胡亞州

（甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000）

二氧化碳濃度上升是當(dāng)代氣候變化的最大因素，世界各國都在致力于利用先進(jìn)技術(shù)來追蹤人為排放二氧化碳的途徑。隨著全球人口的不斷增多，城市人口占比日益擴(kuò)大，當(dāng)城市人口占比超過50%時，供人居住的城市社區(qū)建筑也必然增加，林立的高樓大廈也隨之被認(rèn)作是全球溫室氣體排放的主要驅(qū)動因素，加之隨季節(jié)變化帶來的空調(diào)排放，城市如何讓生活更美好成為了人們關(guān)注的話題，綠色設(shè)計、綠色建造、綠色改造、綠色運營也隨之誕生，建筑行業(yè)日趨平穩(wěn)，高頻率大規(guī)模的建設(shè)已經(jīng)不常見，這種大幅度的削減適用于發(fā)達(dá)國家的新建筑和改造，也同時適用于快速增長的轉(zhuǎn)型建筑。

人們逐漸意識到，政府出臺相應(yīng)的政策、更多地使用節(jié)能技術(shù)、人們生活行為的改變可以極大地減少二氧化碳的排放，建筑領(lǐng)域在全球能源的使用方面占比可達(dá)40%以上，可持續(xù)的建筑設(shè)計也走入人們的腦中。垂直森林綜合體的橫空出世就是一個有效的答案，也是一次大膽的嘗試。

1 碳達(dá)峰碳中和與垂直森林綜合體

1.1 碳達(dá)峰碳中和的意義

現(xiàn)今大家已達(dá)成一個普遍的共識，那就是如果環(huán)境的氣溫繼續(xù)上升2 ℃的話，就會對人類的存續(xù)產(chǎn)生影響。冰山融化會造成海平面上升，淹沒沿海地區(qū)，極端氣候如暴雨和狂風(fēng)也會出現(xiàn)。再之前的千年間，全球的氣溫變化其實還是比較小的，波動并不大，但是到了近代100 年間，全球氣溫變化較大，比之從前升高了1 ℃有余，而這100 年間恰恰是人類開始大量使用機(jī)械并使用化石能源的時間段。

而碳中和正是為了應(yīng)對全球氣溫上升而產(chǎn)生的一種策略，碳中和注定將會成為今后“衣食住行”變化的關(guān)鍵，當(dāng)然這其中也蘊含著巨大的機(jī)遇，對未來半個世紀(jì)之內(nèi)各行各業(yè)的技術(shù)突破指明方向，為技術(shù)革新提供思路，從而由市場“看不見的手”以及國家“看得見的手”引導(dǎo)各方面的技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)布局以及各種轉(zhuǎn)型，進(jìn)而使得資本流向相應(yīng)的領(lǐng)域，人才轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的行業(yè)，進(jìn)一步自下而上地改變。

2020 年9 月22 日，中國在第七十五屆聯(lián)大會議上初次提出“碳達(dá)峰、碳中和”行動，并在2021 年國務(wù)院政府工作報告中再次重申“雙碳”目標(biāo)的重要性及如何穩(wěn)步推進(jìn)做好各項工作，碳達(dá)峰旨在2030前將碳排放達(dá)到我國的峰值，碳中和要求在2060 年前通過節(jié)能減排等方式來平衡碳的排放，實現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)成“零排放”。

為響應(yīng)“雙碳”要求，住建部發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021，自2022 年4 月1 日起實行，確定規(guī)范內(nèi)容為強制性工程建設(shè)規(guī)范，全部條文需要做到嚴(yán)格落實，并引入建筑物碳排放的強制規(guī)定。

以房地產(chǎn)和建筑相關(guān)行業(yè)來看，參考世界資源研究所（WRI）得出的結(jié)論來看，二氧化碳排放量最多的三個行業(yè)是發(fā)電和供熱行業(yè)、規(guī)模以上的制造業(yè)和建筑相關(guān)行業(yè)，包括公路、鐵路、水運、航空等運輸業(yè)。制造和建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，所占的比重可以達(dá)到23.2%。如果假設(shè)使用產(chǎn)業(yè)作為衡量基準(zhǔn)的話，僅僅從建筑相關(guān)行業(yè)來看，它的二氧化碳排放量就能占到所有的52.9%。

