跨越規(guī)模界限的生態(tài)設(shè)計(jì)原則——以中國(guó)長(zhǎng)沙梅溪湖新城和加拿大皇家銀行項(xiàng)目為例

王哲 蒂凡妮·爾斯·約斯特/ WANG Zhe, Tiffany Broyles YOST

圖1 梅溪湖新城鳥瞰

圖2 梅溪湖新城用地模式示意

1 項(xiàng)目概況

梅溪湖新城和加拿大皇家銀行兩個(gè)項(xiàng)目使用不同的綠色建筑基準(zhǔn)和分析工具。每個(gè)項(xiàng)目都按照其自身的計(jì)劃與性能標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，其終極目標(biāo)是成為高性能和精密運(yùn)轉(zhuǎn)的建筑或城市，強(qiáng)調(diào)城市社區(qū)的重要性并促使其進(jìn)一步的發(fā)展。梅溪湖建立了其自有的能源、用水及廢物系統(tǒng)方面的性能標(biāo)準(zhǔn)，并可能通過總體規(guī)劃（如LEED社區(qū)鄰里開發(fā)）認(rèn)證，而加拿大皇家銀行遵循LEED要求。

1.1 梅溪湖新 城總體規(guī)劃

梅溪湖新城（圖 1）位于中國(guó)湖南省長(zhǎng)沙河西先導(dǎo)區(qū)。根據(jù)規(guī)劃，梅溪湖將成為18萬居民的家園，并成為生活、工作、消遣、文化、娛樂和會(huì)議的可持續(xù)鄰里社區(qū)。

針對(duì)梅溪湖的總體規(guī)劃旨在探索樹立人與自然和諧相處的模式。高度集中的城鎮(zhèn)規(guī)劃、齊全的配套設(shè)施與多樣的建筑類型，與山脈、湖泊、公園以及運(yùn)河結(jié)合在一起，形成了促進(jìn)健康和繁榮的良好環(huán)境。作為長(zhǎng)沙大都市范圍內(nèi)的一個(gè)新中心，梅溪湖規(guī)劃為未來的中國(guó)城市建設(shè)樹立了一個(gè)新的典范；超前的環(huán)境設(shè)計(jì)、人行道規(guī)劃、功能分區(qū)以及綠化的融合，構(gòu)成了這座健康城市的整體設(shè)計(jì)戰(zhàn)略。

梅溪湖的第一元素是水。水在這里匯聚成了一個(gè)40hm2的湖泊，構(gòu)成了長(zhǎng)沙市的“中心公園”；湖體可以為水上交通提供媒介，為湖邊花園創(chuàng)造條件，為文 化聚會(huì)提供場(chǎng)所。多功能中央商務(wù)區(qū)包圍水體的圓形核心。在這里，有軌電車和步行街將高樓區(qū)連接在一起，可以大大減少市中心機(jī)動(dòng)車的使用頻率。

自湖邊輻射出的是一系列的運(yùn)河。這些運(yùn)河使得船舶可以從市中心直達(dá)八個(gè)相鄰群落中的任意一個(gè)；每個(gè)群落可容納大約10 000居民，并包含由學(xué)校、購物區(qū)和其它的公共設(shè)施組成的村莊中心。周邊地區(qū)之間通過綠色緩沖帶隔開，其中設(shè)有健身場(chǎng)地和天然景觀帶。每個(gè)“村莊”的建筑風(fēng)格將各具特色，但每個(gè)社區(qū)內(nèi)的建筑在材料和外形上盡量保持一致，以創(chuàng)造場(chǎng)地感（ 圖2）。

放射狀幾何布局的城市規(guī)劃能夠?qū)崿F(xiàn)城市交通系統(tǒng)高速便捷，降低潛在的污染和能源消耗；其他的環(huán)保策略包括集中的灰黑水處理系統(tǒng)、分散式的發(fā)電廠和都市農(nóng)業(yè)；一道河岸防洪堤改造為線形公園，其中布置娛樂休閑區(qū)域、微型農(nóng)田和一排排住宅樓（圖3、4）。

1.2 加拿大皇家銀行改造設(shè)計(jì)

