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設計的知識與技能:生態城市的綠風水

若對居住環境品質感到不舒適,便需要仔細體會環境的條件,思考以現代技術建立人居環境與自然生態系統之間的和諧關係,使居者健康舒適,因此必須了解生態城市的綠風水。
 
 
 
中國人講究風水,好風水可以使住的人健康,周遭的環境更好,也呈現風土氣候與地域特質緊密相連的概念。若對居住環境品質感到不舒適,便需要仔細體會環境的條件,思考以現代技術建立人居環境與自然生態系統之間的和諧關係,使居者健康舒適,因此必須了解生態城市的綠風水。

生態城市

隨著世界追求永續發展的趨勢,「生態城市」成為炙手可熱的名詞,但同時有「永續城市」、「低碳城市」、「環保城市」、「綠色城市」、「健康城市」等類似字詞,主要是關注的課題不同而有所差異。
最初提出生態城市構想的是上世紀80年代末的德國學者,主要是針對城市的循環機制,包含能源、水、廢棄物、物質排放等,經過二十多年的演進,發展成現在生態城市的理念。

2002年,歐盟開始推動生態社區與城市發展計畫,先從交通與城市發展關係著手,然後逐步加入成為歐洲生態城市與社區的設計指標。但因環境與城市差異,發展的方向與內容不同,因而無法下明確的定義,只能概括為「有效對應地域風土環境建立最大化自我循環與最小化環境衝擊,並積極以自然環境的適應度做節制調整與系統共存的城市」。

都市生態風水

中國傳統風水理念如同潘谷西在《風水探源》一書中所指:「風水的核心內容是人們對居住環境進行選擇和處理的一種學問。」《辭海》的定義中也有:「住宅基地周圍的風向水流等形勢,能招致住者一家的禍福。」在建築學中,也有「科學風水」的定位。

古代,在住居的環境中,水與綠是一體的,也是生態系的一環,而地形風與地表面所形成的溫差與氣流循環有關,最終體現為住居環境的舒適健康,也使禍患遠離。現代都市則是密集群聚發展,都市基盤整體固結且不透水,加上都市建築高度、體積加大,從而形成都市強風與無風區,以及都市熱島現象,讓城市與自然生態隔絕,也對城市的健康舒適與潔淨安全產生威脅。因此在生態城市的定位上,「綠」、「水」及「風」是微氣候改進的3大要素。

生態的綠

廣義的生態城市綠系統,包含潔淨、降溫、多樣穩定的生態基礎、碳平衡等機能,這些綠系統在都市微氣候中主要有兩層考量,在垂直向度是「大喬木的樹冠形」及「地表透水鋪面」,在水平向度則是「連續性」及「綠容積」。

都市中自然鋪面與喬木的選擇須以機能為考量,例如為達成台灣夏季都市的炎熱減緩目標,遮蔭與舒適鋪面是重要影響因子。以南北向及東西向街道為例,喬木因其遮蔭率以及樹形的不同,對街道日照與通風的考量就不同;在台灣西部地區,東西向道路在日間可能是主要風廊,則喬木的選擇必須如傘般創造下方良好的通風隧道,主要是考慮鋪面受熱後對上方空氣溫度的影響,也就是不同遮蔭率的地表鋪面的增溫強度會有很大差異。

自然鋪面如草地,受到日照遮蔭後的溫度已逐漸趨向舒適範圍,但人工鋪面因受熱而產生熱累積,致使溫度不易下降。更嚴重的是地表熱輻射影響下的感受溫度比,例如PU鋪面對於人體感知的受熱狀態最不理想,依序是瀝青、混凝土及連鎖磚,而以自然鋪面的草地最好。

具較高透水性的自然鋪面在受遮蔭降溫後的溫度可達舒適範圍,人工鋪面則無法達到舒適的溫度範圍,同時遮蔭比率對於鋪面降溫的影響程度有明顯差異,至少達70%遮蔭率以上是較適當的條件。此外,喬木進行光合作用時,不同樹種與葉片面積會決定其水汽蒸散率,而同時造成降溫的效果,在熱帶雨林樹下,常年溫度是攝氏28度到28.5度就是一個證明。

生態的水

都市排水系統、河流及滯洪處理設施等的原有目的是快速排水於都市體外,造成現代都市普遍乾燥且無法有效降溫,也影響都市地下水位的補給與大喬木的生長,尤其在行道樹的成長上更是嚴苛。

