绿色智慧城市的发展愿景

绿色智慧城市的发展愿景_绿色智慧城市

第三节　绿色智慧城市的发展愿景

自然、舒适的健康环境

从环境角度讲，城市是地球表面物质和能量高度集中和快速运转的地域，是人口、产业最密集的场所。城市环境是指城市自然环境与社会环境的综合，是在自然环境的基础上，人们按照自己的意志，借助科学技术形成的。人类的活动可能造成城市环境的恶化，例如城市污水排放、工厂废气及固体排放物、垃圾污染等超过城市环境的自净能力，造成城市环境的极度破坏；也可能达到人类社会和自然环境之间关系的高度和谐，例如通过城市绿化或绿地建设等使人工建筑、基础设施和自然景观完美地统一。

绿色智慧的城市环境，首先要满足人们在衣、食、住、行等方面日益增长的物质需求，在生活、工作的各个环节提供优质的公共服务。除此之外，绿色智慧城市的环境，还要满足城市居民的精神文化需求，使人们能够从城市的可持续发展中找到自己的位置并得到相应的尊重。后者，则是绿色智慧城市所要重点关注的领域。现在的城市生活和工作节奏越来越快，人们的精神压抑和孤独感越来越强。如果生活在城市中的居民没有一个自然、健康的心理环境，徒有城市的繁华与热闹，也是不符合绿色智慧城市环境建设的要求的。

● 太阳能建筑物

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绿色智慧城市要求良好的生态环境质量，这主要包括四个方面：一是清洁的空气和卫生健康的水源，有害气体和液体的含量应控制在最低水平，避免它们对居民的健康带来危害；二是有宁静的社区、美丽的公园和较多的绿化面积，生产和车辆发出的噪音应严格控制在允许范围内；三是建筑和周围的自然环境协调、和谐，生活具有高尚的文化品位，人与人的关系和睦，注意区域之间的平衡；四是具有持续性、注重公平地满足现代与后代在发展和环境方面的需要。绿色智慧城市环境通过城市物质生产和居民生存环境的不断改善，在给人们带来充分的物质享受、便利的生活设施和高效的信息交流的同时，将城市发展与绿色环境建设、绿色生活结合起来，使城市人居环境自然、舒适。这不仅能提高市民的生活情趣和工作效率，最大限度地开发人力资源，而且可有效地改善环境。

过去，城市在不断扩张中往往忽视了人自身的发展需求，使城市被汽车和摩天大楼包围着，城市环境被钢铁、水泥、砖瓦、沥青和塑料所毁掉，市民更是被一个个“水泥森林”和“金属盒子”所隔离。人具有追求美好生活的权利，很多城市都在努力改善城市环境：铺设草坪，种植树木，拓宽街道，改善交通，降低污染水平等。这些活动是绿色智慧城市建设非常重要的方面，但并不是全部。如果城市的生产效率低下、资源浪费严重、社会治安恶化、教育和医疗条件差、人际关系紧张、人们的道德水平低下，那么，这个城市显然不是绿色智慧城市。绿色智慧城市要充分考虑人的需求并不断满足人的需求，使城市的发展与人的需求和进步相吻合，但也必须尊重自然和社会发展的规律。绿色智慧城市在环境方面的目标就是要健康。

● Vincent Callebaut设计的垂直农场内部效果

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健康环境需要有效地保护自然环境，使环境生态化。保护城市土地、植被以及区域内的天然山体、河流和湿地生态，可以在保护城市水源、增加城市容量、扩大城市绿色面积的同时，确保城市水体生态、湿地生态的平衡发展和良性循环。坚持生物多样性原则，关注城市环境的脆弱性，重视丰富植物群落结构，保护野生动物，积极创建野生动物繁衍生息的适宜环境，改善珍稀濒危动植物的生存条件，优化城市绿地的种植结构，坚持绿化材料的乡土化。维护城市的动植物种群数量，促进城市生态系统的物质循环和能量流动，使城市中的“自然”有效地调控环境质量，大幅度增加城市的自然景观。在城市建设中，建筑材料应尽可能取自再生制造的材料，即无毒、无害、无污染且可回收的材料，或者由废材料、废金属、废塑料等加工而成的产品等，使城市环境朝生态化的方向发展。

