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第8章 未来的城市空间(4)

(三)使用新型建材。新型建材,国际上称之为健康建材、绿色建材、生态建材等。主要包括新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料、无机非金属新材料等。新型建材不仅不会对人类生存环境造成污染,而且还有益于人体的健康,有利于改善建筑功能,起到防霉、隔音、隔热、杀菌、调温、调湿、调光、阻燃、除臭、防射线、抗静电、抗震等作用,制造新型建材不仅可以采用不对环境造成污染的生产技术,而且在产品结束使用寿命后,还可以作为再生资源加以利用,不会形成新的废弃物。

(四)环境绿化。

(五)垃圾分类处理。

“零能耗”的建筑

不少人也许已接触过“零耗能住宅”这个术语,虽然还不大清楚这到底是什么,但它听起来不错。那么这到底是现实呢?还是对未来的一个设想?这的确是现实,在美国各地这样的设施已经帮助房主们节约了大笔的能源开支。过去几年中,美国能源部一直在推广这种高效住宅设计,目的是在全国范围内的住宅建设中采用高效能源或可再生能源策略。正是如此,美国各地都出现了能耗已经接近甚至达到零的住宅,甚至是社区。根据我国建设部门的统计,目前我国已建房屋有近400亿平方米属于高耗能建筑,新建房屋有95%以上是高耗能建筑。我国市面上已建成的“准零耗能”与“纯零耗能”住宅都是广泛采用各种节能策略以及太阳能发电与热水供应系统。

所谓“零耗能”,是指建筑在实现低耗能的基础上,补充太阳能、风能和浅层地能等可再生能源,达到节约或者不用传统化石能源的目的。现国际通行的所谓“零耗能”建筑主要是指通过最佳整体设计、利用最先进的建筑材料以及节能设备,达到房屋所需能源或电力100%自产的目标。零耗能建筑并不是说建筑不耗能,而是指对不可再生能源的消耗为零,用能主要是太阳能、风能和生物智能。

初夏的瑞士,摄氏30多度的气温让人吃不消,但一走进Eawag(瑞士联邦供水、废水处理与水体保护研究所)总部大厦,却是感觉清凉如春。这个大厦没有空调,但室温一年四季保持在23摄氏度。这就是著名的Chriesbach大厦——国际知名的零耗能建筑。它于2006年9月落成,在现有节能技术的创新基础上,为建筑业树立了新的标准。据介绍,Chriesbach大厦消耗的能源仅相当于规模最小的大厦所消耗的能源的1/4,其能耗已经达到欧洲2050年的标准。

大厦是一个紧凑型实体,有一个玻璃屋顶的中央大厅,因此阳光可以照射进大厦,同时也有助于大厦在夏日夜晚的降温。墙壁是钢筋混凝土框架结构,也是冷热蓄能体,绝缘层有30厘米厚。窗体底端天花板使用的是再生混凝土,地板用木屑板铺设,而大部分墙壁则采用木质结构。办公室之间的隔断墙壁采用了黏土材料,这样既符合环保的要求,又能调节空气湿度。逃生露台上,装有天蓝色的玻璃板,在兼顾美观的同时,可根据季节变化控制日光通透,或提供遮阴,或让太阳光直射进大厦。这些玻璃板可根据设定的角度自动调节,夏天可遮挡75%的太阳光;冬天则尽可能多地放进阳光。

在能源方面,个人活动、办公设备、照明灯光及自然光线产生的热量,通常足以维持一个舒适的室温,即23摄氏度左右。在大厦屋顶四周,分布着459平方米的窗体顶端窗体底端太阳能电池,可为大厦提供近1/3的建筑用电量,约等于21.9万千瓦时(不含服务器的用电量)。此外,屋顶上还种了小植物,用来保温及收集雨水。

在水源供给和处理上,Eawag动足了脑筋。饮用水主要用于员工食堂、每层楼的饮用水龙头及清洁设施。而其他用水则主要依靠雨水。比如,屋顶上有一个80立方米的露天水花园,用来储存雨水,它位于食堂的前面,有一根单独给水管,为厕所提供冲刷水源。尿液也会被特别处理,它经单独管道与无水便池和厕所分离,储存到两个大水箱(分男、女)中,用于Eawag的研究。在停车场、通道等地方,雨水不能直接排入地下,而是被收集到一个露天水道,流入排水区域。大厦周围,挖了小沟渠,种了大片树木,它们与建筑物组成了一个融入自然的整体系统。整个零耗能表现出的不仅仅是单个尖端技术的叠加,更是各个系统和技术相互作用的最优效果。