生態都市的水系統處理有保水、降溫、潔淨、水平衡等機能,這些系統在都市微氣候中主要有兩層考量,一是「雨水管理」對應都市保水、排水、儲水,以及暴雨管理,並回饋成為綠系統的支持,另一是「潛熱溫控」對應綠樹與湖泊、溼地等水體的蒸散降溫效應。

在雨水管理上,以高雄市河堤社區改造為例,利用道路側緣綠帶處理做為雨水管理、儲存與淨化的機制,並提供喬木生長所需,創造出舒適且潔淨的人行空間。另外,生態城市中對於中水與汙水處理,採取自然系統淨化輔以人工汙水處理設施強化效率,例如利用人工溼地的處理有效淨化水質,並創造有效生物棲地,同時淨化後的水體也成為都市休閒的最佳去處。

生態的風

現代都市規模日漸龐大,且建築強度逐漸趨向高容積發展,隨都市計畫中土地使用分區與開發強度設定,以及都市逐步擴大範圍等複合效應,都市區域環境差異便逐步顯現。以高雄市夏季正午溫度與風速差異為例,都市局部區域氣流會因地形、街道、開放空間、建築量體、方位,以及時間而有所變動,這就是都市微氣候必須考量的重點。

生態都市的風系統處理有導風、降溫、潔淨等機能,相互共存且是都市微氣候控制的動力。依據地域風土條件及氣候資料,城市的發展架構可以有細的對應與改變。導風包含氣流的轉向、破碎、強化等機能,並配合都市紋理與樹林或建築開口處理等;降溫指有效把累積的熱排除,並把周邊舒適的風導入都市人行空間;潔淨則包含汙染物如粉塵、空氣汙染等的排除,以及新鮮空氣的供給。而這氣流的微變化如何在城市區域完成有效通風,就是生態城市的重點之一。

在都市邊緣地區,隨季節與日夜的變化,風向與風速都不同,必須考量前述3項機能的特性,並回饋到三維的都市設計管制上,讓城市擁有潔淨舒適的通風條件。但都市如同叢林,人行高度的氣流強度會隨衝擊與阻隔逐步降低,因此需要強化內部氣流的動力,也就是利用開放道路、公園綠地等把氣流再度導引下降至人行空間,形成內部氣流的再加速,從而滿足都市氣流分布的需求。街廓內部的配置形態也會影響居住區內部的氣流大小。

生態微氣候控制

生態城市的綠、風、水與日照整合就成為微氣候控制的基礎,整體都市舒適健康的風,隨著街道與開放空間進入都市並開始受熱加溫。街道交通流量大的,其汙染物透過建築物前後退縮、開口通道與高度差異,隨著氣流進入街廓內流動。因此,需要潔淨的氣流通道,也就是綠的生態通道,從區外連結入城市中央,透過綠樹導引、降溫、潔淨的作用,以及有效遮蔭配合鋪面處理,達成生物調控性舒適的條件。

多樣的樹種與樹形配合季節進行變化調控,且喬木需要日照、水,以及好的土壤;街道與街廓內部雨水管理系統強化區域降溫與潔淨作用,同時提供都市暴雨緩衝滯洪能力;進入街廓的風與都市上方的風會隨著開放空間大小造成壓力差及溫差,形成循環與移除的體系,再加上配合建築體受熱及局部溫差調控形成微氣流,讓區域內的生活與住居舒適健康得以確保,並兼顧美觀與調適的機能。這些要素就形成生態微氣候控制的體系。

健康的綠風水

城市的發展提供就業、住居、社交、娛樂、教育等多項目標,但是當考量居住的健康舒適,以及環境永續發展的目標時,生態城市的循環、共容與調適就成為都市調整的課題。在美感、低碳、交通、能源等條件下,環境微氣候的控制就是舒適與健康的規劃設計手段。

「光照綠蔭健康居,風生水起好運來」,都市微氣候學已經發展成為現行熱聚集、高汙染、低風速環境的產業都市的改造重點項目。在歐洲的許多小城鎮,微氣候調控的機制遠較亞洲大型都市來得有效,因此在大都市轉型再生的過程中,考量都市微氣候的城市再生過程,將成為亞洲多數大型都會區域永續的開端。

行政院經濟建設委員會於 2005年,針對台南高鐵特定區做為首座生態城市目標的新開發區的規畫,結合國內與歐盟專家共同努力的經驗並融合生態城市綠風水的理念,希望能在未來看到台灣都市環境的轉變,更趨近於生態城市的理想。
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