林茨太阳城——生态宜居城市设计

Solar City Linz: An Urban Design of Ecological and Livable Environment 

顾琰/GU Yan

摘要：在世界范围内的生态城市建设当中，林茨太阳城以其耀眼的建筑设计师团队闻名于世。光环的背后，是其城市设计中将各种环境要素协调配给在可持续的社区运转系统之中，让人们可以切身感受到生物经济所带来的舒适生活。本文试图从空间营造、能源供应与物料循环的视角，与大家一道再次走近这座以太阳命名的城市，来探讨其城市设计对于生态环境的切实尊重和人居生活的温暖关怀。

关键词：生态城市，绿色建筑，清洁能源，循环回收

林茨太阳城（Solar City）作为生态城市设计的典范，于1995年获得欧盟政府的资助。在托马斯·赫尔佐格（Thomas Herzog）教授建议下，布鲁塞尔（欧盟）政府同意委托由多位知名建筑师组成的团队来开展设计工作。由于这次城市设计在生态人居方面的优秀表现，使得林茨太阳城获得了联合国最佳实践奖和地球社会基金会环境奖。

在设计之初，整体城市设计方案具有清晰的设计标准，即：（1）实现允许条件之下的最大化建筑密度；（2）创造空间及功能设施多样化；（3）保证一定社会福利住宅的低成本建造与使用^[1]（图1）。

1 林茨太阳城鸟瞰（图片来源: 奥地利林茨市政府, © Stadt Linz-Press）

城市设计中的首要的创举是将一系列密集的城市节点安排到人们步行可达的范围之内，这使得居民到达各自社区中心的最大距离只有350m左右。在此基础之上，位于中心方便的公共交通枢纽串联起其他社区中心，这进一步减少了城市内部私家车的使用意愿和频率。除了方便环保的出行方式，多样化的居住建筑设计还结合进了太阳能应用。这一方面极大地拓展了太阳能发电与建筑设计结合的各种可能途径;另一方面、也在利用清洁能源满足日常生活的基础上，使多余太阳能发电并入城市电网系统之中。最后，在此次城市设计中，也认真考虑了人们日常使用的各种开放空间，诸如：一层的居民花园、休闲场所、儿童活动场所和其他社区活动场地。除此之外，还设计了配套的各种景观植被，一些景观不仅承担着供人休闲体验的作用，还对雨水的引流管理和给排水的处理过滤起着基础性的功能作用。像这样来自日常生活中触手可及的生态环境营造对于人的身心健康有着积极的影响（图2）。从交通、建筑与社区开放空间几个层面来探讨林茨太阳城设计的一些特点，能帮助人们从空间环境与人居生活的相互渗透中来理解可持续城市设计。但再梳理一下分析视角，会发现林茨太阳城已将空间环境营造、能源利用、废弃物及水循环处理都整合进了系统的城市设计过程之中。我们不妨以此为线索，来进一步探讨和呈现这一杰作在生物经济层面的可圈可点之处（图3）。

2 林茨太阳城规划平面图-建筑组成&开放空间规划（图片来源: © Herzog + Partner Architects/Latz+Partner/Atelier Dreiseitl, 整理：顾琰）

3 林茨太阳城生物经济结构图（绘图:顾琰）

1 空间营造：多样化策略 VS 低成本控制

太阳城的整体设计从一开始就在几位大师的规划之下纳入了对城市交通与能源策略的可持续发展设想，这使得建筑及开放空间的建设能够与生态节能工程实现高效对接。而在建筑设计之中，设计师们从各自角度创造性地开发出了独特的居住建筑模式。在此受篇幅所限，会重点对社区中心及环绕其周围的住宅及开放空间设计做进一步的探讨。多元的设计策略非但没有增加预算，反而在丰富空间类型的同时降低了其建造和使用上的成本。托马斯·赫尔佐格教授认为，成果的实现得益于对既定目标持之以恒的坚守^[2]。

1.1 交通规划设计 

从图5中可以看到太阳城距林茨老城中心的直线距离约为6.7km。加之目前从太阳城自身尺度来看，其东西与南北直径最长也都接近700m左右。即便在多瑙河支流的阻隔下需要通过跨河桥梁才能到达老城中心，所需路程也不过约8.5km。在此基础上，就有了最初规划时充分调动和利用轨道交通、公交车辆和非机动交通的设计策略来进一步降低私家车的使用。根据不同的交通出行工具所占用空间以及不同交通模式所占时间的综合考量，就有了城市设计中首先使社区中心的有效服务半径覆盖周边400m之内的所有城区（图4、5）。紧接着，便捷的公共交通与自行车道将相距不足10km的老城中心与太阳城中心串联在多个规划社区群落之中（图6）。最终的交通设计成功做到了用更高效的出行模式来引导人们的出行习惯，并使之在能源与空间资源的使用上更加清洁节省。