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健康环境关键是构建生态高性能建筑。生态高性能建筑包括家庭住宅、办公用宅以及公共建筑，是健康、舒适、安全、节水、节地、节能、治污、高效和经济的生存空间，在性能方面持续优于传统建筑的物业。生态高性能建筑通过建筑设计者、业主和承包商的共同努力，营造舒适、健康、人性化、生态化的室内环境，最大限度地减轻工程施工和设备运行对环境的危害，节约能源运行成本。通常情况下，生态高性能建筑要采用绿色建材，减耗降污。由于建材工业是天然资源和能源资源消耗最高、破坏土地最多、对大气污染最为严重的行业之一，最大限度地使用绿色建材和产品（即采用清洁卫生生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料），可以大幅度地减少自然资源的不必要损耗，降低空气、水质与土壤污染的程度，降低建筑建设和拆除时垃圾处理和废物运输等废物处理的成本，促进可循环材料市场的发展。因为高性能设施消除或减少了有害物质的挥发和排放，减少了建筑材料、物品和家具的挥发性有机化合物、放射性污染物等室内污染物的移入和挥发，最大限度地增加了自然采光，所以有利于提高室内整体环境质量和舒适度，不仅有利于人的身心健康，还将极大地提高使用者的工作效率。

● NFOE设计的社区门诊布局

城市生态高性能建筑首先是绿色建筑。建筑具有较高的绿化率，既适应地方生态又不破坏地方生态，具有节地、节水、节能、改善环境和减少污染、延长建筑物寿命等优点，体现为无废无污、高效和谐、开放式闭合性的建筑形式，符合“居住健康、可回收、无污染、节省资源”的原则，室内拥有充分的空间来容纳大自然的光线与色彩，并创造质朴、自然情趣的生活空间。建筑材料尽可能使用自然材料和高科技人工饰材，减少或严禁使用有毒、有害、含污染物的化学材料，还可以采用水溶性涂料、环保型胶粘剂和塑料金属复合管等材料，增强建筑保暖隔热功效。建筑墙体提倡使用高科技环保建材，如用木屑或者发电厂排出的灰尘作为重要原料的环保用砖等，饰材采用草墙纸、麻墙纸、纱绸墙布等，地材采用具有保湿、驱虫、保健等多种功能的“环保地毯”。建筑照明以节电、保护环境为原则，通过设计明厅、明卫、明厨等节约大量的电能，通过采用太阳能热水系统、小区共用供热系统等充分利用自然能源，减少对大气的污染。

其次，生态高性能建筑倡导使用技术性措施节约能源，如通过减少燃料和电力消耗，减少一氧化碳、二氧化碳、甲烷和其他有害气体排放。采用被动接受式太阳能技术和整体化设计方法降低建筑物对能源的需求量；通过合理选址使建筑达到最合适的朝向，提高建筑的墙体、窗、屋顶的隔热性能，系统优化建筑暖风空调系统、照明和控制系统之间的相互关系和相互作用。

最后，生态高性能建筑可以美化人居环境。通过绿化、智能化、净化生活与工作空间，促使绿化建筑成为沟通人与自然和谐发展的纽带，让建筑既符合人性化的标准，反映美好的时代气息和艺术风格，又可以通过绿化建设最大可能地满足人们渴望回归大自然的心理需求。通过推进建筑个性化设计以及建筑环境风景林地建设，促进历史文化与现代文化相互交融，塑造城市特色和文化品位，满足居民在生理和心理上的多层次、多样化需求。通过营造绿色健康的生产方式、消费方式和生活方式，提供良好的教育和创造充足的就业岗位、完善的社会保障体系和公共服务体系，实现社会各群体的和谐、融合，使市民在优美的生态环境中工作和生活。

