现代墙面绿化技术存在的问题及对策

2014-02-05李鹏宇郭逸凡

浙江农业科学 2014年4期

关键词：墙面绿化植物

李鹏宇，郭逸凡，李毅

（南京农业大学园艺学院,江苏南京 210095）

现代墙面绿化技术存在的问题及对策

李鹏宇，郭逸凡，李毅

（南京农业大学园艺学院,江苏南京 210095）

墙面绿化是针对建筑外墙耗能及美观缺陷进行的垂直技术处理,是绿化思维从二维平面迈向三维空间的一次飞跃。本文在总结国内外墙面绿化技术研究进展,分析优秀案例基础上,着重描述了墙面绿化的理念、作用、方法和技术路径,并对建筑墙面和阳台等部位的绿化技术形式进行了归纳,剖析了影响垂直绿化技术应用的主要障碍及对策,强调了墙面绿化在城市景观生态营造中的重要性和发展前景。

墙面绿化；形式；对策；应用

随着生态文明意识的觉醒,人们在追求建筑空间舒适性的同时,更加关注环境和身心问题［1］。墙面绿化作为改善城市生态环境的重要措施,在国内外普遍得到高度重视,甚至以立法或制度形式予以强制推广。国内方面,随着世博效应的扩散,北京、上海、深圳等经济发达城市垂直绿化建设力度越来越大,建筑物清新亮丽的绿化表皮迅速成为城市美丽的风景线和视觉焦点。

由于墙面植物的立地条件较为复杂,植物生境相对恶劣,故技术支撑是关键。对墙面绿化技术的进一步研究将有利于提高垂直绿化整体质量,丰富城市绿化空间层次,改善城市生态环境,降低建设成本。当前此领域研究虽然热闹,但创新、可靠、适用、低成本的技术仍很不够,技术观念也多落后,基于此,对前端技术及效果进行梳理,提炼出易于推广的成套技术将是十分有意义的事情。

1 墙面绿化概念及作用

墙面绿化主要是人们在建筑墙体、围墙、窗台等建筑构筑物上进行垂直绿化,从而改良城市生态环境的绿化方式,是人们应对城市气候变化、城市热岛效应日益严重等一系列城市病而推出的技术。目前,墙面绿化大多靠栽植攀缘植物来实现。与传统的地面绿化相比,墙面绿化拥有更广阔的发展空间。让 “城市混凝土森林”变成绿色天然屏障是人们在绿化概念上从二维向三维的一次飞跃,并将成为未来绿化的基本趋势［2］。

墙面绿化具有控温、坚固墙体、减噪滞尘、清洁空气、丰富绿量、有益身心、美化环境的作用。对建筑物还有保护和延长使用寿命的功能［3-4］。检测发现：在环境温度35～40℃时,墙面植物可使展览场馆室温降低2～5℃,寒冷冬季则可使同一场馆室温升高2℃以上［3］。通常,墙面绿化植物表面可吸收约1/4的噪声。与光滑的墙面相比,植物叶片表面能有效减少环境噪声的反射,根据不同的植物及其配置方式,其滞尘率在10%～60%［5］。另外,通过垂直介面的绿化点缀,能使建筑表面生硬的线条、粗糙的界面、晦暗的材料变得自然柔和,郁郁葱葱彰显生态与艺术之美。

2 墙面绿化发展情况

2.l 国外进展

在西方,古埃及的庭院、古希腊和古罗马的园林中,葡萄、蔷薇和常春藤等被布置成绿篱和绿廊,但具有现代意义的墙面绿化因技术含量和成本高等原因,发展一度受到现实因素的阻碍。2004年,法国生态学家、植物艺术家帕特里克·勃朗为凯布朗利博物馆设计的800 m2植物墙（图1）成为墙体绿化的标志性工程［6］。

