北方綠色屋頂系統優缺點及限制性因素的研究

薛 楊 張伊博

(東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

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北方綠色屋頂系統優缺點及限制性因素的研究

薛 楊 張伊博

(東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過對發達國家現有綠色屋頂的研究，并結合我國寒地的實際狀況，從改善小氣候、凈化空氣、蓄水、減弱噪聲等方面，闡述了綠色屋頂的功能和意義，提出了綠色屋頂系統的設計方案和在寒地實施難題的解決方式。

綠色屋頂，環境保護，建筑能源，植物

1 概述

近年來城市快速發展使得環境逐漸惡化，碳排放量過高，出現溫室效應、空氣污染等不良后果。城市缺乏綠植降低碳排放量改善微氣候，在屋頂進行綠化，相當于在懸空的地面進行綠化，既能節省城市空間又能調節自然氣候，增大綠地覆蓋率從而改善城市環境。

我國大部分地區處于亞熱帶季風氣候，冬季較長且寒冷干燥，平原地區夏季較炎熱濕潤，四季分明氣溫年差較大。綠色屋頂在夏季可以緩沖室內外溫度，降低空調使用頻率節約能源，冬季可以達到保溫的效果，低碳環保緩解自然壓力，符合“可持續發展理念”。

2 研究背景

公元前4000年，人們就已經開始在建筑上建造綠色屋頂并開發露天場所所需的技術和材料。建筑和農業先驅們在祭祀用的神塔上建造了簡單的有植物的綠色屋頂和花園。

在過去幾年中，綠色屋頂脫離出美觀的淺顯含義，被發掘出巨大的生態和社會效益。綠色屋頂可以減少空氣污染和熱島效應，可以大規模減少雨水流失，并使都市利用面積最大化。

我國內地從20世紀60年代開始研究屋頂綠化的建造技術，從80年代開始，在個別大城市出現了較為著名的屋頂綠化工程。屋頂綠化發展和推廣尚處于起步階段,無論是從理念、接納程度、推廣措施、技術施工和維護費用等方面,都存在問題,有待于進一步發展。

3 研究意義

3.1 改善小氣候

小氣候指人類和生物的活動所造成的小范圍內的氣候，屋頂綠化影響范圍正是人類生產和生活的建筑空間。夏季當陽光輻射時，大約有25%～35%的熱量反射回天空，25%的熱量被屋頂綠植吸收，同時綠植的蒸騰作用需要吸收大量的熱并提高相對濕度，冷卻周圍空氣，直接降低居住環境的溫度。當裸露的混凝土屋頂溫度達46 ℃時，有綠蔭的屋頂溫度僅達32 ℃。

在冬季，樹冠可阻擋建筑物的輻射熱向高空擴散，將陽光照射的熱量截留，起到保溫的作用。有綠化的屋頂溫度比裸露的混凝土高出3 ℃～5.1 ℃。由于屋頂綠化極少種植喬木，限制了其改善微氣候的程度。

3.2 凈化空氣

屋頂綠化通過植物自身的生長特性，有吸收汽車尾氣、降低噪聲、滯留煙塵、放出氧氣的作用，從而改善建筑空間的衛生環境。

綠植同時進行光合作用和呼吸作用，兩項作用產生的O2和CO2相抵后，每頃樹林每年純吸收16 t CO2，放出12 t O2。

在高度10 m有綠化的屋頂或陽臺上，距離屋頂或陽臺1.5 m處空氣中的含塵量，比沒有屋頂綠化的屋頂或陽臺低36.7%，灌木使空氣中的粉塵減少13%～26%，使飄塵減少24%～45%。低矮的草坪可以防止灰塵再起，從而凈化城市空氣。百貨大樓內空氣中的細菌達400萬個/m3，結合適當的屋頂綠化設計，部分綠植散發出的揮發性物質具有殺菌能力，可以減少病菌的傳播。

3.3 蓄水(收集雨水)

綠色屋頂系統能提供很具有利用價值的開放空間，還可以通過減少雨水流失來減緩城市發展帶來的負面影響，降低建筑周圍環境的溫度以減小能源消耗。

逐步發展的規劃理念和環保意識顯示：雨水應該被收集起來。屋頂綠化正是海綿城市的一種實踐方式。雨水對地表水和地下水是一種有效地補充，不被攔截的雨水會作為污水被迅速排出，城市大面積的屋頂綠化則可以攔截雨水進入土壤以減少地表徑流，植被和支撐其生長的屋頂土壤充當著巨大海綿的作用。