4 不同交通模式、速度下人均所需空间

　1-行人/Pedestrian;速度为5km/h, 需0.8m²

　2-自行车/Bicycle;速度为10km/h, 需3m²

　3-1/3满客率的轻轨或地铁; 速度为30km/h, 需0.9m²

　4-1/3满客率的公交车; 速度为30km/h, 需28.1m²

　5-仅有司机一人的汽车; 速度为30km/h, 需46m²

5 城区内不同交通模式所需时间 

　1-距离超过10km, 乘坐地铁（或轻轨）比开车更快 

　2-距离达到4500m, 骑车比开车更快 

　3-距离达到450m, 步行比开车更快 

　4-距离达到200m, 步行更快

6 太阳城规划（图片来源: © Solar Energy in Architecture and Urban Planning, Source: Prof. Whitelegg, Transport for a Sustainable Future - The case for Europe）

1.2 公共建筑设计

林茨太阳城的公共建筑包括有社区中心、教会建筑、教学中心、幼儿园和家庭中心等。以社区中心（centre）为主要的商业和交通节点，其他公共建筑在其周围分散分布。

在社区中心承接交通枢纽功能的同时，通过建筑群落一层的分割通道使其能够便捷地联系起通往社区各个方向的路径（图7）。有趣的是，东西大道两侧的两组建筑被上下呼应的地面与顶棚所连接，给人以看似分割但又相互联系的空间感受。就如设计师所希望的，由12种颜色搭配的透光顶篷像一座座彩虹桥一般将分割后的建筑连接成一个整体。玻璃顶棚的设计也为室外商业和公共活动提供了遮风避雨的功能空间，增加了人们待在户外的时间，因此受到社区居民的喜爱（图8）。

7 社区中心平面

8 太阳城社区中心

社区中心的建筑设计以双层公共建筑为主，并力图节约其使用管理中的能耗。在建材选择上，轻盈的立面和厚重的地面板材各自实现着其环保目的。前者通过高度独立的木材外立面和较少的室内墙体分隔实现节能和灵活的空间利用并降低造价，而后者通过材料与室内空气的被动式热交换来调节室内温度并减少CO₂排放。除此之外，建筑在屋顶还总共安装了65m²的光伏发电设施。

1.3 住宅建筑设计

太阳城的住宅设计分10多个项目由不同建筑师团队共同设计完成。其中比较接近中心区域的四大片区分别由托马斯·赫尔佐格（WAG与GWG住宅项目）、诺曼·福斯特（NEUE HEIMAT住宅项目）以及理查德·罗杰斯（WSG住宅项目）与各自合伙人设计完成。它们与中心区建筑一起都属于第一期项目。

GWG住宅发展项目位于中心区域的东侧，建筑均沿着南北方向排列组合。屋顶的太阳能发电集热装置则面向南侧倾斜排列安置。GWG项目总共包含157户公寓，停车场在公寓下方采用半地下（从地面下沉约1.5m）的设计以获得一般地下停车场缺乏的自然采光与通风利用，从而让其空间使用更佳舒适。在此挑选三个特点，来介绍GWG项目是如何满足符合生物经济的绿色要求：（1）建筑虽然均为南北走向，但在采光上通过使窗户面积与外立面之比超过30%~40%来有效扩大采光面积。与此同时，外围玻璃金属幕墙的U值达到了节能的0.93W（m²/K），从而能够在窗户闭合时高效的隔绝室内外热量交换;（2）公寓的面积46~92m²，其中有不少公寓由于十分狭长（达15m），所以内窗在设计上尽可能地使空间更加通透光明。（3）内部墙体和楼板的设计尽量减少与外部节能幕墙的接触面积，以此获得最佳的保温效果。并且，实体墙更多的是以无需加厚的形式来分隔不同的公寓^[3]。这样做，也有助于使相邻公寓之间的室内温差趋于均衡化（图9）。

