建筑外墻不同形式的人工垂直綠化及其效用
2021-11-21 08:48鄒經(jīng)宇陳興利
建材發(fā)展導(dǎo)向 2021年4期
鄒經(jīng)宇，陳興利
（香港城市大學(xué) 中國(guó)香港 九龍 999077）
1 建立生態(tài)綠墻主要作用
通過(guò)建立生態(tài)綠墻可以有效緩解城市熱島效應(yīng)降溫增濕，改善城市環(huán)境；優(yōu)化城市雨水管理截留雨水，減少地面徑流，凈化水質(zhì)；節(jié)約能源調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，減少設(shè)備能耗；保護(hù)建筑物降溫隔熱，減少溫度波動(dòng)、酸雨、紫外線等侵害；生物多樣性保護(hù)吸引動(dòng)植物，為其提供棲息場(chǎng)所；健康保健調(diào)節(jié)身心，緩解壓力，放松心情；同時(shí)種植經(jīng)濟(jì)作物，也能發(fā)展城市新興農(nóng)業(yè)。
2 主要形式
2.1 水培式
營(yíng)養(yǎng)豐富的水培養(yǎng)的水培系統(tǒng)是安裝在壁頂部的歧管中，培養(yǎng)液在此歧管中循環(huán)，排水罐在纖維壁底部用來(lái)收集水，以免造成墻面和地面腐蝕。兩層合成纖維包裹著植物的根夾，用來(lái)不支持微生物的生存以及根群的生長(zhǎng)。這些存在根際中的微生物能夠極大的發(fā)揮它的效用。新建的房屋會(huì)產(chǎn)生對(duì)人們身體有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物，如甲醛、甲烷、乙炔、二氯苯、對(duì)二氯苯等有害氣體。他們會(huì)被根際微生物“吞并”；光合作用也為他們所用，房屋中安裝通風(fēng)系統(tǒng)，將植物吸收二氧化碳而產(chǎn)生的新鮮涼爽的空氣擴(kuò)散到整個(gè)空間，達(dá)到凈化空氣的效果。同樣的概念可以稍作改動(dòng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用在綠色立面系統(tǒng)中，形成大規(guī)模的混合系統(tǒng)。水培式的優(yōu)點(diǎn)在于質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)便、成本低，深受各類中小型室內(nèi)空間的喜愛。不足之處是：后期的養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用大。應(yīng)用于水培式的常見室外植物有鴨腳木，三色鐵，朱蕉，天門冬，白紋山菅蘭，紅背桂，吊竹梅，腎蕨。
2.2 模塊式
市場(chǎng)上普遍采用模塊化綠化系統(tǒng)。模塊化系統(tǒng)由塑料箱體或金屬盒或托盤組成，一般選擇在容器中填充有機(jī)或無(wú)機(jī)土壤、礦棉、腐殖土、椰子糠或類似材料作為生長(zhǎng)介質(zhì)。灌溉系統(tǒng)位于系統(tǒng)內(nèi)部，箱體或托盤安裝在墻上或固定在結(jié)構(gòu)上。由于模塊化系統(tǒng)需要一些支撐物將其固定，所以它們通常比水培系統(tǒng)的重量更重。模塊化綠化系統(tǒng)是一種可以作為覆蓋板的墻面，也可以通過(guò)不同的圖案設(shè)計(jì)讓其具有裝飾效果，甚至可以設(shè)計(jì)成隔音板減少噪音。模塊化系統(tǒng)的底部還有一塊面板，用來(lái)支持植物的生長(zhǎng)。帶生長(zhǎng)介質(zhì)的模塊化綠化系統(tǒng)更適合土壤中自然生長(zhǎng)的植物，特別是溫帶植物。一般在室外陰選取鴨腳木，蕨類，鳶尾，春羽，龜背竹，滴水觀音；室外陽(yáng)面采用金葉假連翹，黃金榕，小葉女貞，大紅花，紅花繼木，紅葉石楠，海桐，毛杜鵑，希美麗，金森女貞，金葉女貞，朱蕉，梔子花，花葉良姜，白文草，山菅蘭，非洲茉莉，紅花韭蘭等植物。模塊化綠化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于該立體綠化方式施工快捷，由于滴灌系統(tǒng)養(yǎng)分水分的補(bǔ)給，植物的可持續(xù)生長(zhǎng)效果良好，后期極易維護(hù)。
2.3 直壁容器式
器式綠化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由盛放植株的掛袋或掛盆組成。由于載體容器有很多細(xì)小的“單元”，直壁容器式綠化系統(tǒng)一直被很多人認(rèn)為是模塊化系統(tǒng)。直壁容器式和模塊化系統(tǒng)區(qū)別在于植物在模塊化系統(tǒng)中水平生長(zhǎng)或以一定角度生長(zhǎng)，而在另一種系統(tǒng)中卻是像在自然環(huán)境中一樣垂直生長(zhǎng)。當(dāng)直壁容器式的綠化系統(tǒng)與高效的灌溉系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)就會(huì)發(fā)揮巨大的潛力，使水可以通過(guò)一根滴管從上到下流動(dòng)，很多大型綠色種植墻就采用了這種體系，例如，圳朗亭大酒店的綠色種植墻。直壁容器式的優(yōu)勢(shì)是此方式施工簡(jiǎn)便，成本低，該方式在室內(nèi)的養(yǎng)護(hù)清潔方面比其它兩種方式具有優(yōu)勢(shì)。
