起相應的并發癥，在這種情況下，污染較大的現代化都市亟需垂直森林的概念來緩解城市發展帶來的消極影響。

2 垂直森林綜合體應用方法探究

2.1 擬解決的問題

能源領域與建筑領域一直保持著密不可分的聯系，由于種種原因，涉及到環境改善的計劃和相關政策一直都沒有得到理想的效果。建筑物的能源使用主要由開發商和業主決定，而業主對于購買的房屋的理解和興趣又會影響建筑的使用功能。隨著經濟的發展，對環境保護的討論也進入到白熱化階段，將能源可再生技術應用到建筑領域中是降低對環境、經濟和社會影響的關鍵方式。

垂直森林綜合體的概念需要認真面對某些缺點，在開放式陽臺和Loft 式公寓之間需要考慮特殊的結構設計，并不是所有的建筑外墻都可以適應垂直森林的建筑理念，因為要考慮到防風、防潮、防腐等各方面的要求。

湖北黃岡垂直森林土建成本比普通的住宅增加了3%～5%，后期維護需要專門的維護團隊來進行，如剪枝、排水、滅蟲害等一系列的工作。

在建筑方面，陽臺和建筑外墻等位置的綠化栽植勢必會增加建筑整體的自重，陽臺位置的懸挑單元需要重新設計，如果按照受力分布不均的傳統陽臺設計，很可能會導致結構形態的改變，各種綠化景觀的形態不容易被設計單位綜合考慮進去。所要計算的內容也比較復雜，在面對集中荷載和平均布載時也比較龐大。

在綠化方面，綠植的灌溉問題需要對管線進行合理布置，綠植自動滴灌系統也需要強化設計，如果沒有合理的滴灌模式，僅靠住戶個人培育是不現實的，由于非專業的原因，不會讓綠植擁有最合理的生長環境，也無法讓綠化持續，僅憑屈指可數的光照時間是無法讓植物長久生長的，蟲害及缺氧等問題也將接踵而至。

2.2 應用技術特點

垂直森林綜合體在常規意義上為建筑物提供一定程度的綠化，但這種生物多樣性并沒有完全解決整棟建筑物碳排放過大的問題，生物多樣性在建筑物的體現是多方面的，如果將垂直森林綜合體的外墻外表面覆蓋可持續生長的綠植，建筑物就擁有了“可呼吸的墻”，一方面將會有助于減少城市熱島效應和PM2.5污染，凈化高層建筑尤其是位于浮塵高度房屋的空氣，另一方面還可以充當隔音屏障，傳統的外墻并沒有很好地解決建筑物隔音差的缺陷。這種應用方式將會再次提升房地產價值。城市的發展不可避免地消耗了城市的綠化，部分地區已開展“綠化率”要求，將綠地帶回城市不僅是一個口號，還是解決城市發展問題行之有效的解決方案。

光電建筑的應用現已十分廣泛，形式也逐漸朝著多元化發展，關于光伏發電的呼聲在西部地區一直很高，垂直森林綜合體也可以采用光伏發電的方式，外墻可以采用部分光伏玻璃幕墻，或者其他形式的光伏瓦墻面，只要合理布置光伏電纜，可以在建筑的任何位置安裝光電接收盒。

這里引用國家住宅與工程技術研究中心的資料，2020 年全國約有700億m2的建筑物總面積，其中約有300 億m2的屋頂和外墻可供使用，按照該面積中20%的面積用光伏技術組合計算，其最大裝機容量可高達3 億kW。如果按照365 d 平均1 200 h 的利用時間計算，那么它的發電量可以達到3 600 億kW 時，基本和4.5 個三峽電站的全年發電量相當。

所以，大力發展光電建筑，采用如光伏幕墻等新材料新技術，將極大地減少碳排放。此外，光電建筑技術還具有極大的經濟效益，據估算，該技術的整個產業鏈的潛在市場總規模超過7.8 萬億元。