● 未来城市的生态建筑

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城市绿化。绿化是城市健康生活水平与文明程度的重要内容。法国城市化地理学家菲利普·潘什梅尔指出：“城市既是一个景观，一片经济空间，一种人口密度，也是一个生活中心和劳动中心，更具体点说，也可能是一种气氛、一种象征或一个灵魂。”城市环境不能仅仅考虑人的居住空间、居住设施、室内装潢，考虑怎样在有限的空间容纳更多的人，而且要采取措施使环境舒适、景色宜人、鸟语花香，演绎出“城市，让生活更美好”的主题。推行城市绿化，提倡绿色生活和消费，是提高城市空间质量、调节人们健康生活方式的必要手段。增加公园绿地，实行立体绿化，利用丰富的自然资源和人文资源发挥城市的自身潜力和优势功能，是突出城市地域特征和地方特色的重要内容。基于科学化和规范化的基础，建设人居环境，可以促进市民形成良好的生活方式，推动产业结构的调整、市场环境的整治，为城市发展创造新的机遇。

健康环境还需要智能化、绿色的基础设施支持，以利于社会大众获得更多的便利和舒适，这一点后续部分将进一步阐述。健康环境的主要因素构成如下（表3-2）：

表3-2　健康环境的主要因素构成

新型社会形态的城市网络

在城市化初期，各种社会经济活动以聚集为主，由空间的分散状态向空间的集中状态发展。这一时期，人口、工商业及各种机构向城市特定的空间地带集中。城市聚集带来了众多社会经济效益，如聚集经济效益、规模效益等。但是各种功能在城市空间的过分集中也带来了外在成本，在一定条件下造成聚集的不经济，使“城市病”日益加深，促使城市空间结构由聚集走向分散。

● 专栏

城市空间结构的演化理论

在城市化进程中，人口、工厂、商店等从城市核心地区逐步转移、分散到近郊、远郊乃至乡村。城市空间结构的演变引起了学者的关注。20世纪以来，美国学者对此进行了一系列研究，产生了一些著名的理论模式。其中，R.E.帕克考察芝加哥后，于1929年提出了著名的同心圆模式，伯吉斯进一步发展了这一理论。他认为现代大城市像树木的年轮一样，由一系列同心圆组成：第一环是核心商业区；第二环是过渡性地带，聚集了大量的商业和轻工业；第三环居住产业工人；第四环由一些高级公寓楼房组成；再往外超出了城市范围，是通勤区―月票持有者居住的郊区。

随着城市空间的进一步分散，同心圆模式的局限性日益明显。1939年，美国城市生态学家霍伊特提出了扇形模式，认为城市从中心沿铁路、公路等交通线逐渐展开，形成一个个扇形布局，各扇形地区都具有其专业化功能。城市扇形布局较同心圆布局分散，显示出城市结构由紧密型向星型过渡。

第二次世界大战后，高速公路网络的形成并连接乡村腹地，城市制造业向边缘地区分散，郊区及小城镇崛起，新的理论应运而生。1945年，哈里斯和乌尔曼提出了多中心地带模式，认为城市不是集中于单一的商业中心，而是具有许多小中心，每个中心都是一个专业化活动的核心地区，以重工业为主的中心或者主要进行轻工业或商业活动的各个城市中心具有不同的功能。这种模式反映了发达国家的城市结构趋向于多中心化、无中心化。

在美国城市空间结构的演变过程中，单个城市的空间分布走向分散，而巨大的区域内城市空间分布则走向集中，形成大都会。这种新型城市地区与过去的城市有着本质的不同。例如，20世纪20年代初，纽约、芝加哥及费城等城市的功能结构相对集中，城市面积大约为一二百平方公里；而新型的城市面积大多超过5000平方公里，容纳人口数以百万计，大大提高了城市化水平。城市郊区次中心的发展还推动了城市群的形成。城市向外分散，郊区向四周蔓延，不同城市地区间的郊区相互交错，其界线变得模糊不清。同时，城市结构的多中心化、郊区次中心的扩大，使城市之间、城市与郊区、城市与乡村间的差异已不明显，相邻城市地区构成连绵的城市群。城市群的高层建筑物间不时出现一些绿带，城市群内形成了门类较为齐全的经济体系，单个城市经济具有一定的专业化特征，各城市间互相依赖、互相补偿，整体生产效率较高。