9 GWG住宅实景

WAG住宅发展项目位于太阳城中心区的西侧，分为3种不同体量的建筑，总共有5m和13m两种建筑公寓纵深类型。其中5m纵深住宅的所有房间均有明窗，在自然光照和通风上十分有优势（图10）。与此同时，从木结构与玻璃窗组成的立面到屋顶等外围护结构的U值在0.12~1.2W（m²/K）这一区间，也均处于有效节能的范围之内^[4]。在5m纵深住宅的北侧，车库处于3层公寓的正下方并与城市道路平齐。13m纵深住宅群落之间设计了可供洗衣、聚会等活动的公共建筑。而且，建筑自身通过一系列采光窗的隔热保温设计和车库良好的通风照明设计，也在一定程度上降低了其使用能耗。

10 WAG住宅实景

南部的NEUE HEIMAT住宅项目在设计上采用了半地下的车库形式（建筑南北入口高差约1.5m），同时设置了方便的残疾人坡道并使之与公共电梯、楼梯设施巧妙结合。此片住宅建筑均拥有宽大的飘屋顶，可以有效地减少过多的日光照射并提供一定遮风避雨的室外空间。NEUE HEIMAT住宅项目的户型面积66~120m²，可以有效满足不同家庭对使用面积的需求（图11）。

11 NEUE HEIMAT住宅项目

呈扇形的WSG住宅发展项目位于中心区的北部。项目在设计之初，希望通过非高科技的手段来实现低能耗的建设过程。设计师希望通过创新理念来利用绿植与玻璃这些简单的材料实现最初的目标。得益于建筑以东西走向为主，南部的玻璃门窗可以最大化地实现对自然光照的利用。同时，设计中一方面通过门窗上方滤光格栅，另一方面通过室外植物对阳光的遮挡来提供冬暖夏凉的室内光照环境。合理的植物搭配还起到了适度遮挡室外视线的作用。与其他3个项目一致，WSG项目也采用被动式住宅的理念，利用窗户与屋顶通风设施之间的微气候效应提供了合理的室内通风（图12）。

12 WSG住宅项目（9-12摄影：顾琰）

1.4 开放空间设计

太阳城的开放空间由彼得·拉兹（Peter Latz）教授的事务所设计实现，德国戴水道公司参与其中。从现场的实地考察来看，设计上有以下几个特点：

（1）开放空间的设计基于尽可能紧凑的建筑环境营造;（2）设计中将交通空间与自然环境融为一体，并减少硬质铺装的使用面积;（3）通过自行车道与人行道的合理规划，以及自然光照在开放空间中的利用，使人们更加愿意亲近户外环境）。很多户外道路明确只有步行和自行车使用，只有在紧急情况下才可以车行;（4）在环境中，通过精心设计的地表径流槽和过滤蓄水池引导雨水的回收和渗漏，并使这一过程可以被居民所感知;（5）通过营造恢复湖泊水系，为居民创造亲水空间。从以上这些设计策略可以看出，太阳城的开放空间设计，尽可能保留和恢复生态环境并促使人们更多地接触自然。

2 能源利用：提高传统能源利用率，拓展太阳能与生物能利用

2.1 传统能源的高效利用

在传统能源的利用上，仅从社区供热系统中就能看到林茨太阳城设计的用心之处。在建设之初，供热管道就采用了保温性能良好的设计。供热金属管道被聚氨酯保温材料包裹着，最外层有隔热反射层围护，这就在极大程度上降低了热量在运输过程中的损耗。据介绍，由于使用了这一技术，热量从位林茨市的供热厂到太阳城中心的运输过程中只损耗了约8%。

2.2 拓展太阳能与生物能利用

在太阳能的利用上，既存在传统模式的提升也存在创新技术的融入。太阳能作为重要的光照资源，在社区中与建筑和开放空间设计紧密结合在一起。从上面的公共建筑和住宅案例中我们已看到，设计师让自然光照的积极因素尽可能发挥在建筑空间之中，以此节省人工光照，最终来方便人们白天的生活和办公。而太阳能光伏发电技术与太阳能集热取暖技术在此次城市设计中的广泛运用，促进了能源的节约利用。在GWG、WAG和WSG等众多社区建筑中，太阳能集热技术与地暖系统相结合一定程度上减少了社区居民对集中供暖的需求。与此同时，太阳能发电所提供的制冷发光能源也减少了居民对于集中供电的需求量。不仅如此，多余的太阳能发电还可以并入城市电网系统^[5]。

