智库动态｜改善城市生态环境需将建筑设计理念市场化

钢筋水泥组成了城市的具体形态，是城市发展的重要组成部分。在倡导绿色低碳发展的今天，作为城市骨架的建筑应该如何改变？建筑设计中是否有新技术可以改善城市生态环境？

2019年11月4日，上海交通大学-弗劳恩霍夫“城市生态发展”项目中心启动仪式暨学术论坛在上海设计中心召开。中德两方专家围绕“智慧城市、绿色建筑、城市治理”展开了讨论。专家认为，当前的建筑技术开发必须与气候变化相结合，依托上海乃至长三角地区建筑创新产业的优质资源，国际合作有望推动建筑设计理念在市场上的转化与应用，让城市更加宜居。

上海交通大学-弗劳恩霍夫“城市生态发展”项目中心启动仪式暨学术论坛在上海设计中心召开。

建筑理念与技术的市场化推广能有效改善城市生态

德国弗劳恩霍夫（Fraunhofer）研究机构是欧洲领先的应用科学研究机构，旗下有72家研究所、超过26600名科研人员，始终致力于新技术的开发与技术的市场化推广工作，成功打通了新技术进入市场的多重障碍。世界工业领域甚至出现了“弗劳恩霍夫”模式，旨在将科学理论研究与理论应用结合起来。

创新技术与理念的市场化对于城市生态的改善会起到怎样的作用？弗劳恩霍夫建筑物理研究所的专家在学术论坛上给予了解答。Jonathan Keats是一名来自纽约的艺术家，在主题演讲中，他介绍了在气候变化的前提下用科技服务城市生态的逻辑。

“我们总是在利用其他物种的优势服务于我们的人类社会，这种逻辑是否可以反过来，让人类社会的优势为其他物种提供便利，促进人类与自然的和谐共处？”Keats表示。日本的新干线列车曾因速度过快而在经过隧道时发出巨大噪音，给周边居民区造成了严重困扰。后来研究团队就应用了仿生设计的理念，从翠鸟的嘴型找到灵感，对新干线的车头进行了改造，不仅改善了噪音情况，还在车速和电力消耗方面有了进步。

Keats认为，日本的新干线就是一个从设计理念到市场应用的优秀案例。秉持这一理念，Keats所在的团队正在着手研发几种建筑模型，在建筑外壳中使用藻类，希望以建筑物为单位在城市中制造冷却系统，缓解气候变暖对城市生活体验的负面影响。

德国弗劳恩霍夫建筑研究所执行副所长Gunnar Grün补充，海平面上升也是当前建筑设计需要考虑的情况之一。“下一步我们可以大胆设想，是否有可能把城市中洪水或者短时强降雨等自然灾害与城市冷却系统的建设结合起来？”Grün表示。上海本身也在做类似的实验，建立洪灾与海平面上升的应急预案是城市治理的第一步，建筑理念的创新也许可以直接“利用”灾害，为城市街区的设计提供新思路。

因为工业化开始的时间较早，欧洲早已开始了城市建筑更新的进程，将更多的技术融入建筑的外观设计，从而提高建筑物的使用效率。Grün表示，中德均有庞大的建筑群，一味的拆除与重建在某种程度上是对资源的浪费，因此两国在这方面有很大的技术合作空间。

城市防灾空间应在日常生活中也具备服务功能

防灾空间的设计一直是近年来城市规划的主题之一，上海作为全国“海绵城市”计划的32个示范城市之一，在过去的五年中已经有了一些技术创新。上海交通大学设计学院副院长车生泉表示，海平面的上升会对上海的城市形态与城市生活造成巨大影响，“海绵城市”能够做到的是弱化气候变化对城市的冲击。

首先，如果海平面上升，上海的生态环境就会受到影响。“湿地会往里面退，大量临海的湿地可能会变成海洋，崇明岛将近三分之一可能都会消失，也许也会发生南面物种对北面的侵袭，造成大量的病虫害。”

