组合移动式墙面绿化及其生态效益研究

2015-04-13尹万云等

中国建筑科学 2014年12期

尹万云等

摘要：本文介绍了墙体绿化技术，并从三种墙体绿化探讨其对建筑环境的生态影响，包括攀援式墙面绿化、铺贴式墙面绿化和组合移动式墙面绿化，分析了有、无墙面垂直绿化建筑的室外温度对比和室内噪声对比，分析结果表明了绿化对温度和噪声降低都有一定的帮助，量化了三者生态效应的差异，为今后墙体绿化推广提供依据。

关键词：墙体绿化；组合移动式；生态效益

Abstract： This article describes the technology of wall greening and explores its ecological impact on the building from three green walls， including climbing style wall greening， paving and modular style. analyzed outdoor temperature with and without wall greening and indoor noise， The analysis results showed that wall greening can reduce the temperature and noise， quantified the difference between the three ecological effects， and provide the basis for future promotion of wall greening.

Key words： Wall greening； Removable； Ecological benefits

广泛的墙面绿化是指在于水平面垂直或接近垂直的各种建筑物内墙面、外墙面或其他的与地面垂直的墙面上进行的绿化[1]。

随着屋顶绿化越来越多被用于改善城市环境，墙体绿化也日益受到人们的关注。建筑墙体绿化同屋顶绿化一样在增加绿化面积、缓解热岛效应、减轻暴雨冲击，涵养水土、净化空气、降低噪声、延长建筑外围结构寿命、提升景观效果等多方面都有着显著的作用。建筑墙体绿化具有更好的观赏性，有效地增加了城市的绿化率，缓解视觉疲劳和心理紧张；在夏季显著降低建筑表面温度，更好地起到过滤和净化空气的作用，同时还可减弱城市的直达噪声。

本文主要从三种墙体绿化探讨其对建筑环境的生态影响。包括攀援式墙面绿化、铺贴式墙面绿化和组合移动式墙面绿化。

1.墙体绿化种类

1.1 传统墙体绿化

传统墙体绿化主要是应用爬山虎、络石、常春藤、凌宵等具有吸盘或气生根的藤本植物，沿墙面攀爬。此类攀援植物不需要使用支架和牵引材料，栽培、养护管理简单粗放[2]。它是依靠植物特有的吸附能力而攀援绿化。这类植物具有气生根与吸盘，可分泌沾液或具吸力而附着于物体之上而攀援，大多数攀援能力强，是进行墙面绿化的好材料。实施传统墙体绿化的建筑物表面要求具有一定的粗糙度，一般为居民楼、企事业单位楼壁面。

1.2 新型墙体绿化

新型墙体绿化摆脱垂直绿化只能靠攀援植物的思维，通过骨架、绿化模块将植物与建筑有效的连接起来。例如日本的组合面板式的建筑墙面绿化，采用绿化嵌板和金属带网眼的绿化模式，法国的Patrick Blanc 发明了一套垂直绿化系统，采用无纺布代替种植槽，无纺布里布置毛细管，通过自动浇灌系统供给水与营养[3]。

随着科学技术的发展，市场上有了各种各样的新型种植构件，绿化模块由种植构件、介质土和植物三部分组成，植物生长必须具备养分.水和空气三要素。作为容器的种植构件，需满足植物生长的必备条件，固定植物的根系，蓄水、排水和空气循环以及和建筑之间的悬挂固定等要求。模块化墙体绿化通常先紧贴墙面搭建平行于墙面的骨架，再将事先绿化好的模块嵌入骨架空格中，辅以滴管或喷灌系统。骨架可以贴墙设置，也可以离开一定的距离。铺贴设置的骨架，一般会在墙面再做一层防水，防止种植基质的潮气和灌溉的水分进入到墙体中，对墙体产牛破坏[4]。因为骨架须固定在墙体上，在固定点处容易产生滞水隐患，固定点处应防水着重处理；骨架也选用耐锈蚀的材料。模块的形状、植物及图案通常在苗圃预先培育，再运往现场进行安装。植物选择范围比较广，地面或山崖植物均可选用。滴灌设备要防止被堵，否则容易导致植物缺水死亡。

