垂直绿化*——建筑表皮的生命符号

蒋 琳 唐鸣放 JIANG Lin, TANG Mingfang

垂直绿化*
——建筑表皮的生命符号

蒋 琳 唐鸣放 JIANG Lin, TANG Mingfang

随着垂直绿化技术的日益成熟，其在建筑立面设计中的运用也更为广泛。本文通过资料收集整理，对垂直绿化节能效果的实验数据进行了归纳，探讨了垂直绿化与建筑设计相结合所展现出的建筑表皮在构图、色彩、光影上的独特表现力，并对不同的垂直绿化类型及设计要点进行了梳理总结。

垂直绿化；建筑表皮；生态；节能；建筑表现力

0 引 言

建筑作为稳定的不可移动的具体形象，要借助于周围环境恰当而和谐的布局才能获得完美的造型表现。而在建筑周边环境中，植物作为自然环境的代表，所产生的生态效应、视觉感受和人文景观渗透，自古以来就一直影响着人类生活的方方面面。过去，种植技术与建筑设计全然分离，随着建筑设计中环境要素的地位日渐突出，建筑师开始了建筑设计结合绿化的探索，建筑与绿化由寄生关系向共生关系发展，建筑绿化向立体化和生态化演变，这也是未来建筑的一种发展方向[1]。因此，我们有必要去改变建筑设计理念，去融入自然，去创造一种全新的、健康的建筑模式，将垂直绿化这一富有生命的建筑符号的独特魅力展现出来。

然而，由于垂直绿化涉及到初期投资费用较高、日常维护工作量较大以及可能对建筑立面造成腐蚀等问题，在推广中还存在很多困难。笔者对近年来国内外垂直绿化节能效果的定量研究以及设计要点进行了梳理，以便为设计者提供一些理论依据和技术支持（表1）。

1 垂直绿化的概念

提到“垂直绿化”，我们首先应该认识到，我们常所说的“绿化”并非单指绿色，植物品种的各异，四季的更迭，都会给我们带来五彩缤纷、姹紫嫣红的美妙感受。“绿化”是营造一个绚丽多彩的世界，绿化后的空间呈现给人们的应该是千变万化、多姿多彩的景致[2]。而“垂直”一词，是在运用了相关种植技术的基础上，将植物沿建筑立面或其他构筑物表面垂直或倾斜地呈现出来。

2 垂直绿化节能效果的定量研究

植物吸收太阳辐射，通过光合作用转化为自身生长的能量。在这个过程中，植物从根部吸收的水分通过叶片的蒸腾作用，利用周围空气的热量将水变为水蒸气，从而降低周围环境温度。而使用人工材料的遮阳构件虽然能阻挡部分太阳辐射，使建筑本身的能耗降低，但却加剧了城市的“热岛效应”，对于整个地球生态系统来说非但不节能，还会消耗更多的能量来补偿“热岛效应”带来的危害，形成恶性循环。所以，将植物运用在建筑节能领域对降低建筑能耗、实现低碳、环保的新型生态建筑有着重要的作用和意义。

世界各国研究者在植物对建筑及周围小气候的改善作用上都进行了探索，虽然方法各异，但几乎所有的研究结果都表明垂直绿化可以制造一个更有利于人类居住工作的良好环境。表1将近年来各国对垂直绿化降温节能效果进行了总结归类，从该表的实测数据可以看出，垂直绿化有显著的节能效果，外墙面表面温度降温幅度最高可达20.8℃，室内温度可降低1.5~5.5℃，可节约能耗10%~70%。

3 垂直绿化与建筑的一体化设计

过去，垂直绿化往往是建筑建成后的一个景观效果——“锦上添花”或是“画蛇添足”。而现在，随着垂直绿化技术的逐渐成熟，垂直绿化已不再是“附属品”，更毋须认为垂直绿化会破坏原有的立面效果而放到建筑的对立面去。在设计之初，就应把垂直绿化作为建筑设计的一部分，有机地贯穿于整个设计中。建筑师要充分体会垂直绿化所营造的建筑空间的独特魅力，并对这一具有生命的建筑材料加以利用，力求达到人与自然和谐与共生的感官效果。