實際上，在缺乏全球碳排放統(tǒng)一計劃的情況下，綠色建筑的應(yīng)用，或者建筑能效的改變也以開發(fā)商自愿作為主要特征，在缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗及沒有足夠的財政激勵的背景下，在缺乏大眾認(rèn)知轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，想要顯著降低能源消耗，快速應(yīng)用綠色建筑技術(shù)也會相對停滯。

所以碳中和就是為了應(yīng)對全球氣溫升高而產(chǎn)生的不利影響的一種針對性的措施，碳中和注定將會成為今后“衣食住行”變化的關(guān)鍵。

1.2 垂直森林綜合體的概念

湖北省黃岡市建造了第一座垂直森林綜合體，五棟塔樓構(gòu)成“垂直森林”的概念，高層綜合體建筑表面覆蓋著樹木和植物，可以吸收二氧化碳，過濾周圍空氣中的灰塵并產(chǎn)生氧氣，這和老舊樓房的爬山虎不同，在保證建筑物美觀的前提下，將碳排放降到最低。綜合體內(nèi)部可以實現(xiàn)住宅、酒店、辦公及大型商業(yè)等多功能使用空間，可以滿足個人、居民及游客的日常需求，開放式和封閉式的陽臺打破了傳統(tǒng)建筑設(shè)計的規(guī)整性。其實垂直森林的概念早在20 世紀(jì)就已經(jīng)存在，但是直到21 世紀(jì)初才逐漸走入城市，意大利米蘭的Bosco Verticale 就是植物與建筑整合的代表。

“垂直森林”的植物將會隨著季節(jié)變化而產(chǎn)生不同的景色：春天，這些樹木將成為一道充滿綠意的風(fēng)景；夏天，它們的枝葉可以為公寓主人遮擋地中海上空的陽光，用濃蔭給住戶們帶來清涼；秋天，這些不同種類的樹木葉子將形成五彩斑斕的美景；到了冬天，“垂直森林”建筑上的樹木葉子掉光后，光禿的樹木也不會影響住戶們坐在陽臺上曬太陽。

根據(jù)相關(guān)研究顯示，有三分之一因疾病去世的主要誘因就是空氣質(zhì)量不佳所導(dǎo)致的，盡管各地已經(jīng)出臺各種規(guī)定，如禁止銷售煙花爆竹、車輛單雙號限行、限制在部分城市中央場所活動等，但仍然有很多人因空氣污染引起相應(yīng)的并發(fā)癥，在這種情況下，污染較大的現(xiàn)代化都市亟需垂直森林的概念來緩解城市發(fā)展帶來的消極影響。

2 垂直森林綜合體應(yīng)用方法探究

2.1 擬解決的問題

能源領(lǐng)域與建筑領(lǐng)域一直保持著密不可分的聯(lián)系，由于種種原因，涉及到環(huán)境改善的計劃和相關(guān)政策一直都沒有得到理想的效果。建筑物的能源使用主要由開發(fā)商和業(yè)主決定，而業(yè)主對于購買的房屋的理解和興趣又會影響建筑的使用功能。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對環(huán)境保護(hù)的討論也進(jìn)入到白熱化階段，將能源可再生技術(shù)應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中是降低對環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會影響的關(guān)鍵方式。

垂直森林綜合體的概念需要認(rèn)真面對某些缺點，在開放式陽臺和Loft 式公寓之間需要考慮特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并不是所有的建筑外墻都可以適應(yīng)垂直森林的建筑理念，因為要考慮到防風(fēng)、防潮、防腐等各方面的要求。

湖北黃岡垂直森林土建成本比普通的住宅增加了3%～5%，后期維護(hù)需要專門的維護(hù)團(tuán)隊來進(jìn)行，如剪枝、排水、滅蟲害等一系列的工作。

