國內拼裝型屋頂綠化技術應用現狀

晉玉潔，華成謀，郭志強，路嬌嬌，趙丹青

(中建工程產業技術研究院，北京 101300)

1 引言

近幾年，我國經濟高速發展，越來越多的高樓大廈拔地而起，但城市熱島效應日益加劇，城市綠地面積流失嚴重，生活環境越來越嚴峻。隨著生活水平的逐漸提高，人們對生活環境的要求也逐步提高。夏季的高溫酷暑已經嚴重影響正常工作和生活。所以，如何改善城市熱島效應，提高生活質量已經成為目前迫切需要解決的問題。

屋頂綠化是指在高出地面以上，周邊不與自然土層相連接的各類建筑物、構筑物的頂部的綠化。屋頂綠化不僅可以提高建筑的景觀需求，還可以極大地改善城市生態環境。

2 屋頂綠化功能

2.1 增加城市綠色面積，凈化城市空氣

如今的城市高樓聳立，房屋擁擠，綠地面積缺乏，空氣質量下降，給人們的工作和生活帶來極大的困擾。在城市進行屋頂綠化，能在一定程度上增加城市的綠地面積。同時，屋頂綠地能吸收空氣中懸浮的灰塵和有害顆粒，起到天然的過濾作用，對凈化城市空氣非常有利。

2.2 緩解熱島效應，改善居住環境

近幾年來城市熱島效應非常明顯，屋頂綠化可以大大緩解夏季城市的這種現象。屋頂綠化可以遮擋陽光的強烈照射，大大減弱頂板吸熱，降低頂樓的室內溫度。在屋頂綠化面積達到一定程度時，將有可能改善城市熱島效應。

2.3 延長建筑屋面和防水層的壽命

普通的屋頂在強烈陽光照射下，要承受較高的溫度，其屋面防水材料及結構容易遭到破壞。而經過綠化的屋頂，太陽輻射熱量大多消耗在蒸發或被植物吸收，可有效降低屋頂表面溫度，能有效減少太陽輻射對屋面造成的破壞，從而延長建筑屋面和防水層的壽命[1，2]。

2.4 截留雨水

水資源稀缺是目前全人類面對的嚴峻問題，雨水的收集再利用越來越應該受到重視。作為城市雨水收集的重要組成部分，屋面雨水的收集利用一直是研究者們關心的問題。屋面雨水來自降水，經過屋頂植物的過濾凈化，屋面雨水一般水質較好，稍作處理甚至不做處理即可進行回收利用。此外，城市由于綠地面積的減少所引起的城市洪水問題也能夠通過屋頂綠化得到緩解[3]。

2.5 增加居民食物來源

屋頂綠化除了具有綠化環境的作用以外，還能給人們帶來一定的食物來源。在屋頂建造綠化園，種植瓜果、蔬菜，培植花卉、盆景，可以增加居民的天然綠色食物來源[4]。

3 拼裝型屋頂綠化

拼裝型屋頂綠化指在具有排(蓄)水、過濾等功能的模塊化可移動式特定容器中種植植物，用一定數量的容器在屋頂上進行拼裝組合來構建成片的屋頂綠化效果。

3.1 拼裝型屋頂綠化的特點

拼裝型屋頂綠化種植容器基本構造包括：蓄水層、阻根層、過濾層、排水層、滴灌系統、營養基質層、植物層、圍合板等。拼裝型屋頂綠化能夠一次性解決傳統屋頂綠化在建筑承重、建筑防排水、防根穿刺、植物水分供給、保溫隔熱等多個方面的難題，具有以下特點。

3.1.1 防止建筑物表面滲漏

植物種植容器底部密封，中間設有排水管孔，容器本體底部外側設有與通孔相通的排水通風槽?？梢詫⒒|不能吸收的多余水收集排出，不會在容器底部形成積水，不會發生屋頂滲漏，不會損壞原有防水層，施工速度快。

3.1.2 蓄水、排水、阻根能力

排水管孔的設計可使種植容器底部始終蓄水。當上層土壤缺水時，蓄水池中的水會向上蒸發(也可以沿著預留布條上升)，為植物補充水分，多余的水分則通過排水層從種植池收集排出。

