試論低碳經濟時代的屋頂綠化

田明華 宋維明 陳建成 程寶棟 田昊煒

1 北京林業大學經濟管理學院 北京 100083

2 北京林業大學中國低碳經濟研究中心 北京 100083

文章重點分析了屋頂綠化在應對氣候變化、發展低碳經濟中的作用，認為屋頂綠化在實現節能減排中具有不應忽視的作用。提出應將屋頂綠化納入應對氣候變化、發展低碳經濟的國家戰略部署和建設低碳城市的城市戰略中。最后討論了低碳經濟時代有關屋頂綠化的幾個問題。

屋頂綠化是一種利用建筑物頂部及立面空間栽植植物的綠化形式。一般認為，從公元前6世紀巴比倫王朝的“空中花園”開始，就有了“屋頂綠化”的概念。20世紀50年代起，德國、美國、加拿大等發達國家先后嘗試了城市中心區域的屋頂綠化項目，德國、日本是世界上屋頂綠化技術水平發展較快的國家。國內的成都、廣州、北京等地自20世紀70年代起，也相繼試點屋頂綠化，21世紀以來，國內很多城市大力推進屋頂綠化。屋頂綠化基于城市中心區可用綠地的越來越稀缺而發展，進入低碳經濟時代，節能減排賦予了屋頂綠化更加特殊的意義。

1 屋頂綠化在低碳經濟時代中的作用

應對氣候變化、發展低碳經濟的核心要義就是節能減排，減緩、降低大氣中的CO2量。屋頂綠化在實現節能減排中的作用主要表現在兩個方面。

1.1 對建筑具有穩定良好的保溫隔熱作用，可減少建筑使用中的能耗

2001年，我國建筑在使用階段的能源消耗達到3.76億t標準煤，占我國當年能源消耗總量的27.6%，其中采暖、空調能源消耗占使用階段的55.3%[1]。屋頂綠化對建筑物的保溫、隔熱作用明顯，可以節省夏季空調費用和冬季取暖費用，有效降低建筑物使用中的能耗。上海園林科研所對墻面綠化和屋頂綠化的降溫效果進行了專門測試，結果表明：其中屋頂有地毯式草坪的房間（頂層）室溫可以比無綠化的低2℃，尤其在午后極端高溫時降溫作用非常大，可相差6℃，而且以屋頂綠化和西側墻面綠化的降溫效果最為明顯[2]。北京市園林科學研究所的研究表明，綠化屋頂夏季室溫平均比未綠化屋頂室溫低1.3℃～1.9℃，冬季室溫比未綠化屋頂室溫平均高1.0℃～1.1℃[3]。2008年上海屋頂綠化面積共70萬m2[4]，若按照單位屋面綠化面積節電0.106 6kW·h（/d·m2），上海30℃以上溫度的天氣100d計[5]，每年可節約用電量746.2萬kW·h，按1t標準煤可以發3000kW·h的電，產生CO22.62t計算，相當于節約0.25萬t標準煤，減少CO2排放0.65萬t。2008年北京屋頂綠化面積共100萬m2[6]，假設將屋頂頂板夏季所增加的熱量和冬季所散失的熱量均通過空調來平衡溫度，可節約能耗約146.3萬kW·h/d，相當于節約0.05萬t/d標準煤，減少C O2排放0.13萬t/d。綜合目前成都、北京、上海、廣州、深圳等屋頂綠化發展比較快的城市的屋頂綠化面積，目前全國至少有屋頂綠化面積700萬m2，按上海的數據，相當于每年節約2.5萬t標準煤，減少CO2排放6.5萬t。據報道，上海現有可綠化屋頂1 900萬m2，北京現有可綠化屋頂7 000萬m2，每年還要新增大量屋頂面積，屋頂綠化的發展潛力巨大，因此，通過發揮屋頂綠化對建筑的保溫隔熱作用，減少建筑使用中的能耗，減少CO2排放的潛力是十分巨大的。