在中国，城市未来的发展也将表现为网络化的一些特征。这些特征包括：

城市的网络化设计。目前世界上出现了许多人口超过千万的大城市，城市的过渡膨胀带来水源、食品、能源等资源和产品供给的压力以及环境保护、就业等问题。一系列现代技术的发展，特别是空调、通信、网络信息等技术的快速发展以及现代建筑业的进步，使城市规模不必依靠传统的平面空间扩张，而可以适度地向包括空中、地面以及地下空间拓展。这种一体化、紧凑型发展的城市并不会降低城市生活的质量。随着人们对环境的认识不断深化，对一定空间内空气、水资源、绿色植物的自然净化能力及其对人类生活和企业生产的承载能力等方面知识的更好掌握，人们通过城市不同社区的空间优化分布，或者通过城市、城镇、乡村的科学规划以及对山、水、气候、人文设施等的有效利用，可以使企业和其他组织、社区、基础设施和社会设施等在一定空间形成最优的城市圈或城市网络，达到净化环境、美化生活、发展经济的理想目标。城市圈或城市网络一方面使城市所需的农副产品供给的距离缩小、营养更为丰富，节约了运输和贮藏等资源；另一方面，城市和乡村的邻近，密切了市民与自然的关系，增加了农民接触城市文明的机会，扩大了城市区域的绿化面积，改善了城市的环境质量。

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城市生态网络。生态系统结构越是多样化、复杂化，其抗干扰的能力越强，也越容易保持系统动态平衡的稳定状态。城市范围内自然生态环境系统的各种生物体与城市结构、城市功能直接联系，生物体之间具有基因、物种和生态系统的差异，但相互之间又按照一定食物链规律结合在一起，并与大气环境、水环境、岩土环境共同构成了城市居民赖以生存的生态环境基础。城市生态网络越大，特定城市依赖区域内的人口、资源、环境建立起来的人类聚居地就越具有持续发展的潜能。

网络化的基础设施。网路化的城市基础设施，既节约了资源又为人们提供了便捷，改变了市民的生活和工作模式。例如，城市水资源的供给、使用和处理系统，通过循环设计达到环保、安全、健康的要求，能源可以合理使用传统电力以及太阳能、风能、核能等新能源。在有效配置和安全供给能源的同时，不断减少碳的排放量。飞机、铁路、地铁、小汽车和公交车组成的交通系统网络给人们带来了出行的便利优势和门到门服务的舒适性；信息、通信技术网络使人们之间几乎可以随时、随地进行及时、有效的沟通，也可以使医疗、政府、教育等社会机构能够更加快捷、便利地提供服务，并通过市民与组织间的沟通信息平台不断累积的咨询数据挖掘、分析出城市市民生活问题的热点、难点和演变趋势，让政府和相关组织的决策更加科学、准确。这方面的一个应用是，可以利用无线网络和传感远程装置实现远程监控，了解老人在家的健康状况。一旦发生突发事件，老人通过触摸传感装置，让子女、社区或医院迅速发现家里的实际情况并作出快速反应，让老人获得及时救助。