加拿大皇家銀行是加拿大首座獲得LEED金獎(jiǎng)?wù)J證的辦公樓，也是對(duì)加拿大規(guī)模最大、歷史最久遠(yuǎn)的銀行機(jī)構(gòu)之一的建筑改造。這也體現(xiàn)了加拿大皇家銀行對(duì)當(dāng)代辦公樓新性能標(biāo)準(zhǔn)——可持續(xù)設(shè)計(jì)的承諾。該建筑位于多倫多中央商務(wù)區(qū)和安大略湖（Lake Ontario）水岸之間，橫穿湯普遜音樂廳——本市最大藝術(shù)中心之一，并與同期設(shè)計(jì)的麗嘉酒店（Ritz Carlton）及多倫多住宅區(qū)相連，占據(jù)惠靈頓街（Wellington）和西米柯街（Simcoe）西南角的優(yōu)越位置（圖5～7）。

圖3 梅溪湖新城鳥瞰

圖4 梅溪湖新城運(yùn)河住宅

辦公樓為10層裙房之上附加41層塔樓， 以24 0 00平方英尺的可自由布置的平面樓層為特色。塔樓的玻璃形態(tài)與其南北方向和轉(zhuǎn)角位置直接呼應(yīng)，朝東的西米柯街面外墻為盾形玻璃體型。該體型后退，并向內(nèi)傾角，指示大樓的主入口，并使塔樓在多倫多的天際線中呈現(xiàn)出獨(dú)特的輪廓。這一新開發(fā)項(xiàng)目毗鄰許多城市中的文化設(shè)施、體育場(chǎng)和夜生活場(chǎng)所，并與多倫多的地下人行道網(wǎng)絡(luò)——PATH系統(tǒng)——相連接。

2 基于當(dāng)?shù)貧夂虻目沙掷m(xù)設(shè)計(jì)措施

圖5 加拿大皇家銀行外立面

圖6 加拿大皇家銀行整體形象

圖7 加拿大皇家銀行總平面圖

在每一個(gè)案例中，具體的氣候數(shù)據(jù)用于幫助決定針對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)策略和性能目標(biāo)。多倫多夏季溫和，冬季寒冷的氣候特點(diǎn)決定了其建筑系統(tǒng)以供暖為主導(dǎo)。由于城市的密度，城市晚間氣溫較高，通常不像周邊地區(qū)那么冷。但由于湖面風(fēng)的影響，在春季和夏季的下午明顯感覺到較為寒冷。湖泊效應(yīng)產(chǎn)生的雪和霧引起季節(jié)延時(shí)，使春季和夏季滯后?；谶@類氣候條件，高隔熱性的建筑表皮系統(tǒng)是確保室內(nèi)舒適度的最重要的工具，并可以降低建筑能耗和運(yùn)行成本?？紤]到這些，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)注重創(chuàng)造高性能的建筑外幕墻，以此同時(shí)滿足環(huán)境和項(xiàng)目功能的要求。

作為銀行總部，加拿大皇家銀行大樓對(duì)室內(nèi)辦公環(huán)境要求非常嚴(yán)格。大面積雙層玻璃的應(yīng)用，使任何室內(nèi)辦公室區(qū)都能享受日光與視野。鑒于全年陽光直射量巨大，被動(dòng)式太陽能采暖在秋季和春季都十分有效。在室內(nèi)使用足夠的混凝土地板等蓄熱物質(zhì)，可以穩(wěn)定溫度變化，因?yàn)檫@些熱質(zhì)能緩慢與釋放熱量。在嚴(yán)冬月 份則必須提供額外供暖，加拿大皇家銀行應(yīng)用多倫多地區(qū)的Enwa ve①供暖系統(tǒng)。

圖8 梅溪湖雨水分級(jí)使用系統(tǒng)示意

圖9 龍王港河景觀及雨洪控制

多倫多冬季風(fēng)向主要是西南風(fēng)，夏季風(fēng)向每日變化。在景觀中利用常綠樹木等綠化手段有助于在冬季阻擋寒風(fēng)，并在夏季 提供遮陰和部分蒸發(fā)冷卻。高效的照明系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生較低的室內(nèi)熱量聚集，而自然通風(fēng)、遮陰和夜間沖刷/熱量釋放能在夏季提供足夠的冷卻。在低層部分盡可能使用了開啟窗。

長(zhǎng)沙為季節(jié)性中緯度氣候，冬季溫和，夏季濕熱。由于冬季陽光直射量較低，被動(dòng)太陽能加熱效率不高。夏季的高濕度意味著除非有干燥系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行除濕，否則只能在春秋兩季使用自然通風(fēng)方式。南面外墻的水平遮陽有助于減輕夏季多余的熱量聚積，同時(shí)在冬季允許陽光進(jìn)入。在總體規(guī)劃范圍內(nèi)， 設(shè)計(jì)一個(gè)合理的街道網(wǎng)格，在提供高效的交通系統(tǒng)前提下，通過針對(duì)日照與風(fēng)向的合理朝向布置，能幫助簡(jiǎn)化單體建筑的可持續(xù)設(shè)計(jì)措施，并降低城市總體能耗。

