建筑外墻綠化隔熱系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

張華立 李光范

(海南大學(xué)土木建筑學(xué)院，海南?？?570228)

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，建筑面積的大幅增加，能耗劇增，建筑能耗已經(jīng)成為能源消耗的一個(gè)重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前建筑能耗占我國(guó)能源總消費(fèi)的30%，如果不嚴(yán)格控制，每年將以1%的速度增長(zhǎng)，建筑節(jié)能刻不容緩。

建筑外墻綠化隔熱一般來(lái)講采用反射熱能、遮陽(yáng)、綠化間隙通風(fēng)及被動(dòng)蒸發(fā)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)隔熱降低建筑能耗。通過(guò)植物遮陽(yáng)和隔熱，不僅可以增加綠化面積、美化景觀、消耗二氧化碳，而且植物還可以在水分蒸發(fā)過(guò)程中，降低周?chē)h(huán)境溫度。外墻綠化不僅可以有效地遮擋日曬陽(yáng)光，調(diào)節(jié)微氣候，節(jié)省建筑的空調(diào)能耗，還可以凈化空氣，吸收二氧化碳，提供更為舒適的人居環(huán)境。海南島具有得天獨(dú)厚的自然和氣候條件，四季常青，日照時(shí)間長(zhǎng)，氣候炎熱，空調(diào)使用頻繁，墻體綠化隔熱節(jié)能的效果更佳。

發(fā)達(dá)國(guó)家建筑物的立體綠化的推廣實(shí)施已有十幾年，對(duì)墻體綠化隔熱與節(jié)能的實(shí)際應(yīng)用做了大量研究和實(shí)驗(yàn)。墻體綠化隔熱在發(fā)達(dá)國(guó)家歸納起來(lái)主要分為三種:第一種為墻體附著式即墻體綠化系統(tǒng)直接附著在建筑外墻面的綠化模式。所用填充材料種類(lèi)較多，一般采用防水膜、纖維基質(zhì)和植物營(yíng)養(yǎng)盒等復(fù)合而成的材料。技術(shù)及材料若達(dá)不到高要求，植物根系及水的滲入會(huì)對(duì)墻體有一定損傷，并且不能保證冬季建筑外墻的美觀。例如倫敦最高的植物墻在Athenaeum酒店，種植了12 000棵蕁麻科植物，使用了超強(qiáng)防水層、強(qiáng)度高的植物毯材料及先進(jìn)的施工標(biāo)準(zhǔn)來(lái)降低植物根系及水的滲入對(duì)墻體的破壞。第二種是與墻體分離的外框架綠化(框架材料一般為鋼材)供植物攀爬或者生長(zhǎng)。外掛輕鋼框架，里面放置模塊化的植物培養(yǎng)盒，預(yù)埋給水排水設(shè)施或采用微灌系統(tǒng)為植物提供水和營(yíng)養(yǎng)液，這種墻體綠化維護(hù)成本較高。例如世博會(huì)主題館的世界最大的5 000 m2生態(tài)綠墻，采用了每2年～5年換一次的可降解的植物盒和可防治病蟲(chóng)害植物營(yíng)養(yǎng)液。上海世博會(huì)法國(guó)館高達(dá)20多米、環(huán)繞整個(gè)場(chǎng)館的植物綠化系統(tǒng)也屬于這種綠化模式。第三種為攀爬式和種植臺(tái)式，攀爬式即為沿建筑外墻種植爬山虎、常春藤等攀爬類(lèi)植物，攀爬式墻體綠化優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉，適合大面積普及，缺點(diǎn)則為鋪綠用時(shí)長(zhǎng)，很難四季常綠，更換困難，并且存在著植物高度的限制，只適用于低矮建筑物墻體;種植臺(tái)式則解決了植物高度不夠的問(wèn)題，即在外墻采用每隔幾層設(shè)置長(zhǎng)條形植物生長(zhǎng)臺(tái)，例如圣地亞哥市的Chilean Consorcio大樓外墻的垂直綠化。

