現代墻面綠化技術存在的問題及對策

李鵬宇，郭逸凡，李 毅

（南京農業大學 園藝學院,江蘇 南京 210095）

現代墻面綠化技術存在的問題及對策

李鵬宇，郭逸凡，李 毅

（南京農業大學 園藝學院,江蘇 南京 210095）

墻面綠化是針對建筑外墻耗能及美觀缺陷進行的垂直技術處理,是綠化思維從二維平面邁向三維空間的一次飛躍。本文在總結國內外墻面綠化技術研究進展,分析優秀案例基礎上,著重描述了墻面綠化的理念、作用、方法和技術路徑,并對建筑墻面和陽臺等部位的綠化技術形式進行了歸納,剖析了影響垂直綠化技術應用的主要障礙及對策,強調了墻面綠化在城市景觀生態營造中的重要性和發展前景。

墻面綠化；形式；對策；應用

隨著生態文明意識的覺醒,人們在追求建筑空間舒適性的同時,更加關注環境和身心問題［1］。墻面綠化作為改善城市生態環境的重要措施,在國內外普遍得到高度重視,甚至以立法或制度形式予以強制推廣。國內方面,隨著世博效應的擴散,北京、上海、深圳等經濟發達城市垂直綠化建設力度越來越大,建筑物清新亮麗的綠化表皮迅速成為城市美麗的風景線和視覺焦點。

由于墻面植物的立地條件較為復雜,植物生境相對惡劣,故技術支撐是關鍵。對墻面綠化技術的進一步研究將有利于提高垂直綠化整體質量,豐富城市綠化空間層次,改善城市生態環境,降低建設成本。當前此領域研究雖然熱鬧,但創新、可靠、適用、低成本的技術仍很不夠,技術觀念也多落后,基于此,對前端技術及效果進行梳理,提煉出易于推廣的成套技術將是十分有意義的事情。

1 墻面綠化概念及作用

墻面綠化主要是人們在建筑墻體、圍墻、窗臺等建筑構筑物上進行垂直綠化,從而改良城市生態環境的綠化方式,是人們應對城市氣候變化、城市熱島效應日益嚴重等一系列城市病而推出的技術。目前,墻面綠化大多靠栽植攀緣植物來實現。與傳統的地面綠化相比,墻面綠化擁有更廣闊的發展空間。讓 “城市混凝土森林”變成綠色天然屏障是人們在綠化概念上從二維向三維的一次飛躍,并將成為未來綠化的基本趨勢［2］。

墻面綠化具有控溫、堅固墻體、減噪滯塵、清潔空氣、豐富綠量、有益身心、美化環境的作用。對建筑物還有保護和延長使用壽命的功能［3-4］。檢測發現：在環境溫度35～40℃時,墻面植物可使展覽場館室溫降低2～5℃,寒冷冬季則可使同一場館室溫升高2℃以上［3］。通常,墻面綠化植物表面可吸收約1/4的噪聲。與光滑的墻面相比,植物葉片表面能有效減少環境噪聲的反射,根據不同的植物及其配置方式,其滯塵率在10%～60%［5］。另外,通過垂直介面的綠化點綴,能使建筑表面生硬的線條、粗糙的界面、晦暗的材料變得自然柔和,郁郁蔥蔥彰顯生態與藝術之美。

2 墻面綠化發展情況

2.l 國外進展

在西方,古埃及的庭院、古希臘和古羅馬的園林中,葡萄、薔薇和常春藤等被布置成綠籬和綠廊,但具有現代意義的墻面綠化因技術含量和成本高等原因,發展一度受到現實因素的阻礙。2004年,法國生態學家、植物藝術家帕特里克·勃朗為凱布朗利博物館設計的800 m2植物墻 （圖1）成為墻體綠化的標志性工程［6］。

