屋顶绿化研究（精选12篇）
屋顶绿化研究 篇1
近年来,屋顶绿化工程越来越为各级政府和众多专家学者所关注。发达国家关于屋顶绿化的建造技术和相关产品已日渐成熟,一些拥有丰富经验和深厚功底的屋顶绿化企业不断进驻我国,在开辟中国相关市场的同时,也将其先进的绿化理念、成熟的配套产品和相关技术带入中国[1]。但我国国内各地实施的屋顶绿化工程,却反映出技术选择上的不足和系统建设上的缺憾。因此,有必要集中对比分析国外成熟屋顶绿化系统,研究这些系统的特色,为国内各类企业研发相关系统提供借鉴,进一步推动国内屋顶绿化工程系统化、专业化和规模化发展。
1 屋顶绿化系统的宏观定义及具体构成
屋顶绿化是在有限的城市土地利用空间中提高绿地率的最有效方式,是对城市建筑破坏自然生态平衡最简捷有效的补偿,是节能环保型绿色建筑的重要内容,其生态价值、社会价值和经济价值正是其快速发展的重要内因。如今,各种屋顶花园、天台花园、阳台绿化随处可见,成为改善城市生态环境不可或缺的绿化形式。
然而,屋顶绿化绝不等同于简单地将屋顶后处理的过程,屋顶绿化系统应该规范地定义为运用系统的观点和方法规划设计和建造屋顶绿化,在研发、设计、施工和长期的养护阶段把屋顶绿化看作一个有机的系统,并融入整个城市生态系统之中,注重其系统内部及与周边城市生态系统的相互作用[2]。
屋顶绿化系统主要由屋顶绿化结构子系统(包括屋顶基础结构、防水层、屋顶护栏、管道、相邻建筑部件)、屋顶排灌子系统、绿化植物栽培子系统、节能节水设施子系统等部分构成。一套完整的屋顶绿化系统通常包括植被层、土壤层、隔离过滤层、排(蓄)水层、阻根层(防穿刺层)、离滑动层、防水层和结构层等[3]。
2 美德日韩典型成熟屋顶绿化系统比较分析
2.1 美国Liveroof屋顶绿化系统
该绿色屋顶系统是美国Liveroof公司的专利产品。它的特点是通过把土壤升高和为水分的流动开辟通道的办法,使土壤结合成一体,为植物创造了一个比较自然的生长环境。该系统的通道设置,见图1。
Liveroof屋顶绿化系统的分层示意,见图2。该系统增设了分离滑动层,考虑到由于集成隔根层、排水层功能的模块与防水层材料之间有时候会出现粘连损坏现象,因此在两者之间多采用玻纤布或无纺布材料,加一道分离滑动层。
Liveroof屋顶绿化系统的功能分析,见表1。
2.2 德国海纳尔屋顶绿化系统
海纳尔(Hainer)提供整体屋顶绿化解决方案,其屋顶绿化系统自重轻、防水佳、施工快捷、养护简单,适用于混凝土、木质、轻钢和各类坡屋面;屋顶绿化施工可采用机械固定、胶粘固定或空铺压重固定[4]。海纳尔重型屋顶绿化系统分层,见图3;其屋顶绿化系统功能分析,见表2。
德国的核心技术产品海纳尔专用防水卷材集成了过滤布、蓄排水层、隔离层、防水根阻层的多种功能,因此,其屋顶绿化系统层次结构大大减少,且系统厚度较薄,每m2质量比同类产品低。
2.3 日本TSRG屋顶绿化系统
TSRG屋顶绿化系统,是日本高村集团基于屋顶整体绿化概念研发设计的。其工作原理主要是利用蓄排水板迅速有效地排水,能使表面在雨天不积水,防止土壤流失,同时又具有水分储存功能,保证了植物的生长环境。TSRG屋顶绿化系统所必要的技术为:利用植物蒸散发功能来达到高效率冷却的植物栽植技术、建筑物的平屋顶处理技术、园林工艺技术、建筑结构技巧以及养护技术等[5]。TSRG屋顶绿化系统的功能分析,见表3;系统原理示意、组成分析及灌溉系统见图4—6。
2.4 韩国KICT-GRS2005屋顶绿化系统
屋顶绿化在韩国的普及,是从20世纪80年代开始的。联合国规定的城市人均绿地面积为60 m2,但首尔市人均绿地面积只有15.02 m2。为了积极推进屋顶绿化事业,韩国环境部和首尔市出台了屋顶绿化鼓励制度,激励人们扩大绿地面积,构建生态城市[6]。常见的韩国屋顶绿化系统,由建筑物或建筑物覆盖层、构造层、植被层构成,其中构造层包括防水层、阻根层、排水层、过滤层、土壤层(图7)。
KICT-GRS2005是由韩国建设技术研究院研发的有关屋顶绿化系统的一个系列,其特色为完全适应韩国夏季多雨的特点,能降低屋面的降水径流,整体自重较轻,施工方便。该系统已经成功应用于2006和2009年韩国庆尚南道固城郡世界恐龙博览会建筑屋面,监测结果显示绿化效果良好[7]。该系统的功能分析,见表4。
KICT-GRS2005系统的一个显著特色是对土层的工艺改造,即采用多孔洞的人工土层(图8)。该人工土层由天然土层中添加聚氨酯、纤维素、树脂材料和其他废弃物、环保材料合成制作,在土层上部增设孔洞,一方面容易栽培植被,固定植被根系;另一方面有利于减轻整个系统自重,有利于植被蓄水。该系统干燥状态下,密度最轻可达到120 kg/m3,蓄水饱和状态下可达到700 kg/m3。
2.5 美德日韩屋顶绿化系统对比分析研究
通过上述介绍,不难发现,尽管原始屋顶绿化系统组成构造类似,但是基于东西方文化差异和科技创新理念的不同,美系产品特色在于提供集成功能的模块,分层清晰,模块形成专利产品;德系技术系统从宏观入手,简化施工构造及分层,同时充分利用新材料,其核心技术为专用卷材,最后力推规模化使用和为客户优质服务的理念,形成品牌特色;日系技术系统从细处逐层发掘,将每个分层子系统化并赋予特色,为产品功能实现综合化、多样化和新颖化打下了坚实基础;韩国KICT-GRS2005系统则突出某一方面特色,整体构成和我国国内项目相似。上述各屋顶绿化系统的有关比较,见表5。
3 国内屋顶绿化项目分析
下面以北京红桥市场商用建筑改造为例,从中可看出国内目前有关屋顶绿化的进展情况。该建筑1992年建成,建造之初并未考虑作屋顶绿化,原有防水层采用普通SBS改性沥青防水卷材,屋顶表面由广场砖铺装覆盖。改造后,屋顶花园位于4层屋顶,总面积2 150 m2,其中绿地面积1 300 m2,主要包括绿化种植区、铺装广场、水景、花架长廊和舞台等内容,整个工程实现了生态效益、景观效益和功能使用较完美的结合,成为北京地区颇有影响的既有建筑屋顶绿化改造示范项目[8]。
图9所示为红桥市场改造前后的景观对比,表6所列为该项目所选用的材料。从中可以看出,尽管该项目屋顶绿化取得了较为显著的外观效果,但是作为屋顶绿化系统并未整体形成。我国的屋顶绿化还是处于利用国内外材料或工艺进行加工改造,并在分层施工的基础上完成的,没有形成系统特色和分层特色,且在节水灌溉、土壤利用和防风构造上没有具体的措施,因此和国外屋顶整体绿化系统相比有一定的差距。
4 结语
目前,总体来说,我国屋顶绿化从政策扶持到具体系统的形成均还不够成熟。但屋顶绿化对于中国这样一个人多地少的国家来说,在改善城市生态环境、减弱城市热岛效应、保护屋顶结构层和延长建筑使用寿命、实现绿色建筑和人与自然环境可持续发展等诸多方面意义深远。从上述国外屋顶绿化系统来看,尽管原理简单,但建造技术十分深厚,在材料、构造和系统集成方面,都值得国内企业进一步深入研究和借鉴。国内目前屋顶绿化系统多是利用国内外的专门材料或技术方案来改造实现的,缺乏品牌特色,没有形成高附加值的系统产品。笔者认为国内屋顶绿化相关企业宜从以下方面着手:1)密切关注各级政府推出的相关政策,注意行业导向和产业动向;2)研发国产多功能新型卷材,减少施工步骤,降低成本,同时注意开发各个分层(子系统)特色产品;3)关注国外最新相关产品和动态,积极引进并消化;4)企业内部制定出适合地方特色的屋顶绿化系统方案,有利于实现差异化竞争。
笔者坚信,在各级政府相关配套政策不断出台的背景下,只要有关园林绿化规划的设计者、城市建筑的建造者和环保节能的专家学者通力合作,共同关注和研究适合我国国情的屋顶绿化系统,必将不断促进屋顶绿化工程在我国的快速发展。
摘要：对源自美国的Liveroof、德国的海纳尔(Hainer)、日本的TSRG以及韩国的KICT-GRS2005屋顶绿化系统进行了介绍和对比分析;指出国内目前屋顶绿化系统多是利用国内外的专门材料或技术方案来改造实现的,缺乏品牌特色,未形成高附加值的系统产品;提出了研发国产屋顶绿化用多功能新型卷材等促进我国屋顶绿化工程的建议。
关键词：国外屋顶绿化系统,功能分析,对比,建议
参考文献
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屋顶绿化研究 篇2
盐城工学院土木工程学院
摘要：城市道路是城市的骨架，绿地作为道路环境中的重要景观元素反映了一个城市的发展水平和其精神面貌。综述城市道路绿化的意义和功能，城市道路绿化可以美化路容，净化空气，减少噪音，改善城市空气环境条件，是城市景观风貌的重要体现，采取措施，完善和改进城市道路绿化，具有一定的显示意义。同时对城市绿化设计原则和功能作用进行概述，也来了解我国如今的城市道路绿化的情况。关键词：城市道路绿化，绿化的类型，绿化的作用和意义