1.2.1 绿化构件

绿化构件材料宜选用环保并能重复使用的防紫外线腐化的共聚聚丙烯或者不锈钢、铝板材料，采用塑料质轻，但在耐久性上较不锈钢和铝板要差，而且开模制作，成本较高。不锈钢和铝板相对质量重，但有点在于制作简单。考虑到植物生长和种植要求，在设计上应该采用矩形或者菱形结构，并且分为两层，便于制作和操作。为了方便施工时安装和拆卸，长宽一般不超过50cm，重量控制在10～15kg。结构稳定、安装牢固，须经过结构工程师按绿化模块的重量和风载大小进行严格计算[5]。

1.2.2 介质土

栽培介质应该具备保水性强、透水性稳定，质轻、耐久性等基本性质[6]。常用的栽培基质主要人工改良土和轻量化基质两大类。人工改良土一般由田园土、排水材料、轻质骨料和肥料混合而成；轻量化基质是采用非金属矿物质，根据土壤性状和植物生理特点配制的“人造土”。

介质土遇雨水不松散、运输与施工方便，在顶层使用不会产生扬尘与水土流失、不会淤堵排水系统、并且在房顶具有良好的隔热效应，可以有效保护顶层原有防水层，并且省水、省肥料。运用在立体绿化中，可以随意切割造型，也可以随意地拆迁、移动，极大地缩短施工周期，避免施工中的二次污染。

可以进一步实验研究对比有机基质合理的营养配比、独特的保水保肥能力。

1.2.3 植物的选择

绿化植物材料的选择，必须考虑不同习性的植物对环境条件的不同需要，应根据不同种类植物本身特有的习性，选择与创造满足其生长的条件[7]。垂直绿化常用的植物材料有攀援植物、蔓性灌木、一年生或多年生花卉等，随着新技术的研究应用，越来越多的植物品种被应用到垂直绿化中[2]。

植物的选择不应局限在美观性，还可以往植物本身的生态效应入手，包括降噪、除尘、降温上研究，将其生态效应与施工成本量化，制定出相关的标准。

1.2.4 浇灌方式

选用自动控制浇灌方式，结合雨量传感器，可有效降低水电资源的浪费。此外，灌溉系统可与施肥和杀虫灭菌养护措施相结合。

1.2.5 病虫害防治

为保证植物正常生长，对主要病虫害应及时进行防治。在防治方法上要因地、因树、因虫制宜，采用人工防治、物理机械防治、生物防治、化学防治等各种有效方法。在化学防治时，要根据不同病虫对症下药。喷布药剂应均匀周到，应选用对天敌较安全，对环境污染轻的农药，既控制住主要病虫的危害，又注意保护天敌和环境。

1.3 现实意义

墙面绿化在生态、社会、经济上发挥着重要的作用。

（1）生态效益

墙面绿化能有效增加绿化面积，提高空间利用率，减缓水土流失；降低建筑物表面温度，增加空气湿度，缓解城市热岛效应；降低噪声污染，净化空气。

（2）社会效益

绿化能创造出良好的视觉效果，有助于提升城市形象。

（3）经济效益

保护建筑结构，减少空调使用率，节约能源；延长建筑屋顶寿命；使建筑高层增值。

2.生态效益研究

2.1 三种形式墙体绿化

2.1.1 攀援式墙体绿化

吸附类植物在自身的节上，能长出许多分泌粘液的吸盘，分泌胶状物的附生根，吸附在其他物体上攀附生长。建筑墙体一般为砖、石，有些是面砖或较为光滑的石材幕墙，这类植物一般均可吸附，墙体越粗糙，对于攀附越有利[4]。沿墙角四周可以种植爬山虎.常春藤、凌霄、金银花、扶芳藤、地锦类等攀爬类植物，其中使用最多的是爬山虎。

攀附类植物总体对墙体不会产生结构性破坏，但有些植物会给墙体留下粘液分泌物.冬天落叶后会很明显，很难去除，但并不影响美观。它的优点是造价低廉，后期维护费用少。

2.1.2 铺贴式墙体绿化

铺贴式墙面绿化是将水肥浇灌系统、墙体种植层、墙体防水层复合形成一个墙面种植系统，厚度一般在10cm-15cm左右，在现场直接将该系统固定在墙面上，并且固定点采用特殊的防水紧固件处理。

2.1.3 组合移动式墙体绿化

垂直绿化中的模块是立面设计的基本单元，整个绿化面可以就由这样的模块单元组合拼接而成，模块性状和大小可以依据植物种类调节，并根据植物颜色任意搭配，形成文字或者精美的图案，创造出良好的视觉效果。实际工程中，可将多个绿化模块进行组合，并固定于屋顶或墙面上。多块模块组合后，其给水滴灌管可互相之间通过软管连接，实现一体化的给水浇灌；排水管也可通过软管连接进行一体化排水，形成种植载体、种植基质与植物一体化的绿化模块。