在2005年日本愛知世博會上,舉辦方展示了長150 m,高12 m以上的 “生命之墻”［7］,這次世博會將最先進的墻面綠化技術進行集中展示,給世人展現了一副美妙的畫卷。日本愛知世博會之后的短短幾年時間里,墻面綠化作為低碳建設形態的一個方面,在全世界范圍內受到了更多的關注。在西班牙,各種類型的色葉植物被用來綠化居民樓的外墻；在美國,別墅里有用綠化植物構建的隔離墻；在巴西,裝填了草籽和土壤的空心生態磚被做成“綠草墻”,這種 “綠草墻”被廣泛應用；在日本,栽植了灌木或花卉等的生態構件被安裝在各類垂直構筑物上,使灰色的工業產品融入到了綠色城市當中；在澳大利亞,人們用經過特殊處理的布袋栽植植物鋪設在塑料骨架上進行垂直綠化；在荷蘭,更多的有機材料被用來替代傳統植物生長基底,模塊化的種植槽被廣泛使用,豐富了墻面綠化的植物生長基底的類型。

圖1 凱布朗利博物館的植物墻

在上海世博會上,法國、加拿大、印度等國家館都分別采用了不同的墻面綠化技術,從而展現了全球在面對低碳環保問題上的努力,也預示著墻面綠化在未來城市建設中發展的廣闊前景［4］。

2.2 國內現狀

我國墻體綠化的歷史悠久。早在春秋時期吳王夫差建造蘇州城墻時,就利用藤本植物進行了墻面綠化［8］。而2010年上海世博會城市主題館總面積超過5 000 m2的墻面綠化帶來了強烈的視覺沖擊感 （圖2）。

目前我國建設綠色生態墻面的技術阻隔還很多,主要表現在建筑設計難度、建造維護成本,以及專業化作業水平等許多方面,雖然困難重重,與國外先進水平和工藝技術存在較大差距,但墻面綠化以其誘人的生命價值,已被越來越多的決策者、科研設計人員和普通民眾所認識,產業正步入快速發展的軌道。

圖2 上海世博園城市主題館的墻面綠化

模塊式墻面綠化是利用模塊化構件種植植物實現墻面綠化的形式 （圖3）。該類型的特點是墻面景觀效果好,植物易于生長,適用于難度較大的墻面綠化工程,適宜澆灌和微灌。

圖3 模塊式、貼面式墻面綠化

3 墻面綠化形式分類

3.l 模塊式墻面綠化

綠化模塊是由種植構件盒、種植基質和植物3部分組成。劉學祥［6］認為,綠化模塊的安裝和拆卸,最終通過人工完成,其構件應考慮方便施工,長寬通常控制在50 cm以內,重量在10～15 kg。這種綠化形式的具體實施方法是將植物通過方塊、圓形等幾何模塊構件進行專業栽植,然后通過預先設計好的固定方式統一固定在墻體支架上,從而形成預期的景觀效果。

3.2 貼面式墻面綠化

貼面式墻面綠化與常規的墻面種植形式截然不同,此形式是在墻面預先鋪設植物和生長基質,再結合灌溉系統而形成的綠化形式,另外還可采用噴播技術進行墻面鋪設作業 （圖3）。噴播技術是利用專業噴播機械將土壤、植物種子、肥料、保水劑等材料混合后加水噴射到巖面或建筑表面上的技術,目前噴播技術在道路邊坡綠化領域應用廣泛,對于墻面綠化領域是極佳的技術補充。貼面式墻面綠化的特點是可自由設計或組合墻體上的植物圖案,直接附加在墻面,無須另做鋼架,可澆灌和微灌,系統總厚度薄且具良好的防水阻根功能,有利于保護建筑物。

3.3 盆栽式墻面綠化

盆栽式墻面綠化是在不銹鋼、鋼筋混凝土或其他材料做成的垂直面架中安裝盆花或直接在建筑墻面上安裝人工基盤而實現墻面綠化的形式 （圖4）。這種形式與模塊綠化相似,也是通過預先鋪設模塊骨架展開,施工簡易快捷。盆栽式基盤的種類較多,通常都是在預設的支架上進行安裝,基盤有包囊式、卡盆式、嵌入式等不同種類。此綠化形式適用于立柱式花壇造景或臨時墻面綠化,一般使用霧噴或滴灌便可滿足植物生長需求。