屋顶绿化研究 篇3
【关键词】 屋顶绿化 功能效益 城市环境 建筑空间
随着全球经济的快速增长，人口的激增与生态环境发展的矛盾日益突出，在有限的城市空间中，人口的急剧膨胀给城市带来的压力与日剧增。城市的建筑密度越来越高，绿地规模越来越小，建筑能耗和环境污染日益严重，生态系统被不断破坏。当人类一再受到来自大自然的报复时，人们终于开始对自身生存和发展有了危机意识。在1980年提出了“可持续发展”的概念，其核心内容就是“社会、经济、环境保护必须保持协调发展”。由此可见，建设可持续发展的建筑和城市，就必须大力加强环境保护工作，就必须提高建筑自身和城市范围的生态效益。
在北方高寒地区发展屋顶绿化，主要是受到了气候条件和经济条件的限制。一般来说，植物在气候湿润温暖的南方地区，易于存活，且生长更为良好，可选用的屋顶绿化的植物种类也更丰富。而在北方寒冷地区，春秋两季降水少，气候较为干燥，且多大风天气，冬季气温低，而室内由于供暖温度较高，造成建筑内外表面温差大，不利于植物过冬，且春季还容易遭霜害等特点。针对以上问题，在已有的基础上，分析现有的国内外寒冷地区的设计实例，结合我国具体情况，分析北方屋顶绿化的设计方法。尤其是冬季景观的持续性问题，更是北方绿化设计的重点部分。
1.屋顶绿化的生态效益
1.1绿化面积的增加：城市绿化中一个重要的指标就是城市人口人均绿地占有面积，我国城市建筑密度大，人口多，人均绿地面积不足4m2。与发达国家的普遍水平（人均绿地面积30-40m2）和先进水平（人均绿地面积80m2）相差甚远。城市建筑屋顶占城市总面积的30%左右，利用屋顶面积，实施屋顶绿化可以增加城市的绿化面积。
1.2净化空气，降低噪音：屋顶绿化植被通过光合作用，吸收二氧化碳放出氧气，除此之外，他们还能吸收空气中的有害气体。据估算，如果大城市1%的建筑进行屋顶绿化，那么城市中的二氧化碳和硫化物将减少一半。同时，绿化植物对声波具有吸收的作用，屋顶绿化可以降低噪声，改善建筑周围的声环境，绿化屋顶与非绿化屋顶相比，可减低噪声20-30dB.屋顶土层12cm厚时，隔音大约40dB，20cm厚时，大约46dB
1.3湿润空气，缓解热岛效应：屋顶植被通过直接的叶的蒸腾作用，可以增加空气湿度，缓解空气湿度剧烈的变化。植被还可以防止太阳光对屋面的直接照射，防止由于大面积的混凝土的热反射而造成城市热岛效应。
1.4雨水缓排、储水：屋顶绿化具有储水的功能，屋顶种植基质能涵养、储存大量的雨水，缓解雨水在硬质铺地上的急排，缓解城市雨水排放的压力。防止由于排水系统的阻塞而一雨成灾。资料表明，落在绿化屋顶的雨水仅10%-30%。排出屋顶，70%-90%存留在屋顶上，既节约了水资源，又为城市安全提供保障。
1.5创造生物生息空间：城市的发展是经济与自然生态的共同和谐发展，是节能的，可自我循环的，可持续的发展，大量的开发建设，侵占城市生态绿化必将破坏生态系统平衡。屋顶绿化换城市于生态绿化，补偿城市的绿化不足，为野生动物提供新的生活场所，从而改善城市的生态环境。
2.屋顶绿化的经济效益
2.1保护建筑：屋顶绿化吸收或反射太阳的照射，而绿化种植层犹如一层稳定的保护层，保护屋面不受到外界气温的影响，造成热胀冷缩而破裂，它可以有效的保护屋面，延长建筑的使用寿命。
2.2节省能源：屋顶绿化对屋面有效的保温作用，可以大大改善顶层室内的气温。在炎热的夏季，绿化屋面的温度仅为20-25℃，有效的阻止太阳热辐射，而在冬季，特别是在北方地区，屋顶绿化植物及其种植基质所形成的保温层，对屋面起到保温作用。据北京市东城区园林局在某中学五层楼顶进行屋顶绿化冬季保温测定，种植基质为200mm厚锯木，植物材料为草莓，屋顶有绿化的房间比无绿化覆盖的房间平均温度低2-4℃，因此，屋顶绿化对建筑有很好的生态节能作用。大面积种植屋顶绿化有利于城市的能源节约。
3.屋顶绿化的社会效益
屋顶绿化同城市园林一样，能给人美的享受，使人在紧张的工作之余，精神得到放松，消除疲劳。屋顶绿化对人们的心理的作用比其他物质享受更为深远。树木、草木等自然景观具有色彩美，形态美，芳香美。给人们在心理方面的一系列享受。当今，经济高度发展，社会竞争激烈，当人们脱离紧张、繁忙的工作，来到屋顶花园。欣赏大自然的优美景致，心灵得到休息。因此，越来越多的宾馆、办公楼、兴建生态屋顶花园。为人们提供休闲的良好环境。对整个城市而言，大量的屋顶绿化为城市增添勃勃生机，人们不在生活在汽车尾气和冷漠的钢筋混泥土的森林里，随处可见的绿化，消除了城市的单调，使人身心得到愉悦，使城市更加美丽动人。
4.社会经济比较
虽然发展屋顶绿化具有显著的生态效益、经济效益和社会效益，但是其应用过程却受到重重阻碍，其原因除了在施工过程中的问题，如防水、荷载外，其经济性因素也是一个重要方面。特别是在经济欠发达地区，建造屋顶绿化以及后期的维护，需要一定的资金支持。但是从长远考虑，屋顶绿化对屋顶的保温隔热作用，对屋顶的保护作用，对生态环境的改善作用，所带来的回报的是不菲的。同时由于建造技术的不断发展，薄层绿化技术，植物培育技术、新材料新技术的生产应用，使屋顶绿化的荷载越来越小，结构所增加的造价也相应减少。应该说新技术使屋顶绿化的建造费用降低。在经济欠发达的地区，可以推广“地毯式”的屋顶绿化。以前，每平米的总体成本超过200元。而今，每平米佛甲草的造价在36元左右，采用一次成坪技术，建造费用每平米70-80元，维护费用一年每平米3-4元。如果选择直接在屋面种植佛甲草，则每平米的建设成本还会下降20元，达到50-60元。种植佛甲草的屋顶绿化每年的绿色期在十个月左右，绿化工程的有效期一般在20年以上，性价比优势突出。再加上佛甲草好光又喜阴、耐旱、耐寒和生命力顽强等特点，易适应不同地区的气候环境，便于在全国范围内迅速普及；对于“花园式”屋顶绿化，造价在500元以内，大多在300元左右。按传统做法，25cm厚的卵石排水层每平米的造价为82.5元，30cm厚的一般土壤每平米40元，二者共计122.5元；而采用国内生产的30m的塑料中空排水板每平米费用低于30元，人工基质用30cm厚的“成都泥巴”，每平米造价也不及30元，二者相加还不到60元，造价比传统做法明显降低了一半以上。而且由于后者采用屋顶绿化薄层技术，节省了建造工期，节约了人工开支。随着规模化的生产，制约屋顶绿化发展的经济因素也必将随之减弱直至被人们忽略。另外屋顶绿化的保温隔热作用明显，夏季能有效降低屋面温度，冬季能保持室内温度，节省空调能耗。据测验，绿化屋面与普通刚性屋面相比，温度变化稳定，幅度小。有效的保护了屋面防水层由于温度的剧烈变化而导致的破裂。从经济角度来看，屋顶绿化节约了电能，保护了屋顶，提高了室内的舒适度，弥补了其初始的建造费用和日后的维护费用，于长远是利大于弊的。
综上所述，我国屋顶绿化事业的发展要靠技术的进步和政策和法律的支持，需要全民的积极参与，需要形成产业化生产，专业化的建造和维护。这样，我国的屋顶绿化就会越搞越好，市绿化就会越来越多，城市环境就会越变越美。
參考文献：
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屋顶绿化碳汇研究与测算 篇4
1 屋顶绿化的碳汇概况
1.1 屋顶绿化碳汇的定义
碳汇,指植物通过光合作用将大气中的CO2吸收并固定在植被与土壤中,从而达到减少大气中CO2浓度的目的。屋顶绿化碳汇是指通过在屋顶上进行绿化种植,对大气中的CO2进行吸收并将其固定在植被和人工土层中,从而有效地降低大气中CO2浓度。总之,屋顶绿化碳汇是指屋顶上种植的植物对CO2的吸收及储存能力。
1.2 屋顶绿化对碳汇研究的意义
屋顶绿化是一项投资少、节约土地、开拓城市绿色生态空间、在有限的城市空间里提高绿地面积的有效措施,也是美化城市、活跃景观的一种好办法,具有保护生态环境、调节气候、净化空气、遮荫吸热、降低“热岛效应”、节水节能的作用。
2 碳汇测算的方法步骤
厦门美亚屋顶绿化有限公司在美亚柏科楼面进行了绿化施工及碳汇检测。美亚柏科公司地处厦门岛内,地处亚热带,气候温和,雨量充沛。公司所在地海拔约226.1 m,年平均降水量1 143.2 mm,蒸发量1 651.3 mm,年平均相对湿度77%,平均温度21℃,最高气温40℃,最低气温2℃。该公司总建筑面积4 000 m2,屋顶面积2 100 m2,地下车库面积1 900 m2,总人口960人。公司规划建设完全依照国家标准完成,可作为城市建筑楼面的一般代表。
2.1 公司楼体碳源调查
