前言
PREAMBLE
“垂直农业”这一概念最早是由美国哥伦比亚大学的教授迪克逊德斯帕米尔于2000年提出。德斯帕米尔希望在由玻璃和钢筋组成的光线充足的建筑物中能够出产人们所需的食物,从而解决资源与空间充分利用的问题,使得单位面积产量得到最大化发挥。
后来,垂直农场的概念在新加坡、日本等国土面积较小、严重依赖于食品进口的国家得到实践。近年来,国内的深圳、广州等地也有垂直农场的身影。而今，在上海也即将出现垂直农场的身影：由博爱里建筑事务所与光明地产联合研发的光明城市垂直农场。
光明城市垂直农场效果图
Stefano Boeri致力于城市垂直森林的建设，而光明农场则是他首次将垂直森林和农场概念结合在一起，打造一座城市垂直农场。无论是垂直森林还是垂直农场，都是一种反扩张的措施, 旨在控制和减少城市扩张。
本次文章会通过光明农场项目，延伸出全球2个更具代表性的垂直农场项目，以此来向大家阐明垂直农场这一概念的对城市更新发展的重要性。
01
光明城市
垂直农场
URBANE VERTICAL FARM
OF BRIGHTFOOD
# 建设背景 #
近年来，我们面临着城市化蔓延所带来许多危机，包括生产土地面积缩小、动植物生活空间遭到破坏等。 因此，探寻新的城市生产生活方式，变得尤为重要。
一篇联合国最新的《2021年全球粮食危机报告》中的一条数据写道：当今世界还有55个国家、至少 1.55 亿人在面临着严重的重度粮食不安全状况。
光明城市垂直农场概念便是在此种环境下诞生出来的。早在2017年底，光明集团业主就希望博爱里的团队在设计新城市综合体时同时也可融入自身农业技术。在经过博爱里团队初步调研后，提出设想： 既然植物可以在建筑中成长的那么好，那粮食作物为什么不可以呢？
△ 米兰垂直森林实景图（Bosco Verticale）
在博爱里先生的理念中， 无论是垂直森林还是垂直农场，都是一种反扩张的措施, 旨在控制和减少城市扩张。 因此，团队接受挑战，光明集团也开明的给了他们试验的机会，这个由双方联手研发出的 “垂直森林“+”城市农场“ 概念蓄势待发。
# 建筑 #
光明城市垂直农场位于中国上海，总建筑面积约11万平方米。
为了增强建筑特色,更好地打造新型都市农业综合体，光明城市垂直农场提供了商业和办公的综合空间的同时，还提供了农业产量的需求。
与米兰垂直森林建筑不同，光明垂直农场的阳台上的植被主要是蔬果类和可食作物等。为了取得农作物生长最好的光照条件，方案中特别设计了45度角的南向退台，形成结构柱网与建筑外轮廓两个斜交的空间体系。
由于上海气候明显变化和作物季节变化，塔楼退台上设计了12个“绿色泡泡”作为温室，采用的材料选取了和水立方工程一样的外墙材料——ETFE膜，以确保植被的健康生长。
90% 以上的可见透光率保障了温室内充分的日照量，膜之间形成了保温层，调节保障室内气温的状态，同时在结构上也可承受恶劣气候带来的挑战。
考虑到安全性问题，在建筑的北侧两个垂直立面种植了以灌木和小树为主的植物，以呈现传统的垂直森林美。
种有植物的的绿色立面将会降低10-20%的局部微粒物浓度，减少高达10 DB(A)的交通噪音，并降低达10°C的城市热岛(UHI)效应温度。
该建筑中先进的建筑管理系统BMS可 为垂直农场节约50%的微电系统能源，LED照明和调光照明控制将会节约80%的照明系统能源。
其自身的雨水收集系统与耗水量低的装置以及高效植物灌溉系统会为整栋建筑节约80%的传统系统用水量。
# 农场 #
建筑中采用的“垂直森林+垂直农场”的结合，可使上海每年减少4000吨的二氧化碳年排放量，相当于种植330,000棵树木所消耗的二氧化碳量零碳建筑(零碳建筑设计)。
光明城市垂直农场致力于其作为农场的特质，避免使用使用农业化学品、影响传统农业产量和质量的不利环境因素。
在对农业条件和绿色节能进行了多项研究后，提出了各项可满足其自身运转的几项绿色生态能源系统：
1.立面一体化太阳能光电板系统
2. 收集水灌溉
3. 垂直化污物生产沼气
4. 多用途冷水型水源热泵
5. 先进的建筑管理系统
6. 储热
7. 冷凝水回路
8. 照明和调光照明控制
9. 购买有保证的绿色能量
这些系统的相互配合可以保证垂直农场中的各项指标相互循环促进，保证农业生产、工作、生活等活动的进行。
这座绿色建筑既符合净化城市的作用， 又满足了垂直农场中作物所需要的实用性要求。也为未来的居民提供了一种潜在全新的生活方式。
02
垂直农场
的发展史
THE DEVELOPMENT
OF VERTICAL FARM
农耕文化历史悠久，溯其本源，竟是巴比伦空中花园。它建于尼布甲尼撒二世国王统治期间，即公元前 605-562 年。建筑高达 20 米，为养育植物，从幼发拉底河获得水。这种链泵式灌溉方式，就是垂直农业的标志之一。
巴比伦空中花园复原图
然而，“垂直农业”这一概念真正的设想者不是农学家或建筑师，而是一位艺术家。 1909年， A.B. Walker的 一张艺术效果图被发表在《LIFE》杂志上。虽然这个想法只是 针对农村中部的垂直家园， 但这一建筑概念 在此后如雨后春笋般涌现。