圖4 盆栽式、攀援式墻面綠化

3.4 攀援式墻面綠化

這種綠化形式 （圖4）與常規的上爬下垂的垂枝型和輔助材料型不同,通常以墻面水平栽植槽為栽植平臺,在眾多水平栽植槽中,廣泛使用的形式是從墻壁筑梁后按設計圖案布置挑出種植槽,并在其中種植綠化植物,通常選植適合種植槽的小型灌木、花草或者攀援性強的攀援植物等。這類綠化形式較為簡易靈活,同時方便利用雨水直接澆灌,后期維護水平較低,可大大節省人工成本。

3.5 布袋式墻面綠化

布袋式墻面綠化是在貼面式墻面綠化系統基礎上發展起來的一種更為簡易的工藝系統 （圖5）。施工中,首先在做好防水處理的墻面上直接鋪設軟性植物生長載體,如毛氈、椰絲纖維、無紡布等,然后將裝有生長基質和植物種子的布袋置于軟性載體內。這種綠化形式同樣廣泛用于城市邊坡綠化領域,預制裝有植物種子和生長基質的布袋鋪設于邊坡的卡槽內,植物從布袋中自然生長而覆蓋坡面,達到良好的綠化效果。這類綠化形式造價較低,通常能在短時間內達到良好的綠化效果,適宜在大面積的邊坡治理及水土保持壁面上應用。

圖5 布袋式、V形槽式墻面綠化示意圖

3.6 V形槽式墻面綠化

V形槽式墻面綠化是在盆栽式和攀援式墻面綠化的基礎上衍生而成的墻面綠化類型 （圖5）,其最大的區別是用固定的V形槽代替了墻面栽植槽和人工基盤。施工中,首先在墻面上合理安裝V型槽,將植物生長基質布在槽內,在確保生長基質和種植槽固定的前提下,再在基質上種植植物。這類綠化形式適宜種植的植物種類較多,可將灌木、草花或藤本植物組合搭配,能營造出豐富的景觀效果,同時具備盆栽式、攀援式墻面綠化的特點。

3.7 其他擴展形式

以上提到的均是針對建筑外墻體或室外柱、坡等進行墻面綠化的形式,其實墻面綠化經過幾十年的發展,延伸出了許多擴展形式,值得研究和借鑒。

3.7.1 室內墻面DIY

一般來說,人在室內的時間遠遠大于在室外的時間。由于墻面材料、裝修等造成的惡劣室內空氣質量都會引起暈眩、惡心、疲勞等癥狀,危害人們的身心健康。因此,墻面綠化帶來的愉悅環境受到高品質工作、生活需求的熱捧。然而傳統墻面綠化的高成本和持久性問題始終令人望而卻步。如何促進適應生活標準的墻面綠化走進尋常百姓家,將是未來一段時間墻面綠化領域的熱門課題。

3.7.2 垂直農場

垂直農場概念的提出是墻面綠化的一個突破---將植物種在墻上,任何人走到墻下都可以收獲食物。美國Green living科技組織發明的Green living wall已經能夠提供0.9～1.8 m的種植范圍,西紅柿、黃瓜、西葫蘆、胡蘿卜、茄子、草莓、辣椒甚至西瓜都在上面成功生長［5］。眾多家庭已開始在墻上種植農作物。這種利用傳統土壤、100%有機生產、無添加任何化學物質的創新技術,不僅能夠有效利用緊張的城市土地,還可以緩解農業生產壓力,將為人們的生活帶來一場農業革命。可食用墻面具有深厚的研究潛力,并具有廣闊的發展前景,是未來建筑綠化的另一發展方向。

