东北地区表皮绿化推广现状

2019-02-23宋慧馨张靖宇张雅婷夏盛玉

绿色科技 2019年1期

宋慧馨，张靖宇，张雅婷，夏盛玉

(沈阳工业大学建筑与土木工程学院，辽宁沈阳 110000)

1 引言

如今人们与绿色自然之间的联系变得越来越少，急剧扩张的城市化成为一座座钢铁森林，能源消耗严重，同时热岛效应、雾霾等一系列环境问题不容忽视，这些问题让人们不得不重新审视自然的调节力量，法国植物学家帕特里克·布朗克将垂直绿化概念展现在世人面前，从2001年潘兴霍尔酒店开始世界各地的表皮绿化发展迅速，中国紧随其后，然而面对幅员辽阔的现状，部分地区发展的速度缓慢，尚未成熟，东北地区位列其中。

2 国内立体绿化推广现状

2.1 广州

广州的垂直绿化较为成熟，多家技术成熟，方向全面的公司已成立，面向市场，他们对于广州本土的气候条件分析全面，工艺选择，技术支持都很成熟，针对办公室、小区、工厂、室外等多个方向提出具体灵活的处理方式。对于个别问题，例如阴阳面的解决方法，多样的外观形式，灵活的种植方法都值得借鉴。

2.2 上海

亚热海洋性季风气候，超过35 ℃的日子不超过10 d，今年冬季平均温度6.6 ℃，气候适宜，总体上看，上海更倾向于室内垂直绿化，室外没有室内推广程度高。室内垂直绿化的各项技术条件步骤分析更加全面，造型变化极其多样，善于与固定存在的构件巧妙结合，眼前一亮。从设计到安装再到后期维护分工明确，管理严格。

2.3 山东

暖温带温润型季风气候，春秋短暂，年平均气温11～14 ℃，夏季多雨，春秋气候易旱，垂直绿化推广程度较低，室外垂直绿化不成熟，室内种类较多，跟南方地区相比造型一般，管理没有发达地区严格，较发达地区仍有进步空间。

2.4 北京

温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春秋短促，最高温度26 ℃，相对来说不算高，最低温度-20 ℃，温度较低，对于冬季室外绿植存活提出挑战，因此北京垂直绿化倾向于室内垂直绿化，运用在室内装饰，商场布置，技术多样且成熟，可以正确处理各种室内场合的功能和审美需求，值得借鉴，而室外案例由于气候问题寥寥无几。

2.5 哈尔滨

温带季风气候，冬长夏短，夏季平均温度23 ℃，漫长而寒冷干燥的冬季平均温度-37.7 ℃，因而室外绿植存活问题成为极大的挑战，垂直绿化墙体减缓冬季的寒冷，故市民是接受的，然而哈尔滨的推广程度不高，极少会有室外垂直绿化且能过冬，室内也大多依靠外地技术，本地垂直绿化技术程度与较为先进的地区相比差距极大。

以上列举的4个区域可以代表中国整体的纬度分布特点，可以看出垂直绿化的推广程度与地区气候有很大联系，冬季的最低温度极大程度上限制了绿植的推广，因此可以看出北方的垂直绿化与南方的差距，其中北京和山东的气候特点与东北地区较为相似，四季分明，温差范围及气候相似，以沈阳为例，四季可明确划分，夏季多雨，冬季温度-20 ℃，成为室外垂直绿化推广的主要障碍因素，北京和山东可以作为东北地区发展室外垂直绿化技术的借鉴地区，而上海和广州与东北地区温度气候差距较大，但其外观形式和构件连接等发展较好的地方可以结合东北地区的区域特点进行改良加以利用。人们对于垂直绿化的需求是一致的，因此这也成为一个新的市场需求。

3 影响东北表皮绿化推广因素

通常意义上讲东北地区泛指东北三省，即黑龙江省、吉林省、辽宁省，本文中探讨东北地区范畴即为东北三省。

3.1 东北地区纬度特点

东北地区属于高纬度地区，温带落叶阔叶林分布区，气候四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，冬长夏短，雨热同期。春秋季易受到低温冻害，东北地区西、北、东三面环山，南面向海，这有利于湿润气流进入内陆，形成降水。

3.1.1 东北地区温度对表皮绿化的影响

由表1可知东北地区温大，过大的温差给绿化维护带来了很大的不便，这也是东北地区垂直绿化推广困难的主要原因。

表1 1969年至今最高温度与最低温度汇总

3.1.2 东北地区湿度对表皮绿化的影响

东北地区属于温带大陆性季风气候，除与朝鲜和俄罗斯接壤外，部分陆地向海洋方向扩展呈现半岛状，黑龙江省受西伯利亚气流影响较大，吉林省和辽宁省有大陆接壤，但间接受海洋气流影响，沿海地区气候湿润，内陆地区气候干燥，气温低，蒸发减弱，水分收入大于支出，湿度大，适合多类花卉绿植生长。

3.1.3 东北地区日照对表皮绿化的影响

东北地区年平均日照1183.28 h,在地形地貌、海陆位置等多重因素影响下，东北地区日照时数空间分布复杂，大致分为“西高东抵，南高北低”的空间分布特点，最高日照时数5月为255.1 h，最低日照时数12月，仅160.4 h光照不足，不利于植物生长(图1)。