城市建筑的碳排放源相对单一。内部建筑和道路系统构成成分以钢筋混凝土为主。土壤排放的CO2的量很小。绿色植物通过呼吸作用也会有CO2释放出,虽然总量较大,但是其自身的光合作用可以吸收大量的CO2,综合比较,其CO2的排放量相对较小。因此,在对该公司进行碳源的统计时只需要对能源消耗排放量及员工呼吸的排放量进行考虑。根据公司的实际特点,碳源的排放可以分为2个方面,即直接排放和间接排放。一是直接排放。主要包括:员工呼吸作用产生的CO2;员工汽车排放的CO2。二是间接排放。主要包括:员工用电产生的CO2;员工用水产生的CO2。前者通过电厂间接排放;后者通过污水处理厂间接排放。
2.2 碳源计算方法
对碳源进行计算的方法较多。目前,主要有以下3种方法:物料衡算法、实测法及排放系数法[3]。3种方法各有优缺点,可以互为补充。3种方法中,以物料均衡法精确度更高,但其工作量较大[4]。为了提高计算的精确度,本文采用了物料均衡法。
2.2.1 能源使用排放CO2量计算。
能源使用产生CO2主要是由于使用煤、石油、天然气而产生的CO2。不同的燃料通过不同的计算公式的转化,就可以对其排出的CO2量进行计算。不同的燃料含有不同的能量,为了计算使用时方便,应对其标准进行统一。可将各种燃料按照一定的比例统一换算成标准煤来表示。其换算的公式为:
1 t原煤=0.714 t标准煤
1 t原油=1.43 t标准煤
1 000 m3天然气=1.33 t标准煤
根据有关专家的统计,每减少1 kW·h的电量,就可相应地节约了标准煤0.4 kg,减少碳粉尘的排放0.272 kg、CO20.997 kg、SO20.03 kg、氮氧化物0.015 kg[5]。为此可推算出以下计算公式:
减少电使用量1 kW·h=减排CO20.997 kg
减少标准煤使用量1 kg=减排CO22.493 kg
减少水使用量1 t=减排CO20.194 kg
以上电量折合标准煤的量按照等价值的原则,即1 kW·h电=0.400 0 kg标准煤,1 kg原煤=0.714 3 kg标准煤。由此可知,每使用标准煤的质量达到1 kg,CO2的排放量就可达到2.493 0 kg。通过已知区域使用的标准煤的量即可对该区域的CO2排放量进行计算。
2.2.2 人类呼吸排出CO2量计算。
每天每人通过呼吸作用向大气中排放的CO2量约为1 140 g[6]。一般只要有绿色植物的存在,呼气作用所产生的CO2也通过植物的光合作用被吸收。为此可推算出以下计算公式:
CO2的排放量(kg/d)=人数×1.14
根据该公式可以对每天排放的CO2量进行计算,也即可对每年每个人排放的CO2量进行计算。通过已知区域的人口总数就可对该区域内由于人类的呼吸作用而产生的CO2量进行计算。
2.3 屋顶绿化植物的碳汇计算
目前对碳汇进行计算的方法相对较少。通常可采用生态学的方法,在对植被生物量进行测定的基础上进行植被碳汇的计算[7]。美国林业属研发的CITY Green软件在确定碳吸收因子、研究区面积及植被覆盖率的基础上可以计算出地区植被CO2吸收量。该方法的优点是方便快捷,但是不能对不同树种的碳吸收量进行区分。
公司由3栋楼体组成,分一栋、二栋、三栋。一栋作矮乔木,灌木,草坪绿化;二栋作草坪与农作物,三栋作空白对照,并测量3个楼面的室内外温度,以作比较。
楼面所种植的植物种类分为矮乔木、灌木、藤本植物、花草及各种农作物。
矮乔木包括桂花、香水柠檬、芭乐等,占种植比例的5%。灌木包括金银花、山茶花等,占种植比例的10%。藤本植物包括百香果、葡萄等,占种植比例的25%。花草包括佛甲草、矮牵牛等,占种植比例的30%。农作物包括水果玉米、番茄、韭菜、芥菜、包菜、台湾地瓜叶、香蕉等,占种植比例的30%。
其中,矮乔木、灌木、藤本植物采用生物清单法。计算公式为:
式中:C为碳汇量,V为蓄积量,D是树干的平均密度,R是树干生物量在生物量中所占的比例,c是植物中的平均含碳率,T是碳元素分子质量占CO2分子质量中的比例[8]。
3 结果与分析
3.1 碳源计算结果及分析
对公司2010—2012年每年的用电量和用水量进行统计换算。汽车按平均行驶20 km/d,1 km排放CO20.4 kg进行碳排量的折算(t<0.05),得到表1。由表1可知,公司用电所耗能量是该公司的第一碳源,主要耗电途径为中央空调的使用及日常照明、电脑操作等。其次为人员呼吸排放和汽车尾气排放。平均每年排放CO2量1 364 290 kg。
(kg)
3.2 碳汇计算结果及分析
对2010—2012年植被碳汇数据统计(t<0.05),得表2。由表2可知,矮乔木只占种植面积的10%,但碳汇量却是楼面碳汇总量的47.9%。花草和农作物占种植面积的60%,而碳汇量却只占34.7%。灌木碳汇量占17.4%。表明了乔木的碳汇能力要大于草坪、灌木及农作物。草坪虽不及乔木的固碳能力,但也拥有强大的碳汇功能,草坪对土壤碳汇的影响主要通过增加土壤碳库和植被碳库来实现。草坪植物通过光合作用将大气中的CO2固定并将其以有机物的形式储存在植被和种植层中。2010—2012年平均每年碳汇量(CO2)为127 177.3 kg。
(kg)
大部分农作物随着人们采收、食用后,基本上又将所固定的CO2释放出来,对碳源的固定意义不大。屋顶农作物种植是相对于当前高能耗、高排放、高污染的现代工业化农业而提出的新型种植模式。现代工业化农业生产过程中,化肥农药的广泛使用,机械运作的大量排放,无一不是高能耗、高排放、高污染的行为。屋顶绿化农作物种植采用有机栽培模式,不使用化肥及农药。采用秸秆沤肥还田技术,将玉米秆、番茄枝叶及其他枯枝败叶发酵腐熟,归还栽培槽内,保证了屋顶农作物最大程度上的碳汇能力。同时,在灌溉方面,采用喷滴灌技术及雨水收集利用技术,使水资源得到了高效的利用,减少了用水用电产生的碳源。这对于固碳减排都有重要贡献。
3.3 楼面温度调查分析
将公司第三栋楼面作对照,每天12:00测屋顶内外表面的温度。分别得到每个月的平均温度(t<0.05)(图1、图2)。由图1、图2可知,在春夏秋季,有屋顶绿化的楼面外比未绿化的最高降低5℃左右。屋顶内表面最高降温3℃左右。在冬季,屋顶内表面比外表面增温1～2℃[9]。充分表明,屋顶绿化对公司整栋建筑有温度调节的作用,这不仅减少了空调的使用量,同时也对屋面形成保护,延长了建筑体本身的使用寿命。而安装中央空调的楼面,在5—9月的高频使用过程中,每降温1 kW·h,耗能将增加5%～6%。以此计算,公司每年将节电37 890 kW·h,相当于CO2排放量37 776 kg。按照每建造1 m2排放CO2574 kg,楼体使用寿命70年计算,楼体每延长1年,相当于减排CO2328 000 kg。
4 结论及讨论
综合该公司的碳源碳汇数据分析,进行屋顶绿化后,共节能减排12.1%。其中,实际碳汇率为9.3%,减排率为2.8%。按照厦门水电收费标准,每月可为公司节约2.08万元的能源消费。屋顶绿化项目方兴未艾,厦门作为国家园林城市,绿化覆盖率为33%,人均公共绿地为9.5 m2,但岛内可用土地资源有限,而城市建筑的屋顶则为全市绿化提供了新的平台。据统计,厦门岛建成区约60 km2,其中已建房屋占地面积21 km2,并且还在以每年1 km2以上的速度增长。如果将已建房屋的1/2用作屋顶绿化,其面积相当于100个白鹭洲的面积。这对发展低碳节能经济、CO2的固定以及提高人们居住环境都有重要意义[10]。
随着经济的迅速增长,人们的生活环境正逐步恶化。人们在寻求各种节能减排模式及低碳生活方式的同时,还应积极创造美好的环境。屋顶楼面的合理绿化,将在极大程度上减缓城市热岛效应及温室效应的步伐,固定更多的CO2,为打造美丽城市提供新的路径[11]。
摘要：气候变化是全球未来发展所面临的巨大挑战。屋顶绿化的开展在减缓城市温室气体排放方面发挥着重要的作用。碳源-碳汇特征的研究是建设低碳社会的先决条件。分别使用了物料均衡法和生物量统计法对美亚柏科公司楼面碳源-碳汇进行了计算分析,结果显示:进行屋顶绿化后,共节能减排12.1%。其中,实际碳汇率为9.3%,减排率为2.8%。这为屋顶绿化在增汇减排上的作用提供数据参考。
关键词：屋顶绿化,碳源,碳汇,测算
参考文献
[1]季昆森.协同发展循环经济与低碳经济[EB/OL].(2010-01-28)[2011-0 1-05].http://www.cenews.com.cn/xwzx/gd/qt/201001/t20100128_630386.html.
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[10]李晓燕.基于模糊层次分析法的省区低碳经济评价探索[J].华东经济管理,2010(2):24-28.
城市绿化植物生态效益研究述评 篇5
大量使用生态效益较好的绿化植物,对于改善城市生态环境将起到重要的作用.文中概述了国内外城市植物生态效益进行的`在单一生态功能、多种生态功能方面的研究.并进行了评述,提出了城市绿化植物生态效益研究的方向.