在建筑方面，陽臺和建筑外墻等位置的綠化栽植勢必會增加建筑整體的自重，陽臺位置的懸挑單元需要重新設(shè)計，如果按照受力分布不均的傳統(tǒng)陽臺設(shè)計，很可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形態(tài)的改變，各種綠化景觀的形態(tài)不容易被設(shè)計單位綜合考慮進(jìn)去。所要計算的內(nèi)容也比較復(fù)雜，在面對集中荷載和平均布載時也比較龐大。

在綠化方面，綠植的灌溉問題需要對管線進(jìn)行合理布置，綠植自動滴灌系統(tǒng)也需要強化設(shè)計，如果沒有合理的滴灌模式，僅靠住戶個人培育是不現(xiàn)實的，由于非專業(yè)的原因，不會讓綠植擁有最合理的生長環(huán)境，也無法讓綠化持續(xù)，僅憑屈指可數(shù)的光照時間是無法讓植物長久生長的，蟲害及缺氧等問題也將接踵而至。

2.2 應(yīng)用技術(shù)特點

垂直森林綜合體在常規(guī)意義上為建筑物提供一定程度的綠化，但這種生物多樣性并沒有完全解決整棟建筑物碳排放過大的問題，生物多樣性在建筑物的體現(xiàn)是多方面的，如果將垂直森林綜合體的外墻外表面覆蓋可持續(xù)生長的綠植，建筑物就擁有了“可呼吸的墻”，一方面將會有助于減少城市熱島效應(yīng)和PM2.5污染，凈化高層建筑尤其是位于浮塵高度房屋的空氣，另一方面還可以充當(dāng)隔音屏障，傳統(tǒng)的外墻并沒有很好地解決建筑物隔音差的缺陷。這種應(yīng)用方式將會再次提升房地產(chǎn)價值。城市的發(fā)展不可避免地消耗了城市的綠化，部分地區(qū)已開展“綠化率”要求，將綠地帶回城市不僅是一個口號，還是解決城市發(fā)展問題行之有效的解決方案。

光電建筑的應(yīng)用現(xiàn)已十分廣泛，形式也逐漸朝著多元化發(fā)展，關(guān)于光伏發(fā)電的呼聲在西部地區(qū)一直很高，垂直森林綜合體也可以采用光伏發(fā)電的方式，外墻可以采用部分光伏玻璃幕墻，或者其他形式的光伏瓦墻面，只要合理布置光伏電纜，可以在建筑的任何位置安裝光電接收盒。

這里引用國家住宅與工程技術(shù)研究中心的資料，2020 年全國約有700億m2的建筑物總面積，其中約有300 億m2的屋頂和外墻可供使用，按照該面積中20%的面積用光伏技術(shù)組合計算，其最大裝機(jī)容量可高達(dá)3 億kW。如果按照365 d 平均1 200 h 的利用時間計算，那么它的發(fā)電量可以達(dá)到3 600 億kW 時，基本和4.5 個三峽電站的全年發(fā)電量相當(dāng)。

所以，大力發(fā)展光電建筑，采用如光伏幕墻等新材料新技術(shù)，將極大地減少碳排放。此外，光電建筑技術(shù)還具有極大的經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)估算，該技術(shù)的整個產(chǎn)業(yè)鏈的潛在市場總規(guī)模超過7.8 萬億元。

3 應(yīng)用的優(yōu)勢

3.1 節(jié)約能源改善空氣質(zhì)量

近年來，人們賴以生存的空氣被廣泛關(guān)注，室內(nèi)空氣凈化器的暢銷標(biāo)志著空氣質(zhì)量也成為購房的關(guān)鍵。市區(qū)主要路段空氣質(zhì)量一直令人擔(dān)憂，而市郊區(qū)域又距離辦公場所相對較遠(yuǎn)，在城市中心地段建造垂直森林住宅大有可為。綠色建筑是建筑領(lǐng)域節(jié)能的新風(fēng)向標(biāo)，在碳達(dá)峰碳中和的號召下，綠色建筑的立面設(shè)計參考米蘭的垂直花園，一眼望去的綠植會從各個方面降低空氣的污染水平，有效地調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量。

