试论低碳经济时代的屋顶绿化

田明华 宋维明 陈建成 程宝栋 田昊炜

1 北京林业大学经济管理学院 北京 100083

2 北京林业大学中国低碳经济研究中心 北京 100083

文章重点分析了屋顶绿化在应对气候变化、发展低碳经济中的作用，认为屋顶绿化在实现节能减排中具有不应忽视的作用。提出应将屋顶绿化纳入应对气候变化、发展低碳经济的国家战略部署和建设低碳城市的城市战略中。最后讨论了低碳经济时代有关屋顶绿化的几个问题。

屋顶绿化是一种利用建筑物顶部及立面空间栽植植物的绿化形式。一般认为，从公元前6世纪巴比伦王朝的“空中花园”开始，就有了“屋顶绿化”的概念。20世纪50年代起，德国、美国、加拿大等发达国家先后尝试了城市中心区域的屋顶绿化项目，德国、日本是世界上屋顶绿化技术水平发展较快的国家。国内的成都、广州、北京等地自20世纪70年代起，也相继试点屋顶绿化，21世纪以来，国内很多城市大力推进屋顶绿化。屋顶绿化基于城市中心区可用绿地的越来越稀缺而发展，进入低碳经济时代，节能减排赋予了屋顶绿化更加特殊的意义。

1 屋顶绿化在低碳经济时代中的作用

应对气候变化、发展低碳经济的核心要义就是节能减排，减缓、降低大气中的CO2量。屋顶绿化在实现节能减排中的作用主要表现在两个方面。

1.1 对建筑具有稳定良好的保温隔热作用，可减少建筑使用中的能耗

2001年，我国建筑在使用阶段的能源消耗达到3.76亿t标准煤，占我国当年能源消耗总量的27.6%，其中采暖、空调能源消耗占使用阶段的55.3%[1]。屋顶绿化对建筑物的保温、隔热作用明显，可以节省夏季空调费用和冬季取暖费用，有效降低建筑物使用中的能耗。上海园林科研所对墙面绿化和屋顶绿化的降温效果进行了专门测试，结果表明：其中屋顶有地毯式草坪的房间（顶层）室温可以比无绿化的低2℃，尤其在午后极端高温时降温作用非常大，可相差6℃，而且以屋顶绿化和西侧墙面绿化的降温效果最为明显[2]。北京市园林科学研究所的研究表明，绿化屋顶夏季室温平均比未绿化屋顶室温低1.3℃～1.9℃，冬季室温比未绿化屋顶室温平均高1.0℃～1.1℃[3]。2008年上海屋顶绿化面积共70万m2[4]，若按照单位屋面绿化面积节电0.106 6kW·h（/d·m2），上海30℃以上温度的天气100d计[5]，每年可节约用电量746.2万kW·h，按1t标准煤可以发3000kW·h的电，产生CO22.62t计算，相当于节约0.25万t标准煤，减少CO2排放0.65万t。2008年北京屋顶绿化面积共100万m2[6]，假设将屋顶顶板夏季所增加的热量和冬季所散失的热量均通过空调来平衡温度，可节约能耗约146.3万kW·h/d，相当于节约0.05万t/d标准煤，减少C O2排放0.13万t/d。综合目前成都、北京、上海、广州、深圳等屋顶绿化发展比较快的城市的屋顶绿化面积，目前全国至少有屋顶绿化面积700万m2，按上海的数据，相当于每年节约2.5万t标准煤，减少CO2排放6.5万t。据报道，上海现有可绿化屋顶1 900万m2，北京现有可绿化屋顶7 000万m2，每年还要新增大量屋顶面积，屋顶绿化的发展潜力巨大，因此，通过发挥屋顶绿化对建筑的保温隔热作用，减少建筑使用中的能耗，减少CO2排放的潜力是十分巨大的。