作 者：韩焕金 周用武 柴一新 作者单位：韩焕金(南京森林公安高等专科学校,期刊编辑部,南京,210046)周用武(南京森林公安高等专科学校,侦查系,南京,210046)
园林绿化植物配置的研究 篇6
关键词：园林；绿化；植物；配置；科学；统筹
城市园林绿化的造景类型，从多方面着手进行设计，生态型造景是按照生态园林植物配置的原则，运用生态工程创造各种类型和结构、能够长期稳定共存的复层混交立体植物群落，恢复人与自然的和谐，充分发挥园林绿化的生态效益、景观效益、经济效益和社会效益。
1 园林绿化的意义
园林绿化工程是一种公共事业，是在国家和地方政府领导下旨在提高人的生活环境。园林绿化工程在现阶段的工作往往需要多部门、多行业协同作战。为提高生活质量、造福于人民的公共事业做出贡献。
居住小区绿地和单位附属绿地的植物种植面积，不低于其绿地总面积的百分之七十五；工业集中区与居住区之间应当建设宽度不小于三十米的绿化隔离带；绿化隔离带的植物种植面积不低于其绿地总面积的百分之八十；园林绿化应当坚持因地制宜，注重植物群落多样性和乡土植物的应用，培育、引进和应用适应本地自然环境的植物品种，均衡配置乔木、灌木、地被植物和花卉。
2 园林绿化植物配置
2.1 规则式配植
行植：这种方式主要是在道路以及广场、围墙的边缘应用较多，表现为株距相等，行距相等，较为整齐的特点，这种种植方法即为行植。
正方形栽植：这种栽种方式主要是按照方格网的方式，也是较为整齐，并且株行距保持相等。
长方形栽植：这是行距大于株距的栽种方法，是由正方形栽植发展演变而来的。
环植：按一定株距把树木栽为圆环的一种方式，可有1 个圆环、半个圆环或多重圆环。
带状种植：常见于在园林以及防护林带的种植工作种，采取数目的多行种植或者带状种植，从而形成一个防护的作用，通常在树种的选择中选用大乔木、小乔木和灌木的科学搭配来实现。
2.2 观赏型 在园林绿化的植物配置工作中，观赏型的植物群落是一种常见的选择方式，通常在园林设计中，工作者习惯采用春花、夏叶、秋实、冬干，这种方式能够达到四季有景的目的，需要通过对植物的科学搭配和布置，春季可以选用多种乔灌木以及花卉来实现，例如碧桃、迎春、白玉兰、樱花、榆叶梅、丁香类、绣线菊类、腊梅、牡丹、海棠等，具体的植物种类选择可以根据当地的气候特点和土壤特点来进行，要坚持适地的原则，在夏季往往要根据树种来选择，在树种的选择上以既能装点风景又能提供阴凉为基础，同理秋季、冬季也要根据各地的气候特点来进行科学的选择，例如冬季可以选用干皮为红色或红褐色的马尾松、山桃，干皮为白色或灰白色的白桦、白皮松等；干皮为绿色的竹、梧桐等。
2.3 耐污型 顾名思义，耐污型的植物设置主要是根据植物对污染性的耐性为基本评价，通常采用光合作用、蒸腾作用以及吸污作用较强的植物作为基本搭配，适用于一些局部环境污染较重的地区，在污染地区的种植要保障复层结构的设置，组成抗性较强的植物群落，例如可以采用侧柏或云杉+毛泡桐或银杏、构树等。
2.4 适地适树 坚持适地适树原则，广泛使用成本低、成活率高、景观效果好的乡土树种。公园改扩建时，园林部门依山就势建设绿地，同时对现状苗木进行保护、利用，对自然水体进行净化、修复。例如可以通过在周边铺设卵石层、砂砾，雨水被卵石和砂砾过滤杂质后，顺着管道流向低处的渗水井，从而将城市泄洪、地下水自然保存、渗透，最大限度保持了湖水的自净和海绵功能。“适地适树”原则非常重要，应综合考虑种植区域的小气候条件，这样才能达到最理想的植物配置效果，不能不顾地理位置和气候条件随意种植各种园林植物。而且从多个地点的调查结果来看，城市绿化植物的配置，应以自然混交的形式较好。这种群落结构可有效或间接地提高组成群落中各种植物的耐寒能力，也有利于充分发挥园林植物的美化功能。一些耐寒性差的植物尽可能地种植于公园绿地，其避寒能力将优于种植于道路绿地等带状绿地中。
2.5 节地措施 大力推行节地措施，城区沿街单位全部实行拆墙透绿，实行绿化资源共享；老城区广泛开展见缝插绿，对城市道路人行道外侧空地进行绿化，拓展道路绿化空间；利用围墙、山墙、河岸、屋顶等实施立体绿化；对道路两侧荒山荒坡进行生态修复。在绿地建设中，园林部门广泛采用透气性铺装透水砖、草坪砖，以此补充城区地下水资源。对于公园景观水体的补给也是因地制宜，在自然水体边建立绿化浇灌取水点，城区绿化全部采用河水浇灌。
2.6 科学管理 管理过程中要采取坚持高标准的管理方式，严格按照国家园林规范，通过相关管理计划的制定来进行科学的养护工作，其中对绿化养护中的浇水、修建、施肥、害虫防治等工作都要进行严格的监督和考核，保障维护质量，将工作纳入流程，形成科学有效的管理制度，突进精细化管理的进行，例如秋季杂草旺盛的情况我们可以针对性地采取措施，集中进行清除，从而保障相关绿化植物的正常生长和整体绿化效果，春夏则要注重绿化苗木的修剪工作，对于病虫害的防治也要严格进行，及时进行修剪保持园林美观性，基本上对于入秋天气的控制保证在2次以上的灌溉和维护，从而才能有效地保障绿化苗木正常生长。同时要进行苗木补植，对于补植期的苗木进行重点养护，从而保障成活率和绿化效果，借鉴“创园”网格化帮包责任制的经验做法，理顺管理责任范围，并将各管护单位纳入完备的管护网格责任体系，从分管领导、管护责任人到一线养护人员层层落实管护责任，做到养护覆盖无缝隙，切实建立养护管理工作长效机制。
3 结语
综上所述，在园林绿化工作中，植物的选择是一个重要的工作内容，需要根据不同的地区特点和气候特点进行树种的选择和搭配，从而实现绿化的最优效果，改善人居环境，为城市绿化的发展做出贡献。
参考文献：
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武汉市屋顶绿化植物筛选试验研究 篇7
武汉市屋顶绿化植物筛选试验研究的试验点,选在武汉市园林科研所办公楼裙楼顶、两层楼顶和科发公司办公楼顶共3处,见图1。其中,裙楼顶应用容器式景天进行绿化,面积100 m2;科发公司办公楼顶应用垂盆草进行简单式绿化,面积150 m2;园林科研所办公楼两层楼顶应用乔木、灌木、草坪地被和藤本植物进行绿化,面积250 m2。种植基质配比:泥炭∶园土∶珍珠岩∶陶粒=2∶1∶1∶1(体积比);每2 m3基质中加入腐熟的鸡粪1袋(250 g),搅拌均匀后用滑轮运送至试验点屋顶。办公楼两层楼顶重新做二次防水(图2),再铺设蓄排水板和无纺布,最上面铺设基质,基质厚度5～15 cm,平均厚度10 cm。科发公司办公楼顶直接在原有屋面进行二次防水处理后,覆土种植植物进行绿化,土层平均厚度8 cm。3处均设计为简单式屋顶绿化,共种植乔木、灌木和草坪地被植物61种,植物名录见表1。
2 屋顶绿化植物筛选依据
根据武汉市的气候特点、建筑结构特点及植物生物学特性等因素,确定武汉市屋顶绿化植物材料的选择应遵循的原则如下:
1)以植物多样性为原则,选择生长特性和观赏价值相对稳定、滞尘控温能力较强的乡土植物和引种成功的植物。
2)以种植低矮的灌木、地被植物、宿根花卉、藤本植物等为主,减少大乔木的应用,有条件时可少量种植耐旱小乔木。
3)选择须根发达的浅根系植物,避免植物根系刺穿建筑防水层。
4)选择易移植、耐修剪、耐粗放管理的慢生植物,避免植物逐年加大的活荷载对建筑静荷载的影响。
5)选择抗风、耐旱、耐寒、耐夏季高温的植物。
6)选择耐空气污染且具备吸收、缓解和滞留污染物质作用的植物。
3 屋顶绿化植物生长适应性综合评价
本研究选择大田直接鉴定法对供试植物进行评价,主要选择抗旱性、耐寒性和抗病虫害等3个指标进行评价,每个指标分别打分,具体打分原则如下。
3.1 抗旱性试验
高温季节持续干旱超过一个月,不采取任何抗旱措施,观察植物长势。2007年至2009年4月,试验屋顶最高温度为46℃。对植物抗旱性的观察记载标准为:
耐旱性强———生长正常或稍变慢,记3分;
耐旱性中等——出现叶片萎缩、变黄或枯梢,生长濒于停滞,记2分;
耐旱性弱———有严重落叶、枯梢现象,生长停止,甚至死亡,记1分。
3.2 耐寒性试验
2007年至2009年4月,试验屋顶最低温度为-8.5℃。在每年2月中旬调查植物长势,对植物抗寒性的观察记载标准如下:
抗寒性强———无冻害现象,记3分;
抗寒性中等———枝梢叶片受冻害,但不影响株形,记2分;
抗寒性弱———整株受冻,甚至死亡,记1分。
3.3 抗病虫害试验
在栽培过程中,对供试植物的病虫害发生情况进行观察记载,记载标准如下:
抗病虫性强———植株的病虫害发生率在20%以下,记3分;
抗病虫性中等———植株的病虫害发生率在20%～50%,记2分;
抗病虫性差———植株的病虫害发生率在50%以上,记1分。
对屋顶绿化植物生长适应性综合评价的观测方法为:每个试验物种在每个地点选择10株进行观测,少于10株者全部观察,对每个指标分别进行打分,最后结果取平均值,见表1。
4 试验期间屋顶绿化植物的养护管理