模块化墙体绿化通常先紧贴墙面搭建平行于墙面的骨架，再将事先绿化好的模块嵌入骨架空格中，辅以滴灌或喷灌系统。

2.2 试验地概况、试验材料和研究方法

试验地选在科学会堂墙面、鼓楼党校绿化墙面和组合移动式绿化示范墙面。科学会堂采用爬山虎作为绿化材料，鼓楼党校绿化采用佛甲草铺贴，示范采用模块式绿化。

2.2.1 隔热性能

2.2.1.1 科学会堂

绿化墙面最低40.9°C，无绿化墙面温度最高达到43.8°C，降低温度3°C左右。图中直线L1、L2分别取在绿化墙面、无绿化墙面。两条线上的温度如下图。

可以明显的看出攀援式垂直绿化对降低外墙的温度有一定作用。前者比后者低1°C左右。

下午6点进行第二次测量。

随着气温的降低，墙面温度出现下降。最低温度为37.7°C，最高为42.5°C。对比L1和L2可以看出绿化墙面比无绿化墙面降温2°C。效果优于12点时的测量值，随着温度下降，绿化墙面比无绿化墙面的散热要快。这主要靠植物的蒸腾作用加快墙面的散热，带走部分热量。

2.2.1.2 鼓楼

由热成像图可以清楚的看出，地面温度最高达到42.9°C，最低温度出现在绿化墙面，为27.8°C。图中直线L1、L2、L3分别取在绿化墙面、无绿化墙面和地面。三条线上的温度如下图。

L1的温度范围在28.7-30.7°C，平均温度为 L2的温度范围在31.7-32.3°C，L3的温度范围在39.3-41.5°C。绿化墙面的温度比无绿化墙面温度低了3°C。

2.2.1.3 组合移动墙

由热成像图可以清楚的看出，最低温度出现在绿化墙面，为27.6C。图中直线L1、L2分别取在绿化墙面、无绿化墙面。三条线上的温度如下图，

L1的温度范围在27.6-28.7°C， L2的温度范围在32.4-32.9°C，绿化墙面的温度比无绿化墙面温度低了5°C左右。

2.2.2 降噪性能

噪声是一种环境污染，通常指一切频率混杂、呆板、凌乱，对人们的生活、工作、学习和健康有妨碍的声音。亦即凡人们所不需要，令人厌烦的声音，通称噪声。噪声是生活中产生的令人不快的声音，它干扰人们正常的工作、睡眠和娱乐，甚至会影响人们的心理和生理健康。在人口稠密，交通拥挤，工矿企业发展快的城镇，汽车、火车、飞机等交通工具发达，机器的轰鸣和人们的喧闹等，都发出种种噪音，噪声对人类的危害越来越严重。因此，噪声作为一种公害，已引起人们普遍重视。

在噪声控制的研究过程中，尤其是在环境噪声控制技术的研究中，植物减弱噪声的功能因其经济实用性和美观生态性而受到各国研究者的关注。

上图表明，攀援式降噪效果在1dB左右。

2.2.2.3 组合移动式

上图表明，组合移动式降噪效果在1.5dB左右。

2.2.3心理调查

对上述3个监测点周边的居民进行了问卷调查，测点1为攀援式、测点2为铺贴式、测点3为组合移动式，运用模糊语言的隶属度原则探讨墙面绿化对由交通噪声引起的心理烦恼度的影响，问卷调查时将烦恼程度分为五个等级，分别为“非常烦恼”、“烦恼”、“有点烦恼”、“不大烦恼”和“毫不烦恼”。具体调查结果见表：

由表可以看出，绿化对减轻居民心理烦恼有一定的帮助。居民更多从美观和耐久性出发对不同形式绿化进行评定。三种绿化模块中组合移动式垂直绿化更受欢迎。

3.结论

（1）对比分析有、无墙体垂直绿化建筑的室外温度，攀援式垂直绿化降温1°C，铺贴式降温3°C，模块式降温5°C。

（2）对比分析有、无墙体垂直绿化建筑的室内噪声，攀援式垂直绿化降噪0.7°C，铺贴式降噪1°C，模块式降噪1.5°C。

（3）对比三种形式的墙面绿化，组合移动式墙面绿化更有益于身心健康。

参考文献