3 效用分析
3.1 隔音作用
專家發(fā)現(xiàn)，垂直綠化系統(tǒng)（VGS）比單純的建筑構(gòu)件在降噪方面具有更好的性能。與其他常用建筑材料相比，綠色墻體具有相同或更好的吸聲系數(shù)，比純墻體構(gòu)件等可以多降低噪音5~10bel，一般在中低頻時(shí)隔音效果更為明顯。有專家報(bào)告稱，綠色墻體系統(tǒng)的吸聲系數(shù)明顯高于其他建筑材料和裝飾。由于它能更有效地吸收不同波長(zhǎng)的聲波，因此餐館、酒店和立交橋等噪音較大的公共設(shè)施可以廣泛應(yīng)用。此外，隔音系數(shù)會(huì)隨著植物覆蓋面積的擴(kuò)大而增大。
3.2 熱隔離作用
研究發(fā)現(xiàn)，城市中植物覆蓋區(qū)的表面溫度要低于淺色磚墻和黑色建筑的表面溫度。這是因?yàn)榻ㄖ锟梢灾苯颖淮怪本G化系統(tǒng)隔離而免受太陽(yáng)輻射和蒸散的影響，減少太陽(yáng)光對(duì)大氣的反射和二次輻射，從而減少城市熱島效應(yīng)。更有研究表明UHI 垂直綠化系統(tǒng)的遮陽(yáng)效果每年可降低能耗8%，且對(duì)于不同的城市，預(yù)計(jì)節(jié)能率在35%~90%之間。加拿大專家發(fā)現(xiàn)，城市中的垂直綠化系統(tǒng)可以充分降低建筑物的低表面溫度，這些植物可以通過(guò)遮擋墻壁來(lái)有效降低建筑物表面的最高溫度，將每日的最高溫度波動(dòng)減少50%。影響垂直綠化系統(tǒng)能量交換和傳遞的因素很多，包括氣象條件、植被生理功能和建筑結(jié)構(gòu)等。例如，朝南的綠墻可以通過(guò)較強(qiáng)的林冠蒸散效應(yīng)傳遞更多的熱量，因此，與朝北的綠色墻體相比，它具有最差的熱流吸收能力和最大的熱流損失。
3.3 風(fēng)效應(yīng)及氣流和溫度
風(fēng)速和風(fēng)向在很大程度上影響了垂直綠化系統(tǒng)的防風(fēng)能力。冬季，冷風(fēng)會(huì)降低建筑物內(nèi)部溫度，削弱構(gòu)建的隔熱效果，排除建筑物內(nèi)的冷空氣可以減少25%的供暖需求。在高密度的城市環(huán)境中，綠化系統(tǒng)可以為空氣降溫，提供陰影，將大量的太陽(yáng)輻射吸收。植被和地表水的蒸發(fā)和彌散作用會(huì)產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，因此，建筑墻體表面溫度會(huì)降低。
3.4 節(jié)能作用
垂直綠化系統(tǒng)可以降低建筑能耗，優(yōu)化建筑物的熱性能。垂直綠化系統(tǒng)通過(guò)阻擋部分陽(yáng)光進(jìn)入來(lái)減少進(jìn)入混凝土墻的熱量從而減少對(duì)能源的需求，冷卻建筑物的內(nèi)外部。垂直綠化系統(tǒng)可以阻擋陽(yáng)光直射輻射和熱量流入建筑從而直接降低室外溫度5.5～8℃，能耗降低50%～70%，大大地降低了空調(diào)負(fù)荷。植被葉面積指數(shù)與遮光系數(shù)呈正相關(guān)線性關(guān)系，遮光系數(shù)越高，綠化程度越高，遮光隔熱效果越好。
3.5 二氧化碳效應(yīng)
在城市地區(qū)，可將垂直綠化視作一個(gè)碳池，因?yàn)樗哂袕?qiáng)效的碳隔離功能，這需要一個(gè)動(dòng)態(tài)模型來(lái)評(píng)估二氧化碳的封存。理論上，建筑物表面生長(zhǎng)的早期植被可以作為垂直綠化來(lái)評(píng)價(jià)其二氧化碳回收和永久性碳去除能力。計(jì)算表明，約92m2的綠色植被平均每年可吸收13.41~97.03kg的二氧化碳，此效率相當(dāng)可觀，因此，垂直綠化系統(tǒng)是緩解城市氣候變化的一種強(qiáng)有力的方案。
3.6 微氣候?qū)?/h3>
在炎熱干燥的氣候條件下，垂直綠化系統(tǒng)對(duì)微氣候的影響很大，尤其對(duì)城市溫度和能量，而這些都可以通過(guò)對(duì)植被的適應(yīng)性和布局來(lái)改變。垂直綠化通過(guò)植被陰影、植被與墻的隔離、植被的蒸散與冷卻、風(fēng)障效應(yīng)這四種機(jī)制來(lái)影響環(huán)境。綠色墻體可以更合理地利用水資源，隔離噪聲污染，提高城市雨水排水質(zhì)量?，F(xiàn)有研究表明，垂直綠化系統(tǒng)在改善環(huán)境和改善建筑物方面具有巨大的潛力。
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