太空屋

2004年8月24日,欧洲宇航局已经提出“太空屋”雏形。该“太空屋”是用高科技材料制成,拥有坚固的太空船结构。“太空屋”使用高效的太阳能板进行发电,然后将电储存到高效的锂电池中。同时该“太空屋”使用于卫星的特殊的能量控制系统。“太空屋”是超级绝缘的,它应用先进的供暖、制冷和通风装置。“太空屋”雏形是以传统的房屋为基础,全部采用欧洲宇航局太空计划的先进材料设计出来的,这种材料不仅轻,而且韧度和抗热、抗寒能力都非常突出。

建筑在地球上的“太空屋”模型“太空屋”是一组球形结构,由三部分组成,其中每一部分都拥有4根支柱,高达5层。有点像人们所说的“飞碟”形状,整个球体由支柱支撑,首层与地面之间有一定的距离,也就是说,房屋主体并不直接与地面接触。当它伸出支柱把自身支撑起来时,它就和底下的任何运动无关了,无论是大风还是地震都不能轻易撼动它。新科考站将能抵御里氏7.5级地震、时速220千米的狂风及高达3米的海浪。近年来风雪已经对科考站的安全形成了威胁。这种建筑外表光滑,符合空气动力学,还可防止雪的堆积,内部的墙体结构还可根据需要进行移动。

欧洲宇航局的“太空屋”从几个方面引起了德国的兴趣。一是为了达到保护环境的要求,整个建筑在使用过后能全部移除,使环境不会受到污染;一是建筑结构能适应恶劣的自然环境。具体到南极站的应用上,“太空屋”的轻型设计可以使它承受每年深达1米的降雪量而不会陷入冰雪中,同时,也大大方便了日后的移除工作。此外,相对在南极建造建筑物的严格条款来说,太空屋的设计在某些方面还超出了这些标准。

科技展上搭建的太空屋“太空屋”构想的实现为人类的建筑居住技术提供了一种新的思维方式,其运用将越来越广泛,并有可能在不久的将来逐步取代现有传统住宅。而且许多太空技术已经为解决地球上的问题提供了初步的解决方案。“太空屋”被设计成了一个自给自足的系统。它采用了高效能太阳能动力和先进的循环水及净化水的系统。另外一个设想还在计划中,那就是设立一个可以清除空气中亚微米级的致病粒子的系统。可以说,太空舱为了在极端环境中维持生命所依赖的前沿技术,正是地球上的建筑技术革新极具价值的资源,人们应当好好加以利用。

在2006年的节能展上节能庭院亮相。只需5小时,节能房间就在农展馆前拔地而起。节能庭院运用了多种节能技术:主体房间应用了“太空板”,有保温作用,冬季保温,夏季可隔热,还充分利用了可再生能源,如安装风车、利用太阳能等。虽然动用很多先进的设备装置,但是,假设将建200平方米节能庭院总造价也不到20万。而且,节能房屋的主体建设,就是将预制好的太空板搭建出房屋主体结构,只用5个小时。节能庭院不光能应用到农村住宅,应用于别墅建造,还将节能设施逐步运用到楼房中。专家表示,正在考虑配合平改坡工程,将节能技术推广到楼房中应用,在综合考虑北京住宅的建筑结构、墙体承重后,太阳能、风能也能走进北京市区的栉比高楼。

模仿蚁穴的建筑

说起白蚁,大家首先想到的就是它是一种极具破坏力的害虫,但是有科学家经过3年的研究,发现白蚁的巢穴不仅结构精妙复杂,而且就算外面的温度高达40摄氏度或者低至冰点以下,蚁穴始终能保持恒温。目前,科学家正在着手模仿蚁穴,建造出更适合人类居住而且造价低廉的房屋。

由英国和美国科学家组成的一个研究小组对非洲撒哈拉的巨大蚁穴进行了为期3年的研究,试图寻找大蚁穴精妙复杂的内部结构的奥秘,因为科学家们发现,无论外面的气温如何急剧变化,蚁穴里的温度却是不变的,科学家的这一发现有助于帮助人类建造更适合环境而又造价低廉的住房。

仅从外面看,非洲白蚁的巢穴就像一个大土堆,它们高大的外表给人留下了深刻印象,一般有3米高,有一些蚁穴居然高达8米,而且蚁穴不仅是地表上的那块,它们还伸到地下很深的地方,那是因为白蚁在地下深层“挖掘”建筑材料,它们小心地挑选建造巢穴所需要的每一粒沙子。蚁穴里错综复杂的通道组成一个通道网,这些通道可以让新鲜的空气进入,同时把呼吸过的废空气排出去,这样就防止白蚁在里面因缺少空气而窒息。

蚁穴的设计非常巧妙,最令人不可思议的是蚁穴里面是恒温的。不管是寒冷的冬天还是炎热的夏天,蚁穴里面的温度自始至终保持在3摄氏度左右,而且蚁穴还能自动调节空气湿度。在撒哈拉,白天的温度经常超过40摄氏度,而有的季节的晚上最低气温则达到冰点以下,可是科学家们却发现,蚁穴里面的温度一年四季自始至终都是3摄氏度。而且蚁穴可以自动调节里面的空气湿度,在有些炎热的地区,比如纳米比亚,有些白蚁巢穴的烟道高达20米,以便控制湿度。