3 應用的優勢

3.1 節約能源改善空氣質量

近年來，人們賴以生存的空氣被廣泛關注，室內空氣凈化器的暢銷標志著空氣質量也成為購房的關鍵。市區主要路段空氣質量一直令人擔憂，而市郊區域又距離辦公場所相對較遠，在城市中心地段建造垂直森林住宅大有可為。綠色建筑是建筑領域節能的新風向標，在碳達峰碳中和的號召下，綠色建筑的立面設計參考米蘭的垂直花園，一眼望去的綠植會從各個方面降低空氣的污染水平，有效地調節空氣質量。

3.2 光合作用降低周圍溫度

每日充足的光照帶來的光合作用有助于降低周圍的溫度，綠色的植物可以有效捕捉空氣中的顆粒物，在綠蔭之下還可以乘涼，在炎熱的夏季降低酷暑對建筑物的影響，減少了長時間暴曬下的光污染，也同時減少冷卻系統的損耗，否則空調設備會釋放更多有害氣體，造成更多的碳排放。垂直森林綜合體雖然不足以稱之為森林氧吧，但是綠植吸收二氧化碳，釋放氧氣就足夠日常所需，相較于現行規定的綠化率，垂直森林可以讓購房者真正地感受人類與自然環境和諧統一。

3.3 減少城市熱島效應

熱島效應（Urban Heat Island Effect），是指一個地區的氣溫高于周圍地區的現象。用兩個代表性測點的氣溫差值（即熱島強度）表示。主要有城市熱島效應和青藏高原熱島效應兩種。熱島效應起源于20世紀，隨著社會經濟的發展，人們逐漸發現較為發達地區的溫度往往比偏遠地區的溫度高，這是由于在城市中央人口對周圍環境的干預程度大，流動人口多，造成這種現象背后的主要原因是城市的建筑空間增加和綠化的減少，垂直森林綜合體可以在很大程度上扭轉這種影響。

3.4 提高能源效率

垂直森林綜合體的綠色墻壁可以減少墻壁表面的溫度變化，并提供一些良好的保溫效果，限制建筑墻壁之間的熱量流動。相較于傳統的空調室外機，綠色墻壁在減少污染的情況下，對能源的利用率又是一次提高，現階段商品房的一大特點就是對能源消耗的不關注，怎樣在目前的基礎上增加能源的使用效率成為綠色建筑不得不提的問題，將建筑物外墻覆蓋光伏發電裝置可以讓垂直森林綜合體在傳統住房的基礎上增加能源可再生的可能性，讓自動滴灌的綠植成為一大特點，光電系統不僅僅可以放置在屋面，還可以在建筑立面起到更大的作用。

3.5 市場潛力巨大

綠色概念相關的衍生物逐漸被人們所接受，從商業角度來看，綠色建筑也在吸引著投資者的加入，綠色建筑及其建造技術在未來的一段日子有很大的潛力，主要原因在于全球日益增長的城市可持續發展對人們生活的影響。綠色建筑的市場可能在日常生活中感受不到，但在建材城中，總能看到建筑、裝修等領域各種新技術、新材料帶給人們更多的可能性，人們關注的焦點并不局限于成本和投資方向，綠色環保的主題可能會讓開發商有更大的勇氣去提升土地的價值，進而對周邊形成輻射和帶動效應，因此，在建筑、裝飾等領域，綠色建筑的建筑業產值的提升就由此而來。

4 結束語

在碳達峰碳中和的要求下，全國建筑領域都在積極朝著節能環保方向發展，文章側重于引進垂直綠色綜合體，通過在建筑物內增加綠化，可以節約能源改善空氣質量、利用植物的光合作用降低周圍溫度、有效調控城市中央的熱島效應、運用自動滴灌系統提高能源效率減少資源浪費，垂直森林綜合體應用市場十分火熱，潛力巨大，在當前形勢下已經成為了引人關注的焦點。有多個城市已經采用了垂直森林式建筑，在不久的將來一定會產生更大的影響和更多的使用場景。