其次，海平面上升会影响城市的建筑与城市基础设施。当前大量的基础设施都是按照现有海拔设计的，地铁就是一个关键的例子，海平面的上升势必会影响地铁的功能。而且，海平面的上升还会对城市安全产生影响，这既包括了对防灾防震救助系统设计的影响，也包括了对人群生活的影响，老年人、小孩等对气候比较敏感的人群可能会受到健康威胁。

车生泉认为，“海绵城市”在应对大规模气候变迁时作用十分有限，因此防灾应急预案很有必要。对比国际上的其他城市，比如纽约和阿姆斯特丹均有关于气候变化的应急紧急预案，上海在这方面还需要多做工作。

德国也受到了近年来气候变迁的影响，发生了多次强降水，在这方面德国已经有了一些应对方案。德国巴伐利亚州建筑师协会主席Christine Degenhart表示，巴伐利亚有很多城市均制定了洪水应急预案，并且邀请德国市民与城市景观设计师参与到防灾空间的设计过程中，优化防灾空间的功能。

Degenhart举例说明，巴伐利亚州的一些城市不仅会模拟洪水发生的情况，也会考虑短时强降水对城市功能性空间的影响。因此，建筑的一楼不会过多进行功能性空间的设计，以防在灾情发生时受到影响。而且，Degenhart认为城市公共空间的应急设计不应只考虑防灾，因为这些公共空间可能在大多数情况下不会经历极端天气，如果只关注防灾，空间的利用效率就会偏低。

因此，她建议公共空间可以更多考虑排水与贮水的设施，防灾设计也不一定必须要放在街道的路面上，屋顶空间也是一个很好的排水与贮水场地。巴伐利亚州的一个城市就成功把足球场从地面移到了屋顶上，充分利用了降水，也释放了更多的道路空间。

中国为建筑理念与技术创新提供丰富的技术应用场景

中国气候与地形多变，为更多的创新理念与技术提供了试验的空间。项目中心执行主任李宏在论坛上表示，对于任何好的技术来说，丰富的应用场景十分重要，缺乏应用场景可能就会导致这个技术的意义受限。

结合中国的实际，目前项目中心经研究认为，可以对两个核心技术在中国建筑环境中进行实验与推广。

第一个方面是混凝土回收技术。“全世界废旧混凝土有接近一半都产自中国，世界上普遍使用的混凝土回收技术是靠机械破坏。”李宏在接受采访时提到。但机械力破坏会造成裂纹，混凝土无法被当作全新的石头再次使用，建筑材料黄沙的表面化学性质也会在使用后发生改变，不能再作为全新的黄沙去用于混凝土合成。目前弗劳恩霍夫有一项技术可以在不用机械力破坏的前提下，将骨料、黄沙、石子等还原。中国存在需求市场，如果这一技术可以在中国实现应用与市场化，就能产生很好的经济效益。

第二个方面是生态建筑材料的处理技术。李宏介绍，当前中国在建筑材料中使用的秸秆、玉米秆等，因为技术水平限制，无法做到对其中的营养物质进行完全的祛除。营养物质在建筑材料中的残留可能会让墙壁在受潮后发生霉变，最终导致建筑材料的整体性质发生变化。弗劳恩霍夫的一项技术可以完全祛除植物中的营养物质，使混合后的建筑材料无需压缩也有很好的受力性能。这项技术也恰好回应了中国市场的需要，很有可能在未来逐渐商业化，在为企业带来盈利的同时也为建筑更新服务。

近年来，中国开始进入围绕环保理念进行建筑更新的领域，未来依然存在许多可以发挥的空间。Grün表示，任何环境友好型的建筑更新技术都是有益的，当公众知道某个建筑会为他们所生存的环境带来优化和改善时，也会主动支持这些技术在他们日常生活中的推广与应用。