垂直农场——未来城市发展的一次绿色革命

2019-07-05

深圳雕塑院圆筒一楼

摘要: 随着中国城镇化发展进入新的阶段,不断增长的城镇人口为农业发展与粮食供给带来了巨大挑战。垂直农场作为一种全新的多功能建筑形式,为保证城市食物供给及质量安全提供了一条新途径,它大大减少了传统农业所需的土地面积和资源,同时为城市有机食品生产提供了更为可行的途径。在垂直农场中,智能建筑形式与高效建筑服务相结合,最大限度地利用了太阳能,通过能源及资源的闭合循环利用,帮助未来城市实现可持续的经济发展。 本期酷茶会邀请国际垂直农场研究院vfi(Vertical Farm Institute)执行董事——徐淑芸女士,与现场各领域嘉宾交流探讨垂直农场的技术、建筑设计、商业模式及标准体系在世界的发展及在中国城镇化进程中的应用。

徐淑芸(Tiffany Tsui)

中荷专家,长期致力于绿色建筑、生态城市、绿色产业发展等方面的理念研究与实践。她现任荷兰绿港全产业链联盟(Dutch Greenhouse Delta)亚洲战略总监,国际垂直农场研究院(Vertical Farm Institute)执行董事。她目前是“中国绿色城市发展”战略研究课题的撰写人,此研究由荷兰中央政府经济部(RVO)和荷兰驻北京大使馆牵头、由荷兰省级、市级政府、科研院校、绿港产业机构参与支持。

本研究的目的是对于绿色城市理念中独立又相互联系的部分进行系统性研究,包括:大都会农业、城市或垂直农业、绿色建筑、海绵城市、生鲜物流、数字化与电商、健康与生活品质等,从而建立荷兰跨领域系统解决方案与中国绿色城镇化之间的知识交流与合作桥梁。

作为中国绿色建筑市场的开拓者,她成功地将美国EMSI公司发展成为行业知名的中国首家绿色建筑咨询公司,并在中国各地开展了中国第一批取得美国绿色建筑LEED认证的绿色建筑项目,包括招商地产泰格公寓、北京财富中心等,成为行业的领头羊。她也是『上海绿色建筑促进会』的发起人及副秘书长,是招商地产自2004年起举办的『中外绿色地产论坛』(后更名为『中外绿色人居论坛』)的发起人之一。

活动回顾

采编、前言:周怡薇

本文图片除特殊标注及现场拍摄外,均来源于网络


主题分享:垂直农场——未来城市发展的绿色革命

徐淑芸(Tiffany Tsui)
绿色城市与都市农业专家,荷兰绿港全产业链(Dutch Greenhouse Delta)亚洲战略总监,国际垂直农场研究院(vfi)执行董事


1.农业与城镇化

当前,中国的城镇化正以极高的速度发展。作为一个农业大国,我国面临着农业与城市在发展现实上的矛盾。但是在未来的城市发展中,农业成为城市产业的一部分则是城镇化继续推进的重要内容。在当前备受关注的“绿色城市”概念中,可持续的农业及食品供应便是重要内容之一。因此在未来的城市发展中,农村与城市的界限在不断地淡化,农业需要在城镇化的背景下实现规模化、产业化及可持续化发展。

国际上已受公认的绿色城市(地区):澳大利亚墨尔本,加拿大温哥华,丹麦哥本哈根,中国成都天府新区

专业领域中的农业与建筑、资源管理、供应链等学科之间有较为明确的边界,但是在整个城镇化过程中,农业与建筑技术、城市规划、城市设计等城市建设内容之间有着极为紧密的关系。当前,对中国城镇化背景下农业发展的研究已经启动,其中由主讲人负责撰写的《中国绿色城市战略发展报告》由荷兰中央政府及相关机构主导,对于绿色城市理念中独立又相互联系的部分进行系统性研究,包括:大都会农业、城市或垂直农业、绿色建筑、海绵城市、生鲜物流、数字化与电商、健康与生活品质等。

垂直农场、都市农业、海绵城市


2.绿色城市及其挑战

当前,国内外对绿色城市的定义均较难统一,其中“绿色”的含义更是包罗万象。例如,深圳在短时间之内将二氧化碳、尾气的排放量减去一半,同时加强对绿道等公共设施的投资,使得城市环境整体提升、市民生活更为舒适,这对拥有1300万常住人口的城市来讲是值得称赞的成就。深圳所完成的城市“绿色改造”是较难被直观察觉的,但其对城市生态性、宜居性的提升却符合“绿色城市”的本质内涵。深圳案例也反映出绿色城市定义的广泛性,但其中一定脱不开对自然环境及人文环境的改善。

