探析响应海南气候的建筑与绿化一体化设计

摘 要：绿化作为一种生物性手段，在对环境进行生态补偿、提高外围护结构节能效益、改善室内外环境质量等方面具有独特的作用，建筑与绿化的一体化设计一直是建筑师进行设计创新的重要领域。文章结合实例，对绿化与墙面一体化设计的类型做了简要介绍。

关键词：气候响应;建筑绿化;一体化设计

基金项目：本文系三亚学院人才引进项目“响应海南气候的建筑与绿化一体化设计策略研究”（USYRC19-14）研究成果。

一、建筑界面生态修复的思考

建筑界面是室内外环境相互作用的媒介，更是众多生态设计手段集成设计的载体，其物理、生物特性可对室内外环境之间的能量流动过程产生重要的影响。绿色植物与建筑界面的整合设计意义重大，绿化作为一种生物性手段，在对环境进行生态补偿、提高外围护结构节能效益、改善室内外环境质量等方面具有独特的作用。建筑界面与绿化的一体化设计可视为一种生态修复工程，通过生态补偿性设计可增加人居环境生态系统的生物多样性，最大限度利用其生态服务功能来改善居住环境的生态质量。绿化也可视为一种特殊的建筑材料，利用遮阳与蒸腾作用来调节建筑围护结构的表面温度、室外空气温度与平均辐射温度等热环境参数，显著减少围护结构的太阳辐射和热量，进而获得优于常规围护结构的热工性能和生态效益。据上海植物园的相关研究，在夏季高温时段，屋顶绿化可使建筑外表面温度下降24.6℃，内表面温度下降3～5℃，壁面绿化墙面温度可比无绿化时低5～14℃，室温可相应降低0.5～5℃[1]。

海南地处亚热带气候区，夏无酷热，冬无严寒，气温年较差小，光、热、水资源以及地方乡土植物物种与资源较为丰富，遮阳、通风、隔热、防台风和暴风雨是海南建筑气候适应性设计的重点问题。建筑与绿化一体化设计技术利用植物的自然生态过程来实现室内外微气候环境的调控，这是海南城乡人居环境建设积极响应地域气候、体现椰风海韵特色的基础性研究工作，也是一个具有广泛应用前景的建筑产业发展方向。

二、建筑与绿化一体化设计技术

作为一种独具魅力的建筑语言，建筑绿化得到了越来越多建筑师的青睐，寻求绿化与建筑整合设计之道一直是建筑师进行设计创新的重要领域。绿化不仅是建筑结合自然的一个语言载体，而且还通过对阳光、风雨的过滤形成了舒适宜人的室内环境。马来西亚建筑师杨经文在高层建筑设计中结合热带气候建构了生物气候学理论，他不仅分析了植物在美学、生态学与能源保护等方面的作用，还创造性地将绿色植被引入高层建筑，充分挖掘了高层建筑与立体绿化一体化整合设计的潜力，空中花园、阶梯式平台绿化、螺旋式立体绿化是杨经文常用的设计手法。在新加坡EDITT Tower设计之初，他就非常关注生态系统的自然演替属性，利用特色鲜明的绿化组织方式形成了连续的空中绿化景观坡道，从地面蔓延到建筑顶层，既有利于物种迁移，又与雨水利用系统紧密结合，还改善了建筑界面的生态环境与微气候环境（图1）。在印度古尔冈Manesar千禧之巅信息技术园的Spire Edge大楼设计中，他也运用了类似的设计手段，其主要设计特色也是通过连续的绿色坡道从地下室延伸到屋顶花园，雨水经景观坡道过滤后汇入地下室储水箱，将雨水收集与再利用循环系统与建筑形式语言融为一体（图2）。日本东京奈良塔的方案设计，结合旋转平面的设计手法，在建筑外立面上形成形式新颖的螺旋式连续立体绿化，既有利于形成连续稳定的植物群落，又将雨水收集系统巧妙地寓于其中，整个系统设计具有较强的创造性（图3）。上述一系列工程实践立足于生态系统的视角，超越了形式语言的表象，遵循着深层生态逻辑，全面展示了建筑与绿化进行深层生态整合设计的可能性。

三、绿化与墙面一体化设计的类型

从生态视角来看，住区环境绿化的设计目标是对内创造舒适宜人的微气候环境，对外架构人与自然环境实现亲和的友好桥梁。环境绿化在住区微气候环境调控方面的作用主要体现在温湿度、风环境与遮阳等方面，加强绿化设计的整体性、注重挖掘绿化在节能设计中的潜力已成为当前住区规划设计新的发展方向。墙面绿化是立体绿化中占地面积最少，而绿化面积最大的一种形式。与天然土壤相比，墙面绿化的生境较差，而且因朝向、位置、高度与表面材料的差异形成了多样化的生境条件，需要结合区域气候特点与建筑功能要求，选择适宜的植物类型与技术方法，以降低后期养护成本。根据绿化与墙面的整合形式可分为攀援类绿化、设施辅助类绿化、构造整合类绿化、工业部品类绿化。