3.1 垂直绿化作为建筑表皮的构图方式

当垂直绿化运用于建筑中时，针对不同的建筑风格，可以通过前文提到的各种技术手段，采取适宜的构图手法，营造出设计师所要表达的视觉效果。归纳起来，植物为建筑表皮的构图方式可分为点、线、面三种。

3.1.1 点状构图

在建筑立面的设计中，用点作为基本元素可以起到重点强调和以点为单元构成线或面的作用，使得原本单调的建筑立面变得丰富而充满活力。为达到点式的构图效果，多采用墙面花斗、花槽及模块式垂直绿化技术。位于巴黎的路易威登（Louis Vuitton）店铺正立面便充分利用了植物作为点来表现这一奢侈品牌的华丽与生命力（图1）。三种方案会定期更换，采用模块化垂直绿化技术和先进的自动灌溉技术使这一设计得以完美展现。

3.1.2 线状构图

通过水平线状植物带对建筑立面进行适当的分割，可以消除建筑立面的沉重感和巨大的体量感，减缓了人们心理的压抑，使得该建筑立面具有层次感和平稳安定感（图2）。竖向的线状植物带表现出与地球引力方向相反的动势，具有崇高向上和严肃的感觉，是力量与强度的一种表现。而斜线植物带表现出一种不均衡性，倾斜的形体也会显得比水平、垂直形体更加自由活泼（图3）。一般可采用种植槽或模块化垂直绿化技术达到这一构图效果。

3.1.3 面状构图

一定面积的垂直绿化会给人以质量感、整体感，使人平静而舒适。在确保不影响建筑使用功能的前提下，可运用垂直绿化将建筑立面统一起来，形成较为整体的立面效果，简化建筑形体，而绿色植物特有的肌理质感也会显得丰富而充满细节。位于智利的Pioneer公司总部利用绿化面与草坪相接，和周围自然环境产生了沟通对话，相互呼应，避免建筑和环境的格格不入（图4）。

表1 垂直绿化节能效果研究Tab.1 the research of vertical greenery systems

图1 巴黎路易威登的店面垂直绿化Fig.1 the green wall of LV store in Paris

图2 上海Z58Fig.2 the Z58 building in Shanghai

图3 上海2010年世博会法国馆Fig.3 the 2010 World Expo France pavilion

图4 智利Pioneer 公司总部Fig.4 the Pioneer corporate headquarters in Chile

图5 圣地亚哥Consorcio公司大楼Fig.5 the Consorcio building in Santiago

3.2 植物为建筑表皮的色彩表现力

色彩对于建筑的装饰美化作用是永远都无法忽视的，色彩可以使新建筑明艳动人，也可以让旧建筑重放异彩。在选择植物时，首先要考虑建筑的属性，借助植物的色彩烘托建筑所要表达的氛围。如图5的圣地亚哥Consorcio公司大楼采用了内层玻璃幕墙，外层为落叶植物的垂直绿化，随着季节的更替，外立面在不同的季节呈现出不同的色彩，春季郁郁葱葱，夏秋繁花似锦，冬季干枯凋零，使冬日暖阳可以直接照射进室内。设计师要充分了解植物的特性，以达到预期的效果。同时，还要考虑建筑周围的自然和人文环境，不要因为垂直绿化而使建筑与环境孤立。