在试验期间,需及时拔除杂草并根据各试验因子对植物生长环境进行调控,注意水分和病虫害情况的控制,定期检查排水系统,加强日常管理,保障屋顶建筑安全。在2008年遭遇极端低温雨雪冰冻天气期间,经常对屋顶绿化进行检查,检修屋顶绿化各种设施,尤其是对灌溉系统需及时回水,以防止水管冻裂;同时,需组织人员及时排除降雪,减轻屋顶荷载,将雪载数值保持在正常荷载范围内,确保建筑及人员的安全。
5 结论
通过适应性综合评价,供试的61种(含品种)屋顶绿化植物(其中乔木4种,灌木9种,草坪和地被41种,藤本7种)中得分在6分以上的共36种,适于在武汉市屋顶绿化中应用,其中乔木2种,灌木7种,草坪地被植物22种,藤本5种。具体品种如下。
乔木:栾树、苦楝;
灌木:金叶连翘、金边扶芳藤、伞房决明、金森女贞、蔓生紫薇、石榴、洒金柏;
草坪和地被植物:阳光之旅景天、金叶景天、凹叶景天、圆叶景天、中华景天、费菜、紫地毯景天、多花景天、反曲景天、胭脂红景天、德景天、垂盆草、佛甲草、八宝景天、红衣主教景天、狭叶垂盆草、地被石竹、红花酢浆草、宿根美女樱、金娃娃萱草、紫叶酢浆草、马蔺;
藤本:红花金银花、葡萄、爬山虎、凌霄、藤本月季。
摘要：通过对武汉市园林科学研究所3处屋顶绿化试验点共61种植物的生长适应性的分析和综合评价,筛选出了36种适于在武汉市屋顶绿化中应用的植物。
屋顶绿化研究 篇8
和人工材料不同, 植物是有生命的, 不同的品种具有不同的形态特征。我们首先应该对植物的生长特性进行熟练的掌握, 同时, 还应该给予屋顶、阳台的土壤环境、荷载等多种因素以充分的考虑, 然后才能对植物品种进行选择, 最后将植物的品种、大小确定下来[1]。
2 屋顶绿化植物对环境的适应性
2.1 矮灌木和草木植物
一般情况下, 屋顶具有较高的楼层, 夏季具有较高的气温、较大的风、较差的土层保湿性能, 冬季具有较差的保温性, 因此所选择的绿化植物应该主要是那些耐干旱、具有较强的抗寒性的植物, 同时, 还应该给予屋顶的特殊地理环境及承重要求以充分的考虑, 所选择的绿化植物应该主要是矮小的灌木和草本植物, 从而为运输和栽种植物提供便利。
2.2 浅根性植物
大多数屋顶为全日照直射, 具有较大的光照强度, 因此应该尽可能地选用喜阳植物, 但是如果花架下面或靠墙边等特定的小环境具有较短的日照时间, 则可以适当选择半阳性的植物种类, 从而使屋顶绿化植物品种更为丰富。此外, 还应该尽可能地选择浅根系植物, 从而对植物根系侵蚀屋面结构的情况进行有效的避免。周围环境还会受到施肥等因素的影响, 因此应该尽可能地选用耐瘠薄的植物种类。
2.3 抗风、不易倒伏、耐积水的植物种类
一般情况下, 和地面风力相比, 屋顶的风力较大, 尤其是风雨交加会极大程度地危害植物的生存, 加上屋顶具有较薄的种植土层、较差的土壤蓄水性能, 因此极易导致短时积水, 针对这种情况, 我们应该尽量选择抗风、不易倒伏、耐积水的植物种类[2]。
2.4 耐公害性的植物种类
随着社会的不断发展, 城市工业和城市建筑得到了飞速的发展, 工业污染、建筑施工污染等对人类的生存环境造成了严重的不良影响, 植物和人类的生存也在这些污染所带来的硫化物、氮氧化物等大气污染物质的危害下受到了严重的威胁。合欢、含笑、紫荆等植物品种具有较强的抗污染能力, 因此如果城区污染极为严重, 应该尽量选择这些植物种类, 这也是防污染的一种重要手段。
2.5 耐病虫害的植物种类
旺盛生长状态下的植物很少发生病虫害, 但是环境变化造成无法正常生长的植物则极易发生病虫害, 不同的植物种类具有不同的病虫害发生频率, 因此所选用的屋顶绿化植物应该是那种不易受病虫侵袭的植物。现阶段, 菊花、金鱼草等抗锈病的新品种已经被培育出来, 应该成为屋顶绿化植物的主要选择[3]。
2.6 耐移植及修剪性的植物种类
承重力、土壤等诸多因素均限制着屋顶绿化植物的生长, 因此一些必要的人工措施还是极为重要的, 只有这样才能对植株的大小进行一定程度的抑制。同时, 为了不会对美观造成不良的影响, 我们可以选择耐移植、耐修剪的植物种类作为屋顶绿化植物。
2.7 以常绿为主、落叶为辅, 冬季露地越冬的植物
由于增加城市绿化面积是种植屋顶绿化植物的主要目的, 因此所选择的绿化植物应该尽量是常绿植物, 且最好具有秀丽的叶形和株型。同时还可以适当将一些芳香和彩叶树种栽植在屋顶, 以将绚丽多彩的屋顶展示出来, 同时将屋顶的季相变化体现出来。此外, 还可以将一些盆栽的时令花卉布置在屋顶, 以增加屋顶绿化植物给人们带来的美感和享受。
2.8 适当引种绿化新品种
乡土植物对当地气候的适应性极高, 如果屋顶具有相对恶劣的环境, 则可以选择乡土植物作为屋顶绿化植物。同时, 由于一般情况下屋顶具有较小的绿化面积, 因此可选用一些具有较高的观赏价值的名特优新品种[4], 以使布置更显得精致高雅, 将主人独特的个性体现出来, 并将屋顶绿化的档次提到一定高度。
屋顶绿化植物的选择原则及配置方式受到屋顶绿化环境的直接而深刻的影响, 我们应该依据实际情况正确选择和配置屋顶绿化植物, 同时积极研究探索, 将适于不同功能需要的屋顶绿化形式开发出来, 促进屋顶绿化植物丰富度的显著增加, 从而使屋顶绿化更有效地对建筑和人居环境进行改善, 显著提升人们的生活质量。
参考文献
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屋顶绿化研究 篇9
关键词：武汉市,屋顶绿化,研究进展,启示
1 屋顶绿化建设研究进展及前景分析
2012年底的一场影响中国大江南北的雾霾天气把人们的视野引向了我们的生存环境。随着生活品质的提高,城市居民对人居环境越发重视,绿化也逐渐成为了一种人文需求。但是,除了被列入城市规划内的绿化面积,城市中可“见缝插绿”的空间越来越少。为了开辟更多的绿色空间,屋顶花园应运而生。
屋顶绿化从分类的角度不同,细分的种类也不同。从形式上可以分为[1]:盆栽形式、屋顶花园形式、屋顶菜(果)园形式、简单屋顶绿化形式;从建设的结构不同可分为:重型屋顶花园、轻型屋顶草皮绿化。屋顶花园绿化建设结构和基础要求高,投入高,效果好。轻型屋顶绿化属于粗放型屋顶绿化范畴,赵定国等[2]称轻型屋顶绿化为“屋顶绿化一次成坪技术”。
1.1 技术相关研究
目前国外的相关技术研究主要集中在植被、基质材料、隔离过滤层、排(蓄)水层、隔根层(防穿刺层)、离滑动层和防水层等材料的选择与处理技术。
张斌等[3]在2007年对屋顶绿化示范模型进行设计建造并展示,同时还对植物材料、基质及植物生存厚度、轻型坡屋顶绿化施工关键技术等方面进行了系统研究,初步形成了一整套模决化、拼装方便的轻型屋顶绿化一体化技术。
黄微波等[4],利用喷涂聚脲技术应用到屋顶花园的防水层中,研究表明:涂层连续、致密、随形好、无接缝、耐老化,防水性能十分突出;将防水、节能和绿化技术有机地结合起来;施工速度快,是sBS、APP等防水卷材的15～20倍;材料柔韧性好、强度高、抗植物根茎穿刺,耐老化性能突出,户外使用可达30年以上;在施工和使用过程中,均无毒、无污染。姜德民[5]利用废旧EPS和硅酸盐水泥,采用合理配合比和工艺,制作具有一定的抗折和抗压强度,能够满足屋顶绿化的要求的环保型轻质混凝土砌块。
对于基质材料,韩国姜在允[6]试验选择竹炭应用于屋顶绿化基质中,竹炭具有含水能力强(不亚于海绵)、含丰富的矿物质成分、缓释含有的水分等特点,据研究表明掺有大量竹炭的屋面土地表温度稳和,比较适合植物生长。张飞飞等[7]研究推荐使用草炭∶珍珠岩∶椋榈丝比为4∶1∶1和6∶1∶2基质配方能显著促进中华景天根系生物量的增加,具有较大的根冠比。马永涛针对5种不同配比栽培基质,选择出基质(壤土∶缸炭土∶蛭石∶珍珠岩2∶1∶2∶1)为最适宜白蜡生长的屋顶绿化栽培基质[8]。
都淼等[9]根据屋顶绿化的特点提出了建立自动灌溉系统的设想,并对灌溉过程建立了混杂自动机模型,从离散事件动态系统与连续变量动态系统的角度共同描述了自动灌溉的过程,最后给出了自动灌溉系统的工程设计方案。
1.2 政策相关研究
民盟浙江省委社会工作委员会、浙江电子科技大学人文学院陈志俊等认为我国应制定一部专门的、完整的、全面的关于城市屋顶绿化的法律。他提出以下几个方面来完善我们的法律法规:通过制定强制条款来推进城市屋顶绿化;制定强制的施的标准和规范来摊进城市屋顶绿化;制定规范的各方权利和义务来推进城市屋顶绿化;制定完整的法律以协调各环节来减少成本;制定税收规定鼓励城市屋顶绿化。
因为欧洲国家,特别是德国队屋顶绿化的技术比较成熟,实践经验丰富,中国学者通过对西方国家的政策解读,可将屋顶绿化政策大致分为直接财政鼓励政策、间接财政政策、生态补偿政策、纳入城市发展规划、其他非政策手段等5种类型,并将国外屋顶绿化政策模式归结如图1[10]。
1.3 设计及植物选择相关研究
在查阅的大量资料中,针对屋顶花园的设计大都谈的是一些设计原则,较少的谈及有特点设计理念。但除了设计原则,设计师应更关心使用人群的情感交流的空间,让社区居民获得归属感,形成和谐共融的花园环境景观[11]。