1.2 對建筑結構及防水可起到保護作用，可減少建筑維修保養中的能耗

北京的研究表明，裸露屋頂表面年最大溫差可達到58.2℃，而覆土厚度在30cm以上的綠化屋頂年最大溫差僅為29.2℃。根據唐鳴放教授的重慶種植物頂對比實測結果，屋頂種植綠化后，防水層外表溫度的變化僅為普通屋頂的3%～6%（夏季）和13%～15%（冬季），明顯降低了防水保護層的全年溫度變化熱應力，可以保護好屋面。我國著名建筑防水專家葉林標教授說，屋頂綠化能使建筑防水層卷材的壽命延長3～5倍[7]。眾所周知，大部分建筑材料均是高耗能產品，例如建筑材料生產所需單位能耗（建筑材料的內含或源生能量）水泥5.3MJ/kg，玻璃17.56MJ/kg，普通鋼材26.52MJ/kg，瀝青屋面板55.6MJ/kg，底襯毛氈41.2MJ/kg，據研究，屋頂綠化延長建筑物的使用壽命、減少維修保養次數，實際上達到了節能減排的作用。按中國建筑平均壽命僅30年計算，假定延長一年，就可節約670萬t標準煤，相當于每年減少CO2排放1 870萬t。

屋頂綠化還可降低熱島效應，改善城市熱環境；可吸收有害氣體、有效滯塵，凈化空氣；吸碳釋氧，增加空氣中氧氣濃度；可降低噪聲，改善城市聲環境；可有效截留雨水，緩解城市雨洪壓力，減少城市污水處理量，可美化城市，豐富城市空間層次，改善城市可視環境；可有效增加生態面積、休閑場所，拓展城市生活空間。這些都提高了城市舒適性，有利于營造宜居綠色健康環境，符合低碳經濟實現經濟社會的可持續發展的最終目標，同時，減少或替代了城市人工環境的制造或處理，本質上也節約了其中可能產生的能耗，對節能減排做出貢獻。

2 屋頂綠化應納入低碳經濟發展戰略

2.1 應將屋頂綠化納入應對氣候變化、發展低碳經濟的國家戰略部署中

2007年6月中國發布了《中國應對氣候變化國家方案》，明確提出2005年到2010年減緩溫室氣體排放、適應氣候變化重點領域的相關政策和措施[8]。2009年9月22日胡錦濤同志在聯合國氣候變化峰會開幕式上發表《攜手應對氣候變化挑戰》演講中明確提出今后中國將進一步把應對氣候變化納入經濟社會發展規劃，并繼續采取強有力的措施。其中包括大力發展綠色經濟，積極發展低碳經濟和循環經濟，研發和推廣氣候友好技術[9]。近年來中國出臺了一系列的應對氣候變化、發展低碳經濟的相關政策、措施，但屋頂綠化既沒有納入到建筑節能戰略中，也沒有納入林業發展戰略中，成為空白。既然屋頂綠化在實現節能減排中具有不應忽視的作用，應將屋頂綠化納入到國家的戰略部署中。否則，屋頂綠化很難有快速的發展，并難以發揮其在節能減排中的作用。

目前制約各地屋頂綠化發展的一個很重要的原因是老屋頂設計標準低，屋頂綠化改造成本大。如果將屋頂綠化納入建筑設計之中，將大大減少屋頂綠化成本，也避免了一方面大力進行舊屋頂改造，一方面更多的新禿屋頂不斷產生的尷尬狀況。因此在制定和修訂建筑節能設計標準，完善新建建筑的市場準入制度，開發綠色建筑設計技術、建筑節能技術與設備，制定發展節能省地型建筑和綠色建筑的經濟激勵政策等國家行動中，應加進屋頂綠化的相關內容，使屋頂綠化具有發展的基礎平臺。

屋頂綠化不僅在實現節能減排中具有不應忽視的作用，同時屋頂綠化確實發揮著重大的生態效益，而且這些效益與人們生活直接密切相關，是適應氣候變化的重要領域。更主要的是屋頂綠化歸口林業部門管理，林業的任務也不僅僅是增加森林碳匯，因此，建議將屋頂綠化作為應對氣候變化的林業發展戰略的重要內容，加大屋頂綠化植物品種培育技術、種植技術、植物配置技術、灌溉技術等的研發和推廣，設置屋頂綠化專項推廣基金，制定屋頂綠化經濟激勵政策。

