溫室效應(yīng)在建筑外墻綠化上的應(yīng)用與研究

姜 鵬

1 概述

我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，各地由于緯度、地勢(shì)和地理?xiàng)l件不同，氣候差異懸殊，不同的氣候條件給建筑設(shè)計(jì)提出不同的要求。我國(guó)北方冬天寒冷、春天沙塵嚴(yán)重，這一時(shí)間段的自然條件不太適合綠色植物的生長(zhǎng)。但是，室內(nèi)暖氣充足、溫度恒定，給綠色植物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的溫度條件;而植物通過(guò)光合作用和蒸騰作用產(chǎn)生的氧氣和水進(jìn)入室內(nèi)，又能凈化空氣。本課題著重針對(duì)氣候條件相對(duì)惡劣的地區(qū)而考慮的建筑外墻綠化設(shè)計(jì)。

溫室效應(yīng)(Greenhouse effect)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽(yáng)短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長(zhǎng)波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類(lèi)似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。目前在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)設(shè)計(jì)和研究中，建筑外墻的綠化技術(shù)比較成熟，但是利用“溫室效應(yīng)”既美化室外環(huán)境，又凈化室內(nèi)空氣的構(gòu)想尚不多見(jiàn)。為此，在結(jié)構(gòu)上需要進(jìn)行一定的研究。主要探討在種植槽的基礎(chǔ)上，在建筑外墻或陽(yáng)臺(tái)前面外加裝自動(dòng)玻璃罩，利用玻璃罩自動(dòng)升降的特點(diǎn)，在北方特有的氣候條件下，在室外低溫環(huán)境下的建筑外墻上創(chuàng)造一個(gè)“縱向的溫室”，從而能夠“美化室外環(huán)境、凈化室內(nèi)空氣，為人們的生活創(chuàng)造更好的綠色空間。”

2 建筑外墻綠化

建筑外墻綠化又稱為豎向綠化，是指利用攀援植物或其他垂直綠化技術(shù)方法對(duì)建筑物外墻壁或圍墻進(jìn)行綠化裝飾。此種豎向綠化內(nèi)容形式簡(jiǎn)單，并且綠化地域限定在了墻面及墻垣，其特點(diǎn)主要是植物貼墻面生長(zhǎng)或攀附于墻垣，或從建筑物頂與圍墻頂垂掛生長(zhǎng)。垂直綠化可通過(guò)利用物體的表面，向建筑物等索取綠化空間以達(dá)到節(jié)約土地、增加綠化面積、提高生態(tài)質(zhì)量、美化生活環(huán)境的目的。建筑結(jié)合豎向綠化的形式有多種類(lèi)型，不同的分類(lèi)方式會(huì)導(dǎo)致不同的類(lèi)型形態(tài)。本文主要是在擺放、種植槽式的處理方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。

擺放、種植槽式綠化方式是指在建筑物墻體上設(shè)置適當(dāng)尺寸的種植槽或者通過(guò)構(gòu)件固定花盆或花箱種植植物，還可以結(jié)合立面設(shè)計(jì)，在陽(yáng)臺(tái)周邊設(shè)置種植槽、花箱、花盆等。由于此種方式完全靠栽種容器來(lái)保證植物生長(zhǎng)所需的水分和根系生長(zhǎng)空間，因此至少要保證深度在45 cm以上，寬度在30 cm以上，并且橫向延伸較長(zhǎng)的連續(xù)狀態(tài)。為了確保充足的水分，還應(yīng)盡可能設(shè)置澆水設(shè)施。此外，為能將多余的水分盡快排出，防止根系腐爛，保證植物的健康生長(zhǎng)，一定的排水設(shè)置也是必要的。如在栽種容器的底部保持適當(dāng)?shù)钠露取⒃O(shè)置排水溝孔、在底部鋪上粗顆粒的石子都是可以采用的方法。

3 建筑外墻綠化的植物栽種類(lèi)型

垂直綠化都選用攀援類(lèi)和懸垂類(lèi)植物，此類(lèi)植物多屬于落葉類(lèi)植物，冬季景觀效果差，給人以蕭條感。為了在冬季也能有一定的觀賞價(jià)值，應(yīng)該配合常綠植物種植。

北方城市可用于垂直綠化的攀援植物種類(lèi)不是很豐富，既要考慮耐旱性又要考慮耐寒性。常見(jiàn)的有三葉地錦、五葉地錦、南蛇藤、獼猴桃、五味子、山養(yǎng)麥、蔦蘿、金銀花、觀賞南瓜、啤酒花、小葫蘆等。

