人居环境中的建筑表面垂直绿化研究

贾钎楠　张勃

摘要：指出了人居环境包括自然、人、社会、建筑物和网络5大因素，它提供了人类赖以生存、生活、生产所必须的资源。在建筑墙面垂直绿化的类型上，进行了详细研究，提出了通过合理地利用先进材料和技术，建筑表面垂直绿化是可以辅助和提高建筑功能的。但是，目前建筑表面垂直绿化系统发展并不完善，仍需要继续进一步研究。

关键词：人居环境；垂直绿化；建筑表面

中图分类号：TU2

文献标识码：A 文章编号：16749944（2016）07001403

1 人居环境释义

人居环境是围绕人类生存的各种外部条件或构成人类环境整体的各个独立的、性质不同而又服从整体演变规律的基本物质组分要素的总体，包括自然环境和人工环境两大类，以相对稳定和有序的结构构成，是一个有时、空、量、序变化的复杂动态系统和开放系统，为人类和其他生命体的生存发展提供相应的价值。

2 人居环境中的建筑垂直绿化的社会服务功能

随着城市的高速发展，绿地面积越来越少。人们在努力挽救原有自然植被的过程中也逐渐将眼光放在了建筑外立面。通过对建筑外立面进行绿化来产生较好的环境效益。

2.1 控制城市发展形态和发展格局

不同于传统的城市绿化系统，建筑垂直绿化不仅在水平方向上控制了城市的范围，在垂直空间上又将绿化系统进行了延伸。

2.2 作为城市空间艺术构图的骨架

城市是区域山水基质上的一个斑块，可被视为一个复杂的生态系统，又可被分割为若干个独立的生态系统，或依山或傍水或兼得山水作为其整体环境的依托。一个城市的人居景观从外围的城市自然景观开始，贯通到城市内部空间中，再由城市内部空间的地表向上发展，从而形成了整个城市面貌的三维骨架。随着生态环保意识的逐渐增强，以及城市景观向景观城市的转变，城市垂直绿化系统越来越得到重视。

2.3 丰富城市的轮廓、层次及生命色彩

当今社会高速发展，造成了各个城市的建筑千篇一律，而且城市色彩基本上属于灰色系。人居环境中的建筑垂直绿化可以让植物随着建筑生长让绿色随着建筑一起升高，在建筑表面或者建筑屋顶营造一个类似于大自然中的小的生态群落，组成城市高低起伏和自然柔和的曲线，从而使人们获得具有韵律节奏的视觉美感。

3 人居环境中的建筑垂直绿化研究

3.1 当代人居环境中建筑表面垂直绿化的研究背景

考虑到建筑表面垂直绿化系统的复杂性（使用的材料、维护情况以及耐受力）和其所带来的城市区域发展的潜力，城市立体绿化系统目前还存在着很大的争议。

3.2 人居环境中的绿色建筑立面的3种形式

（1）垂直绿化也称作立体花园。植物无论是种植在地面，还是攀爬在墙体上，或是种植在屋顶，都属于垂直绿化的层面，可以提高城市的可视性、美观度和社会影响力。

最简单的绿色建筑立面营造是利用攀援类植物直接吸附在建筑物外立面，或者用钢丝网格和缆线作为植物生长的支撑，形成一种直接式绿色墙体系统。依附在建筑物表面生长的攀缘植物提供了相对廉价的建筑表面绿化，但是这类绿化需要防止对建筑本身造成破坏。在这种垂直绿化立面规划前，首先要考虑攀缘植物的攀爬高度。其次植物品种的选择也会对建筑立面的美观性和功能性产生影响。常绿植物可以保护建筑立面免受风雨侵蚀，特别是在冬季以及建筑的北立面。落叶攀缘植物可是使建筑物的表面产生视觉变化从而影响它的外部景观。

（2）间接的垂直绿化系统，即间接绿色墙体系统。绿色植物以其他材料构成的网格为支撑，如钢架（不锈钢架、镀层钢架、镀锌钢架等）、各种形式的木构架、塑料构架或者铝架等。根据不同材料的重量、剖面厚度、耐受力以及价格的差异，每种材料所产生的景观和功能效果都是不同的。这种间接垂直绿化可以与植物种植槽相结合。如果植物种植空间不够，就需要营养物质和水合成的营养液，因此又产生第三种称为生态墙体系统的垂直绿化形式。