绿色城市带来的城市效益
(图片由主讲人提供)

我国的高速城镇化对农业发展提出诸多挑战,同时也成为进一步探索绿色城市内涵与外延的契机:

1)欧洲大部分国家城市化率超过80%,中国的城市化率接近60%,且保持着持续增长的态势。但在城镇化过程对农业发展的影响方面,我国与大部分发达国家实际处于不同的语境之中。以荷兰为例,其城市化率为93%,同时拥有高度发达的城市农业。值得注意的是,荷兰完成城市化率从50%到80%的飞跃,耗费了战后30—40的时间。因此同大部分发达国家一样,荷兰现今所面临的环境挑战已非污染、食品短缺等此类问题。相反,我国正处于城市化率由50%过渡到80%的快速发展阶段,这一阶段代表着基础设施投资的加强、居民基本健康条件的提升及对于食品安全的关注。因此,我国当前的城镇化仍需以关注民生、保障食物供给为重要目标。

荷兰的城市农业
(图片由主讲人提供)

全球主要国家城市化率对比

2)食品相关的能源使用占全球能源使用的三分之一,但食品生产、运输、废物处理等环节仍与城市建设脱节。城市规划关注功能、交通、建筑的组织,但对食品生产与利用的规划则长期处于缺位状态,这也间接造成了食品消费者对食品工业的认识长期处于“黑盒子”状态。现今,已有55%的全球人口居住在城市地区,至2050年,这一数据预估会达到68%。面对不断成长的城市地区、不断增长的城市人口,绿色城市要求食品工业对城市居民更加透明化、可控化。

3)我国幅员辽阔,但可耕种土地面积远远不及人口需求。例如印度人均耕地面积为2.8公顷,我国人均耕地面积只有0.6公顷。此外,我国的人口分布也与可耕种土地分布存在冲突,人口最密集的地方往往也是最适宜种植的地方,这一冲突也是中国农业发展和城镇化冲突的体现。因此,我国的农业需要大力提高效率,利用密集式农业,以更少的地去养活更多的人口。

 

3.智慧农业

面对以上问题,我国应优先发展高技术的城市智慧农业。横向对比国际已有经验,发现同粗放式的传统农业模式相比,利用气候控制、补光、种子控制等技术,可节约95%的用水量、三分之二的土地面积,将食品产量提高四至五倍,同时大大减少对化学杀虫剂的依赖。这对于用地紧张、人口密集的城市地区至关重要。

举例来说,按照城市人口每人每天200克的新鲜果蔬需求来计算,到2030年为满足10亿城市居民的需求需要约48万公顷的开放土地。若采用高科技温室,则可将土地需求大大降低为16万公顷。同时,高技术的智慧农业将在节水、减少运输、食品保鲜等方面作出巨大贡献。除能源与产出的效率提升之外,智慧农业需要大数据处理、信息管理、人工智能、金融投资等多方面的专业人才,这有助于转变传统的农民思维,使之成为高收入、高技能的职业,鼓励更多的城市人口从事农业活动,推动国家经济的创新与转型。

智慧农业除对国内食物供给产生积极影响外,还有利于提升我国在全球食品市场上的影响力。现今,全球种子市场基本受国际巨头公司控制,前五大种子公司基本位于欧美,蔬菜类种子的全球市场约为30亿欧元。延伸以上的计算,若为满足我国城市人口的基本新鲜果蔬国内短距离的自供需求,由此所需发展的高科技智慧温室农业将意味着全球种子市场的价值翻倍。这一目标从企业战略、种子安全、人才培养等多方面为我国农业发展带来机遇。

 

4.垂直农场

4.1 主要挑战:能源优化利用

垂直农场作为智慧农业的一项重要内容,已在生产技术、种子技术、管理等方面发展较为成熟。垂直农场发展的主要驱动因素是节省土地资源,当前的主要挑战则在于能源的优化利用。据统计,全球人口中,每人需要约1700—2300平方米的土地获取基本的食物与营养,较工业革命之前,生产单个卡路里的能源消耗已翻10倍之多。除去温度、坡度、土壤不适宜等不利土地面积,现全球范围内适宜大面积种植的土地面积十分有限,因此垂直农场在节省土地资源的优势十分明显,但其能源利用优化更为急迫。

垂直农场能源优化:整体策略
垂直农场能源优化:能源消耗模拟
垂直农场能源优化:屋顶绿化—能源生产

4.2 解决对策1:本地化

通过本地化的生产、销售、管理来降低农业产业链条的成本,是解决垂直农场能源利用限制的第一条对策。传统农业倾向于利用水平的开阔空间完成种植,目的在于最大化地利用光照。垂直农场如需实现大面积的垂直种植,需要提供远大于传统农业所需的光照。本地化的优势在于通过减少人工、运输、技术等费用来平衡多支出的光能源费用。