图1 东北地区日照空间分布

3.2 东北地区目前技术限制因素

3.2.1 垂直绿化土壤技术因素

3.2.1.1 布袋式

布袋式是现在较为受欢迎的种植方式，采用一种超薄、强度好、保温耐寒的布袋(表2)，其在做好防水结构的墙体上铺设布袋内置适合植物生长的载体，比如毛毡、无纺布等，其内可设置渗水系统，且可充分利用雨水进行灌溉，形成适合植物生长的环境。布袋式可分为3种：瓦口袋，方口袋，岛状的独立式(图2)。

表2 布袋式垂直绿化土壤技术特点

图2布袋式垂直绿化

3.2.1.2 铺贴式

铺贴式墙面绿化整体性强，总厚度薄，只有10～15 cm，灌溉系统与墙体种植袋结合一体在一种植毯上，形成一个整体，不需要在墙面设置骨架，可工厂化生产，生产受环境影响小，固定点采用特殊的防水紧固件处理，防水膜除了承担整个墙面系统的重量外还同时对被覆盖的墙面起到防水阻根的作用，有利于维护建筑，延长寿命，易施工，效果好。铺贴式植物生长主要分为两种:直立生长式(模块的开口朝上);水平生长式(模块的开口水平向外)。

3.2.2 冬季绿植保护技术因素

冬季绿植保护一直是我国主要的技术难题之一，我国幅员辽阔，纬度跨越较大，南北温差不同，南方冬季气温适宜，北方冬季气温过低，植物难以存活，耐寒植物种类单一，使得北方的垂直绿化推广受到一定阻碍。东北地区垂直绿化对于可越冬植物类型要求较高，对于越冬时期的养护要求更高。适合东北地区越冬植物有佛甲草、白三叶、野牛草等，可用于垂直绿化种植。

3.2.3 符合东北地区纬度气候的绿植研发

由表3可见，3种植物可以适应东北地区温差、湿度、阳光直射等客观条件强，但外观造型单调，设计受限(图3～5)。

表3 3种符合东北地区气候的绿植习性

图3 佛甲草

图4 白三叶

图5 野牛草

4 以沈阳为例探究垂直绿化的推广

4.1 沈阳气候特点的研究与分析

沈阳，中国东北地区经济、文化、交通、金融和商业中心，是辽宁省省会，也是中国重要的工业基地和历史文化名城。经度：123°43′，纬度：41°80′。

沈阳属于北温带受季风影响的半湿润大陆性气候。受季风影响，降水集中在夏季，炎热多雨，降水量为308.2～568.4 mm，四季分明。冬寒时间较长，近6个月，降雪较少，春秋两季气温变化迅速，持续时间短：春季多风，秋季晴朗，沈阳年平均降雨量为714 mm(图6)。

图6沈阳市四季降水量变化

沈阳城市年平均气温：8.0 ℃ ，沈阳历史最高气温：38 ℃ 出现在1952年，沈阳历史最低气温：-33 ℃ 出现在2001年(图7)。

沈阳光照时间最长出现在夏至，约为15 h，太阳高度角大约为71°，光照时间最短出现在冬至，约为9 h，太阳高度角约为25°。

4.2 垂直绿化推广带来益处

4.2.1 垂直绿化带来的视觉提升

沈阳是中国最早一批重工业基地，因此城区规划受时代影响，导致现在市区绿化面积过小，垂直绿化的出现很好地解决了这个问题，节约空间，对原有建筑进行改造，在市区内提高绿化率，建造天然氧吧，改善环境，亲近自然。

图7 沈阳市全年温度

4.2.2垂直绿化对空气污染的改善

在沈阳地区建筑立面面积10000 m2的建筑物表皮上设计垂直绿化改造，以佛甲草为例，1 m2的佛甲草平均造价108.5元，10000 m2的草需108.5万元，后期维护2万元，但绿植可以有效大量的吸收二氧化碳和其他一些有害物质，释放氧气，营造天然氧吧，可减少二氧化碳排放量73.9 t，年固碳量3.65 t，大大改善居民生活居住环境，减轻雾霾危害。

4.2.3 垂直绿化减少能源消耗

夏季垂直绿化可以减少阳光对外墙的照射，减少热辐射降低热传导，能耗比常规幕墙降低40%左右，并减少空调负荷15%以上，有效降低温度，冬季既不影响墙面得到太阳辐射，可减少加热能耗约10%，初步计算，成本155元/m2，维护费2元/年，年节电量为14.4 kW·h，节能效益为10.08元，此外，减少噪音，减缓城市热岛效应，提高空气质量，维持室内温度平衡;冬季绿植根部可以有效地保温减轻煤炭燃烧。

5 交互自控装置

基于绿色建筑的多能源循环和垂直绿化的交互自控装置，其结构特点及其功能，见图8、9。

如图8、9，该旋转自控装置结构放置于建筑玻璃幕墙外侧，两边钢筋混凝土结构固定支撑骨架，悬空架在幕墙外侧，扇形旋转可控栽培器固定于可控骨架上，便于旋转控制，灌溉系统依附于骨架之上。由于扇形的变化丰富，加上手动控制装置和旋转轴，建筑表皮呈现更加丰富。利用扇形的结构特点，纤维土壤保障最小程度损耗，且保证安全性，夏季雨量大阳台或者女儿墙处积水量多，大多是蒸发或者流入管道直接排出，造成水资源浪费，通过回水管便可以将这些水二次循环利用，浇灌绿植。秋冬换季，当室外温度过低时，操作人员操控90°扇形旋转可控栽培器旋转至室内保护绿植。当绿植朝向室内时通过玻璃幕墙形成室内景观。绿植上墙可以有效地形成天然空调，冬暖夏凉，改善室内生活环境，降低能源消耗。