基于垂直森林理念的沈阳居住建筑可持续设计模式研究

董潇迪

哈尔滨工业大学建筑设计研究院 辽宁 沈阳 110000

1 背景解读

随着世界城市化进程的发展，出现人口密度集中、存量用地集约、路网密度小、绿色服务设施分配不均等现象，致使居民出行意愿减少，平均居家时间达50%以上[1]。社区公园与垂直森林住宅的多功能发展，成为新时代城市规划满足居民生活需求的核心研究主题。“垂直森林”理念最早由Stefano Boeri在2007年米兰垂直森林双塔项目中提出，强调在高密度的城市生活中，垂直的建筑隐喻为丛林，可以从物质上解决居民的生活需求，精神上构建人与自然的和谐关系[2]。

2 国内外案例分析

在当今时代，科技并非授予人类驾驭自然的权利，而是帮助重建人与自然的共生条件，创造出可以自给自足的居所，重新带来微观与宏观的气候变化，提供富有矿物质的天然氧吧环境。最重要的是这样的建筑可以成为未来建筑设计的原型，重建城市生态环境，融合人工与自然。

(1)米兰垂直森林：垂直森林双塔设计主要用植物的四季变化来替代传统城市的建筑表皮，应用植物的微气候调节作用，实现建筑的可持续发展。旨在解决由于城市快速发展而带来的空气污染、噪声、城市热岛等问题。总建筑面积5万㎡，建筑共30层，主要功能为65-450㎡之间的公寓，并配备约80㎡的空中平台。种植大型乔木约900棵、灌木5000棵以及诸多草本植物，并结合雨水收集、太阳能供电等措施，保证建筑节能运行[3]。垂直绿化的设计增加了城市的绿化面积，有效的阻挡城市噪音，并可以净化空气，为生物在城市中增加新的栖息地。每一栋城市垂直森林的绿植覆盖扩张，可以为城市增加近3万㎡的绿化面积[4]（图1）。

图1 米兰垂直森林绿植阳台

(2)瀚海晴宇高端改善型社区：位于郑东新区CBD副中心上，不以传统豪宅经验为前进动力，而是打破传统豪宅的藩篱，提供一种全新的生活图景，予以居者更多空间。主体共9栋建筑，阳台以白色流线与绿植相呼应，配以深色建筑玻璃幕墙本底，在城市中创建新的视觉感官。总建筑面积22.5万㎡，户型面积在183-659㎡，3室-6室，户户花园设计。采用一层一户、一梯一户的设计理念，大型私家露台和生活小阳台将景观引入每户。同时，每户均配备新风系统，过滤空气中的PM2.5（图2）。

图2 瀚海晴宇绿植阳台

实际案例中垂直绿化的实现方式是利用大尺度阳台，而大尺度阳台需要与户型面积相匹配、户型面积需要与生活方式相匹配、绿化面积需要与地域气候相匹配。因此，垂直森林的可持续设计，要从市场需求、地域局限、技术措施三个方面进行解读。

3 是谁需要此类产品——市场需求

(1)市场特征。沈阳商品住宅市场以刚需市场为主要特征，户型以70-90㎡的二房产品为主要购买力，其次为100-120㎡的三房产品，别墅产品以小面积、低总价产品热销。由于二孩等政策放宽，三房户型成交量上涨2%。从沈阳成交结构看，刚需改善市场特征明显，在利好政策叠加+二孩政策的引导下，改善型产品将成为竞品。

(2)客源特点。主力客源市场面向改善类需求的高端人群（20岁-50岁），包含了“月光族”、“负债一族”的年轻人与在行业内有所成就的社会精英人群。据招商银行信用卡对高端人群的消费行为特征分析得出，这类人群的生活形态已经由“奢华与品质”转向为“健康与喜爱”，他们对居住产品的需求则分为以下两类：1）刚需改善型:家庭人口规模小或二孩政策下双子女家庭；三室-四室既满足需求；2）奢适改善型:家庭人口规模大且对生活品质有较高追求。

4 如何应对寒冷气候——地域局限

沈阳属于寒冷地区城市，四季分明，年平均气温6.2～9.7℃，冬季漫长，因此，在寒冷地区应用垂直森林设计手法适宜室外种植耐寒性较强常绿植物，同时，考虑采用阳光温室做法确保植物的存活与景观体现。如沈阳盛世园田居，是沈阳地区首批对室内种植理念进行应用的居住区。户型面积在67-132㎡，户户配备一个10-40㎡的室内田园室，结合阳台功能与客厅相连。种植区加强了建筑的荷载设计，增加承重结构层，配备双层防水层，并设置50公分的土壤层、防根刺的保护层与渗水层。开发模式强调“采撷四季”、“专业指导”的宣传理念，将居住与四季种植进行结合，室内种植可以一定程度解决寒冷地区气候地域性的局限性问题。