1.2 对建筑结构及防水可起到保护作用，可减少建筑维修保养中的能耗

北京的研究表明，裸露屋顶表面年最大温差可达到58.2℃，而覆土厚度在30cm以上的绿化屋顶年最大温差仅为29.2℃。根据唐鸣放教授的重庆种植物顶对比实测结果，屋顶种植绿化后，防水层外表温度的变化仅为普通屋顶的3%～6%（夏季）和13%～15%（冬季），明显降低了防水保护层的全年温度变化热应力，可以保护好屋面。我国著名建筑防水专家叶林标教授说，屋顶绿化能使建筑防水层卷材的寿命延长3～5倍[7]。众所周知，大部分建筑材料均是高耗能产品，例如建筑材料生产所需单位能耗（建筑材料的内含或源生能量）水泥5.3MJ/kg，玻璃17.56MJ/kg，普通钢材26.52MJ/kg，沥青屋面板55.6MJ/kg，底衬毛毡41.2MJ/kg，据研究，屋顶绿化延长建筑物的使用寿命、减少维修保养次数，实际上达到了节能减排的作用。按中国建筑平均寿命仅30年计算，假定延长一年，就可节约670万t标准煤，相当于每年减少CO2排放1 870万t。

屋顶绿化还可降低热岛效应，改善城市热环境；可吸收有害气体、有效滞尘，净化空气；吸碳释氧，增加空气中氧气浓度；可降低噪声，改善城市声环境；可有效截留雨水，缓解城市雨洪压力，减少城市污水处理量，可美化城市，丰富城市空间层次，改善城市可视环境；可有效增加生态面积、休闲场所，拓展城市生活空间。这些都提高了城市舒适性，有利于营造宜居绿色健康环境，符合低碳经济实现经济社会的可持续发展的最终目标，同时，减少或替代了城市人工环境的制造或处理，本质上也节约了其中可能产生的能耗，对节能减排做出贡献。

2 屋顶绿化应纳入低碳经济发展战略

2.1 应将屋顶绿化纳入应对气候变化、发展低碳经济的国家战略部署中

2007年6月中国发布了《中国应对气候变化国家方案》，明确提出2005年到2010年减缓温室气体排放、适应气候变化重点领域的相关政策和措施[8]。2009年9月22日胡锦涛同志在联合国气候变化峰会开幕式上发表《携手应对气候变化挑战》演讲中明确提出今后中国将进一步把应对气候变化纳入经济社会发展规划，并继续采取强有力的措施。其中包括大力发展绿色经济，积极发展低碳经济和循环经济，研发和推广气候友好技术[9]。近年来中国出台了一系列的应对气候变化、发展低碳经济的相关政策、措施，但屋顶绿化既没有纳入到建筑节能战略中，也没有纳入林业发展战略中，成为空白。既然屋顶绿化在实现节能减排中具有不应忽视的作用，应将屋顶绿化纳入到国家的战略部署中。否则，屋顶绿化很难有快速的发展，并难以发挥其在节能减排中的作用。

目前制约各地屋顶绿化发展的一个很重要的原因是老屋顶设计标准低，屋顶绿化改造成本大。如果将屋顶绿化纳入建筑设计之中，将大大减少屋顶绿化成本，也避免了一方面大力进行旧屋顶改造，一方面更多的新秃屋顶不断产生的尴尬状况。因此在制定和修订建筑节能设计标准，完善新建建筑的市场准入制度，开发绿色建筑设计技术、建筑节能技术与设备，制定发展节能省地型建筑和绿色建筑的经济激励政策等国家行动中，应加进屋顶绿化的相关内容，使屋顶绿化具有发展的基础平台。

屋顶绿化不仅在实现节能减排中具有不应忽视的作用，同时屋顶绿化确实发挥着重大的生态效益，而且这些效益与人们生活直接密切相关，是适应气候变化的重要领域。更主要的是屋顶绿化归口林业部门管理，林业的任务也不仅仅是增加森林碳汇，因此，建议将屋顶绿化作为应对气候变化的林业发展战略的重要内容，加大屋顶绿化植物品种培育技术、种植技术、植物配置技术、灌溉技术等的研发和推广，设置屋顶绿化专项推广基金，制定屋顶绿化经济激励政策。