根據(jù)生長(zhǎng)環(huán)境、綠化方式和目的的不同，選擇適合的栽種品種。如用于防熱降溫，就應(yīng)選用生長(zhǎng)快，枝葉茂盛的攀緣植物，如五葉地錦、三葉地錦等;如以防塵為主要目的，應(yīng)盡量選用葉面粗糙且生長(zhǎng)繁密的植物，如獼猴桃等;如為了環(huán)保要求，就應(yīng)選用對(duì)空氣中的有害物質(zhì)有一定吸附作用的植物。城市垂直綠化中所用的材料大多是兼顧各種功能，多種垂直綠化材料有機(jī)結(jié)合種植。

垂直綠化還要注意建筑不同朝向?qū)χ参镞x擇的影響，北墻面應(yīng)選擇喜陰植物，如地錦，在北墻比西墻生長(zhǎng)迅速，開(kāi)花結(jié)果繁茂;西墻面綠化則應(yīng)選擇喜光、耐旱的植物，如爬山虎、牽牛花葛藤等。垂直綠化與屋頂綠化相比，離人們居住工作的場(chǎng)所更近，因此植物選擇上要注意不能選擇對(duì)人體有可能產(chǎn)生危害的植物。此外，不應(yīng)選用容易招引昆蟲(chóng)的植物，以免病蟲(chóng)害的發(fā)生對(duì)建筑內(nèi)部產(chǎn)生影響。

4 建筑外墻綠化要注意的技術(shù)問(wèn)題

4.1 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

原墻體:本設(shè)計(jì)并不局限于一個(gè)特定的建筑，它適用于:住宅環(huán)境、機(jī)關(guān)單位以及城市的標(biāo)志性建筑的外墻立面;

外墻花壇:在外墻上以防水涂層為基礎(chǔ)，利用角鋼和膨脹螺栓固定三層花壇，種植綠色植物;

水噴淋系統(tǒng):為保證植物必須的水分，在花壇上部設(shè)置水噴淋系統(tǒng)，該系統(tǒng)由帶溫度、濕度監(jiān)控的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成;

排水系統(tǒng):為防止根系腐爛，將多余的水分排出，在花壇下部設(shè)置排水系統(tǒng)并連接至建筑底部;

外墻溫室:安裝弧形鋼架和太陽(yáng)能玻璃，以此構(gòu)筑一個(gè)“縱向的溫室”(見(jiàn)圖1，圖2)。

4.2 低溫采暖分析

溫度降低時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)降下玻璃，既可阻擋寒風(fēng)侵襲又能防止暖氣浪費(fèi)。室內(nèi)的暖氣和人體排出的二氧化碳通過(guò)通風(fēng)口進(jìn)入外墻溫室，給植物的光合作用提供了必要條件;暖空氣的上升，推動(dòng)光合作用產(chǎn)生的氧氣和水分進(jìn)入室內(nèi)使空氣得以凈化。此外，利用室內(nèi)的暖氣和室外的陽(yáng)光控制溫度，可以創(chuàng)造出適合植物生長(zhǎng)的必要條件。進(jìn)一步美化室外環(huán)境、美化人類(lèi)生存的空間。

4.3 高溫通風(fēng)分析

溫度上升時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)升起玻璃，既能讓室外的新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)，有利于人體的健康;又能給“溫室”里的植物降溫，有利于植物的生長(zhǎng)。室外的自然風(fēng)進(jìn)入“溫室”經(jīng)過(guò)三層花壇過(guò)濾后帶著植物產(chǎn)生的氧氣進(jìn)入室內(nèi)供人體吸收。人體產(chǎn)生的二氧化碳通過(guò)排風(fēng)口進(jìn)入“溫室”又能讓植物進(jìn)行光合作用，生成氧氣。整個(gè)過(guò)程循環(huán)開(kāi)來(lái)，就形成一個(gè)“自然的空調(diào)系統(tǒng)”，凈化空氣。

5 建筑外墻綠化需要注意的其他問(wèn)題

5.1 建筑表面情況

建筑材料的選擇應(yīng)該考慮其表面的光滑程度是否利于植物攀爬。豎向綠化植物的生長(zhǎng)方式大體可分為兩類(lèi):一類(lèi)是依靠自身的器官直接附著于建筑表面;另一類(lèi)必須借助支撐構(gòu)件才能攀爬生長(zhǎng)。對(duì)于第一類(lèi)植物，在選擇時(shí)要考慮建筑表面的粗糙程度。如粘土磚、混凝土面材、水刷石、毛面花崗巖和大理石、粗加工的各種石材、有孔金屬板、毛面瓷磚、較粗糙的噴涂飾面等。有觀察表明，植物根系和吸附器官對(duì)這些材料及其縫隙砂漿破壞較小。有些材料，如木板、木瓦等，若長(zhǎng)期被植物覆蓋，處于潮濕環(huán)境中易于腐敗變形，應(yīng)該慎用。若必須采用，也需對(duì)其進(jìn)行特殊處理，如防腐劑處理、涂刷防腐涂料等，以延長(zhǎng)其使用期。對(duì)于金屬表面也應(yīng)做好防銹處理，可對(duì)其進(jìn)行鍍面處理(鋅、鎳等)、刷防腐涂料或直接采用不易生銹的金屬材料。