近年来,针对屋顶绿化的植物选择在增多,但多为区域性的研究结果。国外屋顶绿化植物研究也多是集中在肉质或景天植物的研究上,在考察指标上基本是以耐旱性、耐热性、耐寒性、耐瘠薄能力和覆盖能力作为考察依据[12]。张杰等[13]研究相关植物材料的耐寒性“夏辉”景天>苔景天>金银花(CK)>佛甲草>玉米石>六角景天>吉祥草(CK)>藓状景天>勘察加景天,同时他认为与大田试验观察结果相符。黄敏烨[14]对垂盆草、绿景天、太阳花3种常用屋顶绿化地被植物进行生理生化指标对照认为,太阳花随胁迫程度的增加其生理生化指标均比其他两种植物变化剧烈,抗性相对较弱,不适宜大面积用于屋顶绿化。张燕利[15]等对4种屋顶绿化常用景天科植物的抗热性排序,依次为八宝景天>佛甲草>反曲景天>红叶景天。王军利[16]等以景天科植物佛甲草、垂盆草、红景天和黄景天为主要试验对象,通过4 年多的屋顶栽培试验发现,混合群落的抗病性、抗虫性、抗草性、耐寒性以及群落的冬季覆盖率等较之于单一群落都有不同程度的提高;植物的侵略性方面,垂盆草的侵略性最强,红景天的抗侵略性最强;在利用这些不同颜色的景天科植物进行色彩搭配制作色块或图案的试验中发现,黄景天的单一群落不能安全越冬,不能用来做单色色块,但其在混合群落中能够安全越冬;可用红景天单独作色块,或在各色块之间用红景天种植带来抗阻佛甲草和垂盆草等侵略性强的植物,从而保证屋顶草皮色块形状的持续保留。胡玉永[17]等研究认为佛甲草的耐热性最差,花蔓草的耐热性略高于佛甲草,胭脂红景天和中华景天的耐热性要显著高于佛甲草和花蔓草。宋海鹏[18]等认为抗旱能力大小为垂盆革>佛甲革>遍地黄金>凹叶景天>胭脂红景天。综合抗旱能力强弱为小蚌兰>铺地锦>蔓花生>马缨丹>南美蟛蜞菊[19]。
王春彦[20]对南京的薄层屋顶绿化(轻型屋顶绿化)研究认为,一年中各季节对屋顶的降温幅度不同,夏季最强,冬季较弱,且薄层屋顶绿化对屋顶空气湿度改善不大,最后他认为薄层屋顶绿化应选冬季落叶的植物种类。
1.4 作用及发展前景
北京屋顶绿化协会创始人王仙民[21]教授认为全世界的大都市都在进行屋顶绿化为代表的城市建筑大面积植被化,如果所有的大、中城市都做到了屋顶绿化超过70%的比例,那么全球的热岛效应将消亡,气温将下降、大气变凉。其实很多调查研究发现,人们对绿化植物生态效益的重视程度已达到了和景观效果相同的高度[22]。
喻圻亮[23]通过对深圳地区实施已有建筑屋顶绿化节能改造研究,认为完全可行。这为现有建筑的改造提供了部分理论基础,每个城市可结合各自的特点进行因地制宜的相关改造研究。
针对屋顶绿化的优点,很多学者进行了相关量化研究。大都认为在较高的室内温度情况下,绿化屋顶内表面温度将会低于等效保温屋顶,且室内的舒适度明显提升[24]。吴艳艳等[25]对深圳地区研究结果表明,重型与轻型屋顶绿化降温增湿效果总体表现为:重型屋顶花园>轻型屋顶草块。赵定国等对轻型屋顶绿化节电效果在夏季进行试验,表明采用屋顶绿化比未有屋顶绿化的房间用电量白天减少20.9%,夜间减少15.3%,全天减少18.4%。室外温度越高,屋顶绿化的节电效果越大,两者呈显著直线关系[26]。同时他在后续研究中采用该技术的绿化屋面下的屋顶内表面温度与裸屋面下的屋顶内表面温度相比,春、夏、秋三季低10%左右,冬季高20%;与遮阳板屋顶内表面温度相比,夏、秋两季低0.5℃/d,春季相同,冬季高3%[27]。研究证明轻型屋顶绿化对室内具有冬暖夏凉的作,连亚楠等[28]在佛甲草对屋顶温度调节效应的初步研究中也佐证了这一结论。
与此同时,相关专业利用屋顶绿化结合相关技术,实现抗震和绿化的共赢。胡泳[29]利用屋顶花园作为TMD来控制结构的风振反应,设计出实用的屋顶花园控制器,屋顶花园作为TMD后,屋顶花园的建造上不需要复杂特殊的构造措施,只是在女儿墙、屋顶底板等力集中处,加强其强度,他通过与未加减振控制装置的结构响应作比较,总结出屋顶花园控制器用于高层建筑抗震的理论,并提出用橡胶弹簧和叠层钢板支座作为屋顶花园TMD的支撑系统,使该控制装置用于实际成为可能。
2 武汉市屋顶绿化分析
2.1 武汉市第五立面景观建设的必要性
武汉市自然条件相对比较极端,冬季寒冷,夏季炎热。这就使这个城市对屋顶花园有迫切需要,但是,局限于特殊的条件,需要更高的技术特点和植物抗性,但是遗憾的是,武汉市的屋顶绿化研究还不能和北京、上海、深圳相比,甚至与成都、重庆都有一定差距。但武汉市的屋顶绿化建设已经取得了长足发展。
2.2 武汉屋顶花园建设情况
截止2011年,据不完全统计,武汉市建设近400处,约28.5万m2屋顶绿化,本世纪初,武汉市每年以4.5万m2的速度递增,近几年年增速接近6万m2。
武汉市2006年度,结合目前立体绿化和社会单位绿化建设项目的实际情况而综合测算考虑,对社会绿化建设进行“以奖代补”,标准如下。
(1)屋顶绿化。
每平方米最低建设标准为250元,社会单位自筹200元,政府补贴每平方米50元。
(2)拆墙透绿。
每米建设标准为500元(含拆建费用),社会单位自筹350元,政府补贴每米150元。
(3)垂直绿化。
每米建设标准为150元(含种植槽建设和攀缘物体的处理),社会单位自筹100元,政府补贴每米50元。
据了解,2012年度武汉市园林局针对中心城区(含东西湖区)每年支持一处或两处屋顶花园示范点建设,这些示范点大都集中在学校、医院等公共事业部门。2012年,武汉市直接投资近3000万元,建设中心城区屋顶绿化和立体绿化。
除此之外,武汉市的天桥、涵洞、围墙、办公楼等垂直绿化建设面积每年都在以较大的速度增长(图1、图2、图3)。
2.3 武汉地区研究情况
有关学者和研究人员针对武汉的屋顶绿化研究大都还是处在理论阶段。武汉市园林科研所的姚军[30]通过总结调查植物的生长状况和适应性,以下植物可以在武汉市屋面绿化中进行推广应用。乔木:桧柏、龙柏、笔柏、龙爪槐、栾树、合欢、红叶李、鸡爪槭、樱花、海棠。灌木:大叶黄杨(球、高干型、篱)、黄杨、凤尾丝兰、金叶女贞(球、篱)、连翘、碧桃、紫薇、棣棠、云南黄馨、月季类(丰花、地被类)、木槿、腊梅、八仙花、石榴、紫荆、绣线菊、金丝桃、洒金柏、含笑、茶花。草本花卉:萱草类、玉簪类、马蔺、鸢尾类、石竹类、美女樱。地被植物:白三叶、佛甲草、铺地柏、马尼拉草、垂盆草、红花酢浆草。攀援植物:金银花、凌霄、葡萄、紫藤、藤本月季、花叶蔓长春、常春藤。华中科技大学李敏[31]针对武汉市建筑第五立面的景观的造园特点,从屋顶绿化的设计层面、技术层面、和经济层面,提出武汉市屋顶绿化对策之设计要素,并针对武汉市的实际情况提出具体的屋顶绿化的有效设计途径及手法。
3 屋顶绿化发展存在的问题分析
郭睿[32]认为目前屋顶绿化还存在社会认同性和功能定位不足、植物选择不当、品种单一等几方面的问题。除此之外,笔者认为虽然城市对屋顶绿化的需求越来越高,但屋顶绿化发展的外部环境仍有待改善。
3.1 技术问题(建设和养护)
施工是工程质量的基础,养护是施工质量的保证。屋顶绿化的养护涉及到资金、政策、安全、技术等各方面的因素影响,出现一些只建不养、建完少养、养护不专业等现象,造成屋顶绿化的景观效果达不到预期要求,一些人员开始怀疑屋顶绿化的实施目的。屋顶绿化的设计工作,涉及多个学科,如建筑、化学、化工、力学、园林、生态、土壤、环保等,是一种跨学科的综合科学。因目前做屋顶绿化逐利的施工单位技术力量参差不齐,施工人员素质难以保证,偷工减料行为时有发生,这就为施工完后的使用带来一系列的问题,影响人们的选择。这种现象就是在实践发展较为成熟的欧洲国家,相关问题也时有发生。没有技术支撑,对于发展推广就是空谈。
其实,现实技术足以达到屋顶绿化的建设要求,国外的普及就说明了这一点,这些现象的出现都是缺少技术支持、技术创新和技术普及而造成的。
3.2 政策支持力度不够
屋顶绿化确实能提供一些公共服务产品(如空气改善,城市水环境改善),但目前,我国屋顶绿化相关法律法规较少,屋顶绿化建设鼓励措施不多,应该充分利用诸如税收减免等的优惠手段,增强人们建绿护绿的积极性。
从我国现有的屋顶花园相关政策法规来看,规范主要针对的仍然是屋顶花园的选址和建造,以及施工和植被选择等技术方面问题来提出相应标准,这充分暴露了我国大型城市在屋项花园方面所出台的政策法规在立法的完备性、强制性和执法力度上的不足[33]。对于屋顶绿化。国外的政策比较灵活多样,虽然不宜照搬,但是很多地方仍值得借鉴学习。国内制定相关的管理条例的城市除北京、上海、深圳等城市外,还有成都、重庆、长沙等城市也出台了相关条例,为屋顶绿化提供相关政策支持。
武汉市曾经编制了《武汉市屋顶绿化及垂直绿化技术指南(试行)》,2006年度也对屋顶绿化进行相关补贴,但没有相关系统的的鼓励政策出台。因此,武汉市应建立相关的法律制度,明确责任主体,从法律层面支持屋顶绿化的推广,并提供一定的技术支持与资金保证[34]。
3.3 规划建设管理缺乏
屋顶绿化管理工作还需要规范,屋顶绿化既属于建设部门管理,又属于园林部门管理,环保部门也可以管理,多头管理的结果九龙治水,工作难以开展。所以,武汉市需针对规模化发展屋顶绿化,成立专门的主题工作组负责机构。