（3）生态墙体绿化系统。是由模块化的嵌板所构成的，这些嵌板里包括土壤和其他人造生长介质，如泡沫、毛毡、珍珠岩和矿物棉等。嵌板种植需要调制平衡的营养物质水溶液来满足植物所需的全部或部分营养和水。这种系统通常采用一些常绿小灌木，但是这些灌木自然状态下并不是垂直生长的。在过去几年里，已经出现了几种不同种类的生态墙体系统（图1），从不同的生长介质开始，每种都有自己独特的性质。

3.3 生态墙体绿化系统的优劣

由于生态墙体系统使用的不是单一的攀缘植物，因此增加了采用植物的多样性，同时提供了更多的创造性和美学潜力。从功能的角度来看，相比于绿色建筑立面，生态墙体绿化系统在设计上要求更为复杂，因为必须考虑到大量的可变因素，而且在结构上，它是由好几层材料构成的，除了支撑材料外，还有控制营养物质和水的材料。但是，生态墙体系统往往比较昂贵，而且需要消耗大量的能源材料，在维护方面也是比较困难的。

此外，不同的生态墙体系统有着不同的耐受力。以毛毡为基质的生态墙体系统的平均寿命为10年，而带有土壤种植槽的系统可以存在50年以上。因此在设计中要考虑到生态墙体系统的各种功能以及将来会出现的问题，包括门、窗边缘的细节设计，这样才能避免造成损害，如水或营养液泄露引起的腐蚀等。建筑表面的绿色植物层可以减少建筑物表面的紫外线辐射量，从而提高涂层、油漆、塑料等物质的材料性能和机械性能，所以植物对建筑物耐受力方面也会产生一些积极的作用。

3.4 垂直绿化系统的生态环境效益

首先，垂直绿化不仅美化邻里环境，而且具有疗养作用，从医院窗户可以欣赏到绿色景观的病人会比看不到绿色的病人恢复得快。建筑表面垂直绿化可以产生一系列积极的环境作用，如城市空气质量的改善、城市野生动物种类的增加以及热岛效应的减少。空气质量的提升主要是由于植物对空气中细粉尘颗粒的吸附和对CO2、NO2、SO2等有害气体的吸收。植物利用CO2进行光合作用产生O2和生物能，NO2和SO2在植物组织中被转化成硝酸盐和硫酸盐，粉尘颗粒，特别是细小颗粒（直径小于10 μm）主要是通过被吸附在植物外表面来减少大气粉尘量的。所以，植物对大气粉尘来说是一种完美的沉降介质。

其次，城市人居环境中垂直绿化系统可以有助于提高生物多样性，尤其是对密度较大的城市环境。它不仅为微生物，同时也为较小的动物创造了易于生存的环境，如蜜蜂、蝙蝠、鸟类等。1993年Kohler研究表明在柏林的城市垂直绿化墙面上生存着各种各样的鸟类，如麻雀、画眉、乌鸦等，它不仅为鸟类提供了食物来源，还创造了良好的筑巢环境以及哺育幼鸟的条件。

再次，城市墙体垂直绿化系统可以减少太阳辐射所产生的多余热量，降低城市过高气温。如今城市热岛效应已经导致城市气温比同时期的乡村地区气温高出2～5 ℃，主要因为人造构筑物的表面热量反射率大于自然地表。建筑表面的绿色植被可以拦截太阳辐射从而减少硬质铺装的表面温度。绿色建筑墙面和屋顶之所以能够减少大量的太阳辐射主要是因为植物繁茂的枝叶、光合作用和蒸腾作用等。尽管余下的太阳辐射（5%～30%）穿过植物枝叶使建筑的室内温度升高，但是植物的蒸腾和庇荫作用已经将这些剩余的太阳辐射和其他物体反射到建筑物上的辐射大大的降低了。Onishi的研究论文中表明，有树荫遮蔽的城市地区的温度普遍比无树荫地区低2～4 ℃。

