東北地區表皮綠化推廣現狀

宋慧馨，張靖宇，張雅婷，夏盛玉

(沈陽工業大學 建筑與土木工程學院，遼寧 沈陽 110000)

1 引言

如今人們與綠色自然之間的聯系變得越來越少，急劇擴張的城市化成為一座座鋼鐵森林，能源消耗嚴重，同時熱島效應、霧霾等一系列環境問題不容忽視，這些問題讓人們不得不重新審視自然的調節力量，法國植物學家帕特里克·布朗克將垂直綠化概念展現在世人面前，從2001年潘興霍爾酒店開始世界各地的表皮綠化發展迅速，中國緊隨其后，然而面對幅員遼闊的現狀，部分地區發展的速度緩慢，尚未成熟，東北地區位列其中。

2 國內立體綠化推廣現狀

2.1 廣州

廣州的垂直綠化較為成熟，多家技術成熟，方向全面的公司已成立，面向市場，他們對于廣州本土的氣候條件分析全面，工藝選擇，技術支持都很成熟，針對辦公室、小區、工廠、室外等多個方向提出具體靈活的處理方式。對于個別問題，例如陰陽面的解決方法，多樣的外觀形式，靈活的種植方法都值得借鑒。

2.2 上海

亞熱海洋性季風氣候，超過35 ℃的日子不超過10 d，今年冬季平均溫度6.6 ℃，氣候適宜，總體上看，上海更傾向于室內垂直綠化，室外沒有室內推廣程度高。室內垂直綠化的各項技術條件步驟分析更加全面，造型變化極其多樣，善于與固定存在的構件巧妙結合，眼前一亮。從設計到安裝再到后期維護分工明確，管理嚴格。

2.3 山東

暖溫帶溫潤型季風氣候，春秋短暫，年平均氣溫11～14 ℃，夏季多雨，春秋氣候易旱，垂直綠化推廣程度較低，室外垂直綠化不成熟，室內種類較多，跟南方地區相比造型一般，管理沒有發達地區嚴格，較發達地區仍有進步空間。

2.4 北京

溫帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春秋短促，最高溫度26 ℃，相對來說不算高，最低溫度-20 ℃，溫度較低，對于冬季室外綠植存活提出挑戰，因此北京垂直綠化傾向于室內垂直綠化，運用在室內裝飾，商場布置，技術多樣且成熟，可以正確處理各種室內場合的功能和審美需求，值得借鑒，而室外案例由于氣候問題寥寥無幾。

2.5 哈爾濱

溫帶季風氣候，冬長夏短，夏季平均溫度23 ℃，漫長而寒冷干燥的冬季平均溫度-37.7 ℃，因而室外綠植存活問題成為極大的挑戰，垂直綠化墻體減緩冬季的寒冷，故市民是接受的，然而哈爾濱的推廣程度不高，極少會有室外垂直綠化且能過冬，室內也大多依靠外地技術，本地垂直綠化技術程度與較為先進的地區相比差距極大。

以上列舉的4個區域可以代表中國整體的緯度分布特點，可以看出垂直綠化的推廣程度與地區氣候有很大聯系，冬季的最低溫度極大程度上限制了綠植的推廣，因此可以看出北方的垂直綠化與南方的差距，其中北京和山東的氣候特點與東北地區較為相似，四季分明，溫差范圍及氣候相似，以沈陽為例，四季可明確劃分，夏季多雨，冬季溫度-20 ℃，成為室外垂直綠化推廣的主要障礙因素，北京和山東可以作為東北地區發展室外垂直綠化技術的借鑒地區，而上海和廣州與東北地區溫度氣候差距較大，但其外觀形式和構件連接等發展較好的地方可以結合東北地區的區域特點進行改良加以利用。人們對于垂直綠化的需求是一致的，因此這也成為一個新的市場需求。