3.4 民众参与不积极
现在的城市土地寸土寸金,虽屋顶绿化投入听起来似乎有些高,若比起中心城区的拆迁费用,那就显得很低了。群众缺乏环保意识由于屋顶绿化提供的是舒适性和环境改善(属于公共利益)等的好处,对房屋的基本功能并无改善和影响,而且会给住户的正常生活造成干扰.因此,一般住户如果缺乏环保意识,会反对屋顶进行绿化。因而应转变观念,积极宣传屋顶绿化的公共效益,从政策上加强其公众引导。
4 结语
屋顶绿化研究 篇10
随着我国城市化进程的加剧, 城市规模不断扩大, 城市生态环境问题日益突出[1]。屋顶绿化泛指在各类建筑物、构筑物的顶部以及天台、露台上进行绿化, 可缓解城市土地紧张、扩大城市绿地面积, 是改善城市生态环境的有效措施之一, 也是建筑节能减排的最佳途径之一[2]。它不仅能有效缓解城市热岛效应、降低建筑物能耗[3~5], 还能增添城市景观, 使建筑物与环境更加协调统一[6,7]。
由于绿色植物本身对太阳辐射具有反射和遮挡的作用, 可使到达地面的太阳净辐射急剧降低, 单片叶子所接受的可见光大约75%被吸收, 15%被反射, 只有10%左右可透射[8]。研究表明, 屋顶绿化对环境的改善有着明显的作用[9~11]。屋顶绿化是冬暖夏凉的“绿色空调”, 夏季可最大程度降低屋顶表面温度15℃、室温2.0~2.4℃, 午后极端高温时降温作用可达到6℃;冬季绿化后的屋顶室内温度比普通屋顶室内温度高4.2℃[12]。有资料表明:夏季办公楼室内温度每降低1℃, 一般的空调器可减少5%~10%的用电量[13]。杨志强[14]等对长沙市校园楼房立体绿化的研究结果表明:降温节能效果立体绿化<屋顶灌木绿化<屋顶草坪绿化<裸屋顶, 3种绿化方式比裸屋顶降温节能分别为40.4%、34.4%和31.4%[15]。随着低碳城市和节能环保的推广, 屋顶绿化在城市中的应用越来越受到重视。目前, 有关屋顶绿化的经营方式和植物的科学配置等方面的研究较多, 但对屋顶绿化的建筑室内产生降温作用的研究还较为鲜见。本研究通过对绿化、未绿化屋顶室内温度进行同步定点观测, 比较不同类型屋顶绿化建筑室内的降温效果, 并计算出节能效益, 对于重庆市进一步推广城市屋顶绿化具有积极意义。
2 材料与方法
2.1 试验地点概况
本试验选择了重庆市园林局办公楼、重庆市风景园林科学研究院办公楼为研究对象 (表1) 。
2.2 调查内容和方法
2.2.1 观测点设置
花园式屋顶绿化室内温度观测点选择在市园林局办公楼花园式绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) , 并选择其未绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) 设对照观测点;简单式屋顶绿化室内温度观测点选择在重庆市风景园林科学研究院办公楼简单式绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) , 并选择其未绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) 设对照观测点。
2.2.2 观测方法
本试验数据观测采用testo 174H自动温湿度仪, 观测时将自动温湿度仪安装在平稳的三脚架上, 测点高度均为距地面1.5m高处。试验选择在植物降温效果最为明显的夏季7月10~12日进行3次重复观测试验, 观测日均为晴朗高温、无风或弱风 (风力小于三级) 的天气条件。观测时间从早上9:00到下午17:00, 在观测时间段内对试验组和对照组各观测点进行同步测定。自动温湿度仪设置每隔5min记录1次, 将每个正点和半点前后5min记录的温度数据平均后作为各正点和半点的温度值进行数据分析。
2.2.3 试验仪器
testo 174H自动温湿度仪 (温度测定范围为-40~85℃, 精度为0.01℃) 。
2.2.4 数据分析
在本研究中选用Microsoft Excel 2007分析软件对数据进行处理、分析, 并作图。基于数据处理结果, 将各重复试验的温度相加后取平均值, 分析并比较出不同类型屋顶绿化的建筑节能效益。
3 结果与分析
3.1 不同类型屋顶绿化日变化规律
本试验分别将每个调查样地3d内同一时刻的气温加以平均, 算得各样地不同时刻的气温, 并进行比较分析 (如图1) 。由图1可以看出每个调查点室内的温度日变化规律, 室内温度随着时间的推移呈先逐渐上升后下降趋势, 在15:30时温度均达到最大值。由图可得, 测量所得到的室内温度均较高, 3种类型屋顶的室内温度变化有显著差异, 代表裸露屋顶类型的室内温度变化剧烈且较其他类型均偏高。代表裸露屋顶的两个样地室内最高温度分别是:37.92℃、39.97℃, 平均温度分别为:35.12±3.02℃、36.67±3.36℃;简单式屋顶绿化室内最高温度35.41℃, 平均温度33.31±2.07℃;花园式屋顶绿化室内最高温度30.11℃, 平均温度28.37±1.81℃。室内温度表现为:花园式屋顶绿化<简单式屋顶绿化<未绿化屋顶, 简单式、花园式屋顶绿化降温幅度分别为:-0.73℃~2.69℃、4.45℃~10.01℃, 说明花园式屋顶绿化对室内的降温效果明显高于简单式。
3.2 不同类型屋顶绿化日平均温度比较
不同类型屋顶绿化由于其植被降温效果的差异, 其室内温度的差异较大。本试验分别将不同类型3d的温度加以平均, 算得日平均温度, 并进行比较分析 (图2) 。由图2可以看出, 简单式、花园式屋顶绿化分别能降低室内温度1.81℃, 8.31℃, 即花园式屋顶绿化对室内的降温效果是简单式的4.6倍。不同的屋顶绿化类型因植物叶面积指数的差异, 对阳光的反射率不同, 加上绿色植物的同化作用及遮荫作用, 使花园式屋顶绿化屋面的净辐射量远小于简单式屋顶绿化的屋面。同时, 花园式屋顶绿化因植物的蒸腾和蒸发作用消耗的潜热明显比简单式屋顶绿化的大。这样就使得花园式屋顶绿化屋面的贮热量以及地一气间的显热交换量大为减少, 从而使花园式屋顶绿化室内空气获得的热量少, 热效应降低[11]。因此, 花园式屋顶绿化室内的日平均温度较低, 而简单式屋顶绿化的较高。
3.3 不同类型屋顶绿化的建筑节能效益比较
耗电量主要看压缩机的功率, 压缩机功率=制冷量/能耗比, 一般空调能耗比大于3, 因此1匹空调的耗电功率一般数据为735W[13]。1.5匹的空调耗电功率为735×1.5=1.10kW·h左右, 加上10%左右的风扇等消耗[13], 每小时耗电1.21kW·h。根据屋顶绿化的降温效果和建筑节能效益, 我们对3种屋顶绿化类型办公建筑全年节电进行估算, 每天使用空调按10h计算, 未绿化屋顶室内空调耗电10×1.21=12.1kW·h。
通过对3种屋顶绿化类型进行热工测试实验, 实验得出:在一间19.35m2 (办公室大小) 的房间内, 夏季温度每降低1℃, 平均每天可节约电0.47度kW·h。因此, 市科研院简单式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化屋顶室内空调耗电平均每天节约0.85kW·h;市园林局花园式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化平均每天节约3.90kW·h。即, 简单式屋顶绿化室内空调平均每天耗电量计为11.25kW·h, 节约能源比例7.02%;花园式屋顶绿化室内空调平均每天耗电量计为8.2kW·h, 节约能源比例32.23%。
4 结语
(1) 通过比较未绿化屋顶、简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化室内温度的变化得出:未绿化屋顶室内温度日变化较为激烈, 且明显高于绿化屋顶室内温度, 表现为花园式屋顶绿化<简单式屋顶绿化<未绿化屋顶;花园式屋顶绿化对室内的降温效果是简单式的4.6倍。
(2) 简单式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化屋顶室内空调耗电平均每天节约0.85kW·h, 节约能源比例7.02%;市园林局花园式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化平均每天节约3.90kW·h, 节约能源比例32.23%。
园林绿化给排水设计研究 篇11
关键字：园林绿化;给排水设计
中图分类号：S731 文献标识码：A
城市绿化是城市化建设的重要组成部分，城市绿地面积和人均绿地占有量也是判断一个城市精神文明建设水平和城市化水平的重要指标，和许多发达国家相比，我国的城市绿化还有很大的发展空间，而且近些年来，人们的环保意识和绿化意识正在逐渐增强，城市绿地覆盖面积也在逐渐扩大，但是由于我国的设施设备落后，管理人员与管理方法不到位，导致我国的城市园林建设受到了严重的阻碍，如果不采取措施加以解决，势必会影响我国的园林水平。
