绿色基础设施在现代建筑中的发展

王琪瑶

在设计实践中，植被可以通过多种形式介入建筑空间，包括在水平方向介入与在垂直方向介入、在内部空间介入和在外部空间介入。由于应用场所、研究方法、术语、运用目的和统计标准等方面的多样性，绿色基础设施并没有一个全面的标准分类。它是一种涵盖城市空间内所有功能的生态体系网络，包括地区内部和周围地区的各种绿色空间。

1 绿色建筑的分类

绿色基础设施按照放置方向和放置位置可以分为水平绿化装置与垂直绿化装置两大类。其中水平方向包括绿色屋顶和高架森林，垂直方向包括绿色立面、绿色墙壁、绿色梯田和垂直森林[1]。在水平绿化中，绿色屋顶是绿色基础设施中最早运用在建筑中的形式，是一种具有种植植物与种植基础的屋顶形式。根据介质深度、屋顶尺寸和使用频率等参数不同，绿色屋顶可以分为密集型绿色屋顶和广泛型绿色屋顶。这种绿化系统在城市中能够起到生态调节作用，包括减少城市热岛效应、调整建筑的内部气候等。如图1 所示，WANG X 等人通过图示说明了各种绿化基础设施的应用位置。

图1 绿色基础设施的分类（来源：由WANG X 等人绘制）

以绿色屋顶与绿色立面为代表的绿色基础设施，最早可追溯到古巴比伦时期的空中花园。现代主义兴起后，建筑师对可以供居民使用的绿色屋顶与绿色花园进行了各种研究，水平方向的绿色屋顶被广泛用于实践。到20世纪末至21 世纪初，绿色基础设施被用来挑战绿色立面这种新的城市元素，在新建筑的制造与老建筑的修复中都起到改善微环境的作用。绿色立面流行后，垂直花园成为一种新的建筑语言在现代城市中传播。

2 绿色基础设施在人类健康影响研究中存在的问题

研究表明，大型绿色基础设施可以在多方面发挥作用，如降低局部气温、减少空气污染、缓解城市发展与自然生态之间的矛盾等，为人们提供积极乐观的社会效益[2]。

同时，一些文献数据表明，绿色基础设施可能会影响慢性病发病率、死亡率等指标。在城市中，绿色基础设施的分布情况会影响儿童呼吸系统疾病的病患数量。这些研究中提到的绿色基础设施对健康产生的影响缺少直接且明确的量化指标，没有适合的效应评价体系。在研究中获取数据时，能够获取数据的时间段较小，难以建立起长时间跨度的比较[3]。

在关于健康影响的研究中，研究者关注的往往是一些规格较大、城市尺度上的绿色基础设施。这些大型的绿色基础设施多指具体的树木效益，如大面积的整体植被覆盖、树冠遮蔽等广义上的绿植树木或传统公园，而不是直接谈论介入建筑的、更加局部化的绿色基础设施，如攀附在建筑局部的绿墙系统、绿色立面系统、放置于屋顶的绿色屋顶系统等。

对于以绿色屋顶和绿色墙壁为代表的绿色基础设施，目前还缺乏关于这些设施对健康影响的研究。这些绿色设施在不同的类别中具有不同的特点，很难对其进行系统的描述。同时，此类绿色基础设施往往规模较小，只影响建筑内和周围的居民，很难衡量这些设施对健康的影响[4]。

在精神健康方面，置于建筑间或建筑中的小尺度绿色基础设施对使用者与居民产生了良好的影响。在绿色屋顶、垂直森林、绿色墙壁等绿色基础设施的配合下，建筑物之间可以获得许多绿色空间。这些绿色空间能够灵活出现在建筑的各个部位，让每一个区域的用户都能便捷地使用绿色花园。这种绿色花园能安抚使用者的情绪，对使用者舒缓压力、稳定情绪、调节身心等方面具有良好作用。但是，这些验证绿色基础设施心理疗愈作用的研究同样缺少合理的量化标准。

3 绿色基础设施产生的生态效益与经济效益

3.1 绿色基础设施产生的生态效益

除了对使用者的疗愈效果外，绿色基础设施还起到调节生态环境的效果。Bosco Vertical 是一座拥有大量绿色基础设施的住宅楼，如图2 所示，这栋位于米兰的建筑广泛采用垂直森林这种绿色基础设施，并通过了能源与环境设计先锋（Leadership in Energy and Environmental Design，LEED） 金级认证。该建筑的建造成本与维护成本都十分惊人。为了让种植在建筑中的植物能够正常生长，业主需要支付一大笔费用去定制特殊的灌溉系统和观测设备。在日常的维护和使用中，运营者需要雇佣一批特殊的园艺师对建筑中的树木进行养护和修剪，从而保证住宅楼内用户的正常居住体验。这些园艺师需要针对这栋独特的建筑进行专门培训，并在日常维护中进行高空作业，如图3 所示。从配套辅助系统到专业人员的培训，Bosco Vertical使用垂直森林这种绿色基础设施看似达到良好的节能效果，但事实上却造成额外的隐形支出。