3.2 光合作用降低周圍溫度

每日充足的光照帶來的光合作用有助于降低周圍的溫度，綠色的植物可以有效捕捉空氣中的顆粒物，在綠蔭之下還可以乘涼，在炎熱的夏季降低酷暑對建筑物的影響，減少了長時間暴曬下的光污染，也同時減少冷卻系統(tǒng)的損耗，否則空調(diào)設(shè)備會釋放更多有害氣體，造成更多的碳排放。垂直森林綜合體雖然不足以稱之為森林氧吧，但是綠植吸收二氧化碳，釋放氧氣就足夠日常所需，相較于現(xiàn)行規(guī)定的綠化率，垂直森林可以讓購房者真正地感受人類與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。

3.3 減少城市熱島效應(yīng)

熱島效應(yīng)（Urban Heat Island Effect），是指一個地區(qū)的氣溫高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象。用兩個代表性測點的氣溫差值（即熱島強度）表示。主要有城市熱島效應(yīng)和青藏高原熱島效應(yīng)兩種。熱島效應(yīng)起源于20世紀(jì)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)較為發(fā)達(dá)地區(qū)的溫度往往比偏遠(yuǎn)地區(qū)的溫度高，這是由于在城市中央人口對周圍環(huán)境的干預(yù)程度大，流動人口多，造成這種現(xiàn)象背后的主要原因是城市的建筑空間增加和綠化的減少，垂直森林綜合體可以在很大程度上扭轉(zhuǎn)這種影響。

3.4 提高能源效率

垂直森林綜合體的綠色墻壁可以減少墻壁表面的溫度變化，并提供一些良好的保溫效果，限制建筑墻壁之間的熱量流動。相較于傳統(tǒng)的空調(diào)室外機(jī)，綠色墻壁在減少污染的情況下，對能源的利用率又是一次提高，現(xiàn)階段商品房的一大特點就是對能源消耗的不關(guān)注，怎樣在目前的基礎(chǔ)上增加能源的使用效率成為綠色建筑不得不提的問題，將建筑物外墻覆蓋光伏發(fā)電裝置可以讓垂直森林綜合體在傳統(tǒng)住房的基礎(chǔ)上增加能源可再生的可能性，讓自動滴灌的綠植成為一大特點，光電系統(tǒng)不僅僅可以放置在屋面，還可以在建筑立面起到更大的作用。

3.5 市場潛力巨大

綠色概念相關(guān)的衍生物逐漸被人們所接受，從商業(yè)角度來看，綠色建筑也在吸引著投資者的加入，綠色建筑及其建造技術(shù)在未來的一段日子有很大的潛力，主要原因在于全球日益增長的城市可持續(xù)發(fā)展對人們生活的影響。綠色建筑的市場可能在日常生活中感受不到，但在建材城中，總能看到建筑、裝修等領(lǐng)域各種新技術(shù)、新材料帶給人們更多的可能性，人們關(guān)注的焦點并不局限于成本和投資方向，綠色環(huán)保的主題可能會讓開發(fā)商有更大的勇氣去提升土地的價值，進(jìn)而對周邊形成輻射和帶動效應(yīng)，因此，在建筑、裝飾等領(lǐng)域，綠色建筑的建筑業(yè)產(chǎn)值的提升就由此而來。

4 結(jié)束語

在碳達(dá)峰碳中和的要求下，全國建筑領(lǐng)域都在積極朝著節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，文章側(cè)重于引進(jìn)垂直綠色綜合體，通過在建筑物內(nèi)增加綠化，可以節(jié)約能源改善空氣質(zhì)量、利用植物的光合作用降低周圍溫度、有效調(diào)控城市中央的熱島效應(yīng)、運用自動滴灌系統(tǒng)提高能源效率減少資源浪費，垂直森林綜合體應(yīng)用市場十分火熱，潛力巨大，在當(dāng)前形勢下已經(jīng)成為了引人關(guān)注的焦點。有多個城市已經(jīng)采用了垂直森林式建筑，在不久的將來一定會產(chǎn)生更大的影響和更多的使用場景。