在2005年日本爱知世博会上,举办方展示了长150 m,高12 m以上的 “生命之墙”［7］,这次世博会将最先进的墙面绿化技术进行集中展示,给世人展现了一副美妙的画卷。日本爱知世博会之后的短短几年时间里,墙面绿化作为低碳建设形态的一个方面,在全世界范围内受到了更多的关注。在西班牙,各种类型的色叶植物被用来绿化居民楼的外墙；在美国,别墅里有用绿化植物构建的隔离墙；在巴西,装填了草籽和土壤的空心生态砖被做成“绿草墙”,这种 “绿草墙”被广泛应用；在日本,栽植了灌木或花卉等的生态构件被安装在各类垂直构筑物上,使灰色的工业产品融入到了绿色城市当中；在澳大利亚,人们用经过特殊处理的布袋栽植植物铺设在塑料骨架上进行垂直绿化；在荷兰,更多的有机材料被用来替代传统植物生长基底,模块化的种植槽被广泛使用,丰富了墙面绿化的植物生长基底的类型。

图1 凯布朗利博物馆的植物墙

在上海世博会上,法国、加拿大、印度等国家馆都分别采用了不同的墙面绿化技术,从而展现了全球在面对低碳环保问题上的努力,也预示着墙面绿化在未来城市建设中发展的广阔前景［4］。

2.2 国内现状

我国墙体绿化的历史悠久。早在春秋时期吴王夫差建造苏州城墙时,就利用藤本植物进行了墙面绿化［8］。而2010年上海世博会城市主题馆总面积超过5 000 m2的墙面绿化带来了强烈的视觉冲击感（图2）。

目前我国建设绿色生态墙面的技术阻隔还很多,主要表现在建筑设计难度、建造维护成本,以及专业化作业水平等许多方面,虽然困难重重,与国外先进水平和工艺技术存在较大差距,但墙面绿化以其诱人的生命价值,已被越来越多的决策者、科研设计人员和普通民众所认识,产业正步入快速发展的轨道。

图2 上海世博园城市主题馆的墙面绿化

模块式墙面绿化是利用模块化构件种植植物实现墙面绿化的形式（图3）。该类型的特点是墙面景观效果好,植物易于生长,适用于难度较大的墙面绿化工程,适宜浇灌和微灌。

图3 模块式、贴面式墙面绿化

3 墙面绿化形式分类

3.l 模块式墙面绿化

绿化模块是由种植构件盒、种植基质和植物3部分组成。刘学祥［6］认为,绿化模块的安装和拆卸,最终通过人工完成,其构件应考虑方便施工,长宽通常控制在50 cm以内,重量在10～15 kg。这种绿化形式的具体实施方法是将植物通过方块、圆形等几何模块构件进行专业栽植,然后通过预先设计好的固定方式统一固定在墙体支架上,从而形成预期的景观效果。

3.2 贴面式墙面绿化

贴面式墙面绿化与常规的墙面种植形式截然不同,此形式是在墙面预先铺设植物和生长基质,再结合灌溉系统而形成的绿化形式,另外还可采用喷播技术进行墙面铺设作业（图3）。喷播技术是利用专业喷播机械将土壤、植物种子、肥料、保水剂等材料混合后加水喷射到岩面或建筑表面上的技术,目前喷播技术在道路边坡绿化领域应用广泛,对于墙面绿化领域是极佳的技术补充。贴面式墙面绿化的特点是可自由设计或组合墙体上的植物图案,直接附加在墙面,无须另做钢架,可浇灌和微灌,系统总厚度薄且具良好的防水阻根功能,有利于保护建筑物。

3.3 盆栽式墙面绿化

盆栽式墙面绿化是在不锈钢、钢筋混凝土或其他材料做成的垂直面架中安装盆花或直接在建筑墙面上安装人工基盘而实现墙面绿化的形式（图4）。这种形式与模块绿化相似,也是通过预先铺设模块骨架展开,施工简易快捷。盆栽式基盘的种类较多,通常都是在预设的支架上进行安装,基盘有包囊式、卡盆式、嵌入式等不同种类。此绿化形式适用于立柱式花坛造景或临时墙面绿化,一般使用雾喷或滴灌便可满足植物生长需求。