3.3 植物作为建筑表皮的光影表现力

光影的表现是建筑设计表达中的重要手段，自然光多变的特性使得建筑富有特征和变化。光影的出现，使得整个建筑立面立刻充满了立体感，立面效果变得生动。而具有生命活性的植物在阳光的照射下，会由于植物表面肌理的不同、植物色彩的差异，形成深浅不一的光影效果，远远比一般的建筑材料构成的建筑立面更富有变化和律动感[20]。在建筑外部植物或投影在不同质地的墙上，或映射在光滑的玻璃上，枝条的千变万化使建筑立面更为生动，富有层次。而在建筑内部，驻足于光与植物所营造的空间，感受窗外的美景与的时光的流动，使人暂时与外界的喧嚣隔离，享受片刻的宁静。在绿化技术的运用上，通常采用牵引式攀援植物展现这一效果（图6），也可用种植槽与镜面材质相结合的表现手法，如有“光的盒子”美誉的上海Z58（图2）。

图6 垂直绿化的光影表现力（a 德国国际花园博览会hedge building；b-c 圣地亚哥Consorcio公司大楼）Fig.6 the light and shadow expression of vertical greenery

4 垂直绿化的类型

垂直绿化对技术手段有着很强的依赖性，技术条件是否可行几乎对垂直绿化实施起着决定性作用，直接关系到垂直绿化的基本形态、植物生长状态、建设成本等问题[21]。因此，本文按垂直绿化所采取的技术手段将垂直绿化分为三类：传统附壁式、植物与建筑立面分离式、新型绿化墙（表2）。其中，传统附壁式和与建筑立面分离式的种植基质均与地平面平行，符合植物固有的生长特性，初期投资及后期维护费用较低，属粗放型。而新型绿化墙的种植基质与地平面垂直或倾斜，需运用一定的构件对种植基质固定，初期投资及后期管理维护费用较高，属精细型。

4.1 传统附壁式

传统附壁式以建筑周边土地作为种植基盘，利用攀爬植物的吸盘及不定根附着于墙体表面。所选用的植物多为大藤本（如爬山虎、常春藤、凌霄），其覆盖面积大，养护成本低，适用于多层建筑的墙面绿化（图7）。但附壁式由于过分依赖植物自由生长攀爬，生长周期较长，并且对植物的生长形态、效果难以控制，可能会影响到建筑的正常使用功能。这种方式的技术要求不高，只要求建筑师在建筑设计过程中预留种植槽或种植空间，满足植物生长需求即可。

4.2 与建筑立面分离式

与建筑分离式垂直绿化系统不同于传统附壁式，前者一般采用攀爬植物直接附着于建筑立面，不需要额外的支撑、牵引设施；而后者，植物依靠网格、绳索、框架攀附其上，或采用种植槽垂吊于建筑立面外侧，植物与建筑立面之间有一定宽度的空气间层。并且，植物可分层种植，缩短了垂直绿化的生长周期，适用于多层或高层建筑。

4.2.1 牵引式

牵引式是对传统附壁式的技术改进，通过钢丝等材料对攀爬植物进行牵引，辅助其生长。与附壁式相比较，牵引式最大的特点是可对攀缘植物的生长方向进行引导、生长形态进行控制。这样就能避免植物对建筑重要部位或设施的覆盖，同时又提高了植物的覆盖速度，建筑师通过辅助构件的设置可有效地控制垂直绿化的最终效果[22]（图8）。

表2 垂直绿化系统分类Tab.2 classification of green vertical systems for buildings

图7 成都西南设计院办公楼Fig.7 the office building of CSWADI

图8 牵引式垂直绿化Fig.8 the wired vertical greenery systems

图9 Ex Ducati 写字楼附架式垂直绿化Fig.9 the modular trellis vertical greenery systems (Ex Ducati building)

图10 日本难波公园Fig.10 the Namba Parks

图11 DIGI 技术运作中心Fig.11 the DIGI technical center

4.2.2 附架式

附架式就是通过搭建金属网架、木架等辅助构件构成攀爬架，使植物在攀爬架上生长，形成离壁式绿化。绿化面与建筑墙面形成双层皮的立面，从而达到生态节能效应。相比于地栽，附架式不拘泥于紧贴墙面，布置方式灵活，功能多样，能更好地与建筑设计结合，构成新颖、独特的建筑造型，在建筑设计中越来越多的被使用。附架式绿化技术中，攀爬架是设计的核心，决定了绿化效果。在设计中，常常会突出构架的特点，使构架成为构图的一部分，与攀缘植物形成混合的材质肌理[23]（图9）。