3.1.3 可隨意拆卸移動

由于屋頂綠化容器為拼裝型，每一部分都可以成為一個獨立的整體，植物種植容器自帶保溫蓄水層，即便是沒有做好防水的裸屋面也可以直接安放。同時具有能自由拆卸移動的特性，可以按照需要拼裝出任意形狀，高度也可以按照基質厚度以及種植植物高度、冠幅進行調節。

3.1.4 輕型建筑綠化產品

目前市場上拼裝型屋頂綠化植物種植容器總厚度不高，飽和濕容重不超過60 kg/m2，可以降低屋頂荷載，即使對于未考慮屋頂綠化的既有建筑也同樣適用。

3.1.5 后期管理和維護費用低

植物種植容器一般使用壽命較長，無需頻繁地更換與維護，可以降低維護成本。

3.1.6 方便運輸

拼裝型屋頂綠化容器一般可以疊放，減少運輸時的占地面積和空間，節約運輸成本。

3.2 目前市場上的拼裝型屋頂綠化容器

3.2.1 節能型裝配式屋頂綠化模塊

這是一款適合屋頂綠化、屋頂花園、屋頂農場、陽臺種菜的，集防水、阻根、蓄水、排水和過濾功能于一體的產品。系統內通過單個的模塊相互連通，構成整體或分區的“有組織排水”系統，不損壞屋面，可以實現屋頂綠化和私家園藝的操作(圖1)。

圖1 節能型裝配式屋頂綠化模塊

產品具有以下特點。

(1)無縫組合：簡單實用的卡夾式連接，組合后的模塊實現無垂直縫隙的連接。

(2)操作方便：無須對屋頂有任何特別要求，可以直接安裝，方便快捷，特別適用于既有建筑屋頂的節能改造。

(3)防水阻根：架空安裝形式，與屋面系統分離，植物、基質和水不接觸屋面，具有可靠的抗植物根系穿刺能力，更強的抗風能力，確保屋面長久安全。

(4)抗壓性強：模塊內底部中空圓錐形構造，可澆注混凝土基礎，安裝太陽能裝置、假山、棚架等設施。

(5)壽命長久：埋置式施工，組合后的模塊周邊另設圍擋，模塊整體埋置在基質底部，模塊內種植基質厚度達50 cm，適宜多種植物種植，模塊使用壽命長久。

(6)蓄水節水：模塊內設計了仿農田溝渠狀的縱橫互通水槽，利用模塊邊排水孔不同高度的設計，完全自然狀態的基質底部充分蓄水，主要依靠雨水保證植物生長需要；加裝雨水收集管后，可實現雨水收集利用，兼具過濾、排水、蓄水、灌溉、通風功能。

(7)節約人工：無需重新施作防水層、防根層，快速輕松的施工方式，比傳統施工方法節約工時，維護簡單，節約成本。

快落山的太陽光灑進房間里，有點暗淡，又有點溫暖。齊海峰看著窗外想，周末要不要約她再去一次電影院呢？卻聽她在外面扯著嗓子喊：“老齊，今晚包水餃好不好？”

3.2.2 綠植草種植容器

綠植草種植容器，規格為500 mm×500 mm×65 mm，容器之間通過排水通道槽盒卡槽相連接(圖2)。容器體為正方形或長方形，具有4個側壁和1個底板，4個側壁下端設置在底板的側邊上，容器體的底板外表面下沉且底板內表面向內凸起而形成一個沿容器體底板對角線的排水卡槽，在該排水卡槽上開設多個排水孔，同時，在容器體的底板內表面位于凸起的排水卡槽兩側的底面形成蓄水臺；在多個種植容器組合安裝時，套置在排水卡槽內的排水槽可相互連通，形成一個排水系統，裝配十分簡單。

(a) (b)