3 影響東北表皮綠化推廣因素

通常意義上講東北地區泛指東北三省，即黑龍江省、吉林省、遼寧省，本文中探討東北地區范疇即為東北三省。

3.1 東北地區緯度特點

東北地區屬于高緯度地區，溫帶落葉闊葉林分布區，氣候四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，冬長夏短， 雨熱同期。春秋季易受到低溫凍害，東北地區西、北、東三面環山，南面向海，這有利于濕潤氣流進入內陸，形成降水。

3.1.1 東北地區溫度對表皮綠化的影響

由表1可知東北地區溫大，過大的溫差給綠化維護帶來了很大的不便，這也是東北地區垂直綠化推廣困難的主要原因。

表1 1969年至今最高溫度與最低溫度匯總

3.1.2 東北地區濕度對表皮綠化的影響

東北地區屬于溫帶大陸性季風氣候，除與朝鮮和俄羅斯接壤外，部分陸地向海洋方向擴展呈現半島狀，黑龍江省受西伯利亞氣流影響較大，吉林省和遼寧省有大陸接壤，但間接受海洋氣流影響，沿海地區氣候濕潤，內陸地區氣候干燥，氣溫低，蒸發減弱，水分收入大于支出，濕度大，適合多類花卉綠植生長。

3.1.3 東北地區日照對表皮綠化的影響

東北地區年平均日照1183.28 h,在地形地貌、海陸位置等多重因素影響下，東北地區日照時數空間分布復雜，大致分為“西高東抵，南高北低”的空間分布特點，最高日照時數5月為255.1 h，最低日照時數12月，僅160.4 h光照不足，不利于植物生長(圖1)。

圖1 東北地區日照空間分布

3.2 東北地區目前技術限制因素

3.2.1 垂直綠化土壤技術因素

3.2.1.1 布袋式

布袋式是現在較為受歡迎的種植方式，采用一種超薄、強度好、保溫耐寒的布袋(表2)，其在做好防水結構的墻體上鋪設布袋內置適合植物生長的載體，比如毛氈、無紡布等，其內可設置滲水系統，且可充分利用雨水進行灌溉，形成適合植物生長的環境。布袋式可分為3種：瓦口袋，方口袋，島狀的獨立式(圖2)。

表2 布袋式垂直綠化土壤技術特點

圖2布袋式垂直綠化

3.2.1.2 鋪貼式

鋪貼式墻面綠化整體性強，總厚度薄，只有10～15 cm，灌溉系統與墻體種植袋結合一體在一種植毯上，形成一個整體，不需要在墻面設置骨架，可工廠化生產，生產受環境影響小，固定點采用特殊的防水緊固件處理，防水膜除了承擔整個墻面系統的重量外還同時對被覆蓋的墻面起到防水阻根的作用，有利于維護建筑，延長壽命，易施工，效果好。鋪貼式植物生長主要分為兩種:直立生長式(模塊的開口朝上);水平生長式(模塊的開口水平向外)。

3.2.2 冬季綠植保護技術因素

冬季綠植保護一直是我國主要的技術難題之一，我國幅員遼闊，緯度跨越較大，南北溫差不同，南方冬季氣溫適宜，北方冬季氣溫過低，植物難以存活，耐寒植物種類單一，使得北方的垂直綠化推廣受到一定阻礙。東北地區垂直綠化對于可越冬植物類型要求較高，對于越冬時期的養護要求更高。適合東北地區越冬植物有佛甲草、白三葉、野牛草等，可用于垂直綠化種植。

3.2.3 符合東北地區緯度氣候的綠植研發

由表3可見，3種植物可以適應東北地區溫差、濕度、陽光直射等客觀條件強，但外觀造型單調，設計受限(圖3～5)。

表3 3種符合東北地區氣候的綠植習性

圖3 佛甲草

圖4 白三葉

圖5 野牛草

4 以沈陽為例探究垂直綠化的推廣

4.1 沈陽氣候特點的研究與分析

沈陽，中國東北地區經濟、文化、交通、金融和商業中心，是遼寧省省會，也是中國重要的工業基地和歷史文化名城。 經度：123°43′，緯度：41°80′。

沈陽屬于北溫帶受季風影響的半濕潤大陸性氣候。受季風影響，降水集中在夏季，炎熱多雨，降水量為308.2～568.4 mm，四季分明。冬寒時間較長，近6個月，降雪較少，春秋兩季氣溫變化迅速，持續時間短：春季多風，秋季晴朗，沈陽年平均降雨量為714 mm(圖6)。

