城市雙碳建設背景下的實驗科研建筑外環(huán)境設計

王睿韜， 趙宏朋

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司）

1 國內(nèi)低碳景觀發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)相關研究，全球城市碳排放占比約為75%，而中國城市地區(qū)占比更高，約為80%。從全球來看，建筑行業(yè)貢獻了碳排放總量的40%。而2018年中國建筑全過程碳排放總量占全國碳排放的比重達到51.2%[1]。一時間，“低碳建筑”、“低碳景觀”、“低碳生活”等概念開始涌現(xiàn)。各種針對“低碳城市”的研究和實踐不斷開展和進行。當前我國低碳城市建設正處在發(fā)展和攻堅時期，社會各界也在開展各種實踐，盡管最終成果和水平良莠不齊，但總的發(fā)展方向向好，也引導了更多的人群關注低碳和發(fā)展低碳。

低碳景觀的雛形最早可以追溯至上世紀歐美景觀“生態(tài)主義”。例如西雅圖煤氣廠和杜伊斯堡風景公園等。設計師從工業(yè)遺址場地和資源再利用等角度進行了低碳景觀初步探索和實踐。2003年，英國能源白皮書《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》正式提出“低碳經(jīng)濟”的概念。隨后《2009年中國可持續(xù)發(fā)展報告》將低碳城市定義為“以城市空間為載體發(fā)展低碳經(jīng)濟，實施綠色交通和建筑，轉(zhuǎn)變居民的消費觀念，創(chuàng)新低碳技術，從而最低限度的減少碳排放”。正式將“低碳”的概念引入景觀規(guī)劃設計當中。引起了從業(yè)者對景觀建設中“減源增匯”的思考。也推動了景觀工程材料的革新，扭轉(zhuǎn)了規(guī)劃設計重心的轉(zhuǎn)移。對高耗能、高維護的景觀設施的取締，植物選擇上強調(diào)對觀賞功能向固碳功能的轉(zhuǎn)變。這一系列“低碳”景觀設計方法對城市的減排做出了重要且直接的貢獻。2022年，中國風景園林學會為落實國家“雙碳”目標和深化標準改革方案的要求，制定《城市公園綠地低碳評價標準》，旨在以全生命周期低碳視角評價城市公園綠地的規(guī)劃和建設管理，促進城市綠地的低碳可持續(xù)發(fā)展。對城市雙碳發(fā)展中公園綠地建設具有長遠和重要的意義。

2 低碳景觀設計的內(nèi)涵

低碳景觀可以理解為：在景觀規(guī)劃設計、材料與設備制造、施工建造與日常管理以及使用的整個生命周期內(nèi)，盡量減少化石能源的使用，提高能效、降低二氧化碳排放量，盡量增加景觀系統(tǒng)的碳匯能力，形成以低能耗、低污染、高碳匯為基本特征的景觀體系[2]，景觀體系當中綠地具有很強的固碳能力，同時釋放氧氣降低景觀建設過程中釋放的碳排放，公園、綠地以及濕地等區(qū)域的城市綠植給城市低碳發(fā)展帶來了重要的作用。

低碳景觀建設的核心價值在于對場地最小干預的基礎之上，把環(huán)境和自然與人文和社會結合，呈現(xiàn)具有一定生態(tài)效益又能具備鮮明特色的景觀效果，實現(xiàn)不僅能夠提升園林景觀品質(zhì)，推動城市生態(tài)修復，還可以提升大眾對環(huán)境保護的認可能力。

在園林景觀設計過程中融入低碳理念是社會發(fā)展的必然要求，風景園林景觀不是觀賞的“花瓶”，而是可以長期存在并不停產(chǎn)生生態(tài)效益的城市“空調(diào)”。其凈化污染氣體、釋放氧氣的能力在城市雙碳建設上具不可替代的作用。

3 科研建筑外環(huán)境及屋頂綠化營造

3.1 以低碳生產(chǎn)理念為基礎完成園林場地布置

科研建筑外環(huán)境多為生產(chǎn)附屬相關的場地和設施，在景觀空間營造的過程中對綠地和廣場硬化空間的布置尤為重要，綠地區(qū)域可以很好地阻隔部分來自地面的反射熱量，從而減少反射到屋內(nèi)的熱量。冬季防風林帶的合理布置可以減少寒流對建筑物的直接沖擊，從而降低建筑屋內(nèi)熱量的損失。變相地減少了屋內(nèi)空調(diào)和暖氣使用的頻率。

