建筑外墻綠化隔熱系統之發展趨勢

張華立 李光范

(海南大學土木建筑學院，海南海口 570228)

隨著我國人民生活水平的提高，建筑面積的大幅增加，能耗劇增，建筑能耗已經成為能源消耗的一個重要組成部分。據統計，目前建筑能耗占我國能源總消費的30%，如果不嚴格控制，每年將以1%的速度增長，建筑節能刻不容緩。

建筑外墻綠化隔熱一般來講采用反射熱能、遮陽、綠化間隙通風及被動蒸發等方式來實現隔熱降低建筑能耗。通過植物遮陽和隔熱，不僅可以增加綠化面積、美化景觀、消耗二氧化碳，而且植物還可以在水分蒸發過程中，降低周圍環境溫度。外墻綠化不僅可以有效地遮擋日曬陽光，調節微氣候，節省建筑的空調能耗，還可以凈化空氣，吸收二氧化碳，提供更為舒適的人居環境。海南島具有得天獨厚的自然和氣候條件，四季常青，日照時間長，氣候炎熱，空調使用頻繁，墻體綠化隔熱節能的效果更佳。

發達國家建筑物的立體綠化的推廣實施已有十幾年，對墻體綠化隔熱與節能的實際應用做了大量研究和實驗。墻體綠化隔熱在發達國家歸納起來主要分為三種:第一種為墻體附著式即墻體綠化系統直接附著在建筑外墻面的綠化模式。所用填充材料種類較多，一般采用防水膜、纖維基質和植物營養盒等復合而成的材料。技術及材料若達不到高要求，植物根系及水的滲入會對墻體有一定損傷，并且不能保證冬季建筑外墻的美觀。例如倫敦最高的植物墻在Athenaeum酒店，種植了12 000棵蕁麻科植物，使用了超強防水層、強度高的植物毯材料及先進的施工標準來降低植物根系及水的滲入對墻體的破壞。第二種是與墻體分離的外框架綠化(框架材料一般為鋼材)供植物攀爬或者生長。外掛輕鋼框架，里面放置模塊化的植物培養盒，預埋給水排水設施或采用微灌系統為植物提供水和營養液，這種墻體綠化維護成本較高。例如世博會主題館的世界最大的5 000 m2生態綠墻，采用了每2年～5年換一次的可降解的植物盒和可防治病蟲害植物營養液。上海世博會法國館高達20多米、環繞整個場館的植物綠化系統也屬于這種綠化模式。第三種為攀爬式和種植臺式，攀爬式即為沿建筑外墻種植爬山虎、常春藤等攀爬類植物，攀爬式墻體綠化優點是造價低廉，適合大面積普及，缺點則為鋪綠用時長，很難四季常綠，更換困難，并且存在著植物高度的限制，只適用于低矮建筑物墻體;種植臺式則解決了植物高度不夠的問題，即在外墻采用每隔幾層設置長條形植物生長臺，例如圣地亞哥市的Chilean Consorcio大樓外墻的垂直綠化。

我國建筑物外墻綠化隔熱雖起步較晚，但其作為有效降低夏季室內溫度的手段和城市綠化的重要組成部分，必將成為城市低能耗及綠化建設發展的方向。我國墻體綠化的材料選用、技術和施工工藝離發達國家有一定距離。目前我國對第一種墻體附著式的防水性能和第二種墻體分離式外框架綠化中伸出建筑主體的構筑、木架、金屬絲網等輔助植物攀援模式研究不足。現有第三種攀爬式墻體綠化也大多是植物直接在墻體上攀爬，這樣一來對于墻體有一定的破壞作用。許多爬山虎的吸盤和墻面附著的青苔會分泌植物酸，對石灰粉刷的堿性墻面腐蝕性很強，并且由于大面積遮陰及植物的蒸騰作用，加劇了垂直綠化后的墻面的積水現象和潮濕程度，促進水泥砂漿的老化速度，使磚砌體長時間處于受潮狀態，給墻體的檢修和保養帶來不便，若墻體產生裂縫，植物的根系(或根狀莖)還會向里生長等。

需要改進的幾個方面如下:

1)國內對于墻體附著模式的植物根系及水的滲入對墻體的損傷研究不足。應充分考慮保持外墻的完整性，把植物的根系和水與建筑外墻分開，例如墻體分離式中的輕質鋼架與外墻的應用距離可采用英國項目目前使用的6 ft左右的距離。

2)與墻體分離的外框架綠化結構的重量及厚度缺乏控制和研究。我國外框架綠化結構普遍重量偏重，厚度較厚，應盡量優化培養盒及構架的重量和厚度，降低成本，提高安全性，采用輕質的植物盒基質和根系發達的淺根性植物。例如英國構架分離式實踐中采用的是0.5 ft厚的培養盒，包括其結構構件厚度總共不超過1 ft即2.54 cm。

3)對不同氣候條件下的植物種類的采用及材料的使用缺乏研究。我國地域廣，氣候分區之間的氣候變化顯著，因此應規范不同氣候分區下的植被種類、輕質植物盒材料的配置和外置構架輕質材料的選用，例如熱帶海洋性氣候下應采用耐高溫腌漬環境下的建材。例如結構框架可選用耐腐蝕不銹鋼，纜繩材料可選用耐紫外線、耐腐蝕、耐磨損的大力瑪纖維纜繩或者劍麻制成的白棕繩或者包塑鋼絲網。

4)建筑西立面由于太陽角度低應采用垂直遮陽，植物綠化中則應采用覆蓋法，導致開窗通風極為不便。對于構架分離式中的整體綠化存在著通風不足，形式單一等問題。應基于二維垂直綠化，研究三維多層次垂直綠化來增加通風及間接采光。此外一般來講建筑設計師在設計的時候更關注外表皮的美觀性和實施方案的靈活性來滿足不同的建筑外觀設計效果，因此研究通過控制綠化單元不同的陣列方式和覆蓋率對日照進行有目的的過濾也極為重要。

據胡永紅專家介紹“上海垂直綠化的成本在每平方米800元～1 000元人民幣，歐洲的成本是每平方米800歐元～1 000歐元，而日本的成本則是每平方米10 000日元左右。”預計隨著技術的進一步成熟以及規模化的推廣，垂直綠化的用料成本將有較大幅度的降低，“市區每平方米垂直綠化的費用可以控制在300元～500元人民幣。”因此我國建筑外墻綠化隔熱技術研究意義重大，造價的降低將提高大量現有建筑及待建建筑的墻體綠化的普及率，不僅具有巨大經濟效益，而且將對我國的生態環保及建筑節能做出重要貢獻。

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［6］http://www.wall21.cn/information_889_details_1769.aspx.

［7］http://www.news365.com.cn/tt/201005/t20100521_2712224_1.htm.