建筑外墙不同形式的人工垂直绿化及其效用

邹经宇，陈兴利

（香港城市大学 中国香港 九龙 999077）

1 建立生态绿墙主要作用

通过建立生态绿墙可以有效缓解城市热岛效应降温增湿，改善城市环境；优化城市雨水管理截留雨水，减少地面径流，净化水质；节约能源调节室内温湿度，减少设备能耗；保护建筑物降温隔热，减少温度波动、酸雨、紫外线等侵害；生物多样性保护吸引动植物，为其提供栖息场所；健康保健调节身心，缓解压力，放松心情；同时种植经济作物，也能发展城市新兴农业。

2 主要形式

2.1 水培式

营养丰富的水培养的水培系统是安装在壁顶部的歧管中，培养液在此歧管中循环，排水罐在纤维壁底部用来收集水，以免造成墙面和地面腐蚀。两层合成纤维包裹着植物的根夹，用来不支持微生物的生存以及根群的生长。这些存在根际中的微生物能够极大的发挥它的效用。新建的房屋会产生对人们身体有害的挥发性有机化合物，如甲醛、甲烷、乙炔、二氯苯、对二氯苯等有害气体。他们会被根际微生物“吞并”；光合作用也为他们所用，房屋中安装通风系统，将植物吸收二氧化碳而产生的新鲜凉爽的空气扩散到整个空间，达到净化空气的效果。同样的概念可以稍作改动与其他系统相结合应用在绿色立面系统中，形成大规模的混合系统。水培式的优点在于质量轻、施工简便、成本低，深受各类中小型室内空间的喜爱。不足之处是：后期的养护管理费用大。应用于水培式的常见室外植物有鸭脚木，三色铁，朱蕉，天门冬，白纹山菅兰，红背桂，吊竹梅，肾蕨。

2.2 模块式

市场上普遍采用模块化绿化系统。模块化系统由塑料箱体或金属盒或托盘组成，一般选择在容器中填充有机或无机土壤、矿棉、腐殖土、椰子糠或类似材料作为生长介质。灌溉系统位于系统内部，箱体或托盘安装在墙上或固定在结构上。由于模块化系统需要一些支撑物将其固定，所以它们通常比水培系统的重量更重。模块化绿化系统是一种可以作为覆盖板的墙面，也可以通过不同的图案设计让其具有装饰效果，甚至可以设计成隔音板减少噪音。模块化系统的底部还有一块面板，用来支持植物的生长。带生长介质的模块化绿化系统更适合土壤中自然生长的植物，特别是温带植物。一般在室外阴选取鸭脚木，蕨类，鸢尾，春羽，龟背竹，滴水观音；室外阳面采用金叶假连翘，黄金榕，小叶女贞，大红花，红花继木，红叶石楠，海桐，毛杜鹃，希美丽，金森女贞，金叶女贞，朱蕉，栀子花，花叶良姜，白文草，山菅兰，非洲茉莉，红花韭兰等植物。模块化绿化系统的优势在于该立体绿化方式施工快捷，由于滴灌系统养分水分的补给，植物的可持续生长效果良好，后期极易维护。

2.3 直壁容器式

器式绿化系统结构较为简单，由盛放植株的挂袋或挂盆组成。由于载体容器有很多细小的“单元”，直壁容器式绿化系统一直被很多人认为是模块化系统。直壁容器式和模块化系统区别在于植物在模块化系统中水平生长或以一定角度生长，而在另一种系统中却是像在自然环境中一样垂直生长。当直壁容器式的绿化系统与高效的灌溉系统相结合时就会发挥巨大的潜力，使水可以通过一根滴管从上到下流动，很多大型绿色种植墙就采用了这种体系，例如，圳朗亭大酒店的绿色种植墙。直壁容器式的优势是此方式施工简便，成本低，该方式在室内的养护清洁方面比其它两种方式具有优势。

3 效用分析

3.1 隔音作用

专家发现，垂直绿化系统（VGS）比单纯的建筑构件在降噪方面具有更好的性能。与其他常用建筑材料相比，绿色墙体具有相同或更好的吸声系数，比纯墙体构件等可以多降低噪音5~10bel，一般在中低频时隔音效果更为明显。有专家报告称，绿色墙体系统的吸声系数明显高于其他建筑材料和装饰。由于它能更有效地吸收不同波长的声波，因此餐馆、酒店和立交桥等噪音较大的公共设施可以广泛应用。此外，隔音系数会随着植物覆盖面积的扩大而增大。

3.2 热隔离作用

研究发现，城市中植物覆盖区的表面温度要低于浅色砖墙和黑色建筑的表面温度。这是因为建筑物可以直接被垂直绿化系统隔离而免受太阳辐射和蒸散的影响，减少太阳光对大气的反射和二次辐射，从而减少城市热岛效应。更有研究表明UHI 垂直绿化系统的遮阳效果每年可降低能耗8%，且对于不同的城市，预计节能率在35%~90%之间。加拿大专家发现，城市中的垂直绿化系统可以充分降低建筑物的低表面温度，这些植物可以通过遮挡墙壁来有效降低建筑物表面的最高温度，将每日的最高温度波动减少50%。影响垂直绿化系统能量交换和传递的因素很多，包括气象条件、植被生理功能和建筑结构等。例如，朝南的绿墙可以通过较强的林冠蒸散效应传递更多的热量，因此，与朝北的绿色墙体相比，它具有最差的热流吸收能力和最大的热流损失。

3.3 风效应及气流和温度

风速和风向在很大程度上影响了垂直绿化系统的防风能力。冬季，冷风会降低建筑物内部温度，削弱构建的隔热效果，排除建筑物内的冷空气可以减少25%的供暖需求。在高密度的城市环境中，绿化系统可以为空气降温，提供阴影，将大量的太阳辐射吸收。植被和地表水的蒸发和弥散作用会产生冷却效应，因此，建筑墙体表面温度会降低。

3.4 节能作用

垂直绿化系统可以降低建筑能耗，优化建筑物的热性能。垂直绿化系统通过阻挡部分阳光进入来减少进入混凝土墙的热量从而减少对能源的需求，冷却建筑物的内外部。垂直绿化系统可以阻挡阳光直射辐射和热量流入建筑从而直接降低室外温度5.5～8℃，能耗降低50%～70%，大大地降低了空调负荷。植被叶面积指数与遮光系数呈正相关线性关系，遮光系数越高，绿化程度越高，遮光隔热效果越好。

3.5 二氧化碳效应

在城市地区，可将垂直绿化视作一个碳池，因为它具有强效的碳隔离功能，这需要一个动态模型来评估二氧化碳的封存。理论上，建筑物表面生长的早期植被可以作为垂直绿化来评价其二氧化碳回收和永久性碳去除能力。计算表明，约92m2的绿色植被平均每年可吸收13.41~97.03kg的二氧化碳，此效率相当可观，因此，垂直绿化系统是缓解城市气候变化的一种强有力的方案。

3.6 微气候层

在炎热干燥的气候条件下，垂直绿化系统对微气候的影响很大，尤其对城市温度和能量，而这些都可以通过对植被的适应性和布局来改变。垂直绿化通过植被阴影、植被与墙的隔离、植被的蒸散与冷却、风障效应这四种机制来影响环境。绿色墙体可以更合理地利用水资源，隔离噪声污染，提高城市雨水排水质量。现有研究表明，垂直绿化系统在改善环境和改善建筑物方面具有巨大的潜力。