廣場和硬質(zhì)鋪裝的合理組織和布置可以優(yōu)化步行和車行駛線路的流線。例如，停車場的設置適宜布置在靠近員工和維護的需要，減少不必要的路線繞行，減少機動車的碳排放。通過在停車場內(nèi)設置下滲式墊面和下沉綠地，補充地下水同時減少雨水徑流。利用自然做工的方法減人工干預解決城市內(nèi)澇，為低碳城市發(fā)展助益。“綠地向社會公眾開放”旨在鼓勵公共建筑項目優(yōu)化布局，創(chuàng)造更多更加宜人的綠地等公共空間；鼓勵綠地或綠化廣場設置休憩、娛樂等設施并定時向社會公眾免費開放，以提供更多的公共活動場所[3]。

在節(jié)約能源的前提下布置園林城市家具，選用環(huán)?？稍偕牧系某鞘屑揖邷p少產(chǎn)品制作過程中產(chǎn)生的碳排放，需要電力驅(qū)動的設備和裝置盡量采用太陽能能源。通過合理的燈具照度和功率增加景觀照明氛圍，同時可以減少城市普遍存在的光污染問題，減少不必要的能源浪費。

3.2 以增強固碳理念完成植物景觀設計

不同于開闊的公園綠地，建筑外附屬綠地條件和局限性大，受到建筑和路網(wǎng)的分割，導致綠地的斑駁破碎。同時，建筑密度較大的區(qū)域內(nèi)，景觀植物受到遮蔭、地下車庫覆土等影響，也給綠地內(nèi)植物生長帶來了很大壓力。在選擇固碳能力強的景觀植物的同時，還要考慮景觀植物的耐陰性、覆土深度要求等，但建筑的圍合同時也給部分需要背風和小氣候的植物提供了條件。單位綠地內(nèi)的植物固碳能力根據(jù)綠地種類的不同而不同，因此在科研建筑外景觀采取生態(tài)效益最大化的原則，布置具有高固碳能力的樹種。通常來說，喬木樹種在釋氧固碳的能力要優(yōu)于灌木和草本，而且其壽命長，隨著樹齡的增長，樹木綠量明顯增加，包括釋氧固碳在內(nèi)的生態(tài)效益也增加[4]。相關研究表明：闊葉樹種的固碳效益相較于針葉樹種更高，且高固碳樹種的比例越高，群落整體的碳效益越高；單株樹木的胸徑與固碳效益呈正相關關系；多層結構的植物群落相較單一結構具有更高的固碳效益；中等栽植密度下群落固碳能力最強，超過一定的栽植密度后其能力逐漸減弱。場地通過種植元寶楓、白玉蘭，雞爪槭等植物在固碳的同時利用春花和秋葉變化為建筑外環(huán)境帶來了生機和變化。同時搭配耐陰效果較好的金銀木、玉簪、二月蘭等植物裝點灌木層和地被層。

3.3 以尊重現(xiàn)狀原則進行地形梳理

尊重場地的基本面貌是園林景觀建設的基本原則，景觀規(guī)劃設計過程中對現(xiàn)狀地形梳理至關重要，應該做到因地制宜，因地就勢的同時營造出空間變化，層次起伏變化的景觀空間。保留低洼和下沉的場地空間來構建海綿城市建設中低影響開發(fā)措施的下沉綠地，不僅維持了現(xiàn)狀場地的面貌又解決了區(qū)域場地的雨水調(diào)蓄需求。高出場地的地面可以作為微地形和防風墻打造，為營造區(qū)域內(nèi)的微氣候起到天然的屏障作用。減少場地內(nèi)部和外部的土方調(diào)配不僅可以減少土方調(diào)整時機械設備的碳排放，同時也對土源地區(qū)的生態(tài)環(huán)境起到了保護作用，幫助國家推動水土保持和生態(tài)環(huán)境建設。