各方面因素综合而言,我国最适宜发展垂直农场的地区集中在珠三角地区,首先因为诸如深圳、香港等超大城市对用地的迫切需求,其次因为这一地区的产业聚集优势。以深圳为例,垂直农业中对能源的最大需求是通过LED灯提供的光照,深圳及周边地区对LED灯具的生产与供应已形成较为完整的产业链,有利于垂直农业的长远发展。


4.3 解决对策2:优化建筑设计

除光能源的优化利用外,垂直农场中对于土地资源、热能、电能等多种能源的整合优化需要通过建筑设计的优化完成。据国际已有经验来看,对废弃建筑的再利用或集装箱的改造建设的垂直农场中,能源利用率普遍不能满足能源的闭环。因此,为符合垂直农场的能源利用要求,同时为了使垂直农场符合城市功能,建筑设计师需要跨领域地与农业专家合作,提供一种新的建筑形式,实现能源优化与再利用。此外,新形式的垂直农场还可与商业、酒店、娱乐等功能结合,成为城市的核心或重要组成部分,或成为“城市触媒”带动周围地区整体发展。

现今已有多个关于垂直农场建筑形式的设想,分布在全球数个城市。其中,位于伦敦的垂直农场“SPUROPE 2050”是由vfi创始人Daniel Podmirseg提出的垂直农场概念。它预计在2050年为全伦敦1%的人口提供食物,重点关注城市发展在农业生产方面的潜力,以及垂直农场中的公共空间如何有效被公众利用的议题。建筑设计方面,它结合了食物生产、居住、办公、研究、餐饮等功能空间,将食物相关的附加价值产业置入垂直农场内,提升了农场的社会—经济效益。

vfi创始人Daniel Podmirseg设计的位于伦敦的垂直农场“SPUROPE 2050”概念

相关外延:海绵城市实践探索

张薰予
大自然保护协会(The Nature Conservancy,TNC)城市项目官员


2016年深圳成为我国海绵城市的试点城市,TNC自此以社会组织的身份协助深圳市海绵办进行社会参与的推广。其主要工作在于鼓励市民通过对城市基础设施建设的参与,加深对海绵城市的认识、参与进海绵城市的建设之中。

深圳其实是个淡水资源匮乏的城市,其淡水资源只占广东省的1/11,如无外部水补充,全市饮用水水源水库的水资源储备总量仅够使用20天。面对深圳的城市水问题,TNC通过推动海绵城市的社会参与发起实践型的探索。

TNC的实践从商业写字楼、校园、居民楼等不同类型项目开始探索既有建筑、小区的海绵城市改造,从腾讯滨海大厦的海绵改造,加入智慧城市的技术,智能监控整栋建筑的水、光、热等能源控制,实现能源的优化与有效利用。深圳市某校园的铺地海绵化改造,将操场地面更换为透水铺砖,让同学们可以在暴雨之后的一小时内进入操场活动;另外,在岗厦城中村探索单体建筑的海绵城市改造方式,城中村因用地面积狭小、建筑布局过于紧凑,造成地面空间匮乏。因此,改造项目垂直向寻找空间,将吸收与利用雨水的绿色基础设施建造在建筑屋顶之上,成为一个屋顶绿色雨水花园。这一装置不但增强了建筑消纳雨水的能力,还为居民提供了聚集、表演的社会空间。这一项目在地少、雨水多的深圳具有较高的推广价值。

TNC海绵城市实践项目:深圳香蜜湖体育公园

 TNC海绵城市实践项目:岗厦村屋顶绿化改造

现场听众与嘉宾合影



承办机构简介

“花生匠研堂” 于2017年11月26日正式成立,经华南理工大学工商管理学院校友会授牌,正式名称为:华南理工大学工商管理学院校友会深圳建筑房地产协会,并与深圳华工校友会对接。“花生匠研堂”始终秉持着“服务校友,服务学校,服务社会”的宗旨,为促进华南理工大学建筑与房地产及相关行业深圳校友间的交流与合作而做出探索与努力。

大自然保护协会(TNC)成立于1951年,是国际上最大的非营利性自然环境保护组织之一。1998年,TNC受中国政府邀请,进入中国,在保护地、淡水、气候变化等多领域建立实地保护项目,并取得卓越成效。2016年底,TNC与深圳海绵办签订合作框架协议,协助深圳推动海绵城市建设,开展海绵城市示范、公众参与活动、社区发展等相关项目。过去两年参与完成的示范项目有:腾讯海滨大厦海绵改造、岗厦村绿色屋顶改造、百仕达小学海绵改造等。

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