產品具有以下特點。

(1)組裝方便：容器可以使用邊緣的搭扣進行連接，簡單方便，易學，便于施工。

(2)使用壽命長，功能完善：容器材料為PP(聚丙烯)材料，使用壽命可達十年以上，具有較高的耐熱性，具有完善的排水、蓄水、阻根等一系列功能。

(3)輕型屋頂綠化產品：與傳統屋頂綠化相比，可以有效降低屋頂荷載，適用于既有建筑屋頂綠化。

3.2.3 模塊式屋頂綠化種植容器

此容器集蓄水、排水、滲透、隔離等功能為一體，內盛輕薄基質，可以直接種植景天科植物，也可以在苗圃養護成型后移動到屋頂進行拼接，完成屋頂整體綠化(圖3)。

圖3 模塊式屋頂綠化種植容器示意

產品具有以下特點。

(2)具有節能、荷載輕、管理簡便，基本無需澆水、施肥、修剪、除草等優點。

(3)架空安裝形式，與屋面系統分離，植物、基質和水不接觸屋面，不會對屋頂防水產生不利影響。

3.3 拼裝型屋頂綠化植物基質

基質土保肥、保水、無毒、抗病、促進根系發育。質地均衡，通透性好，持水能力強，具有較強的緩沖性能和養分儲存能力，使用有機基質土，省水、省肥、省工，克服了長期使用化肥引起土壤退化和影響農林產品質量的問題。栽培基質應根據樓頂承載力、植物生長特性及自然環境條件盡可能地選擇適宜植物生長并具有良好的固根、保水或排水等性能的有機或無機材料。種植基質必須滿足植物生長條件，如貯水能力、孔隙容積和營養物質要求；必須有很好的滲透性能、一個長期充分的根系生長空間和一定的固定根系能力。通常情況下，是改良土(田園土+草炭土)或無機基質，從而滿足屋頂植物對種植土的要求，以此保證綠化植物的成活率。依據植物種類確定種植基質厚度，可參考表1。

表1 種植基質厚度

由于屋頂綠化植物生長所需的養分基本全由基質提供，所以需要根據植物的冠幅、生長速度、需養量來選擇基質，并在植物生長過程中注意補充基質和養分，以保證植物的健康生長，減化管理，降低成本。

3.4 拼裝型屋頂綠化植物選擇

“高處不勝寒”，由于屋頂相對于地平面高度較高，冬天時溫度會比較低，夏天時溫度會比較高，風力、雨水沖擊力也會比較大，同時晝夜溫差大、濕度小、水分小，所以選擇植物的大方向是喜光、耐溫差大、耐寒、耐熱、耐旱、耐貧瘠、生命力旺盛、少病害的花草樹木，如灌木、盆景、草皮之類，同時還要根據地區氣候條件的特點選擇，盡量選擇鄉土植物。

選擇植物時，以低矮灌木、草坪、地被植物和攀援植物為主，原則上不用大型喬木，有條件時可少量種植耐旱小喬木，這樣可以減輕風力對植物的影響。另外，為了能使植物更好地生長，還要遵循植物多樣性和共生性原則，選擇較多的植物品類，包括不同花期、不同觀賞部位、不同高度、不同葉片顏色、不同葉片大小等的植物等。以生長特性和觀賞價值相對穩定、滯塵控溫能力較強的鄉土植物和引種成功的植物為主，注意千萬不要選擇入侵植物品種，如若選到，一定要謹慎處理。

傳統的屋頂綠化為了防止屋面漏水，會選擇須根比較發達、主根不發達的植物，防止植物根系穿透建筑防水層；但當利用拼裝型容器進行屋頂綠化時，由于容器中具有阻根措施，可以適當降低對植物根系的要求，能選擇的植物品種會增多。另外，種植的植物，還要選擇易移植、耐修剪、耐粗放管理、生長緩慢、抗風、耐旱、耐高溫的植物。在屋頂綠化過程中，除了要選擇適合屋頂環境的綠化植物，同時也需要重視對綠化植物的配置以及搭配效果工作，從而提高綠化植物的觀賞性[5]。