植物的蒸腾作用和遮阴效果通过影响空气的湿度和温度从而起到调节建筑物室内、外小气候的作用，从而起到节约能源的作用。建筑物的垂直绿化和绿色墙体系统近年来已经进行了很多研究，实验表明：绿色植物覆盖的墙面比光秃的墙面温度可以降低2～6 ℃。从而证明绿色植物覆盖的墙面比无绿色植物墙面吸收更少的热量，并且在夜间也辐射较少的热量。

绿色墙面和生态墙体系统是不同的，但是都有助于降低建筑物的温度和提高建筑物的绝缘性能，植物叶片可以产生滞留气流层，具有一定的水容量，不同层面的枝叶之间形成的大量气孔。建筑物的热透射率和绝缘系数是由很多因素共同影响形成的，如风速、材料、颜色等。绿色植物层可以增强建筑物表面的热透射率，减轻强风对建筑物造成的损害。

4 建筑表面垂直绿化系统可持续性的分析

绿色生态系统可以产生积极的环境作用，但其前提条件必须是所有的这些系统都是可持续性的，要优先考虑到所使用的材料的可持续性、系统的持久性、必需的营养物质和水的可持续性。如今可持续性已经成为一种材料或者产品所必须具备的普遍特性，也就意味着一个系统的空气、水、土壤的承载能力对该生态系统地优劣、原材料和能源的节约与否产生着至关重要的作用。所有的这些因素都关系到景观环境的营造、垃圾的产生以及周围环境破坏因素的出现。

寿命周期分析是一种用来评价建筑是否可持续有效方法。Ottele等人研究了4种立体绿色系统的寿命周期，从而得出环境负担与空调和供暖设备的节能情况有关系。4种立体绿化系统的结果如下。

（1）直接式绿色墙体系统对整体环境压力的影响较小，因此这种没有任何附加材料的绿化经常是那些需要通过各种检查的案例的首要选择。

（2）不锈钢支撑的间接式绿色墙体系统对整体环境压力有着较大的影响。

（3）含种植槽的生态墙体绿化系统并没有造成很大的环境负担，主要是因为它所使用的材料是自然生态的，并且增大了整个建筑系统地热阻。

（4）毛毡层生态墙体系统因为它的材料持久性差而对环境造成了较大的负担。

如图所示（图2）。

这是一个快速不断发展的研究领域。在过去不到10年的时间内，不同材质、功能的垂直绿化系统纷纷出现。它们或积极或消极地影响着环境。各种各样的材料，如木头、塑料、铝、钢都被用来代替不锈钢制成间接绿色墙体系统的支架，它们所产生的环境负担大约比不锈钢降低了10倍。

5 结论

通过对人居环境中的垂直绿化系统的种类以及它们所产生的环境效益的研究对比，得出当代人居环境中建造城市建筑垂直绿化系统的必要性、重要性及科学性。这种垂直生态系统对环境的改善、景观效果的提升以及人们健康的保障都起到了及其重要的作用。然而，作为一种环境节能方法，它还没有完全被人们了解接受，主要原因还是这个系统发展并不完善，在经济效益和环境效益方面还没有达到一个平衡点，所以为了改善当今各种城市问题，创造一个城市中的生态人居环境，城市建筑垂直绿化系统研究还需要进一步完善。

参考文献：

[1]吴良镛.关于人居环境学[J].城市发展研究，1996（1）.

[2]BARTFELDER F，KOHLER M.Experimentelle untersuchungen zur function von fassadenbegrünungen[M].Berlin：Dissertation TU 612S，1987.

[3]BARTFELDER F，KOHLER M.Experimentelle untersuchungen zur function von fassadenbegrünungen[M].Berlin：Abbildungen，tabellen und literaturverzeichnis，1987.

Abstract： Living environment includes five main factors which arenatural， people， society， building and network. All these providethe necessary resources for human survival， life and production. This paper makes a detailed research on vertical metope greening types， explaining by reasonable use of advanced materials and technology， how building surface vertical greening can assist and improve the building function. However， building surface vertical greening development so far has not been perfect， still needs further study.

Key words： living environment； vertical greening； building surface； plants