4.2.3 垂吊式

垂吊式是将植物栽培于种植槽内，依靠植物本身向下垂吊的生长特性，形成“植物帘”。多采用常春藤、紫藤等不需要特殊养护的植物，属粗放型种植，适用于办公楼、商场、医院等公共建筑的外立面造型，可每层或隔层种植（图10）。

4.3 新型绿化墙

随着植物种植、固定及灌溉技术的更新，新型绿化墙渐渐进入我们的视野。新型绿化墙有两种绿化方式：模块化和预制绿化墙。

4.3.1 模块化

模块化绿化方式对技术手段要求较高，生长基质、种植基盘及灌溉系统都要经过专业的设计，成本较高。其次，因为每一个单元模块都挂在构架上，进行养护管理的时候，人们需要高空操作，因此需要设计人员对构架的具体实施有准确、全面的考虑（图11）。

4.3.2 预制绿化墙

预制绿化墙由法国植物学家帕特里克·布朗克（Patrick Blanc）首创，在结构墙面上架设金属格架，再铺上 PVC板，形成一层防水层，在防水层上用钢钉固定两层无纺布，运用无土栽培技术以两层相叠的不织布供为植物根部生长的附着空间。绿墙上方再以自动控制灌溉设备，定时从上方施以养液，让营养液沿不织布向下扩展，提供植物所需养份（图12）。

5 垂直绿化系统设计要点

在本文所提到的案例中，垂直绿化技术与建筑的完美结合得到了充分的展现，但就目前我国的整体设计水平，距离这些作品还有一定差距。在进行建筑与垂直绿化一体化设计时，我们需要考虑以下几个问题。

5.1 植物的选择

植物是垂直绿化系统中最重要的部分，尤如戏剧演出的主角。在以往的案例中，乔木、灌木、藤本植物以及草本植物均可以作为建筑物垂直绿化的植物，尤其是近年来新技术的产生，各种草本植物在绿化墙中的运用日渐增多。在植物的搭配上，可选用单一种类的植物，也可多种植物混栽。值得注意的是，在植物的选择上，不能只求标新立异，应综合考虑建筑所需，借助植物烘托出的空间氛围、植物的生长特性、垂直绿化系统的限制条件、安全等因素，优先选用本土植物。

5.2 种植基层

根据表2垂直绿化类型的不同，种植基层的设置也有很大区别：（1）对于传统附壁式，通常将植物直接种植在临近建筑外墙的地面土壤中，植物依靠自身的藤蔓依附于墙面攀爬而上；（2）与立面分离式则可根据植物的生长速度选择种植于地面土壤或是在不同楼层设置种植槽（如利用建筑的走廊、阳台、窗台、结构梁柱等），通过辅助设施的引导实现垂直绿化的立面造型（图13）；（3）对于新型绿化墙来说，一般采用人工基质为植物提供养料，并需要与一定的建筑构件结合，以固定种植基盘，同时对灌溉排水系统有较高的要求（图14）。

5.3 辅助构件

与立面分离式所需的辅助构件主要作用是为植物提供攀援的支撑和引导，多以钢丝、钢架、铝合金为材料。而新型绿化墙的植物及基质的荷载相对较大，所采用的辅助构架多采用钢结构，其形式根据建筑造型的要求具有灵活多变的特点。不管采用何种构件，在满足建筑立面美感的同时都要考虑构件的坚固性和耐久性，因为植物周围的湿度较大，且需要定期灌溉，要做好构件的防水、防腐措施。

图12 Caixa Forum 博物馆外墙Fig.12 the exterior wall of Caxia Forum Museum

图13 与立面分离式种植基层及灌溉排水示意图Fig.13 schematic structure of green facade and the irrigation and drainage system