图4 盆栽式、攀援式墙面绿化

3.4 攀援式墙面绿化

这种绿化形式（图4）与常规的上爬下垂的垂枝型和辅助材料型不同,通常以墙面水平栽植槽为栽植平台,在众多水平栽植槽中,广泛使用的形式是从墙壁筑梁后按设计图案布置挑出种植槽,并在其中种植绿化植物,通常选植适合种植槽的小型灌木、花草或者攀援性强的攀援植物等。这类绿化形式较为简易灵活,同时方便利用雨水直接浇灌,后期维护水平较低,可大大节省人工成本。

3.5 布袋式墙面绿化

布袋式墙面绿化是在贴面式墙面绿化系统基础上发展起来的一种更为简易的工艺系统（图5）。施工中,首先在做好防水处理的墙面上直接铺设软性植物生长载体,如毛毡、椰丝纤维、无纺布等,然后将装有生长基质和植物种子的布袋置于软性载体内。这种绿化形式同样广泛用于城市边坡绿化领域,预制装有植物种子和生长基质的布袋铺设于边坡的卡槽内,植物从布袋中自然生长而覆盖坡面,达到良好的绿化效果。这类绿化形式造价较低,通常能在短时间内达到良好的绿化效果,适宜在大面积的边坡治理及水土保持壁面上应用。

图5 布袋式、V形槽式墙面绿化示意图

3.6 V形槽式墙面绿化

V形槽式墙面绿化是在盆栽式和攀援式墙面绿化的基础上衍生而成的墙面绿化类型（图5）,其最大的区别是用固定的V形槽代替了墙面栽植槽和人工基盘。施工中,首先在墙面上合理安装V型槽,将植物生长基质布在槽内,在确保生长基质和种植槽固定的前提下,再在基质上种植植物。这类绿化形式适宜种植的植物种类较多,可将灌木、草花或藤本植物组合搭配,能营造出丰富的景观效果,同时具备盆栽式、攀援式墙面绿化的特点。

3.7 其他扩展形式

以上提到的均是针对建筑外墙体或室外柱、坡等进行墙面绿化的形式,其实墙面绿化经过几十年的发展,延伸出了许多扩展形式,值得研究和借鉴。

3.7.1 室内墙面DIY

一般来说,人在室内的时间远远大于在室外的时间。由于墙面材料、装修等造成的恶劣室内空气质量都会引起晕眩、恶心、疲劳等症状,危害人们的身心健康。因此,墙面绿化带来的愉悦环境受到高品质工作、生活需求的热捧。然而传统墙面绿化的高成本和持久性问题始终令人望而却步。如何促进适应生活标准的墙面绿化走进寻常百姓家,将是未来一段时间墙面绿化领域的热门课题。

3.7.2 垂直农场

垂直农场概念的提出是墙面绿化的一个突破---将植物种在墙上,任何人走到墙下都可以收获食物。美国Green living科技组织发明的Green living wall已经能够提供0.9～1.8 m的种植范围,西红柿、黄瓜、西葫芦、胡萝卜、茄子、草莓、辣椒甚至西瓜都在上面成功生长［5］。众多家庭已开始在墙上种植农作物。这种利用传统土壤、100%有机生产、无添加任何化学物质的创新技术,不仅能够有效利用紧张的城市土地,还可以缓解农业生产压力,将为人们的生活带来一场农业革命。可食用墙面具有深厚的研究潜力,并具有广阔的发展前景,是未来建筑绿化的另一发展方向。

3.7.3 抽屉式墙面垂直绿化箱

近来,市面上出现了1种新型立体绿化容器---抽屉式墙面垂直绿化箱。这种产品首先采用抽屉式结构,方便盆体的安放和拿出,极大方便了使用者对花盆的日常维护,且浇水方便,各盆体可形成自动连续供水,满足植物生长需要。同时花箱还具有储水功能,可结合植物自身生长需要,提供水源,从而避免植物因浇水过多而被水淹以及浇水不足导致干旱等情况。目前,广场、街道、公园、办公娱乐场所等室内外均开始广泛使用,并且能根据造景需要营造各种花墙造型。