植被覆蓋的高擴(kuò)散系數(shù)（或高反射率）屋頂和硬質(zhì)鋪砌有助于減少熱島效應(yīng)，從而降低能耗。此外，行道樹對(duì)硬質(zhì)地表產(chǎn)生大范圍遮陰，和局部的豎向綠化一起減少建筑熱負(fù)荷。梅溪湖新城CBD（Central Business District ）中的開放空間與公園，CBD與居住區(qū)之間的綠河，以及遍布湖岸的綠色小島能形成城市的腎臟，冷卻及凈化空氣，并為社區(qū)提供更佳的城市環(huán)境。

3 水資源利用：雨水與洪水控制

應(yīng)對(duì)下一個(gè)全球性危機(jī)——淡水短缺問題需要我們的協(xié)同努力。為緩解這一緊迫的短缺問題，在淡水利用方面，梅溪湖新城正在實(shí)施多級(jí)使用的辦法（圖8）。在雨水進(jìn)入河流和梅溪湖之前，通過沿人行道和巷道設(shè)置的生物過濾槽將其凈化。分布于市區(qū)各地的綠化 屋頂將收集并過濾雨水，就地使用。這種多層次的用水系統(tǒng)能優(yōu)化整個(gè)梅溪湖的水資源利用效率，并降低城市對(duì)這一寶貴資源的需求。

龍王港河蜿蜒近30km后流入湘江。將它營(yíng)造成環(huán)繞中央商務(wù)中心的“綠河”的整體構(gòu)想具有多重目的，其最初意圖是為了防控百年一遇的洪水災(zāi)害，將龍王港河與梅溪湖分離后，梅溪湖的水面高度和可以設(shè)定在最理想的位置，既可滿足與城市最緊密的緊密聯(lián)系，又優(yōu)化了土方的平衡。龍王港河岸則需要較大的高度和寬度以滿足泄洪需要，沿著河岸耕種的梯田式綠化，將滿足雨水控制的要求，并為各種休閑娛樂活動(dòng)提供一處景觀場(chǎng)所（圖9）。

與之類似，回收水資源及減少城市用水也是加拿大皇家銀行中心改造設(shè)計(jì)中的的一個(gè)重要倡議，只是規(guī)模完全不同。基 地水平和垂直表面的徑流收集進(jìn)入位于B3層的貯水池。這使城市內(nèi)的雨水/洪水狀況不超出暴雨排水溝渠的能力范圍。這一做法也能減少徑流（湖水的主要污染源）。排水進(jìn)入貯水池并處理后，達(dá)到灰水標(biāo)準(zhǔn)，然后補(bǔ)充大樓中使用的城市沖 廁用水。二次沖水馬桶、半流量小便池和自動(dòng)開關(guān)的超低流量水龍頭也能進(jìn)一步幫助大樓節(jié)約消耗。

圖10 氣力垃圾收集系統(tǒng)示意

圖11 梅溪湖新城電力網(wǎng)絡(luò)

4 廢棄物處理

這兩個(gè)項(xiàng)目不同的規(guī)模要求不同的廢棄物處理方式，而首要目標(biāo)是相同的，即降低廢棄物產(chǎn)生，同時(shí)使用封閉循環(huán)系統(tǒng)對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行再利用、再生和分解。這一目標(biāo)同時(shí)需要一個(gè) 有效的城市垃圾回收處理系統(tǒng)和一個(gè)有效的建筑廢物分揀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊密的對(duì)接。梅溪湖新城總體規(guī)劃依靠基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)造有效的廢棄物管理系統(tǒng)，而加拿大皇家銀行則著眼于運(yùn)營(yíng)和建筑手段，幫助客戶管理其個(gè)自消耗。此外皇家銀行還考慮到項(xiàng)目施工建造過程中產(chǎn)生的廢物，將分揀和儲(chǔ)存垃圾的空間分布在大樓中每個(gè)租客的樓層上，使原本將被填埋的廢棄物的90%被用于進(jìn)行再生或再利用。這一措施使租客能便捷地減少廢棄物，同時(shí)也使大樓與城市廢物和再生回收系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)。