2.2 應將屋頂綠化納入建設低碳城市的城市戰略中

實際上，屋頂綠化應是低碳城市建設的重要內容。首先，建筑主要集中于城市，屋頂綠化在實現建筑節能減排中具有不應忽視的作用，因此，屋頂綠化是城市實現節能減排的重要途徑之一。其次，城市作為經濟社會活動的中心，普遍面臨發展所帶來的一系列環境問題，人居環境嚴重惡化，屋頂綠化則是緩解眾多城市環境問題的有效方法。如上節所述，屋頂綠化可降低熱島效應，改善城市熱環境；可吸收有害氣體、有效滯塵，凈化空氣；固碳釋氧，增加空氣中氧氣濃度；可降低噪聲，改善城市聲環境；可有效截留雨水，緩解城市雨洪壓力，減少城市污水處理量，可美化城市，豐富城市空間層次，改善城市可視環境；可有效增加生態面積、休閑場所，拓展城市生活空間。因此，屋頂綠化充分體現了低碳城市節能減排、實現人與自然和諧相處的基本理念，屋頂綠化應該成為低碳城市建設最直接、可靠的有力措施之一。目前，即使我國屋頂綠化發展比較快的城市，屋頂綠化面積占可綠化屋頂的比例也與發達國家城市的15%～30%相差甚遠[10]。以上海為例，屋頂面積共1.2億m2以上，現有可綠化屋頂達1900萬m2，每年新增屋頂面積約300萬m2，但近年平均每年完成屋頂綠化僅10萬m2，屋頂綠化任重道遠。將屋頂綠化納入建設低碳城市的戰略中，將有力推動屋頂綠化的快速發展，解決目前屋頂綠化發展相對緩慢的局面。

3 低碳經濟時代有關屋頂綠化的幾個討論

3.1 屋頂綠化面臨太陽能利用對屋頂空間的競爭

在城市推廣普及太陽能一體化建筑、太陽能集中供熱水工程，建設太陽能采暖和制冷示范工程，是《中國應對氣候變化國家方案》的政策和措施之一。隨著技術創新和推廣普及，在建筑的太陽能利用方面的成本可能會大幅下降，發展會很快，由此形成對屋頂空間的競爭。這在新建建筑方面可能更為突出。當然，屋頂綠化在綜合效益方面比建筑的太陽能利用更具優勢。因此，在建筑設計、城市發展中，應綜合考慮屋頂空間的利用。屋頂綠化如果不納入建筑設計規程、不納入低碳城市戰略，將不利于屋頂綠化的發展。

3.2 屋頂綠化面臨節能建筑材料發展的威脅

建筑節能是國家節能減排戰略中的重要領域和扶持領域。隨著新的建筑節能標準、建筑節能技術的發展，節能建材與綠色建材的不斷應用，節能建筑將迅速發展。這勢必減弱屋頂綠化對建筑保溫隔熱、延長壽命、減少維護方面的節能減排作用。雖然保溫隔熱材料不能實現對屋頂綠化的節能減排作用完全替代，但對屋頂綠化的多功能主導利用方向會產生影響。在低碳經濟時代，屋頂綠化要發展，一方面要將屋頂綠化作為建筑節能技術的一項內容，納入建筑節能體系，推進新建建筑的屋頂綠化，另一方面，也要納入既有建筑節能改造技術和標準，使屋頂綠化在既有建筑節能改造中充分發揮作用。

3.3 屋頂綠化要注重制氧、凈化效應而不是固碳效應

屋頂綠化借助于植物的光合作用可以吸收CO2，放出O2，發揮吸碳釋氧的效應。但由于屋頂綠化主要以草、灌為主，木質化較少，因此很難像森林一樣持久地將CO2固定下來，起到減少大氣中溫室氣體含量的間接減排作用，即碳匯作用。但是，屋頂綠化卻可以增加空氣中氧氣濃度、可吸收有害氣體、有效滯塵，改善城市大氣環境，所以屋頂綠化要注重制氧、凈化效應而不是追求固碳效應。目前，限于屋頂綠化比較惡劣的植物生存條件，屋頂綠化植物基本選擇耐旱、耐風、耐熱（冷）的品種，無疑降低了植物的生長量。實際上屋頂綠化的生態功能大多數是基于植物生長的，因此今后在屋頂綠化植物的品種選擇、培育中，還應考慮植物的生長量問題。從發揮屋頂綠化生態功能出發，在草、灌配合中，應適度增加快速增長的灌木比重，條件允許，還可增加部分喬木；優選耐旱、耐風、耐熱（冷）同時具有高生長量的品種。植物生長產生的大量綠化垃圾可以作為生物質能源得到利用，同樣也可起到節能減排作用。