图2 Bosco Vertical 的垂直森林（来源：由Paolo Rosselli 于2015 年拍摄）

图3 Bosco Vertical 中进行高空作业的园艺师（来源：由Laura Cionci 于2015 年拍摄）

除此之外，并非所有采用绿色基础设施的建筑都能达到预期的生态效果。绿色基础设施在建造和使用过程中采用的材料会对建筑物整个生命周期的绿色效果产生影响。不同材料的绿色外墙系统对环境造成的负担差别很大，如使用较多不锈钢支撑系统和毛毡层系统就会对环境造成的负担较重。可以采取措施减轻某些绿色幕墙系统的环境负担，从而减少系统的能耗。例如在设计绿色幕墙系统时，多采用节水节电的灌溉系统；依据基地的实际气候环境选择合适的植物和种植配比等。

3.2 绿色基础设施产生的经济效益

选择适合当地的绿色基础设施会大大提高其在整个生命周期中的生态效益。一些业主与设计师因为追求先进的绿色节能技术与特定的外观效果，从较远的地方运输特别的设备。在运输过程中往往会产生较多费用和碳排放量。当设备达到使用年限需要更换时，废弃的设备如果无法得到妥善处理，在报废环节又会影响周边环境。从全生命周期的角度来看，建筑尺度上的绿色基础设施产生的总体生态和经济效益大打折扣，一些设备在使用时节省出来的费用甚至远远超出设备建造、设备维护、设备报废等的总花费。因此，在设计阶段选择绿色基础设施时，设计师需要优先考虑当地可获得的材料与设备，积极运用当地的技术与设施。

在对绿色基础设施系统进行深入设计时，需要考虑设备整个生命周期，优先选择可回收、可重复利用的材料，并在建造前妥善安排和设计之后的废弃与回收程序。

绿色基础设施是一项灵活多变的绿色建筑技术，针对不同的环境使用不同的技术可以提高绿色基础设施的效益，但目前对本地化的重视还有所欠缺。相关学者们应加强与当地的合作，研究出适应城市发展规划情况的评估工具。理想的评价工具应能全面考虑城市各方面的特性，每一种绿色基础设施都有相应的特点、美学潜力与养护需求，在选择时应综合考虑建筑物与场地气候的特点[5]。绿色基础设施不应只是建筑外部空间中的装饰品，在改善建筑立面形象时，绿色幕墙、绿色屋顶等应最大限度发挥绿色效益，达到节能效果，这样才能对使用者产生最大的经济效益。

4 绿色基础设施与城市之间的冲突

作为一种新兴的美学符号，带有自然植物的绿色基础设施在融入现代建筑环境中时面临着一些挑战。绿色基础设施能够为建筑外观带来显著的视觉特征，在打造节能环保型建筑的同时改造城市景观，提升城市美学。新加坡26 层的EDITT 大厦由建筑师T R Hamzah 和Yeang 设计，该建筑获得了生态设计的相关奖项。ALI 等认为该建筑通过使用大量的绿色梯田增加了当地的生物多样性，并修复了生态系统，具有良好的环境效益[6]。但是在TABB 等看来，该建筑对绿色基础设施的使用是“建筑秩序和构造系统倾向于以庞大、僵硬、不自然的形式来支配自然系统”。

绿色基础设施在建筑中的广泛应用主要在于其环境修复功效，但很少有研究探讨城市居民对绿色基础设施的审美偏好，以及潜在的文化历史因素会如何影响人们对其他城市自然系统的看法[7]。LODER 使用现象学的调查方法，对北美城市中的办公室工作者进行调研[8]。一部分居民不认可绿色屋顶是一种自然的建造形式，但仍然能感受到放松与平静，城市以往给居民留下的控制感美学印象与目标的生态形象产生冲突。绿色植物在建筑的顶端生长，所形成的新型景观对于习惯城市中建筑裸露表面的居民来说，是一种巨大的视觉冲击。这种差距会让居民对城市中的自然区域有一种模糊的反应。作为一种新兴的绿地模式，绿色屋顶缺乏山脉、森林等象征意义，而设计者们又热衷于用其模仿自然环境。LODER 的研究只限于绿色屋顶这一种绿色基础设施，关于人们对其他类型的绿色基础设施是否有同样冲突感的研究还十分有限。

5 结语

绿色基础设施作为一种新型绿色建筑技术，具有巨大的发展潜力。如今，要想最大限度利用绿色基础设施建设，仍有许多难题亟待解决。作为我国解决自然与城市发展问题的方法之一，绿色基础设施需要在提升健康效益、生态效益、经济效益等多方面平衡发展。此外，良好的管理与评价体系也是优化绿色基础设施实际应用效果的重要方式。

随着绿色基础设施技术与设计美学的蓬勃发展，绿色立面、绿色屋顶等设施已经被一些一线城市的市民接受。相信在不久的将来，建筑尺度的绿色基础设施会为城市带来更多的舒适景观。