薛 楊 張伊博

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

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北方綠色屋頂系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及限制性因素的研究

薛 楊 張伊博

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過(guò)對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)有綠色屋頂?shù)难芯?，并結(jié)合我國(guó)寒地的實(shí)際狀況，從改善小氣候、凈化空氣、蓄水、減弱噪聲等方面，闡述了綠色屋頂?shù)墓δ芎鸵饬x，提出了綠色屋頂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和在寒地實(shí)施難題的解決方式。

綠色屋頂，環(huán)境保護(hù)，建筑能源，植物

1 概述

近年來(lái)城市快速發(fā)展使得環(huán)境逐漸惡化，碳排放量過(guò)高，出現(xiàn)溫室效應(yīng)、空氣污染等不良后果。城市缺乏綠植降低碳排放量改善微氣候，在屋頂進(jìn)行綠化，相當(dāng)于在懸空的地面進(jìn)行綠化，既能節(jié)省城市空間又能調(diào)節(jié)自然氣候，增大綠地覆蓋率從而改善城市環(huán)境。

我國(guó)大部分地區(qū)處于亞熱帶季風(fēng)氣候，冬季較長(zhǎng)且寒冷干燥，平原地區(qū)夏季較炎熱濕潤(rùn)，四季分明氣溫年差較大。綠色屋頂在夏季可以緩沖室內(nèi)外溫度，降低空調(diào)使用頻率節(jié)約能源，冬季可以達(dá)到保溫的效果，低碳環(huán)保緩解自然壓力，符合“可持續(xù)發(fā)展理念”。

2 研究背景

公元前4000年，人們就已經(jīng)開始在建筑上建造綠色屋頂并開發(fā)露天場(chǎng)所所需的技術(shù)和材料。建筑和農(nóng)業(yè)先驅(qū)們?cè)诩漓胗玫纳袼辖ㄔ炝撕?jiǎn)單的有植物的綠色屋頂和花園。

在過(guò)去幾年中，綠色屋頂脫離出美觀的淺顯含義，被發(fā)掘出巨大的生態(tài)和社會(huì)效益。綠色屋頂可以減少空氣污染和熱島效應(yīng)，可以大規(guī)模減少雨水流失，并使都市利用面積最大化。

我國(guó)內(nèi)地從20世紀(jì)60年代開始研究屋頂綠化的建造技術(shù)，從80年代開始，在個(gè)別大城市出現(xiàn)了較為著名的屋頂綠化工程。屋頂綠化發(fā)展和推廣尚處于起步階段,無(wú)論是從理念、接納程度、推廣措施、技術(shù)施工和維護(hù)費(fèi)用等方面,都存在問(wèn)題,有待于進(jìn)一步發(fā)展。

3 研究意義

3.1 改善小氣候

小氣候指人類和生物的活動(dòng)所造成的小范圍內(nèi)的氣候，屋頂綠化影響范圍正是人類生產(chǎn)和生活的建筑空間。夏季當(dāng)陽(yáng)光輻射時(shí)，大約有25%～35%的熱量反射回天空，25%的熱量被屋頂綠植吸收，同時(shí)綠植的蒸騰作用需要吸收大量的熱并提高相對(duì)濕度，冷卻周圍空氣，直接降低居住環(huán)境的溫度。當(dāng)裸露的混凝土屋頂溫度達(dá)46 ℃時(shí)，有綠蔭的屋頂溫度僅達(dá)32 ℃。

在冬季，樹冠可阻擋建筑物的輻射熱向高空擴(kuò)散，將陽(yáng)光照射的熱量截留，起到保溫的作用。有綠化的屋頂溫度比裸露的混凝土高出3 ℃～5.1 ℃。由于屋頂綠化極少種植喬木，限制了其改善微氣候的程度。

3.2 凈化空氣

屋頂綠化通過(guò)植物自身的生長(zhǎng)特性，有吸收汽車尾氣、降低噪聲、滯留煙塵、放出氧氣的作用，從而改善建筑空間的衛(wèi)生環(huán)境。

綠植同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，兩項(xiàng)作用產(chǎn)生的O2和CO2相抵后，每頃樹林每年純吸收16 t CO2，放出12 t O2。

在高度10 m有綠化的屋頂或陽(yáng)臺(tái)上，距離屋頂或陽(yáng)臺(tái)1.5 m處空氣中的含塵量，比沒(méi)有屋頂綠化的屋頂或陽(yáng)臺(tái)低36.7%，灌木使空氣中的粉塵減少13%～26%，使飄塵減少24%～45%。低矮的草坪可以防止灰塵再起，從而凈化城市空氣。百貨大樓內(nèi)空氣中的細(xì)菌達(dá)400萬(wàn)個(gè)/m3，結(jié)合適當(dāng)?shù)奈蓓斁G化設(shè)計(jì)，部分綠植散發(fā)出的揮發(fā)性物質(zhì)具有殺菌能力，可以減少病菌的傳播。

3.3 蓄水(收集雨水)

綠色屋頂系統(tǒng)能提供很具有利用價(jià)值的開放空間，還可以通過(guò)減少雨水流失來(lái)減緩城市發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面影響，降低建筑周圍環(huán)境的溫度以減小能源消耗。