3.4 減弱噪聲

噪聲是現代城市公害之一，屋頂綠化采用適當的樹種也可以減弱噪聲。當噪聲的聲波射到綠植上時，一部分被反射，一部分由于射向葉片的角度不同產生散射，使聲音減弱并趨向吸收。當聲音通過綠植時，由于枝葉的擺動使聲波減弱并迅速消失。

綠化屋頂至少可以減少3 dB的噪聲,同時隔絕噪聲聲效能達到8 dB。對于地處鬧市、機場、舞廳、廠房等的建筑物居民區來說,屋頂綠化無疑是個很有效的降低噪聲的方法。

4 研究問題

4.1 嚴酷條件下的植物生存問題

在我國，北方地區夏季冬季時間較長，春季秋季時間短促。冬季最低氣溫可達-40 ℃，因此植物的生存成為綠色屋頂在北方推廣的主要難題。我們可以模仿溫室大棚的方式，建造屋頂大棚。這樣既可以在夜間保持植物生存所需溫度，也可以在白天提升陽光的利用率增強光合效應。同時，可增加小部分天窗，在天氣較好溫度適宜的條件下打開，與外界進行氣體交換，調節微氣候。

挪威冬季漫長，由于缺乏樹木，當地的建筑多為磚石結構，為了保持室內溫度，當地的屋頂多以覆土的形式增加屋頂的保溫層，草坪屋頂不僅能夠增強保溫效果，還能防止雨水沖刷土層。

4.2 植物的土壤與灌溉

由于屋頂覆蓋的土層不同于大地土壤，也不同于自然界可以源源不斷的循環產生植物所需要的營養。大面積綠色屋頂植物的生存條件成為難題。考慮到樓頂的承重和灌溉問題，土壤可以選用質輕、保溫、保水性優良的人工土壤，并且在建筑時安裝自動灌溉系統。

4.3 植物的景觀問題

考慮到寒地特殊的氣候和不同的屋頂構造，景觀設計要適應環境條件。景觀設計既要美觀，又要保持四季常青。春季迎春、連翹；夏季珍珠梅、夾竹桃；秋季地被菊，桂花；冬季杜鵑、廣玉蘭；地被層選用耐寒耐旱的高羊茅。

4.4 建筑的能源問題

綠色建筑不僅僅是指建筑的綠化，節能環保也屬于綠色建筑的范疇。煤、石油、天然氣等不可再生資源是當今世界的主要能源，這些能源也給我們帶來了溫室效應、能源短缺等問題。最大化的利用太陽能和風能等清潔能源是綠色建筑的特色之一。太陽能發電、太陽能熱水、風力發電等加入綠色屋頂之中，可以用于建筑和建筑屋頂的動力能源。

5 結語

“建一棟樓，少一塊地”，如何才能彌補被占用土地的綠地空間，是緩解當前城市用地緊張所面臨的最嚴峻的問題。特別是在寒地城市環境的特殊氣候條件下，如何分析、利用綠色屋頂去化解如城市熱島效應、溫室效應等系列環境不利因素，同時考慮植物本身的綠化效果，并達到節能減排的目的，是值得思考探尋的話題。

[1] 魏 艷,趙慧恩.我國屋頂綠化建設的發展研究——以德國、北京為例對比分析[J].林業科學,2007(4)：95-101.

[2] 楊 盡,張仲軍,吳云飛.屋頂花園在人居環境建設中的作用[J].山西建筑,2008，34(7)：343-345.

[3] 陶 莉.草地式屋頂綠化的應用現狀與發展[J].計量與測試技術,2019(3)：87-88.

Research on the advantages and disadvantages and restrictive factors of north green roof system

Xue Yang Zhang Yibo

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Through the research on existing green roofs of developed countries, and combining with the actual situation of cold area in China, from improving the microclimate, air purification, water storage, reducing noise and other aspects, elaborated the function and significance of green roof, put forward the design scheme of green roof systems and the solution of implementation problems in cold area.

green roof, environmental protection, building energy, plant

1009-6825(2017)12-0195-02

2017-02-16

薛 楊(1995- )，女，在讀本科生； 張伊博(1996- )，女，在讀本科生

TU201

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