● 北京市自行车租借系统

网络化的生产设施。对于城市的经济活动，可以通过强化链接技术的支撑，在企业内部不同环节进行资源循环工艺的设计和应用。同时，按照产业生产工艺链和价值链的要求，对生产设施进行选择和规划布局，并建立垃圾、固体废物和中水回用系统。通过各种物流和能源流的交叉链接，使工业、城市、环境和区域的经济活动实现循环。企业将生产过程中投入的物质和能量通过绿色生产、循环设计实现梯级转化和综合利用，最大限度地获得价值，最低限度地输出耗散状态的能量和废弃物。防治工业污染、节约工业用水和原料，使企业的发展真正做到资源投入少、废弃物排放少、符合社会需求的产品产出多，避免对外界产生不利影响。另一方面，通过工业园内生态系统的构建和企业间生态链及生态网的建设，使不同企业之间形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使上游生产过程中产生的废物成为下游生产的原料，促进产业资源的最优化配置，最大限度地提高资源综合利用率，使废弃物资源化、减量化和无害化，实现城市区域的绿色生产和循环发展，构筑起整个城市区域的集约化与生态化紧密结合的经济基础。

城市地域网络。大、中城市及其所在区域局部之间的协调发展，城市之间、城市与周围市郊广泛、密切的物质、能量和信息交换，是保证城市功能正常发挥的必要条件。城市所在区域是城市生产和生活所需能源、粮食、原料与劳动力的重要供应区域，也是城市提供的产品与服务的区域市场，因而成为城市赖以生存的基础。城市的发展反过来也会拉动区域经济的增长。虽然城市社会问题的实质并不完全取决于城市所在的空间，但目前一些城市社会问题，如城市污染、流动人口犯罪、失业问题、贫困问题等，必须通过和区域的协调与合作来加以解决。

城市网络治理。城市治理需要政府、企业、公众和非政府部门进行协调与合作，共同致力于城市经济与环境的协调发展。其中，政府应集中资源处理社会保障、环境保护、应急管理系统等城市公共服务领域方面的问题，企业、中介组织和公众则主要参与城市竞争性经济的发展以及其他社会经济服务活动。

文化多元性。文明多样的个性文化是城市各具特色和风貌的基础，也是城市持续健康发展的体现和保证。结合时代发展趋势和现代技术，保护、发掘和发展城市历史的、地域的、传统的、民族的、风俗的多元文化，以创新的方式来突出城市文化个性、特色和风貌，是提高城市生活质量的必然选择。

绿色智能的生活社区

社区将成为未来绿色智慧城市中市民生活和工作的基本单元。传统城市的发展模式，由于工业在城市经济中的重要地位以及商业贸易等活动的集聚对城市生活的重要贡献，导致城市基于生产、商业等功能进行分区，市民居住区往往同工作地分离，导致交通流量的扩大以及个人有效生产和休息时间的减少。由于城市发展理念的变革和科学技术的支持，现代城市规划更为科学，城市空间布局更加合理，基础设施逐步完善，产业结构也发生质的变化。污染性较大的重化工企业数量大量减少，现代服务业的规模和影响范围逐渐扩大。由于智能技术和商业模式的支持，城市的物质、能量、信息可以被高效利用，城市生活安全、舒适。网络营销、物流等新兴产业的兴起，城市市民的生活和工作区域逐步交融，人流、物流、信息流通畅且高效，绿色智能社区成为市民生产和生活的聚集地和人类理想的家园。

绿色智能社区将改变城市经济发展的模式。绿色智能社区注重生态保护，强调人与自然的和谐发展，主张以生物、信息、环境保护等绿色技术体系和新兴产业来取代以采掘、化工和机械加工为中心的传统工业体系，以网络、数字等智能技术实现工作和生活的绿色理念，尽可能地利用知识投入来替代物质投入，以促进经济、社会与自然的和谐统一，使人类在良好的环境中生产与生活，全面提高人民的生活质量。