逐步發(fā)展的規(guī)劃理念和環(huán)保意識(shí)顯示：雨水應(yīng)該被收集起來(lái)。屋頂綠化正是海綿城市的一種實(shí)踐方式。雨水對(duì)地表水和地下水是一種有效地補(bǔ)充，不被攔截的雨水會(huì)作為污水被迅速排出，城市大面積的屋頂綠化則可以攔截雨水進(jìn)入土壤以減少地表徑流，植被和支撐其生長(zhǎng)的屋頂土壤充當(dāng)著巨大海綿的作用。

3.4 減弱噪聲

噪聲是現(xiàn)代城市公害之一，屋頂綠化采用適當(dāng)?shù)臉浞N也可以減弱噪聲。當(dāng)噪聲的聲波射到綠植上時(shí)，一部分被反射，一部分由于射向葉片的角度不同產(chǎn)生散射，使聲音減弱并趨向吸收。當(dāng)聲音通過(guò)綠植時(shí)，由于枝葉的擺動(dòng)使聲波減弱并迅速消失。

綠化屋頂至少可以減少3 dB的噪聲,同時(shí)隔絕噪聲聲效能達(dá)到8 dB。對(duì)于地處鬧市、機(jī)場(chǎng)、舞廳、廠房等的建筑物居民區(qū)來(lái)說(shuō),屋頂綠化無(wú)疑是個(gè)很有效的降低噪聲的方法。

4 研究問(wèn)題

4.1 嚴(yán)酷條件下的植物生存問(wèn)題

在我國(guó)，北方地區(qū)夏季冬季時(shí)間較長(zhǎng)，春季秋季時(shí)間短促。冬季最低氣溫可達(dá)-40 ℃，因此植物的生存成為綠色屋頂在北方推廣的主要難題。我們可以模仿溫室大棚的方式，建造屋頂大棚。這樣既可以在夜間保持植物生存所需溫度，也可以在白天提升陽(yáng)光的利用率增強(qiáng)光合效應(yīng)。同時(shí)，可增加小部分天窗，在天氣較好溫度適宜的條件下打開，與外界進(jìn)行氣體交換，調(diào)節(jié)微氣候。

挪威冬季漫長(zhǎng)，由于缺乏樹木，當(dāng)?shù)氐慕ㄖ酁榇u石結(jié)構(gòu)，為了保持室內(nèi)溫度，當(dāng)?shù)氐奈蓓敹嘁愿餐恋男问皆黾游蓓數(shù)谋貙樱萜何蓓敳粌H能夠增強(qiáng)保溫效果，還能防止雨水沖刷土層。

4.2 植物的土壤與灌溉

由于屋頂覆蓋的土層不同于大地土壤，也不同于自然界可以源源不斷的循環(huán)產(chǎn)生植物所需要的營(yíng)養(yǎng)。大面積綠色屋頂植物的生存條件成為難題?？紤]到樓頂?shù)某兄睾凸喔葐?wèn)題，土壤可以選用質(zhì)輕、保溫、保水性優(yōu)良的人工土壤，并且在建筑時(shí)安裝自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。

4.3 植物的景觀問(wèn)題

考慮到寒地特殊的氣候和不同的屋頂構(gòu)造，景觀設(shè)計(jì)要適應(yīng)環(huán)境條件。景觀設(shè)計(jì)既要美觀，又要保持四季常青。春季迎春、連翹；夏季珍珠梅、夾竹桃；秋季地被菊，桂花；冬季杜鵑、廣玉蘭；地被層選用耐寒耐旱的高羊茅。

4.4 建筑的能源問(wèn)題

綠色建筑不僅僅是指建筑的綠化，節(jié)能環(huán)保也屬于綠色建筑的范疇。煤、石油、天然氣等不可再生資源是當(dāng)今世界的主要能源，這些能源也給我們帶來(lái)了溫室效應(yīng)、能源短缺等問(wèn)題。最大化的利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源是綠色建筑的特色之一。太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能熱水、風(fēng)力發(fā)電等加入綠色屋頂之中，可以用于建筑和建筑屋頂?shù)膭?dòng)力能源。

5 結(jié)語(yǔ)

“建一棟樓，少一塊地”，如何才能彌補(bǔ)被占用土地的綠地空間，是緩解當(dāng)前城市用地緊張所面臨的最嚴(yán)峻的問(wèn)題。特別是在寒地城市環(huán)境的特殊氣候條件下，如何分析、利用綠色屋頂去化解如城市熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)等系列環(huán)境不利因素，同時(shí)考慮植物本身的綠化效果，并達(dá)到節(jié)能減排的目的，是值得思考探尋的話題。

[1] 魏 艷,趙慧恩.我國(guó)屋頂綠化建設(shè)的發(fā)展研究——以德國(guó)、北京為例對(duì)比分析[J].林業(yè)科學(xué),2007(4)：95-101.

[2] 楊 盡,張仲軍,吳云飛.屋頂花園在人居環(huán)境建設(shè)中的作用[J].山西建筑,2008，34(7)：343-345.

[3] 陶 莉.草地式屋頂綠化的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2019(3)：87-88.

Research on the advantages and disadvantages and restrictive factors of north green roof system

Xue Yang Zhang Yibo

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Through the research on existing green roofs of developed countries, and combining with the actual situation of cold area in China, from improving the microclimate, air purification, water storage, reducing noise and other aspects, elaborated the function and significance of green roof, put forward the design scheme of green roof systems and the solution of implementation problems in cold area.

green roof, environmental protection, building energy, plant

1009-6825(2017)12-0195-02

2017-02-16

薛 楊(1995- )，女，在讀本科生； 張伊博(1996- )，女，在讀本科生

TU201

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