4 墙面绿化植物资源的应用

墙体是建筑物最主要的结构,具备承重、分隔、围合等功能,而墙面绿化在垂直绿化中也是最常见的应用类型。墙面绿化是指利用攀缘植物或者其他的植物材料装饰城市中各类建筑物的外墙、围墙、挡土墙,河道护坡墙以及一切垂直于地面的建筑物和构筑物墙体,按照一定的要求进行墙面垂直绿化布置,达到增加绿地覆盖率,美化城市的目的［9］。

墙面绿化在进行植物搭配方面,首先应当注意植物本身与建筑色彩、形态、质感等方面的协调,这是景观绿化的基本原则,然后考虑建筑物的高度、墙面朝向等因素,实现绿化效应和美化效应的完美结合。在建筑朝向方面,通常建筑南面和东南面的光照时间较长,而北面、西面的光照时间较短,且光线暗淡,所以在南面或东南面适宜搭配阳生植物,如凌霄喜阳,耐寒力较差,可种在向阳的南墙下；在北面或西面适宜种植耐荫或喜阴植物,如络石喜荫,且耐寒力较强,适于栽植在北墙下。除了建筑朝向外,另一个直接影响墙面光照时间的因素便是建筑物间隔距离,距离越大,越适宜种植一些阳生或不耐荫的攀缘植物,而距离适中或偏小则越适合种植一些耐荫或喜阴的攀缘植物。一般情况下,许多用于墙面绿化的植物季相变化特征显著,因此在主要使用落叶攀缘植物的情况下,应当考虑搭配一些常绿的植物进行组合搭配,从而避免落叶时墙面的突兀感,保证墙面的景观效果,如在爬山虎中种一些常春藤、薛荔等。另外,针对同一品种的墙面绿化植物栽植,可形成统一且有秩序的墙面绿化效果,但在攀缘植物外围应考虑种植常绿、落叶的乔木和灌木来丰富不同维度的植物景观效果。

具体植物选择标准如下：（1）覆盖力强的浅根系植物,根系较浅,侧根发达,以须根系为主,根系与介质结合快而紧密；（2）观赏效果佳,以观叶为主,叶片厚重而密集,株型低矮整齐,四季景观效果好；（3）综合抗性强,耐湿热、耐旱、耐强光或耐荫,同时又能耐寒、抗风、病虫害少的植物品种［10］。目前,墙面垂直绿化以爬山虎、凌霄、扶芳藤等少量植物种类为主。值得试栽、推广的有薛荔、网络崖豆藤、常春油麻藤、爬行卫矛、金边常春藤、花叶常春藤、绿叶地锦、五叶地锦、紫花络石、美国凌霄等［11］,其中常绿种类有薛荔、常春油麻藤、扶芳藤、爬行卫矛、洋常春藤、络石、紫花络石等。观花植物有网络崖豆藤,花紫红色,花期6-8月；常春油麻藤,花芳香、紫蓝色,花期4-5月；美国凌霄和凌霄花橙红色,花期6-8月。

5 墙面绿化发展存在的问题

墙面绿化作为一项历史悠久的技术,经过近几十年的现代再造,逐渐显示出其无穷魅力。但目前该技术仍未能大范围推广应用,主要原因如下。

5.l 成本问题

由于垂直绿化本身的建造成本和维护成本都比较高,我们国家的经济水准还远远没有达到这个需求的爆发点,高昂的建设和维护成本阻碍了该技术更为广泛的推广应用。建造成本和维护成本高,是目前许多建设开发商不敢轻易选择垂直绿化的重要原因。上海世博会的资料显示,采用新技术的城市主题馆的墙面绿化成本均在1 000元·m-2左右,基本与土建造价持平。许多垂直绿化项目不仅植物选种苛刻、报价高,且后期维护成本比一般绿化工程更高,尤其是维护成本的上升,会导致动态运营成本的增加,进而有可能使得这种原本需很长周期才能成熟的生态绿化系统半路夭折。