我國(guó)建筑物外墻綠化隔熱雖起步較晚，但其作為有效降低夏季室內(nèi)溫度的手段和城市綠化的重要組成部分，必將成為城市低能耗及綠化建設(shè)發(fā)展的方向。我國(guó)墻體綠化的材料選用、技術(shù)和施工工藝離發(fā)達(dá)國(guó)家有一定距離。目前我國(guó)對(duì)第一種墻體附著式的防水性能和第二種墻體分離式外框架綠化中伸出建筑主體的構(gòu)筑、木架、金屬絲網(wǎng)等輔助植物攀援模式研究不足?，F(xiàn)有第三種攀爬式墻體綠化也大多是植物直接在墻體上攀爬，這樣一來(lái)對(duì)于墻體有一定的破壞作用。許多爬山虎的吸盤(pán)和墻面附著的青苔會(huì)分泌植物酸，對(duì)石灰粉刷的堿性墻面腐蝕性很強(qiáng)，并且由于大面積遮陰及植物的蒸騰作用，加劇了垂直綠化后的墻面的積水現(xiàn)象和潮濕程度，促進(jìn)水泥砂漿的老化速度，使磚砌體長(zhǎng)時(shí)間處于受潮狀態(tài)，給墻體的檢修和保養(yǎng)帶來(lái)不便，若墻體產(chǎn)生裂縫，植物的根系(或根狀莖)還會(huì)向里生長(zhǎng)等。

需要改進(jìn)的幾個(gè)方面如下:

1)國(guó)內(nèi)對(duì)于墻體附著模式的植物根系及水的滲入對(duì)墻體的損傷研究不足。應(yīng)充分考慮保持外墻的完整性，把植物的根系和水與建筑外墻分開(kāi)，例如墻體分離式中的輕質(zhì)鋼架與外墻的應(yīng)用距離可采用英國(guó)項(xiàng)目目前使用的6 ft左右的距離。

2)與墻體分離的外框架綠化結(jié)構(gòu)的重量及厚度缺乏控制和研究。我國(guó)外框架綠化結(jié)構(gòu)普遍重量偏重，厚度較厚，應(yīng)盡量?jī)?yōu)化培養(yǎng)盒及構(gòu)架的重量和厚度，降低成本，提高安全性，采用輕質(zhì)的植物盒基質(zhì)和根系發(fā)達(dá)的淺根性植物。例如英國(guó)構(gòu)架分離式實(shí)踐中采用的是0.5 ft厚的培養(yǎng)盒，包括其結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度總共不超過(guò)1 ft即2.54 cm。

3)對(duì)不同氣候條件下的植物種類(lèi)的采用及材料的使用缺乏研究。我國(guó)地域廣，氣候分區(qū)之間的氣候變化顯著，因此應(yīng)規(guī)范不同氣候分區(qū)下的植被種類(lèi)、輕質(zhì)植物盒材料的配置和外置構(gòu)架輕質(zhì)材料的選用，例如熱帶海洋性氣候下應(yīng)采用耐高溫腌漬環(huán)境下的建材。例如結(jié)構(gòu)框架可選用耐腐蝕不銹鋼，纜繩材料可選用耐紫外線、耐腐蝕、耐磨損的大力瑪纖維纜繩或者劍麻制成的白棕繩或者包塑鋼絲網(wǎng)。

4)建筑西立面由于太陽(yáng)角度低應(yīng)采用垂直遮陽(yáng)，植物綠化中則應(yīng)采用覆蓋法，導(dǎo)致開(kāi)窗通風(fēng)極為不便。對(duì)于構(gòu)架分離式中的整體綠化存在著通風(fēng)不足，形式單一等問(wèn)題。應(yīng)基于二維垂直綠化，研究三維多層次垂直綠化來(lái)增加通風(fēng)及間接采光。此外一般來(lái)講建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候更關(guān)注外表皮的美觀性和實(shí)施方案的靈活性來(lái)滿足不同的建筑外觀設(shè)計(jì)效果，因此研究通過(guò)控制綠化單元不同的陣列方式和覆蓋率對(duì)日照進(jìn)行有目的的過(guò)濾也極為重要。

據(jù)胡永紅專(zhuān)家介紹“上海垂直綠化的成本在每平方米800元～1 000元人民幣，歐洲的成本是每平方米800歐元～1 000歐元，而日本的成本則是每平方米10 000日元左右?！鳖A(yù)計(jì)隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟以及規(guī)?；耐茝V，垂直綠化的用料成本將有較大幅度的降低，“市區(qū)每平方米垂直綠化的費(fèi)用可以控制在300元～500元人民幣。”因此我國(guó)建筑外墻綠化隔熱技術(shù)研究意義重大，造價(jià)的降低將提高大量現(xiàn)有建筑及待建建筑的墻體綠化的普及率，不僅具有巨大經(jīng)濟(jì)效益，而且將對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)保及建筑節(jié)能做出重要貢獻(xiàn)。

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［6］http://www.wall21.cn/information_889_details_1769.aspx.

［7］http://www.news365.com.cn/tt/201005/t20100521_2712224_1.htm.