（一）直接攀援类绿化

直接攀援类墙面绿化利用攀援植物的吸附、缠绕等特性，使其在生长过程中直接依附于建筑墙面。墙面表层材料是攀援植物吸附的基础，墙面越粗糙越有利于植物生长吸附，如清水砖墙、水泥拉毛墙面等。该绿化类型有破坏墙面构造、攀援高度受限、绿化周期长等弊端。据重庆建筑大学的相关研究，植物直接附着于墙面不利于墙体散热[5]。为避免上述问题，可分层设置种植槽和辅助固定措施，在绿化和墙面之间形成通风间层，一方面可避免植物根系对外墙的破坏，另一方面可增强隔热与通风散热效果。同济大学行政楼改造项目采用了工字钢结构支承种植槽，同时辅以绳索、遮阳网作为植物辅助攀援设施（图4），该方法也可用于既有住宅建筑的改造工程。

（二）設施辅助类绿化

设施辅助类墙面绿化利用支架来辅助植物攀援生长，该绿化类型在墙面设置各种形式的构架以支持绿化模块，并有配套的灌溉系统，通过绿化与建筑的一体化设计，可取得较好的建筑立面效果。对于多层和高层建筑可在外墙上分段设置种植台，如重庆天奇花园住宅在西墙上分层设置了种植台构件与自动洒水装置，在绿化与墙面之间预留有一段距离，此举可提高墙面遮阳和通风散热效果（图5）。日本某建筑利用墙体之外55cm处耐腐蚀性的穿孔板作为藤蔓植物攀爬的装置，创造了与植物一体化的建筑形象（图6）。

（三）构造整合类绿化

该绿化类型将绿化作为建筑创新设计的形式语言，通过合理的构造措施为绿化提供良好的生境条件。日本著名建筑师藤森照信设计的“蒲公英之家”是构造整合类绿化类型的经典实例，它以石饰面板与载土钢架作为绿化载体，并运用穿孔金属板来解决土壤排水与通风问题，这些构造措施为绿化与建筑和谐共生创造了条件（图7、8）。随着绿化技术的发展，日本许多绿化公司已研发出多种多样的工业化绿化构造技术，用土壤容器和供藤蔓植物攀爬的金属网形成系统化的组件，在镶板与外墙之间预设维护通道，便于工业化施工（图9、10）。这些产品形式充分利用工业化技术体系、施工工艺与构造措施，为绿化与建筑一体化整合设计提供了广阔的应用前景。

（四）工业部品类绿化

随着体系化、轻质化的成套产品不断问世，绿化技术的集成化与产业化进一步推动了一批新技术、新材料的迅速发展，通过工业化途径以体系化的施工方法将绿化产品与构件进行整合，为建筑界面的生态修复提供了成套的复合型绿化产品与技术支撑体系。日本垂直森林墙技术将基盘与植物整合为一体，该产品土壤稳定，既解决了墙面植物固定与风速过大的问题，又为产品标准化、模块化快速施工创造了条件。绿化镶板技术将不锈钢种植箱与人工轻质土、植物整合成一体化的产品单元，利用特制土壤袋形成稳定的生长基质，绿化通常采用耐寒、耐湿、耐干、耐病虫害且木质化较快的地柏，维护极为方便。为了解决荷载限制、土壤固着、绿化日常管理等问题，鹿岛开发了一种可用于坡面屋与垂直墙面的人工轻质绿色模块，厚约5cm，以蛭石为主要成分，添加缓释肥料，基盘较轻，通过铝制框架安装到混凝土墙面上能快速实现绿化覆盖效果。

四、结语

在《中国（海南）自由贸易试验区总体方案》的指导下，海南将更加积极主动地贯彻生态文明和绿色发展的总体要求，人居环境的绿色发展与生态修复技术必将成为新的热点问题。其中，在城镇人居环境生态修复的众多技术手段中，建筑与绿化一体化设计技术将会成为响应海南地域气候、体现椰风海韵特色的一个基础性研究工作。目前，生态修复研究领域对受损山体植被修复的相关技术比较成熟，建筑绿化领域的技术成果也颇为丰硕，这些技术都将为建筑界面的生态修复提供技术上的保障。建筑师应立足于海南亚热带城市人居环境建设的现实问题，以节能技术为切入点，以推动地方植物物种资源及其产业化为手段，综合运用相关学科的研究成果，结合建筑界面的生境特点与功能要求，在满足建筑基本功能与审美需求的同时，充分利用自然调和的能量转换机制，将建筑界面的生态与气候调节功能进行集成整合，使之真正融入到建筑设计创作的技术体系之中，这是一个具有广泛应用前景的建筑产业发展方向。

参考文献：

[1]胡永红.城市立体绿化的回顾与展望[J].园林，2008（3）：14.

[2][3]世界华人建筑师协会，地域建筑学术委员会.永恒的反叛：当代地域建筑创作方法[M].武汉：华中科技大学出版社，2010：183，185.

[4]理查兹.T·R·哈姆扎和杨经文建筑师事务所：生态摩天大楼[M].汪芳，张翼，译.北京：中国建筑工业出版社，2005：71.

[5]周铁军，王雪松.面向生态的住区绿化設计[J].世界建筑，2001（4）：32-33.

[6]周铁军.气候是不可移植的地方特征[J].时代建筑，2006（4）：62.

[7][10][11]NIKKEI ARCHITECTURE.最新屋顶绿化设计、施工与管理实例[M].胡连荣，译.北京：中国建筑工业出版社，2007：140，137，174.

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

作者简介：

吴耀华，博士，三亚学院艺术设计学院讲师。研究方向：绿色建筑与城市设计。