人居環境中的建筑表面垂直綠化研究

賈釬楠　張勃

摘要：指出了人居環境包括自然、人、社會、建筑物和網絡5大因素，它提供了人類賴以生存、生活、生產所必須的資源。在建筑墻面垂直綠化的類型上，進行了詳細研究，提出了通過合理地利用先進材料和技術，建筑表面垂直綠化是可以輔助和提高建筑功能的。但是，目前建筑表面垂直綠化系統發展并不完善，仍需要繼續進一步研究。

關鍵詞：人居環境；垂直綠化；建筑表面

中圖分類號：TU2

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）07001403

1 人居環境釋義

人居環境是圍繞人類生存的各種外部條件或構成人類環境整體的各個獨立的、性質不同而又服從整體演變規律的基本物質組分要素的總體，包括自然環境和人工環境兩大類，以相對穩定和有序的結構構成，是一個有時、空、量、序變化的復雜動態系統和開放系統，為人類和其他生命體的生存發展提供相應的價值。

2 人居環境中的建筑垂直綠化的社會服務功能

隨著城市的高速發展，綠地面積越來越少。人們在努力挽救原有自然植被的過程中也逐漸將眼光放在了建筑外立面。通過對建筑外立面進行綠化來產生較好的環境效益。

2.1 控制城市發展形態和發展格局

不同于傳統的城市綠化系統，建筑垂直綠化不僅在水平方向上控制了城市的范圍，在垂直空間上又將綠化系統進行了延伸。

2.2 作為城市空間藝術構圖的骨架

城市是區域山水基質上的一個斑塊，可被視為一個復雜的生態系統，又可被分割為若干個獨立的生態系統，或依山或傍水或兼得山水作為其整體環境的依托。一個城市的人居景觀從外圍的城市自然景觀開始，貫通到城市內部空間中，再由城市內部空間的地表向上發展，從而形成了整個城市面貌的三維骨架。隨著生態環保意識的逐漸增強，以及城市景觀向景觀城市的轉變，城市垂直綠化系統越來越得到重視。

2.3 豐富城市的輪廓、層次及生命色彩

當今社會高速發展，造成了各個城市的建筑千篇一律，而且城市色彩基本上屬于灰色系。人居環境中的建筑垂直綠化可以讓植物隨著建筑生長讓綠色隨著建筑一起升高，在建筑表面或者建筑屋頂營造一個類似于大自然中的小的生態群落，組成城市高低起伏和自然柔和的曲線，從而使人們獲得具有韻律節奏的視覺美感。

3 人居環境中的建筑垂直綠化研究

3.1 當代人居環境中建筑表面垂直綠化的研究背景

考慮到建筑表面垂直綠化系統的復雜性（使用的材料、維護情況以及耐受力）和其所帶來的城市區域發展的潛力，城市立體綠化系統目前還存在著很大的爭議。

3.2 人居環境中的綠色建筑立面的3種形式

（1）垂直綠化也稱作立體花園。植物無論是種植在地面，還是攀爬在墻體上，或是種植在屋頂，都屬于垂直綠化的層面，可以提高城市的可視性、美觀度和社會影響力。

最簡單的綠色建筑立面營造是利用攀援類植物直接吸附在建筑物外立面，或者用鋼絲網格和纜線作為植物生長的支撐，形成一種直接式綠色墻體系統。依附在建筑物表面生長的攀緣植物提供了相對廉價的建筑表面綠化，但是這類綠化需要防止對建筑本身造成破壞。在這種垂直綠化立面規劃前，首先要考慮攀緣植物的攀爬高度。其次植物品種的選擇也會對建筑立面的美觀性和功能性產生影響。常綠植物可以保護建筑立面免受風雨侵蝕，特別是在冬季以及建筑的北立面。落葉攀緣植物可是使建筑物的表面產生視覺變化從而影響它的外部景觀。