2.2 应将屋顶绿化纳入建设低碳城市的城市战略中

实际上，屋顶绿化应是低碳城市建设的重要内容。首先，建筑主要集中于城市，屋顶绿化在实现建筑节能减排中具有不应忽视的作用，因此，屋顶绿化是城市实现节能减排的重要途径之一。其次，城市作为经济社会活动的中心，普遍面临发展所带来的一系列环境问题，人居环境严重恶化，屋顶绿化则是缓解众多城市环境问题的有效方法。如上节所述，屋顶绿化可降低热岛效应，改善城市热环境；可吸收有害气体、有效滞尘，净化空气；固碳释氧，增加空气中氧气浓度；可降低噪声，改善城市声环境；可有效截留雨水，缓解城市雨洪压力，减少城市污水处理量，可美化城市，丰富城市空间层次，改善城市可视环境；可有效增加生态面积、休闲场所，拓展城市生活空间。因此，屋顶绿化充分体现了低碳城市节能减排、实现人与自然和谐相处的基本理念，屋顶绿化应该成为低碳城市建设最直接、可靠的有力措施之一。目前，即使我国屋顶绿化发展比较快的城市，屋顶绿化面积占可绿化屋顶的比例也与发达国家城市的15%～30%相差甚远[10]。以上海为例，屋顶面积共1.2亿m2以上，现有可绿化屋顶达1900万m2，每年新增屋顶面积约300万m2，但近年平均每年完成屋顶绿化仅10万m2，屋顶绿化任重道远。将屋顶绿化纳入建设低碳城市的战略中，将有力推动屋顶绿化的快速发展，解决目前屋顶绿化发展相对缓慢的局面。

3 低碳经济时代有关屋顶绿化的几个讨论

3.1 屋顶绿化面临太阳能利用对屋顶空间的竞争

在城市推广普及太阳能一体化建筑、太阳能集中供热水工程，建设太阳能采暖和制冷示范工程，是《中国应对气候变化国家方案》的政策和措施之一。随着技术创新和推广普及，在建筑的太阳能利用方面的成本可能会大幅下降，发展会很快，由此形成对屋顶空间的竞争。这在新建建筑方面可能更为突出。当然，屋顶绿化在综合效益方面比建筑的太阳能利用更具优势。因此，在建筑设计、城市发展中，应综合考虑屋顶空间的利用。屋顶绿化如果不纳入建筑设计规程、不纳入低碳城市战略，将不利于屋顶绿化的发展。

3.2 屋顶绿化面临节能建筑材料发展的威胁

建筑节能是国家节能减排战略中的重要领域和扶持领域。随着新的建筑节能标准、建筑节能技术的发展，节能建材与绿色建材的不断应用，节能建筑将迅速发展。这势必减弱屋顶绿化对建筑保温隔热、延长寿命、减少维护方面的节能减排作用。虽然保温隔热材料不能实现对屋顶绿化的节能减排作用完全替代，但对屋顶绿化的多功能主导利用方向会产生影响。在低碳经济时代，屋顶绿化要发展，一方面要将屋顶绿化作为建筑节能技术的一项内容，纳入建筑节能体系，推进新建建筑的屋顶绿化，另一方面，也要纳入既有建筑节能改造技术和标准，使屋顶绿化在既有建筑节能改造中充分发挥作用。

3.3 屋顶绿化要注重制氧、净化效应而不是固碳效应

屋顶绿化借助于植物的光合作用可以吸收CO2，放出O2，发挥吸碳释氧的效应。但由于屋顶绿化主要以草、灌为主，木质化较少，因此很难像森林一样持久地将CO2固定下来，起到减少大气中温室气体含量的间接减排作用，即碳汇作用。但是，屋顶绿化却可以增加空气中氧气浓度、可吸收有害气体、有效滞尘，改善城市大气环境，所以屋顶绿化要注重制氧、净化效应而不是追求固碳效应。目前，限于屋顶绿化比较恶劣的植物生存条件，屋顶绿化植物基本选择耐旱、耐风、耐热（冷）的品种，无疑降低了植物的生长量。实际上屋顶绿化的生态功能大多数是基于植物生长的，因此今后在屋顶绿化植物的品种选择、培育中，还应考虑植物的生长量问题。从发挥屋顶绿化生态功能出发，在草、灌配合中，应适度增加快速增长的灌木比重，条件允许，还可增加部分乔木；优选耐旱、耐风、耐热（冷）同时具有高生长量的品种。植物生长产生的大量绿化垃圾可以作为生物质能源得到利用，同样也可起到节能减排作用。