綜上所述，植物選擇時的主要方法和目的如表2所示。

表2 植物選擇

3.5 拼裝型屋頂綠化灌溉方式

在屋頂綠化進行養護的過程中，灌溉是重要的養護條件，目前常用的灌溉方式主要有3種，滴灌、微噴灌、滲灌。3種方式的優缺點及選擇可以參考表3。

表3 屋頂綠化常用灌溉方式比較

對比3種灌溉方式的優缺點，可以根據所需要的功能來適當選擇灌溉方式。

3.6 拼裝型屋頂綠化養護管理

3.6.1 綠化養護

根據植物的生物學特性，適時適量澆水、施肥、增添栽培基質；及時調節栽培基質的酸堿度和含鹽量，以滿足植物正常生長需求；另外，還需要及時修剪喬木和花灌木，控制植物高度，保持根冠比平衡，冬季必須采取防寒、防風、防火等措施，保證植物可以安全越冬，確保植物的正常生長。在植物生長季節及時清理死亡植物，更換或補植老化及生長不良的植株，及時除草。

3.6.2 相關設施養護

拼裝型屋頂綠化裝置后期維護輕松方便，正常情況下，如發現有損壞植物種植容器，僅需將損壞的容器從種植基質中取出，再更換一個相同規格的容器即可[8]。

4 存在問題

我國由于傳統坡屋頂結構在承重以及相關規劃方面的限制，屋頂綠化技術相比國外起步較晚。我國雖然在技術創新、植物選擇、學術研究等方面有一定成果，但我國屋頂綠化發展仍然存在一系列問題。

4.1 推廣力度不高

屋頂綠化推廣一直制約著國內屋頂綠化的發展。群眾認知是屋頂綠化發展中的隱形力量。由于屋頂綠化會出現招惹蚊蟲、刮風時土壤四處飄散、植物受損等問題，許多人拒絕在屋頂進行綠化。另外由于屋頂綠化造價較高，即使有一定的補貼，人們也不會進行屋頂綠化。因此，群眾認知作為屋頂綠化的重要 一部分，它的提高將會打開我國屋頂綠化新局面的大門。

4.2 人才缺失

屋頂綠化需要較高的工程技術。我國在防水、排水、自動滴灌等方面的研究雖已有成效，但仍然存在很多不足。現北京、上海、天津、成都等地已經相繼出臺了屋頂綠化的技術指導，為屋頂綠化的發展提供了參考指標。但若想做成真正意義上的屋頂綠化，需要從前期規劃到后期維護等一系列整體成熟的理論和技術作為支撐。我國仍然缺少做屋頂綠化的專業技術人才和團隊。

4.3 屋頂利用率低

我國疆土遼闊，屋頂面積也十分廣闊，但因為前期規劃不合理以及后期的人為因素等使得可進行屋頂綠化空間已基本處于飽和狀態。目前，符合進行屋頂綠化基礎條件的屋頂多放置中央空調外機、裝修垃圾、廢棄物等，大大降低了屋頂的利用效率。

4.4 缺乏屋頂綠化地方性法規和技術規范

目前我國還未制定屋頂綠化系統性的法律法規。各地區屋頂綠化的立法層面低，執行力度不強，缺少專業規范指導；社會力量投入較少，獎勵政策不完善；涉及屋頂平臺綠化權屬、安全監管責任等重要權益問題在法律層面還未明確，屋頂綠化法制化進程緩慢，在一定程度上阻礙了我國屋頂綠化快速有序地發展[7]。

5 結語

隨著城市的發展、壯大以及城市“熱島效應”的日益嚴重化，人民越來越意識到城市綠化的重要性，只有增加綠化面積，加大綠化力度，才能改善生存環境，而城市用地非常緊張，城市的綠化必然要向立體空間發展，屋頂綠化成為城市綠化系統中重要的組成部分，同時也會面臨著更多的發展機遇和挑戰。

為加快綠色屋頂的發展，要制定相應的法律法規，明確屋頂的產權問題; 在維護的費用上，政府也應給予一定的經濟補助，重點推廣成本低廉、養護相對粗放的輕型屋頂綠化技術，從而使屋頂花園長時間發揮其景觀效益和生態效益。