梅溪湖則采用全市規(guī)模的氣力垃圾收集 系統(tǒng)（圖10）：使用大型管道將各處的垃圾輸送至遍布市內(nèi)的收集點(diǎn)。然后將這里的垃圾運(yùn)至中央處理設(shè)施進(jìn)行分揀?？墒栈乩u出，不可回收垃圾則被壓縮并置于堆填區(qū)。有機(jī)垃圾在厭氧消化池內(nèi)被轉(zhuǎn)化為沼氣，然后運(yùn)輸?shù)剿趨^(qū)的冷熱電三聯(lián)工廠，在那里被最終轉(zhuǎn)化為能源，供梅溪湖地區(qū)的建筑物使用。采取這種方式比傳統(tǒng)的廢物處置技術(shù)更衛(wèi)生，可以減少垃圾車的排放量，還重新利用了廢物中的潛在能源，將其轉(zhuǎn)換成可用的電能和熱能。

5 照明與能源系統(tǒng)

梅溪湖高效的公共交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)、布局合理的建筑物及其高性能外墻系統(tǒng)，以及一套綜合垃圾管理系統(tǒng)，均由一個(gè)高效的電力網(wǎng)絡(luò)所支持（圖11）。梅溪湖電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃包括四座熱電冷三聯(lián)產(chǎn)工廠；這些工廠依靠的是城市有機(jī)廢棄物所產(chǎn)生的沼氣運(yùn)行。按照計(jì)劃，這些工廠將產(chǎn)生5×108W的電力，并利用其“余熱”生成熱水和冷水，供整個(gè)城市使用。這一系統(tǒng)在單體建筑或中等規(guī)模開發(fā)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。大規(guī)模區(qū)域性措施大幅度提升了能源利用效率，并節(jié)約單體建筑的運(yùn)營(yíng)成本。

加拿大皇家銀行則得益于一個(gè)有效的區(qū)域性能源系統(tǒng)——利用區(qū)域范圍的多倫多深湖水冷系統(tǒng)Enwave進(jìn)行降溫②（圖12）。大樓的降溫用水在環(huán)繞多倫多金融區(qū)的Enwave封閉循環(huán)中流動(dòng)。獨(dú)立管道中的飲用水來自湖底并經(jīng)過處理。供應(yīng)飲用水的管道排列在Enwave的循環(huán)管道旁，并與之進(jìn)行熱交換，從而在加熱飲用水管的同時(shí)冷卻降溫管 道。獨(dú)立的管道也分布在Enwav e的循環(huán)管道旁，使大樓管道中的水變冷，而使Enwave循環(huán)管道中的水變熱，從而能夠回到初始點(diǎn)而被低溫度的飲用水重新冷卻。

圖12 多倫多Enware深湖水冷系統(tǒng)

圖13 架空地板下冷卻系統(tǒng)剖面

圖14 架空地板下冷卻系統(tǒng)3D模型

圖15 加拿大皇家銀行照明系統(tǒng)示意及實(shí)景

除了Enwave系統(tǒng)使冷卻能耗降至最低外，塔樓的架空地板（圖13、14，內(nèi)裝地板加熱和冷卻系統(tǒng)）與方便調(diào)節(jié)的暖通控制，有助于營(yíng)造更為舒適和節(jié)能的工作環(huán)境。地板下冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）新鮮涼爽的空氣來自下方，污濁溫暖的空氣上升并從上方排出，因而空氣質(zhì)量更好；（2）個(gè)人可以操控其工作區(qū)域的溫度，滿足個(gè)體舒適性要求；（3）地板擴(kuò)散器可以簡(jiǎn)單放置于地板的任何位置，因而能靈活布置辦公空間。

加拿大皇家銀行的進(jìn)一步節(jié)能還歸功于其照明效率的增強(qiáng)（圖15），其中落地窗和泛光架加強(qiáng)日光照明，而與外部感光器連接的遮陽設(shè)備與自動(dòng)百葉窗則最大程度提高效率，同時(shí)將運(yùn)行成本降至最低。大樓1～10層都安裝開啟窗。同時(shí)值得一提的是大樓的高反射混凝土。由于金屬提純使用的混凝土廢料——熔渣的加入，混凝土顏色更白，可提高光線的反射效率。

6 交通系統(tǒng)