對(duì)于采用不易攀爬的光滑表面材料的建筑進(jìn)行綠化可通過(guò)兩種方式，一種是在立面設(shè)置種植槽、花箱、花盆等;另一種方式是在建筑墻體上設(shè)置構(gòu)件，讓植物攀爬生長(zhǎng)。此種方式在支架的選用和設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮與整體建筑風(fēng)格的統(tǒng)一，也可作為造型元素或賦予一定的使用功能，如可作為遮陽(yáng)板、平臺(tái)或者受力構(gòu)件等，材料可選用硬質(zhì)的凸起物如金屬桿、細(xì)柱、金屬穿孔板等，也可是細(xì)金屬網(wǎng)、金屬絲等軟質(zhì)材料。選用金屬和木材時(shí)，同樣需要進(jìn)行防腐防銹處理。

5.2 結(jié)霜、結(jié)霧

由于北方早晚氣溫溫差大，容易在玻璃罩內(nèi)形成結(jié)霜、結(jié)霧狀態(tài)。因此，在玻璃罩框內(nèi)部應(yīng)設(shè)上下通風(fēng)口、排水孔，使室內(nèi)外產(chǎn)生空氣氣流循環(huán)的狀態(tài)把所產(chǎn)生的水蒸氣及時(shí)排除。窗框內(nèi)部可設(shè)除霜除霧試劑孔或選擇智能除污玻璃，使玻璃一年四季保持干凈清爽。

5.3 防風(fēng)

陽(yáng)臺(tái)和窗臺(tái)所受的風(fēng)力大小與其所處的位置高低有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)樓層越高風(fēng)勢(shì)越大，其朝向和周?chē)ㄖ锏那闆r也會(huì)影響風(fēng)的大小。風(fēng)速過(guò)大時(shí)將會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響，特別是炎熱干燥的夏季風(fēng)，會(huì)迅速帶走土壤中的水分，并容易損傷植物根系，導(dǎo)致植物死亡。因此，高層建筑的陽(yáng)臺(tái)和窗臺(tái)綠化應(yīng)該設(shè)置擋風(fēng)和遮陽(yáng)構(gòu)件，保證植物的正常生長(zhǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的研究成果，將提高城市的生活質(zhì)量。在發(fā)展的初期，其社會(huì)需求主要集中在市政建設(shè)、企業(yè)單位和高尚生活小區(qū)方面。而以此所引發(fā)的“立體空間生態(tài)環(huán)境”符合當(dāng)前低碳、環(huán)保的理念，對(duì)相關(guān)科技、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著一定的影響。它提出一種對(duì)未來(lái)的生活環(huán)境的構(gòu)想:隨著各方面條件的成熟，當(dāng)城市的建筑都使用相關(guān)技術(shù)時(shí)，城市的綠化面積將成倍增長(zhǎng)。“綠化”就不再是地面上的概念，它應(yīng)該是一種綠色空間生態(tài)環(huán)境，并且這是一種不受氣候限制的綠色空間。因?yàn)樗鼡碛歇?dú)立的、適合植物生長(zhǎng)的氣候條件。

［1］ 王玉華.中國(guó)城市綠化的出路——攀緣綠化［J］.中國(guó)園林，1988(12):63-64.

［2］ 趙庚均.淺談垂直綠化［J］.綠化與生活，1998(8):56-57.

［3］ 臧德奎，周樹(shù)軍.攀緣植物與垂直綠化［J］.中國(guó)園林，2000(5):32-34.

［4］ 《城市垂直綠化研究與示范應(yīng)用》課題組.城市垂直綠化研究與示范應(yīng)用研究報(bào)告［R］.1992.

［5］ 李龍梅.垂直綠化與墻面貼植技術(shù)［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)，2000(5):21-22.

［6］ 徐志遠(yuǎn).城市垂直綠化布局方法［J］.河北林業(yè)科技，1997(6):103-104.

［7］ 王光日.淺談城市垂直綠化［J］.遼寧林業(yè)科技，1988(12):37-39.