3.4 以減少碳源的方式對材料進行選擇

3.4.1 鋪裝材料

選用新材料PC磚和陶瓷磚代替混凝土磚和燒結磚，該類型材料都是使用陶瓷廢料，可以多次回收利用，同時PC磚具有較好的透水性和硬度。PC磚也能做出仿石材效果，可以代替部分需要石材鋪設的區(qū)域，同時PC磚的價格要低于天然石材的價格。

木制鋪裝利用塑木板代替防腐木，防腐木在使用過程中會出現(xiàn)腐朽和斷裂的情況，越來越多的景觀工程中更青睞使用塑木作為木鋪裝的材料，塑木本身不含有毒物質(zhì)，不會造成空氣和環(huán)境的污染，也能夠100%回收利用和生物降解，其外觀材質(zhì)具備自然木材的紋理，比木材尺寸穩(wěn)定性更好，不會產(chǎn)生翹曲、變形等情況，表面無須二次淋漆也可以長久保存。塑木的維護成本也更低，維護成本遠低于木制品。塑木的連接方式也更加方便施工，通過卡扣和連接件便可以直接固定在結構龍骨上。減少了大量安裝和固定木板的時間。

3.4.2 飾面材料

在景觀工程中有眾多需要裝飾的景墻和擋土墻，通常裝飾的方式是選用石材或磚貼的方式，但隨著時間的推移，濕貼式的膠結方式不夠穩(wěn)固，經(jīng)常出現(xiàn)脫落和破碎的問題，并且含有一定的安全隱患。而以水磨石和真石漆為代表的新型材料出現(xiàn)解決了垂直墻體和擋墻的裝飾不耐久的問題。水磨石的優(yōu)點在于硬度高和耐磨，不會脫落。水磨石通過固化打磨后形成，對于異形和復雜多變的樣式具有很好的應變能力，不需要像石材一樣進行切割。且防塵和防滑效果更好，沒有縫隙也就不需要進行清理和打掃。水磨石的保養(yǎng)簡單，可以不需要進行剖光。

3.4.3 其他天然有機材料

除了工業(yè)生產(chǎn)的景觀材料外，盡可能多的利用自然界天然存在的材料對減少碳排放也有諸多裨益。例如樹池在不進行地被覆蓋的時候通常采用金屬或混凝土樹池蓋板。可以利用有機覆蓋物的形式。有機覆蓋物主要利用樹枝粉碎物、樹皮、松針、草屑以及城市中修剪的園林廢棄物為原料，通過粉碎發(fā)酵、染色加工、添加微量元素進行分級處理后鋪設于裸露土壤表面，并以各種不同的顏色搭配，既生態(tài)環(huán)保，為樹木增加養(yǎng)料，又營造良好的景觀效果。就地循環(huán)利用，通過科學方法制作成既經(jīng)濟美觀又附有土壤改良功能的有機覆蓋物材料，鋪設至城市大量裸露地表，利用有機覆蓋物的特性達到吸附空氣中總懸浮顆粒物及遮蓋地表揚塵，改良城市土壤環(huán)境，美化城市色彩的效果。

日常植被維護中產(chǎn)生的大量枯枝和落葉經(jīng)過機器粉碎后，在發(fā)酵劑的作用下，可以生成大量天然的有機肥料，可以用于綠地的土壤改良，增加土壤中的腐殖質(zhì)含量。

3.5 其他

科學地提升施工管理效率，縮短工期，減少不必要的施工環(huán)節(jié)和返工，也可以大大減少碳排，例如利用BIM技術科學管理工程項目進度。項目建成后的使用，和運維過程中所產(chǎn)生的巨大碳排放同樣不可忽視。較為粗放的灌溉方式、植被修剪和施肥、病蟲害管理等都會持續(xù)地耗能、耗物、耗水，這些都屬于高碳的運維手段。

4 結語

通過對低碳景觀地不斷實踐和研究，風景園林行業(yè)從業(yè)者的介入對我國實現(xiàn)“雙碳”目標具有關鍵引導作用。特別是在城市地區(qū)，靈活多變和適宜場地低碳設計的策略可以更好地平衡自然演變、城市更新、社會繁榮的發(fā)展，并為人們提供優(yōu)質(zhì)的生活和生產(chǎn)環(huán)境，真正實現(xiàn)人與自然和諧相處。