● Christensen设计的绿色节能建筑

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绿色智能社区采用绿色建筑材料系统。绿色建筑材料是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性并且有利于环境保护和人体健康的建筑材料。城市社区采用绿色建筑材料，可以加快绿色建筑材料的生产，引进或提高先进制造工艺和无污染环境的生产技术，进行多功能化、可循环或回收利用、无污染环境的产品生产。这些产品既是绿色节能、环保的需要，又为智能技术的应用创造了需求。进一步扩展，通过绿色理念和新兴技术建设绿色智能社区实现了传统产业的升级和调整，同时促进了新兴产业的兴起和发展，改变了传统经济过分依赖于环境和资源加工型产业的发展模式。这些活动包括：绿色智慧城市社区对消耗的电、燃气、煤等能源进行优化分析，对住宅的维护结构和供热、空调系统采用节能设计，或采用太阳能、风能、地热、潮汐能等其他再生资源和绿色替代能源。社区供水设施采用节水型设施，推行节水型器具，逐步增加管道直饮水系统，建筑物外设立将杂排水、雨水等处理后重复利用的中水系统，对水景工程的景观用水进行优化设计、对企业和市民生活的废水进行处理和循环使用等。社区建筑尽可能采用自然通风、绿色建材，厨房设有烟气集中排放系统，提高室内空气质量和卫生健康标准。社区建筑及其周边环境采用隔音、降噪措施，强调满足日照要求，室内尽量采用自然光、节能灯具和由新能源提供照明，要满足居民居住舒适健康的要求。通过在建筑周边植树和种植攀爬植物、屋顶绿化、草坪绿化等，提高防风、隔热、防尘以及美化环境、节能、净化空气、维持生态平衡的效果。社区的废弃物管理与处理系统，采用物理化学法、固化法及高温焚烧法、动物处理垃圾等不同的处置方式进行无害化处理和综合利用。

绿色智能社区是开放的系统。社区不断通过Internet等与外界进行信息交换，通过交通、电力基础设施等与外界进行物质和能量的交换。社区在有限的范围内促使集约利用社区土地以塑造真正的人性化空间，社区之间的永久性绿带有助于形成良好的生态环境。与传统社区不同，绿色智能社区除居住功能外，实现了远程医疗、远程教育、电子购物等其他多种功能在社区空间的复合，可以满足人们对医疗、商业、娱乐、教育服务的全面需求。一些产业通过信息化、分散化与居住环境融合，使社区不仅是传统的居住中心，而且演变为商业、就业、娱乐中心，实现了城市社会形态的重构。

生活与工作融合的艺术人生

美国著名城市规划理论家芒福德在其著作《城市发展史》中指出：“未来城市的主要任务，就是具有人类的教养功能和爱的形象。”“城市的最好经济模式是关心人和陶冶人。”城市产业结构正在发生较大的调整，未来的城市社会经济活动将发生较大的变革。由于科学技术的快速发展，城市中从事工业活动的员工总量和比例将趋于减少，从事传统服务和现代服务业的人数将迅速增加。特别是，由于信息和通信技术的发展，市民的生活和工作模式发生了巨大变化。教育不只是学校学习时间的延长，而是任何时候都可以进行的知识积累和素质培训。工作不只是已有知识、技能的掌握和应用，在工作过程中知识管理、知识创造的重要性日益突出。每个人都是知识的积累者和贡献者，学习即工作，工作同时伴有学习。与此同时，教育、工作和休闲活动日益融合，人们为了实现自己的愿望和价值，学习和工作的过程就是享受生活的过程。科技发展的智能化、人性化，优美舒适的环境也为人类新的生活和工作的价值创造提供了良好的支持条件，更多的人在任何地方和任何时间都可以随时上班、工作，从而摆脱了有形空间和距离的束缚。

更为重要的是，绿色智慧城市创造了一个尊重人、服务人的环境，每个人的梦想都可以通过社会网络的支持、合作获得实现的机会，突破了传统依赖自有有限资源的束缚。从城市发展的需求看，城市绿化、智能化的过程，需要人类最大限度地利用环境、科技和社会资源，更需要大量知识型员工。营造学习与工作融合的和谐环境，是培育和发挥知识型员工才能的基础和前提。这些智力资源通过社会网络充分激发个人潜质，树立与社会发展目标相一致的价值观，寻求人与自然良性循环发展的新秩序，实现人与自然、人造环境与自然环境、经济社会环境与自然环境之间的和谐共生、高效有序。