3.7.3 抽屜式墻面垂直綠化箱

近來,市面上出現了1種新型立體綠化容器---抽屜式墻面垂直綠化箱。這種產品首先采用抽屜式結構,方便盆體的安放和拿出,極大方便了使用者對花盆的日常維護,且澆水方便,各盆體可形成自動連續供水,滿足植物生長需要。同時花箱還具有儲水功能,可結合植物自身生長需要,提供水源,從而避免植物因澆水過多而被水淹以及澆水不足導致干旱等情況。目前,廣場、街道、公園、辦公娛樂場所等室內外均開始廣泛使用,并且能根據造景需要營造各種花墻造型。

4 墻面綠化植物資源的應用

墻體是建筑物最主要的結構,具備承重、分隔、圍合等功能,而墻面綠化在垂直綠化中也是最常見的應用類型。墻面綠化是指利用攀緣植物或者其他的植物材料裝飾城市中各類建筑物的外墻、圍墻、擋土墻,河道護坡墻以及一切垂直于地面的建筑物和構筑物墻體,按照一定的要求進行墻面垂直綠化布置,達到增加綠地覆蓋率,美化城市的目的［9］。

墻面綠化在進行植物搭配方面,首先應當注意植物本身與建筑色彩、形態、質感等方面的協調,這是景觀綠化的基本原則,然后考慮建筑物的高度、墻面朝向等因素,實現綠化效應和美化效應的完美結合。在建筑朝向方面,通常建筑南面和東南面的光照時間較長,而北面、西面的光照時間較短,且光線暗淡,所以在南面或東南面適宜搭配陽生植物,如凌霄喜陽,耐寒力較差,可種在向陽的南墻下；在北面或西面適宜種植耐蔭或喜陰植物,如絡石喜蔭,且耐寒力較強,適于栽植在北墻下。除了建筑朝向外,另一個直接影響墻面光照時間的因素便是建筑物間隔距離,距離越大,越適宜種植一些陽生或不耐蔭的攀緣植物,而距離適中或偏小則越適合種植一些耐蔭或喜陰的攀緣植物。一般情況下,許多用于墻面綠化的植物季相變化特征顯著,因此在主要使用落葉攀緣植物的情況下,應當考慮搭配一些常綠的植物進行組合搭配,從而避免落葉時墻面的突兀感,保證墻面的景觀效果,如在爬山虎中種一些常春藤、薛荔等。另外,針對同一品種的墻面綠化植物栽植,可形成統一且有秩序的墻面綠化效果,但在攀緣植物外圍應考慮種植常綠、落葉的喬木和灌木來豐富不同維度的植物景觀效果。

具體植物選擇標準如下： （1）覆蓋力強的淺根系植物,根系較淺,側根發達,以須根系為主,根系與介質結合快而緊密； （2）觀賞效果佳,以觀葉為主,葉片厚重而密集,株型低矮整齊,四季景觀效果好； （3）綜合抗性強,耐濕熱、耐旱、耐強光或耐蔭,同時又能耐寒、抗風、病蟲害少的植物品種［10］。目前,墻面垂直綠化以爬山虎、凌霄、扶芳藤等少量植物種類為主。值得試栽、推廣的有薛荔、網絡崖豆藤、常春油麻藤、爬行衛矛、金邊常春藤、花葉常春藤、綠葉地錦、五葉地錦、紫花絡石、美國凌霄等［11］,其中常綠種類有薛荔、常春油麻藤、扶芳藤、爬行衛矛、洋常春藤、絡石、紫花絡石等。觀花植物有網絡崖豆藤,花紫紅色,花期6-8月；常春油麻藤,花芳香、紫藍色,花期4-5月；美國凌霄和凌霄花橙紅色,花期6-8月。