（2）間接的垂直綠化系統，即間接綠色墻體系統。綠色植物以其他材料構成的網格為支撐，如鋼架（不銹鋼架、鍍層鋼架、鍍鋅鋼架等）、各種形式的木構架、塑料構架或者鋁架等。根據不同材料的重量、剖面厚度、耐受力以及價格的差異，每種材料所產生的景觀和功能效果都是不同的。這種間接垂直綠化可以與植物種植槽相結合。如果植物種植空間不夠，就需要營養物質和水合成的營養液，因此又產生第三種稱為生態墻體系統的垂直綠化形式。

（3）生態墻體綠化系統。是由模塊化的嵌板所構成的，這些嵌板里包括土壤和其他人造生長介質，如泡沫、毛氈、珍珠巖和礦物棉等。嵌板種植需要調制平衡的營養物質水溶液來滿足植物所需的全部或部分營養和水。這種系統通常采用一些常綠小灌木，但是這些灌木自然狀態下并不是垂直生長的。在過去幾年里，已經出現了幾種不同種類的生態墻體系統（圖1），從不同的生長介質開始，每種都有自己獨特的性質。

3.3 生態墻體綠化系統的優劣

由于生態墻體系統使用的不是單一的攀緣植物，因此增加了采用植物的多樣性，同時提供了更多的創造性和美學潛力。從功能的角度來看，相比于綠色建筑立面，生態墻體綠化系統在設計上要求更為復雜，因為必須考慮到大量的可變因素，而且在結構上，它是由好幾層材料構成的，除了支撐材料外，還有控制營養物質和水的材料。但是，生態墻體系統往往比較昂貴，而且需要消耗大量的能源材料，在維護方面也是比較困難的。

此外，不同的生態墻體系統有著不同的耐受力。以毛氈為基質的生態墻體系統的平均壽命為10年，而帶有土壤種植槽的系統可以存在50年以上。因此在設計中要考慮到生態墻體系統的各種功能以及將來會出現的問題，包括門、窗邊緣的細節設計，這樣才能避免造成損害，如水或營養液泄露引起的腐蝕等。建筑表面的綠色植物層可以減少建筑物表面的紫外線輻射量，從而提高涂層、油漆、塑料等物質的材料性能和機械性能，所以植物對建筑物耐受力方面也會產生一些積極的作用。

3.4 垂直綠化系統的生態環境效益

首先，垂直綠化不僅美化鄰里環境，而且具有療養作用，從醫院窗戶可以欣賞到綠色景觀的病人會比看不到綠色的病人恢復得快。建筑表面垂直綠化可以產生一系列積極的環境作用，如城市空氣質量的改善、城市野生動物種類的增加以及熱島效應的減少。空氣質量的提升主要是由于植物對空氣中細粉塵顆粒的吸附和對CO2、NO2、SO2等有害氣體的吸收。植物利用CO2進行光合作用產生O2和生物能，NO2和SO2在植物組織中被轉化成硝酸鹽和硫酸鹽，粉塵顆粒，特別是細小顆粒（直徑小于10 μm）主要是通過被吸附在植物外表面來減少大氣粉塵量的。所以，植物對大氣粉塵來說是一種完美的沉降介質。

其次，城市人居環境中垂直綠化系統可以有助于提高生物多樣性，尤其是對密度較大的城市環境。它不僅為微生物，同時也為較小的動物創造了易于生存的環境，如蜜蜂、蝙蝠、鳥類等。1993年Kohler研究表明在柏林的城市垂直綠化墻面上生存著各種各樣的鳥類，如麻雀、畫眉、烏鴉等，它不僅為鳥類提供了食物來源，還創造了良好的筑巢環境以及哺育幼鳥的條件。

再次，城市墻體垂直綠化系統可以減少太陽輻射所產生的多余熱量，降低城市過高氣溫。如今城市熱島效應已經導致城市氣溫比同時期的鄉村地區氣溫高出2～5 ℃，主要因為人造構筑物的表面熱量反射率大于自然地表。建筑表面的綠色植被可以攔截太陽輻射從而減少硬質鋪裝的表面溫度。綠色建筑墻面和屋頂之所以能夠減少大量的太陽輻射主要是因為植物繁茂的枝葉、光合作用和蒸騰作用等。盡管余下的太陽輻射（5%～30%）穿過植物枝葉使建筑的室內溫度升高，但是植物的蒸騰和庇蔭作用已經將這些剩余的太陽輻射和其他物體反射到建筑物上的輻射大大的降低了。Onishi的研究論文中表明，有樹蔭遮蔽的城市地區的溫度普遍比無樹蔭地區低2～4 ℃。