图14 预制绿化墙种植基层及灌溉排水示意图Fig.14 schematic structure of green wall and the irrigation and drainage system

5.4 灌溉及排水系统

水是植物生长必不可少的要素之一。对于传统附壁式，因为植物的根埋于地面土壤中，雨水和地下水都可以成为其生长所需的水资源，多余的水分直接渗透入土壤，设置较为简单的灌溉系统或人工灌溉即可；而对于与立面分离式和新型绿化墙则必须合理设计灌溉系统和排水系统，这对于植物的后期养护至关重要。与立面分离式及新型绿化墙的给排水系统见图13-14。

6 结 语

在建筑的垂直绿化设计中，光靠建筑师是不能完成的，它需要各种专业技术人员的协调配合。作为建筑师虽然不可能做到精通各个学科，但仍应当尽可能地了解在设计中可能用到的其他专业知识，以达到建筑师所要表达的建筑内涵。瑞士的MFO公园便是一个很好的例子（图15）。整个建筑由镀锌钢架为骨架，共4层，摆放了不同形状的木质座椅供人们休憩，依据植物高度和叶片规格共选择了104种攀援植物，可依附钢架或钢索攀爬而上，使人们对城市绿化的观念从水平空间纵向拉伸到了垂直空间。这个“绿盒子”把人们从喧嚣的城市元素中剥离开来，感受自然的神奇与壮观。它是一个跨学科的技术产物——将建筑美学、结构力学、植物种植技术、给排水技术有机的融合，最终使设计师的理念得以实现。

图15 瑞士MFO公园Fig.15 the MFO garden in Switzerland

从MFO公园我们也可以得到一些启示：虽然新技术的出现摆脱了依靠植物攀爬特性形成立面绿化的限制，可是在完善结构体系的同时却忽略了植物固有的特性，如果能借助现代技术将攀爬植物与建筑所要表达的意境完美结合，则更能使人有回归自然的感觉。

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图表来源：

表1-2、13-14：作者绘制.

图1：Sung Jang 工作室官网 http://www. sungjanglaboratory.com/topiade/.

图2、4-5、6b-c、9、11：Chrisvan U. 当代景观：立面绿化设计[M]. 扈喜林, 译. 南京: 江苏人民出版社, 2011.

图3、7：作者拍摄.

图6a：Wood A, Bahrami P, Safarik D. Green Walls in High-Rise Buildings: An output of the CTBUH Sustainability Working Group [M]. Australia: The Images Publishing Group Pty Ltd, 2014.

图8：Greenlink Küsters 公司案例资料.

图10：熊珂拍摄.

图12：Gabriel Pérez, Julià Coma, Ingrid Martorell, et al. Vertical Greenery Systems (VGS) for energy saving in buildings: A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014(39): 139-165.

图15：Liat Margolis, Alexander Robinson. Living Systems: Innovative Materials and Technologies for Landscape Architecture [M]. Boston: Birkhäuser Architecture, 2007.

（编辑：申钰文）

The Vertical Greenery—Life Symbol of the Building Skin

As the increasing maturity of vertical green technology, it is more extensively adopted in the building facade design. This article reviews the energy-saving effect of vertical greenery, and discusses the unique expression of the building skin on composition, color, light and shadow when architectural design is in combination with vertical greening. Finally, this paper summarizes the classifications and the key points of vertical greenery design.

Vertical Greenery; Building Skin; Ecology; Energy Saving; Building Performance

10.13791/j.cnki.hsfwest.20150418

蒋琳, 唐鸣放. 垂直绿化——建筑表皮的生命符号[J]. 西部人居环境学刊, 2015, 30(04): 96-102.

TU201.5

B

2095-6304(2015)04-0096-07

* 国家自然科学基金（51478059）

蒋 琳： 重庆大学建筑城规学院，博士研究生，16268006@qq.com

唐鸣放： 重庆大学建筑城规学院，山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，教授，博士生导师

2015-05-28