5 墻面綠化發展存在的問題

墻面綠化作為一項歷史悠久的技術,經過近幾十年的現代再造,逐漸顯示出其無窮魅力。但目前該技術仍未能大范圍推廣應用,主要原因如下。

5.l 成本問題

由于垂直綠化本身的建造成本和維護成本都比較高,我們國家的經濟水準還遠遠沒有達到這個需求的爆發點,高昂的建設和維護成本阻礙了該技術更為廣泛的推廣應用。建造成本和維護成本高,是目前許多建設開發商不敢輕易選擇垂直綠化的重要原因。上海世博會的資料顯示,采用新技術的城市主題館的墻面綠化成本均在1 000元·m-2左右,基本與土建造價持平。許多垂直綠化項目不僅植物選種苛刻、報價高,且后期維護成本比一般綠化工程更高,尤其是維護成本的上升,會導致動態運營成本的增加,進而有可能使得這種原本需很長周期才能成熟的生態綠化系統半路夭折。

5.2 技術問題

墻面綠化與地面綠化不同,墻面的生長基質有限、水熱條件不穩定、植物生長特性不同,因而導致墻面綠化難以維護,穩定性與持久性自然大打折扣。在選擇適于墻面綠化的植物時,工作的進度與周期性也較難把握。首先是植物的選擇問題。進行墻面綠化時,選擇植物不僅要著眼于植物的攀援方式和所需要的輔助支架形式,而且還要考慮到最終的綠化效果。由于植物的育種馴化以及墻面固定技術的發展,越來越多的植物材料均可應用于墻面的綠化裝飾,但考慮到墻面的環境特點,須按照一定的規律和原則來應用植物。再者就是栽培基質的問題。考慮到墻面和植物袋之間的承重問題,用于植物墻上的植物栽培基質的配比不能太重。另外還有承載系統的問題,目前主要使用植物袋,而植物袋采用的是防水粘合一體膠水,難以滿足多變的墻面條件,這些均為較難攻關的技術難點。

6 發展墻面綠化的對策

墻面綠化是一項新興技術,給城市發展和人居環境建設帶來了全新的命題。針對墻面綠化推廣存在的問題,我們提出如下對策。

6.l 科研引領提高垂直綠化技術水平

目前,國內垂直綠化技術科技含量亟待提升,尤其在專利和新技術運用方面應體現創新價值。科技投入與政府引導也應適當加強。比如上海園林綠化局提出新增1 500萬 m2城市綠地的出路在向科技要綠,走垂直綠化之路,這對于墻面綠化技術研究就很有強心作用。

6.2 將墻面綠化作為建筑細部設計予以規范

綠化施工與房屋建設脫節是造成墻面綠化推廣困難的客觀因素,導致2個專業后期施工的尷尬局面,究其原因是建筑設計與綠化工程的脫離,若能把在墻面構造設計中附加綠化種植內容,將解決這一難題,比如生態墻體技術的推廣等。在前期設計過程中,充分考慮垂直綠化和建設主體的結合,不僅可避免后期墻體綠化帶來的2次施工和重復建設,克服聚苯板類保溫隔熱的種種不足和危害,節能降耗,還將大大改善人居環境,提升城市綠化品質。

毫無疑問,墻面綠化大有可為。為此,有必要建立完善易于推廣的墻面綠化技術體系,形成權威的設計規范和驗收標準,以確保墻面綠化投資的有效性。

可以預見,隨著墻面綠化技術的全面突破和發展,我們居住生活的這個熟悉的城市將展現綠滿房,花滿窗,果滿園的一面,混凝土森林將被垂直農場取代,城市處處鶯歌燕舞,鳥語花香,生活在這里的人民臉上洋溢的是幸福永恒的微笑。

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［7］ 巨大的綠化壁“BIO·LUNG（生命之墻）” ［EB/OL］. http：//www.expo 2005.or.jp/cn/eco/biolung.

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（責任編輯：張瑞麟）

S 688

：A

：0528-9017（2014）04-0519-05

文獻著錄格式：李鵬宇,郭逸凡,李毅.現代墻面綠化技術存在的問題及對策 ［J］.浙江農業科學,2014（4）：519-523.

2013-12-10

南京農業大學創新基金 （2013SY13）

李鵬宇 （1963-）,湖南岳陽人,碩導/高級建筑師/注冊城市規劃師,副教授,從事城市規劃與設計、人居環境可持續發展方向研究。