圖6沈陽市四季降水量變化

沈陽城市年平均氣溫：8.0 ℃ ，沈陽歷史最高氣溫：38 ℃ 出現在1952年 ，沈陽歷史最低氣溫：-33 ℃ 出現在2001年(圖7)。

沈陽光照時間最長出現在夏至，約為15 h，太陽高度角大約為71°，光照時間最短出現在冬至，約為9 h，太陽高度角約為25°。

4.2 垂直綠化推廣帶來益處

4.2.1 垂直綠化帶來的視覺提升

沈陽是中國最早一批重工業基地，因此城區規劃受時代影響，導致現在市區綠化面積過小，垂直綠化的出現很好地解決了這個問題，節約空間，對原有建筑進行改造，在市區內提高綠化率，建造天然氧吧，改善環境，親近自然。

圖7 沈陽市全年溫度

4.2.2垂直綠化對空氣污染的改善

在沈陽地區建筑立面面積10000 m2的建筑物表皮上設計垂直綠化改造，以佛甲草為例，1 m2的佛甲草平均造價108.5元，10000 m2的草需108.5萬元，后期維護2萬元，但綠植可以有效大量的吸收二氧化碳和其他一些有害物質，釋放氧氣，營造天然氧吧，可減少二氧化碳排放量73.9 t，年固碳量3.65 t，大大改善居民生活居住環境，減輕霧霾危害。

4.2.3 垂直綠化減少能源消耗

夏季垂直綠化可以減少陽光對外墻的照射，減少熱輻射降低熱傳導，能耗比常規幕墻降低40%左右，并減少空調負荷15%以上，有效降低溫度，冬季既不影響墻面得到太陽輻射，可減少加熱能耗約10%，初步計算，成本155元/m2，維護費2元/年，年節電量為14.4 kW·h，節能效益為10.08元，此外，減少噪音，減緩城市熱島效應，提高空氣質量，維持室內溫度平衡;冬季綠植根部可以有效地保溫減輕煤炭燃燒。

5 交互自控裝置

基于綠色建筑的多能源循環和垂直綠化的交互自控裝置，其結構特點及其功能，見圖8、9。

如圖8、9，該旋轉自控裝置結構放置于建筑玻璃幕墻外側，兩邊鋼筋混凝土結構固定支撐骨架，懸空架在幕墻外側，扇形旋轉可控栽培器固定于可控骨架上，便于旋轉控制，灌溉系統依附于骨架之上。由于扇形的變化豐富，加上手動控制裝置和旋轉軸，建筑表皮呈現更加豐富。利用扇形的結構特點，纖維土壤保障最小程度損耗，且保證安全性，夏季雨量大陽臺或者女兒墻處積水量多，大多是蒸發或者流入管道直接排出，造成水資源浪費，通過回水管便可以將這些水二次循環利用，澆灌綠植。秋冬換季，當室外溫度過低時，操作人員操控90°扇形旋轉可控栽培器旋轉至室內保護綠植。當綠植朝向室內時通過玻璃幕墻形成室內景觀。綠植上墻可以有效地形成天然空調，冬暖夏涼，改善室內生活環境，降低能源消耗。

6 結語

相比南方亞熱海洋性季風氣候地區東北地區在氣候問題上要克服的問題要多一些，但是可以通過探索解決這些問題，且這背后的益處遠遠大于投資，鋼鐵城市的到來帶來的危機已逐漸顯現出來，國家對于這一問題開始重視，這是一個未來趨向性的問題，東北地區作為重工業地區首當其沖，環境問題刻不容緩。

圖8交互自控結構示意

圖9 交互自控立面結構示意