梅溪湖各城市功能設(shè)施的通達(dá)性是創(chuàng)造步行便利型城市的必要條件，這使得居民可以在合理的步行時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的地（圖16）。梅溪湖中央商務(wù)區(qū)的主要內(nèi)部交通方式是一條圍湖而建、無機(jī)動(dòng)車通行的有軌電車/步行街，為人們提供市內(nèi)交通服務(wù)。而水上的士則為人們到達(dá)湖對(duì)岸提供捷徑。一個(gè)與之垂直的單行機(jī)動(dòng)車道網(wǎng)絡(luò)將中央商務(wù)區(qū)與龍王港路相連。所有街道均通過硬質(zhì)和軟質(zhì)鋪地將非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道隔離開來，以進(jìn)一步鼓勵(lì)人們步行或使用自行車（圖17）。

7 結(jié)論

不管是設(shè)計(jì)都市中的超高塔樓、校園中的新教學(xué)樓，還是某間企業(yè)總部，與周邊社區(qū)和環(huán)境的聯(lián)系及對(duì)其產(chǎn)生的沖擊都對(duì)設(shè)計(jì)有所影響。同樣的，建筑在城市范疇中需要扮演特定的角色?？沙掷m(xù)的總體規(guī)劃，多功能“超高層”及教育機(jī)構(gòu)都對(duì)城市的高效率目標(biāo)有積極的貢獻(xiàn)。鑒于此類設(shè)計(jì)的密度，鼓勵(lì)公共交通，保留用地，并減少能耗和用水。

圖16 梅溪湖新城建筑功能平面圖

圖17 梅溪湖新城聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)

兩個(gè)項(xiàng)目盡管規(guī)模不同，在設(shè)計(jì)環(huán)保建筑的方法上有許多相同的步驟。理解與項(xiàng)目需求相關(guān)的主要?dú)夂蛱卣?，?duì)設(shè)置可行的目標(biāo)及建立合理的基準(zhǔn)方法極為重要。在每個(gè)項(xiàng)目中，對(duì)資源節(jié)約的關(guān)注和對(duì)技術(shù)的合理利用都有助于確定最適合可持續(xù)發(fā)展策略。

另外，通過對(duì)不同規(guī)模的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，我們認(rèn)識(shí)到為實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)需要各個(gè)規(guī)模系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。在加拿大皇家銀行的設(shè)計(jì)中，與多倫多交通及能源系統(tǒng)的對(duì)接至關(guān)重要；其中一些對(duì)我們實(shí)現(xiàn)綠色單體建筑帶來幫助的較為先進(jìn)城市系統(tǒng), 可以對(duì)規(guī)劃一個(gè)新的城市產(chǎn)生啟發(fā)；而梅溪湖這樣一個(gè)合理的具有前瞻性的生態(tài)規(guī)劃將給日后單體綠色建筑的設(shè)計(jì)提供更多的可能性。兩者的關(guān)系正好比森林與大樹，互相依賴，生生不息。

注釋

① Enwave 由加拿大多倫多市政府和“安大略湖市政雇員退休系統(tǒng)”共同擁有，是北美地區(qū)最大的能源供應(yīng)系統(tǒng)。Enw ave深湖水冷系統(tǒng)利用三根吸水管從安大略湖83m深處抽取湖水（那里的湖水溫度為4℃），將湖水抽到圣·約翰泵站，用湖水冷 卻空氣，市中心地區(qū)的建筑可以靠這些冷卻的空氣達(dá)到降溫的目的，湖水再經(jīng)處理后，進(jìn)入多倫多市的自來水系統(tǒng)。

② 同①。

項(xiàng)目信息

項(xiàng)目名稱：梅溪湖新城總體規(guī)劃

項(xiàng)目地點(diǎn)：中國(guó)湖南長(zhǎng)沙

規(guī)劃人口：180 000人

規(guī)劃面積：14km2

業(yè)主：Gale International

規(guī)劃設(shè)計(jì)：Kohn Pedersen Fox Associates PC

工程顧問：ARUP

項(xiàng)目名稱：加拿大皇家銀行

項(xiàng)目地點(diǎn)：加拿大多倫多

業(yè)主：The Cadillac Fairview Corporation Limited

建成時(shí)間：2009年

建筑規(guī)模：134 519m2

建筑設(shè)計(jì)：Kohn Pedersen Fox Associates PC

施工圖設(shè)計(jì)配合：Bregman+ Hamann Architects

結(jié)構(gòu)：Yolles Partnership, Inc.

設(shè)備：The Mitchell Partnership Inc.

環(huán)保顧問：Enermodal Engineering

適用綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)：LEED

獲獎(jiǎng)：NC金獎(jiǎng)