5 怎样实现空中绿化——技术措施

垂直森林的主要特点是将植物在建筑空中进行种植，满足居民与自然景观的共生需求，实现空中绿化首先就要解决建筑垂直表皮的绿化问题。

1）屋顶及阳台绿化。以建筑物屋顶或阳台的钢筋混凝土板层作为基层，在承重结构处固定种植池，保证建筑荷载达到100kg/㎡，其上铺设双层防水保护，才能够继续增加25-40公分的构造层。构造层中一般包含保湿、蓄水、过滤、种植与植被层。2）垂直绿化。一般包括在建筑立面表皮进行藤蔓式与模块式墙体绿化两种形式，前者以藤本植物的自由攀爬为主要绿化手段，后者利用模块构建进行大街和拼装，形成各类图案的垂直立面景观。采用垂直绿化手段的建筑表层湿度与未进行绿化的建筑相比可提高10%-20%。

6 垂直森林居住产品可持续设计

(1)刚需改善型——空中别墅，立体洋房

以家庭人口规模小或二孩政策下双子女家庭为目标人群，户型为三室-四室,面积为130-175㎡，对社区整体品质有较高要求，以改善性舒适型居住空间为主要特征。考虑到产品针对客群为年轻人，所以空间功能设计上灵活多变，采用“一带二”户型尽享（图3）A户型套内面积：138.84㎡，公摊面积：31.9㎡，总建筑面积：176.34 ㎡，阳台面积：29.17 ㎡。B户型套内面积：108.42㎡，公摊面积：24.9㎡，总建筑面积：133.32㎡，阳台面积：27.09 ㎡。一层二层空间共用一个公共走廊，大大地节约了每户的公摊面积。阳台采用装配式的方式，主体完成后再将阳台固定在外立面上，增加的阳台面积可以作为空中花园。建筑南北立面引入了“垂直农场”的概念，通过种植一些蔬果来满足住宅内人群对食物原材料的基本需求。

图3 刚需改善型户型平面图及示意图

1）气候适应性强

阳台开窗可应季节性变化需求开启悬窗（最大开启80°），符合北方季节特征，满足四季种植需求。2）露台对居住空间影响。利用露台坡度做一二层的交通连接，节省室内空间并增加室内空间的趣味性。3）垂直绿化体系覆盖建筑表皮，大大增加绿化面积，提升建筑生态节能品质（图4）。4）户型利用两层层高优势，提高露台净高，为中小型植物生长提供空间，创造具有别墅感的立体花园空间。

图4 垂直绿化建筑表皮示意图

(2)奢适改善型——三代同堂，四季绿谷

以家庭人口规模大且对生活品质有较高追求为主要目标人群，户型面积为305—310㎡，对社区整体品质有较高要求，以改善性舒适型居住空间为主要特征。户型A套内面积：254.89㎡，公摊面积：31.31㎡，建筑面积：308.48 ㎡，阳台面积：44.56 ㎡。户型B为套内面积：254.89 ㎡，公摊面积：31.31 ㎡，建筑面积：305.90 ㎡，阳台面积：39.40 ㎡。在不影响传统户型南向采光基础上，山墙面加入温室系统，平面三角形的户型采光面加大，同时相夹的温室系统成喇叭状对外，削弱了进深对温室采光的影响（图5）。

图5 奢适改善型户型平面图及示意图

1）三代同堂的生活空间。考虑到老人与双子女的家庭结构，本户型中包含四个朝阳的卧室，为全家提供优质休息空间，辅以多种多样的功能空间，提升家庭生活品质。房间功能的灵活性，为未来生活留有拓展的余地，业主也可以根据自己喜好，打造独有的特色房间（图6）。2）花园恒温系统。考虑北方季节特征，将垂直的花园进行封闭（可开启）处理，形成可以四季种植相对理想的种植环境。共用中庭温室系统，使得邻里互动更加直接，是新型居住方式的挑战。3）功能拓展。在原有住宅基础上可以进行功能复合,向综合体转变，甚至向垂直城市方向发展（图7）。4）技术支持。结合自然光采集与人工光环境建设，选取700-1000LUX间的光照度的放电灯或纳灯对植物进行人工植物补光，保持植物光合作用能力，并通过高反射镜设置太阳光采集系统，进行室内补光（图8）；由于中庭空间的上下贯通,使得空间内存在高度差，会导致热压通风的出现，利用此优势形成烟囱效应组织自然通风，并在植物配置上不宜种植过密与过高植物，避免出现由于植物蒸腾作用的中庭闷热现象。由于北方冬季采暖导致植物成活率较低，使用土壤通风管与恒温箱，并引入加湿器和喷雾装置，有利于提升土壤温湿度条件。

图6 奢适改善型户型分析图

图7 功能拓展分析

图8 采光环境分析

7 结语

垂直森林在国内外的实践案例证明，其设计模式是解决城市快速发展带来城市病问题的有效途径之一，不仅满足居民亲近自然的诉求，在一定程度上缓解城市热岛效应、提升了城市活力、创建了宜居环境。结合地域环境，如何将市场需求、地域局限与技术措施结合，在特殊地域气候条件下的城市进行设计应用，是未来需要探索的核心问题。文章创新提出刚需改善与奢适改善两种户型，尝试以此对沈阳城市居住建筑进行可持续设计模式探索。