蚁穴的中心最舒服,那是蚂蚁国王和蚂蚁王后居住的地方,一个蚁群数量可高达200万只,但是都在国王和王后的统治之下,蚁群中所有的蚂蚁都是国王和王后的子孙。

蚁穴中还有一种生长着特殊真菌的“农场”或“园子”,这种真菌是世界上其他地方所没有的,白蚁用这种真菌将木浆分解成纤维用于建造蚁穴,并用来分解用于能量转换的糖分。科学家说,他们下一步要研究清楚的是,白蚁在蚁穴中如何处理废物,因为一直没有在蚁穴中发现蚂蚁的排泄物或者其他垃圾。

科学家从蚁穴中得到启发,模仿蚁穴设计新型墙壁,使房屋具有和蚁穴一样的特性。但这并不意味着人类未来的房屋就要建成通道错综复杂的结构,而是要用新知识设计墙壁,具有和蚁穴同样的特性。为了研究如何设计并建造这样的墙壁,科学家用熟石膏将蚁穴填满并覆盖住,然后切成半毫米厚的薄片,用相机一张一张拍下来,然后用电脑技术就可以制作蚁穴结构的三维模型。

3.未来的城市森林

城市绿化不再是简单的种树栽草,而应做到春有花、夏有荫、秋有果、冬有绿;落叶乔本、常青灌木、常绿草坪高低参差、交相辉映,充分满足崇尚田园生活的现代人的审美情操,做好城市绿化带的合理布局,建立良好的城市生态系统,形成“天蓝、地绿、水清”的生态环境。

现在许多城市的绿化工作,其主导思想上仍然是对建筑区周围修修补补式的园林设计为主,没有从整个城镇生态环境建设的要求来考虑不同类型土地的资源配置与布局。城市绿化建设仍然存在着较多问题。如绿化植物种类单一,生长不良,稳定性差,生物群落发育不全,病虫害发生的几率也会大大增加,生态效益得不到充分发挥,出现“绿色沙漠”。

于是有人提出“城市森林”的概念。森林是改善生态环境,促进人与自然和谐共存的纽带。因此,加快城市森林建设尤为重要。作为“城市之肺”——森林,对改善城市生态环境,提高城市人口生活质量,科学发挥城市功能有着不可替代的作用。随着我国城镇化进程的加快,城市森林发展的重要性和紧迫性日益显现。加快城市森林建设的步伐,努力改善城市人居生态状况,维持和保护城市生物多样性,提高城市综合竞争力,促进城市走可持续发展道路,是新世纪现代化城市发展的必由之路。

城市森林这一概念的提出已有40余年的历史。1962年,美国肯尼迪政府在户外娱乐资源调查报告中,首次使用“城市森林”这一名词。从生态化城市建设来看,城市森林有十分丰富的内涵。它不是以生产木材为主要目标,而是以城市为载体,以森林植被为主体,以城市绿化、美化和生态化为目的,加快城市生态化进程,促进城市、城市居民及自然环境和谐共存。

对于一个城市来说,森林是“城市之肺”,河流、湖泊及各类湿地则是“城市之肾”,城市因为有了森林和流动的水体使裸露的钢筋混凝土外表添置了华丽的衣裳,赋予了一种动态的美、和谐的美。城市一方面可以利用森林涵养水源,促进城市水系的水质改善,加快城市范围内河流生态系统的生态恢复,有效缓解城市水资源短缺危机;另一方面可以利用城市水体的功能改善森林生长繁育环境,促进森林绿地达到较为完善的近自然植被结构,提供更为丰富的生态功能,使城市生态系统的结构得到优化,实现城市生态系统的良性循环。城市森林建设在规划设计上应与城市园林、城市水体、城市基础设施建设相互协调,融为一体,为城市总体布局服务。

城市森林蕴含着深厚的文化内涵,以其独特的形体美、色彩美、音韵美、结构美,对人们的审美意识、道德情操起到了潜移默化的作用,丰富着城市的人文内涵。城市森林建设是一项涉及多部门、多行业、多学科的系统工程,加强部门间合作,提高社会参与程度,共同为城市生态环境建设服务,充分调动好各方面的积极性非常重要。

城市发展与建设的实践让我们深切感受到,城市经济社会发展与绿色文明密不可分,城市人的全面发展与绿色环境紧密相连,留住城市的绿色,打造高品质的生存环境空间,使自己的家园变为森林城市,是城市可持续发展的必然选择,也是创造富裕、文明、安宁、和谐、美好的城市生活的必然选择。

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