A.B. Walker漫画创作,1909年Life杂志
1915年， 美国地质学家吉尔伯·特埃利斯·贝利（Gilbert Ellis Bailey） 发明了Vertical Farming一次，并以此 为名出版了一本著作。 但有趣的是，这里的「垂直」并非向上，而是向下寻求空间。 毕竟贝利是地质学家，他所考虑的更多是土壤养分带来的最大效益。
美国地质学家Gilbert Ellis Bailey 1915年出版著作《垂直农业Vertical Farming》
经过多年理论沉淀后，历史上第一个垂直农场，于1951年在亚美尼亚开发。这是一个以水培技术为基础的室内垂直农场雏形，它的出现，让这种垂直农场的从“乌托邦”概念变为实现。 不过，真正意义上的现代垂直农业（以建筑形式出现）发端于哥伦比亚大学名誉教授迪克逊德斯帕米尔（Dickson Despommier）于1999年的一次“课题实验”。
Despommie出版的的Vrttical farm
德斯帕米尔的构想,利用垂直农业技术，城区内一幢30层的摩天大楼能够养活5万纽约曼哈顿区的居民；那么160座这种建筑物,就能为纽约所有人提供全年的粮食。
Despommie设想的垂直农场
这一想法虽没能付诸现实，但德斯教授却成了垂直农业的发声人。在他的启发下，十年后，即2009年，才成为垂直农场概念的爆发元年。 比利时杰出建筑师，文森特·卡勒鲍特设计的蜻蜓农场让大家看到建筑美学与可持续农业的结合。
蜻蜓垂直农场的概念来自于蜻蜓翅膀，放生建筑的通透感如同一片羽翼，树立在水面上。
蜻蜓农场共有132层700米，设有28个种植区，在种植农作物的同时，还能饲养猪、牛等牲畜。农场完全利用风能与太阳能提供动力，还可有效的将固体垃圾转化为肥料并净化废水。每种东西都可回收，是真正的“零能建筑”。
大楼除农耕外，还在其中设置了公寓、办公室、实验室等。是个完全满足生活及工作的垂直社区，也是美国逆城市化发展的有效结局措施之一。
项目提案一经发出，得到网友的广泛支持。只可惜落实所需要的资源实属困难，因此直到现在，也不过是垂直农场这套理论界里的一段佳话。
03
最成功的
垂直农场
THE MOST SUCESSFUL
VERTICAL FARM
不过并不是所有的垂直农场都只停留在概念阶段。最大的垂直农场是纽泽西的AeroFarms。而最成功的垂直农场，那还必须是新加坡的SKY GREENS。
AeroFarms
严格意义上来说，新加坡是一个集国家、首都、城市、岛屿为一体的城市型岛国，因此整个国土面积中只有百分之二可用于耕种。若要养活近570万人口，单靠自产，是完全不可行的。
SKY GREEN 创始人 Jack
若完全依靠进口，像果蔬这类易腐烂的食物根本无法承受长时间的运输。新鲜食材成了新加坡迫在眉睫需要解决的问题。2012年，SKY GREENS创始人JACK在新加坡建设了第一家高科技垂直农场。
A形铝框架是SKY GREENS的独家专利： A-Go-Gro，轮转生长。 框架高达 9 米高，有 38 层生长槽，可适应土壤或水培等不同生长介质。
模块化结构由铝和钢制成，坚固耐用，但高度可定制和可扩展。结构可以量身定制，以适应不同的作物、生长介质和自然条件，甚至可以在原本不可耕种的土地上种植。
因为新加坡的特殊地理位置，使其不缺阳光，所以并不需要额外安装LED照明来为植物提供光源。
种植槽围绕铝制框架旋转，以确保植物在通过结构中的不同点时获得均匀的阳光、灌溉和养分。 与传统的单层农场相比，这里的产量在单位土地面积上至少提高了10倍。
由于是通过水灌溉，所以也不需要考虑防火问题。地下水库可将多余的水留存于，以便回收利用。
安装在室内的种植系统免于灾害的破坏，极大降低了人力维护成本。如今SKY GREENS 所产的食物，如天青菜已可完全满足市场需求。
垂直农场 Sky Greens 创建者Jack 的想法是，“让植物走向你，而不是你走向植物。希望在花园城市里实现城市菜园的梦想，而不再依靠外来食物的进口。“
从新加坡的成功那里可看出，通过垂直农业养活城市完全可行。 也许20年前垂直农场的概念还显得有些科幻，但是如今，它却是完全可行。
无土栽培技术的成熟，使室内种植变得有效可行。 垂直农场作为一个新生事物，是农业和建筑创新性的集成。 在其发展过程中一定会面临诸多争议和困难。 真正落实它除了科学技术的加成外，政策、管理及当地社区的支持也尤为重要。
2014年，「绿美人」垂直农场摩天塔在深圳落成并启用（中国首个在建垂直农场）
但从宏观角度来说，垂直农场是最能顺应城市发展的一个存在。 如果垂直农场大获成功，它将对食品保障做出极大贡献，并改变发达国家和发展中国家城市里百万居民的生活品质。
来源：一起设计
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