植物的蒸騰作用和遮陰效果通過影響空氣的濕度和溫度從而起到調節建筑物室內、外小氣候的作用，從而起到節約能源的作用。建筑物的垂直綠化和綠色墻體系統近年來已經進行了很多研究，實驗表明：綠色植物覆蓋的墻面比光禿的墻面溫度可以降低2～6 ℃。從而證明綠色植物覆蓋的墻面比無綠色植物墻面吸收更少的熱量，并且在夜間也輻射較少的熱量。

綠色墻面和生態墻體系統是不同的，但是都有助于降低建筑物的溫度和提高建筑物的絕緣性能，植物葉片可以產生滯留氣流層，具有一定的水容量，不同層面的枝葉之間形成的大量氣孔。建筑物的熱透射率和絕緣系數是由很多因素共同影響形成的，如風速、材料、顏色等。綠色植物層可以增強建筑物表面的熱透射率，減輕強風對建筑物造成的損害。

4 建筑表面垂直綠化系統可持續性的分析

綠色生態系統可以產生積極的環境作用，但其前提條件必須是所有的這些系統都是可持續性的，要優先考慮到所使用的材料的可持續性、系統的持久性、必需的營養物質和水的可持續性。如今可持續性已經成為一種材料或者產品所必須具備的普遍特性，也就意味著一個系統的空氣、水、土壤的承載能力對該生態系統地優劣、原材料和能源的節約與否產生著至關重要的作用。所有的這些因素都關系到景觀環境的營造、垃圾的產生以及周圍環境破壞因素的出現。

壽命周期分析是一種用來評價建筑是否可持續有效方法。Ottele等人研究了4種立體綠色系統的壽命周期，從而得出環境負擔與空調和供暖設備的節能情況有關系。4種立體綠化系統的結果如下。

（1）直接式綠色墻體系統對整體環境壓力的影響較小，因此這種沒有任何附加材料的綠化經常是那些需要通過各種檢查的案例的首要選擇。

（2）不銹鋼支撐的間接式綠色墻體系統對整體環境壓力有著較大的影響。

（3）含種植槽的生態墻體綠化系統并沒有造成很大的環境負擔，主要是因為它所使用的材料是自然生態的，并且增大了整個建筑系統地熱阻。

（4）毛氈層生態墻體系統因為它的材料持久性差而對環境造成了較大的負擔。

如圖所示（圖2）。

這是一個快速不斷發展的研究領域。在過去不到10年的時間內，不同材質、功能的垂直綠化系統紛紛出現。它們或積極或消極地影響著環境。各種各樣的材料，如木頭、塑料、鋁、鋼都被用來代替不銹鋼制成間接綠色墻體系統的支架，它們所產生的環境負擔大約比不銹鋼降低了10倍。

5 結論

通過對人居環境中的垂直綠化系統的種類以及它們所產生的環境效益的研究對比，得出當代人居環境中建造城市建筑垂直綠化系統的必要性、重要性及科學性。這種垂直生態系統對環境的改善、景觀效果的提升以及人們健康的保障都起到了及其重要的作用。然而，作為一種環境節能方法，它還沒有完全被人們了解接受，主要原因還是這個系統發展并不完善，在經濟效益和環境效益方面還沒有達到一個平衡點，所以為了改善當今各種城市問題，創造一個城市中的生態人居環境，城市建筑垂直綠化系統研究還需要進一步完善。

參考文獻：

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Abstract： Living environment includes five main factors which arenatural， people， society， building and network. All these providethe necessary resources for human survival， life and production. This paper makes a detailed research on vertical metope greening types， explaining by reasonable use of advanced materials and technology， how building surface vertical greening can assist and improve the building function. However， building surface vertical greening development so far has not been perfect， still needs further study.

Key words： living environment； vertical greening； building surface； plants