5.2 技术问题

墙面绿化与地面绿化不同,墙面的生长基质有限、水热条件不稳定、植物生长特性不同,因而导致墙面绿化难以维护,稳定性与持久性自然大打折扣。在选择适于墙面绿化的植物时,工作的进度与周期性也较难把握。首先是植物的选择问题。进行墙面绿化时,选择植物不仅要着眼于植物的攀援方式和所需要的辅助支架形式,而且还要考虑到最终的绿化效果。由于植物的育种驯化以及墙面固定技术的发展,越来越多的植物材料均可应用于墙面的绿化装饰,但考虑到墙面的环境特点,须按照一定的规律和原则来应用植物。再者就是栽培基质的问题。考虑到墙面和植物袋之间的承重问题,用于植物墙上的植物栽培基质的配比不能太重。另外还有承载系统的问题,目前主要使用植物袋,而植物袋采用的是防水粘合一体胶水,难以满足多变的墙面条件,这些均为较难攻关的技术难点。

6 发展墙面绿化的对策

墙面绿化是一项新兴技术,给城市发展和人居环境建设带来了全新的命题。针对墙面绿化推广存在的问题,我们提出如下对策。

6.l 科研引领提高垂直绿化技术水平

目前,国内垂直绿化技术科技含量亟待提升,尤其在专利和新技术运用方面应体现创新价值。科技投入与政府引导也应适当加强。比如上海园林绿化局提出新增1 500万 m2城市绿地的出路在向科技要绿,走垂直绿化之路,这对于墙面绿化技术研究就很有强心作用。

6.2 将墙面绿化作为建筑细部设计予以规范

绿化施工与房屋建设脱节是造成墙面绿化推广困难的客观因素,导致2个专业后期施工的尴尬局面,究其原因是建筑设计与绿化工程的脱离,若能把在墙面构造设计中附加绿化种植内容,将解决这一难题,比如生态墙体技术的推广等。在前期设计过程中,充分考虑垂直绿化和建设主体的结合,不仅可避免后期墙体绿化带来的2次施工和重复建设,克服聚苯板类保温隔热的种种不足和危害,节能降耗,还将大大改善人居环境,提升城市绿化品质。

毫无疑问,墙面绿化大有可为。为此,有必要建立完善易于推广的墙面绿化技术体系,形成权威的设计规范和验收标准,以确保墙面绿化投资的有效性。

可以预见,随着墙面绿化技术的全面突破和发展,我们居住生活的这个熟悉的城市将展现绿满房,花满窗,果满园的一面,混凝土森林将被垂直农场取代,城市处处莺歌燕舞,鸟语花香,生活在这里的人民脸上洋溢的是幸福永恒的微笑。

［1］陈祥.墙面绿化技术发展状况及其应用［J］.黑龙江农业科学,2009（1）：91-92.

［2］黄东光,刘春常,魏国锋,等.墙面绿化技术及其发展趋势：上海世博会的启发［J］.中国园林,2011（2）：6 3-67.

［3］ Cheng C Y,Ken K S,Chu L M.Thermal performance of a vegetated cladding system on facade walls［J］.Building and Environment,2010（45）：1779-1787.

［4］刘希武,刘春强,张佑.节能减排之墙面绿化［J］.建筑节能,2010（2）：57-58.

［5］郭甜,梁冰,赵惠恩.墙面绿化研究进展［J］.广东农业科学,2012：23（3）：42-45.

［6］刘学祥.绿化模块在垂直绿化中的综合应用［J］.上海农业科技,2010（3）：111-112,114.

［7］巨大的绿化壁“BIO·LUNG（生命之墙）” ［EB/OL］. http：//www.expo 2005.or.jp/cn/eco/biolung.

［8］何健聪,张太平,李跃林,等.我国城市垂直绿化现状与垂直绿化新技术［J］.城市环境与城市生态,2003,16（6）：289-291.

［9］张宝鑫.城市立体绿化［M］.北京：中国林业出版社,2004.

［10］乔国栋,丁学军,庞炳根.上海世博主题馆生态墙垂直绿化［J］.建设科技,2010（19）：49-51.