生物能的利用是将生物有机废料作为供热及发电的原材料。像自然环境中的植物落叶枯枝以及动物粪便等都有作为生物燃料的潜能。不仅如此，林茨生物原料的燃烧利用率已经超过了80%，这也大幅减少了发电供热原料的浪费。从这里不难看出，太阳能与生物燃料发电供热在一定程度上与城市集中供电供暖相互补充，在生物经济层面为城市的发展做出了有益贡献^[6]（图13）。

13 能源系统图示（图片来源: © Solar Energy in Architecture and Urban Planning, Source: Prof. Whitelegg, Transport for a Sustainable Future - The case for Europe）

3 物料循环：废弃物及水处理中的循环利用策略

3.1 垃圾分类回收

便捷的垃圾分类回收设施在社区中随处可见。不同色彩的垃圾桶代表了所要回收的不同类别的废弃物。比如，塑料瓶需投入黄色垃圾桶，厨余垃圾中的可生物降解部分放入褐色垃圾桶，金属废弃物掷入蓝色垃圾桶，纸质废品放入红色垃圾桶，最终灰色垃圾桶收纳除以上种类之外的其余垃圾。回收后的垃圾可以作为再生产的各种原材料。

3.2 废水回收处理

在太阳城的废水处理上，采用了节水与回收利用的策略。比如初始就为106个用户安装了可以将尿液与粪便分离回收的特殊免水马桶。分离后的尿液富含营养氮磷并以浓缩态存储到回收罐中。而分离后的粪便与厨房灰水一起在生态湿地处理中心被过滤，之后所产生的固态废弃物用作堆肥。经过上面的处理过程，一方面节省了水资源的利用，另一方面还使得废水得到过滤处理而导入生态沟渠之中。据称，这一系统最终也使超过3/4的排泄废物能够直接利用到农业生产之中。

3.3 雨水回收处理

在开放空间的设计中，已经提到设计了随处可见的地表径流。雨水可以通过引流槽流进长满草类的水渠和凹地或石子铺地来渗漏到地下，又或被导入过滤蓄储水罐之中（图14）。这样的设计一方面可以有效地发挥植被草地的储水功能，以及促进雨水的回收再利用；另一方面，清晰可见的地表径流也能够潜移默化地引导居民的自然生态意识。在20世纪末推进的这个项目，就已经实现了当下所推行的“海绵城市”概念中的诸多设想。

14 雨水回收渗漏设计（摄影: 顾琰）

4 结语

合理科学的建造技术与可控的建造成本为太阳城的发展节省了建设经费。与此同时，从一开始就将清洁能源、水废循环与可持续交通策略纳入规划的城市设计，在后续的社区建设管理中也使得城市生活的成本、能耗与污染控制在了较低的水平。林茨太阳城以其卓越的生态理念为我们展示了城市生活与自然环境和谐共存的真实图景。同时，领略这种生物经济在城市发展中带来的高效便捷的生活模式也能够给我们以鼓舞和信心，去突破层层限制来探寻和建设属于我们自己的绿色家园。□

参考文献

[1] 托马斯·赫尔佐格建筑 + 技术. 英格伯格·弗拉格等编. 北京：中国建筑工业出版社，2003，108-111.

[2] 托马斯·赫尔佐格.太阳城（一期）. 林茨，奥地利-概念[J].世界建筑，2007(06):52-53.

[3] Thomas Herzog and Partners. GWG Housing Development [G]. SOLAR CITY LINZ PICHLING: Sustainable Urban Development. Springer Wien New York, 2008:98-103.

[4] Thomas Herzog and Partners. GWG Housing Development [G]. SOLAR CITY LINZ PICHLING: Sustainable Urban Development. Springer Wien New York, 2008:110-115.

[5] 弗朗西斯卡·萨尔拉戈.托马斯·赫尔佐格访谈[J].世界建筑，2007(06):24-26.

[6] Norbert Kaiser.太阳城（一期），林茨，奥地利-舒适，能源，环境[J].世界建筑，2007(06):59-62.

项目信息

城市设计：托马斯·赫尔佐格，诺曼·福斯特爵士与理查德·罗杰斯，1995-1996

中心区建筑：Auer+WeberArchitects，2000–2006

东西住区建筑：Herzog+PartnerArchitects，1997–2003

北侧WSG居住建筑：RichardRogersPartnership，2003-2005

南侧NEUEHEIMAT住区：NormanForster+Partners，2005

开放空间设计：Latz+Partner

水敏工程技术：德国戴水道设计公司

作者单位：慕尼黑理工大学

中英全文刊载于《世界建筑》201704期P36-41。转载请注明出处。

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