3.4 屋頂綠化不限于屋頂、不限于“周邊不與自然土相連接”的狹窄范圍

不管在學術領域還是政策領域，很多人將屋頂綠化局限在屋頂的范疇，局限在“周邊不與自然土相連接”的狹窄范圍。實際上，屋頂綠化僅僅是一個通稱，它應泛指在各類建筑物的立面、頂部區域所進行的綠化。建筑物是指人類用石材、木材等建筑材料搭建的、相對于地面固定的、有一定存在時間的供人居住和使用的一切物體，包括房屋、圍墻、橋梁、候車廳、假山、亭、廊等，立面、頂部區域指建筑物各個方向與大氣接觸的部分，包括屋頂、天臺、露臺、陽臺、外墻面等。將屋頂綠化局限于屋頂區域、建筑物頂部空間都是狹隘的。像爬山虎、葛藤等攀緣植物，是一種很好的綠化資源[11]，盡管可能根在地面，但卻攀附于墻面、屋頂，因其利用的仍是建筑物的立面、頂部區域，這是其生存空間的主體，也應屬于屋頂綠化的范疇。實際上，這種綠蔭遮蔽的屋頂綠化模式由于對房屋承重要求不高、成本低廉、管護要求不高、利用地面極小，具有很高的推廣價值。將屋頂綠化局限在“周邊不與自然土相連接”“脫離地氣”的狹窄范圍顯然是不利于采用多種形式實現屋頂綠化的。

3.5 屋頂綠化要考慮對水資源的消耗

屋頂綠化有力解決了城市地面綠化與城市發展“爭地”的矛盾，可以極大增加城市綠量，改善城市環境。但不可否認的是，水資源同樣是大多數城市的稀缺資源。經測定，盡管以耐旱植物為主，北京簡單式屋頂綠化年灌溉用水量為0.5～0.8t/m2，花園式屋頂綠化為1.2～2.5t/m2，這樣，北京目前每年用于屋頂綠化的水量大約60萬～100萬t。隨著屋頂綠化面積的不斷擴大，屋頂綠化水資源需求將會越來越大，因此，應加大用于屋頂綠化的耐旱植物品種的研發，爭取盡量減少人工灌溉干預，加強屋頂綠化灌溉技術的提高，節約用水，同時，要積極利用城市中的水資源，從而減輕對城市水資源壓力。

3.6 屋頂綠化要善于運用市場機制

從總體上來講，屋頂綠化是一種公共物品，因為其效益由城市共享，具有非排他性、非競爭性特點，因此屋頂綠化所需資金需要由政府提供。但這不意味著必須要由政府經辦。應在政府出資的情況下由市場完成，從而提高屋頂綠化的經濟效率。這也不意味著私人不能夠參與。實際上現實社會中的很多都市人都懷揣“都市農夫”的夢想，一份針對北京、上海、廣州等8個城市的1308名18周歲及以上常住居民調查顯示，超過33.1%的城市人表示有意向成為都市農夫，其中25.4%表示比較愿意，7.7%表示非常愿意；“都市農夫”每年愿花費1 668元、31.1天實現和滿足夢想[12]。顯然，依靠城市周邊各類農莊既不方便，費用也過于高昂，更不符合低碳的要求。將屋頂綠化從一種公共物品轉化為一種市場資源，出賣、出租給城市居民，成為實現和滿足“都市農夫”夢想的場所，將會大大解決政府資金投入有限，屋頂綠化進展緩慢、有建無養的問題。

就城市整體而言，房屋、道路、庭院大致各占城區面積的1/3。傳統的地面綠化由于土地面積的剛性限制，幾乎走到了盡頭，沒有多少潛力可挖。如果把屋頂全部綠化起來，城市綠化覆蓋率可增加15%。目前，國內外城市建成區屋頂綠化，發展很不平衡，我國仍處于初級階段，但在一些發展較快的城市其發展潛力仍然很大。而我國屋頂綠化發展較緩慢的原因也非技術問題，而主要表現在以下幾個方面：一是建筑設計上考慮欠缺；二是經濟效益不高而致使屋頂綠化未受足夠重視；三是居民對其認識不夠、沒有養成習慣；四是尚無鼓勵政策或立法，使屋頂綠化在城市綠化中所占比重很小。但無論如何，在低碳經濟時代，屋頂綠化在建設低碳城市、發展低碳經濟中都將大有作為。

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