3.4 屋顶绿化不限于屋顶、不限于“周边不与自然土相连接”的狭窄范围

不管在学术领域还是政策领域，很多人将屋顶绿化局限在屋顶的范畴，局限在“周边不与自然土相连接”的狭窄范围。实际上，屋顶绿化仅仅是一个通称，它应泛指在各类建筑物的立面、顶部区域所进行的绿化。建筑物是指人类用石材、木材等建筑材料搭建的、相对于地面固定的、有一定存在时间的供人居住和使用的一切物体，包括房屋、围墙、桥梁、候车厅、假山、亭、廊等，立面、顶部区域指建筑物各个方向与大气接触的部分，包括屋顶、天台、露台、阳台、外墙面等。将屋顶绿化局限于屋顶区域、建筑物顶部空间都是狭隘的。像爬山虎、葛藤等攀缘植物，是一种很好的绿化资源[11]，尽管可能根在地面，但却攀附于墙面、屋顶，因其利用的仍是建筑物的立面、顶部区域，这是其生存空间的主体，也应属于屋顶绿化的范畴。实际上，这种绿荫遮蔽的屋顶绿化模式由于对房屋承重要求不高、成本低廉、管护要求不高、利用地面极小，具有很高的推广价值。将屋顶绿化局限在“周边不与自然土相连接”“脱离地气”的狭窄范围显然是不利于采用多种形式实现屋顶绿化的。

3.5 屋顶绿化要考虑对水资源的消耗

屋顶绿化有力解决了城市地面绿化与城市发展“争地”的矛盾，可以极大增加城市绿量，改善城市环境。但不可否认的是，水资源同样是大多数城市的稀缺资源。经测定，尽管以耐旱植物为主，北京简单式屋顶绿化年灌溉用水量为0.5～0.8t/m2，花园式屋顶绿化为1.2～2.5t/m2，这样，北京目前每年用于屋顶绿化的水量大约60万～100万t。随着屋顶绿化面积的不断扩大，屋顶绿化水资源需求将会越来越大，因此，应加大用于屋顶绿化的耐旱植物品种的研发，争取尽量减少人工灌溉干预，加强屋顶绿化灌溉技术的提高，节约用水，同时，要积极利用城市中的水资源，从而减轻对城市水资源压力。

3.6 屋顶绿化要善于运用市场机制

从总体上来讲，屋顶绿化是一种公共物品，因为其效益由城市共享，具有非排他性、非竞争性特点，因此屋顶绿化所需资金需要由政府提供。但这不意味着必须要由政府经办。应在政府出资的情况下由市场完成，从而提高屋顶绿化的经济效率。这也不意味着私人不能够参与。实际上现实社会中的很多都市人都怀揣“都市农夫”的梦想，一份针对北京、上海、广州等8个城市的1308名18周岁及以上常住居民调查显示，超过33.1%的城市人表示有意向成为都市农夫，其中25.4%表示比较愿意，7.7%表示非常愿意；“都市农夫”每年愿花费1 668元、31.1天实现和满足梦想[12]。显然，依靠城市周边各类农庄既不方便，费用也过于高昂，更不符合低碳的要求。将屋顶绿化从一种公共物品转化为一种市场资源，出卖、出租给城市居民，成为实现和满足“都市农夫”梦想的场所，将会大大解决政府资金投入有限，屋顶绿化进展缓慢、有建无养的问题。

就城市整体而言，房屋、道路、庭院大致各占城区面积的1/3。传统的地面绿化由于土地面积的刚性限制，几乎走到了尽头，没有多少潜力可挖。如果把屋顶全部绿化起来，城市绿化覆盖率可增加15%。目前，国内外城市建成区屋顶绿化，发展很不平衡，我国仍处于初级阶段，但在一些发展较快的城市其发展潜力仍然很大。而我国屋顶绿化发展较缓慢的原因也非技术问题，而主要表现在以下几个方面：一是建筑设计上考虑欠缺；二是经济效益不高而致使屋顶绿化未受足够重视；三是居民对其认识不够、没有养成习惯；四是尚无鼓励政策或立法，使屋顶绿化在城市绿化中所占比重很小。但无论如何，在低碳经济时代，屋顶绿化在建设低碳城市、发展低碳经济中都将大有作为。

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[4] 70万平米屋顶花园点绿申城 专家预测上海可建屋顶绿化面积达1 9 0 0万平米[E B/O L].（2009-08-20）http://www.ciac.sh.cn/newsdata/news16287.htm.

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[12] 韩娜.三成都市人想当“农夫”[N].北京晨报,2 0 1 0-0 7-1 4（A08）.