1.园林绿化工程的基本概念
园林绿化工程是建设风景园林的工程，主要包括园林建筑工程、土方工程、园林筑山工程、园林理水工程、园林铺地工程、绿化工程等，是应用工程技术表现园林艺术，使地面上的工程构筑物和园林景观融为一体，旨在营造最佳的园林效果。
2.影响园林给排水设计条件因素
由于多方面的原因，我国的园林管理水平不高，主要包括园林技术经验缺乏，管理维护费用不足，设施设备不全、落后等。
水是生命之源，是植物赖以生存的条件之一，实践证明，植物本身的水分占大部分，植物根部吸收的水分主要来源于大气降水、地下水和少量的人工浇水，由于南北方地区气候差异较大，园林建设水平也有所不同，南方地区降水丰富，水位高，对植物生长有很大的好处，但仅仅依赖降水供给，难以满足植物生长需求，而且降水分布不均，旱涝频繁，所以，人工浇水成为了植物吸收水分的重要来源，供水设施设备是否健全对我国园林施工管理水平、建设水平有着重要的影响。
3.园林给排水灌溉方式设计
目前我国大部分的园林设计还只是停留在表面，对园林的给排水设施很少考虑在内。水喉和胶管是我国传统的园林管理方式，效率较低，也容易使花草树木受损，洒水车造价高，容易造成交通拥堵和噪音污染，效果也不大明显，随着国外园林技术水平的提高，大面积绿地灌溉都实现了自动化和管道化，同时还配有专业设备来监测土壤温度和湿度。许多信息还可以通过计算机进行数据处理，为技术人员管理提供必要的参考。由于我国综合实力不强，所以探索出一条符合我国实际情况、便利、高效的园林灌溉方式已是我国的当务之急。
在进行园林灌溉方式设计时，可分为三个步骤：第一，根据我国植物品种和类型来判断所需水量，不仅有利于实现灌溉的自动化，而且也是实现科学管理和定量管理的重要保障;第二，供水水量、管径管材和水头损失都必须经过仔细测量和科学计算，如果管径设的太大，则容易造成管材和水头的浪费，如果管径设的太小，则容易造成供水水量不足，影响某些系统功能无法发挥正常的作用。以我国中小城市为例，在进行城市给水设计时，主要依靠以前的经验，不管多少公里，坚持一种管径，严重影响了日常管理工作的顺利进行。第三，选择科学的浇灌方式，我国现今主要实行漫灌和喷灌两种方式，漫灌效率不高，浪费水资源，喷灌费用高，喷洒不均，无量化标准。所以我国必须借鉴国外先进经验和技术，结合我国国情，选择科学的浇灌方式进行
灌溉。
4.园林给排水设计的分析
4.1给排水设计经济分析
尽管胶管和洒水车有一定的缺陷，但也不是一无是处，有些建筑群中会增加一小块草坪，将其交给附近的单位或居民，用胶管进行灌溉反而会增添一丝美感，将城市道路绿化的灌溉分为两种情况分析，洒水车适合宽度小于两米的城市道路分隔带，而对宽度大于两米或面积较大的灌溉区域则需要进一步的分析统计。
4.2园林排水设计水量计算分析
水是植物生存的重要来源，但排水不当也会使植物受到损害，尤其是在南方地区，降水量大，如果排水未能及时，则会使土壤土质受损，植物根部腐化，甚至死亡;如果排水过量，则会使植物得不到应有的水分，导致养分流失。
绿地排水设计包括排水量的计算，排水口的布置和排水管渠三个方面。在计算雨水量时，要根据暴雨公式来考虑是否能够满足当地的排水需求;在进行绿地设计时，必须选择有适宜坡度的地方来进行排水，同时，植物种植也可以根据坡度的不同来进行相应的调整。此外，在绿地低洼处应当设置专门的排水口来进行排水，在较平坦处应当在雨水口设置较为适当的布置间距。由于新绿地沉积的泥沙较多，所以为了降低成本，可以只在降雨时的进水口末端留一个沉沙位，而对于不适合设雨水口的草地，则可以选择排水盲管或盲沟来进行排水。
5.解决园林给排水设计的方法
总而言之，为了进一步提高我国的园林建设水平，避免园林绿地给排水问题的出现，必须始终坚持科学的指导思想，树立全局观念，合理规划和引进园林绿化的配套设施和先进技术经验，坚持合理、高效、经济、美观的原则，根据当地条件设计出适合的给排水设计方案，增加投资，采用科学合理的管理模式，提升我国的绿化水平，同时，加强对管理人员的培训，使他们掌握先进的给排水技术知识，提高他们的专业素质和专业技能。
6.小结
园林绿化是为人们提供一个良好的休息、文化娱乐、亲近大自然、满足人们回归大自然的场所，是保护生态环境，改善城市生活环境的重要措施。园林绿化的给排水是园林工程的重要组成部分，对园林建设和环境保护有着重要的作用，所以，为了提高我国的园林绿化水平，必须加强园林绿化的给排水设计和管理，选择科学的灌溉方式，深入分析给排水方式，注意相关问题，降低成本，合理估算排水量和供水量，使园林绿化达到最佳的美观效果。
参考文献：
[1]雷洪.浅谈园林景观工程中的给排水设计[J].建筑工程技术与设计，2014，（14）：
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坡屋顶在屋顶保温中的研究与应用 篇12
为了避免上述问题, 使排水顺畅, 解决屋顶防水问题, 改善顶层的热工条件, 避免夏天热辐射之苦, 加快施工速度等, 许多城市已经开始采用坡屋顶。坡屋顶在我国古代就被广泛使用。国外的相关资料表明, 国外对坡屋顶及其组件已有一定研究。国外的坡屋顶不仅外形美观, 而且相关资料表明, 坡屋顶住宅建筑的热工性能很好且节能环保。特别是国外对屋顶及其组件有一定研究[2], 采用先进技术和生态观念, 其做法值得我们学习和借鉴。
1 坡屋顶的优点
坡屋顶在造型上较美观;改善了顶层的热工条件, 避免了夏天热辐射之苦;尤其采用彩色压型钢板, 提高了工业化程度, 加快了施工速度等, 住宅坡屋顶的具体优点如下:
1) 住宅坡屋顶可以起到美化每户建筑与城市形象的作用, 能够创造优美, 舒适的城市景观形象。
2) 住宅坡屋顶下的阁楼增加住宅顶层可使用空间, 也较普通平屋顶有更有效的保温隔热性能, 而且能减少屋面渗漏和顶层墙体开裂的问题, 增加带动了住宅销售, 同时可使顶层构成空间丰富的复式单元, 能够满足用户的多向选择需求[3]。
对多层住宅而言, 屋顶在整个外围护结构中所占比例较小, 但通过它的热量损失却较大, 约为8%。因此, 对屋顶的保温和隔热必须给予足够的重视。
2 坡屋顶的传热系数
根据JGJ 26-95民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分) , 在计算建筑物耗热量时, 对住宅围护结构各部分的传热系数、传热面积、考虑太阳辐射对传热系数的修正系数数据等做了明确的规定, 但对坡屋顶传热系数的计算方法没有做出明确规定。下面根据热传导理论对坡屋顶的阁楼在不进行通风换气状态下的传热系数计算公式进行分析及推导。严寒和寒冷地区, 冬季太阳辐射是有利因素, 为安全起见, 冬季保温计算时不计太阳辐射所得热量, 认为室内与室外的温度是恒定不变的, 即建筑围护结构按稳态传热来考虑[4]。
设Q1, Q2, Q3分别为室内传到阁楼、阁楼传到室外、室内传到室外的热量, W;K1, F1分别为顶棚的传热系数 (W/ (m2·K) ) 、面积 (m2) ;K2, F2分别为屋面的传热系数 (W/ (m2·K) ) 、面积 (m2) ;K3, F3分别为山墙和檐口的传热系数 (W/ (m2·K) ) 、面积 (m2) ;ti, te, t0分别为室内计算温度、室外计算温度、阁楼内空气温度, ℃。因此, 当阁楼不进行换气时, 通过坡屋顶的传热量分别为:
Q1= (ti-t0) ·K1·F1 (1)
Q2= (t0-te) · (K2·F2+K3·F3) (2)
Q3= (ti-te) ·K总·F1 (3)
根据热平衡原理, Q1=Q2=Q3, 则可得屋顶的传热系数为:
K总
根据式 (4) 可以计算屋顶的传热系数, 当传热系数越小时表明屋顶保温效果越好。
3 坡屋顶坡度对温度的影响
坡屋顶坡度对温度的影响见表1, 以平屋顶传热系数为基准, 坡度角10°时传热系数仅增加1%, 坡度角30°时, 增加了15.4%, 坡度角45°时, 增大41.4%, 即随坡度角增加, 传热系数增大对保温越不利[5]。但也并非坡度越小越好, 考虑谐波热作用下, 屋顶为不稳定传热, 温度波在穿过空气层从室外传向室内时会产生衰减和延迟, 所以, 空气层厚度即屋顶坡度对夏季隔热是有利的。从经济角度讲, 坡度大用料多, 造价也将提高, 施工也越复杂。因此, 综合考虑功能要求、做到夏季隔热, 坡度较大会有效降低室内温度。坡屋顶若不加层, 通常取30°左右较为合理[6]。
根据相关的研究, 虽然随着坡角增大, 屋顶的传热系数也会有相应的增加, 但坡屋顶中的一层空气层会阻止温度波的迅速蔓延。综合考虑, 当屋顶坡度角为30°时, 会收到较好的保温效果[7], 表1列出了屋顶坡度对保温的影响。
4 坡屋顶的施工工艺
坡屋顶做法有保温层设在屋顶外保温和内保温两种做法, 目前的做法是直接把保温板粘贴在屋顶板的上侧, 放在防水层之下即采用保温的方法。当坡角为30°时具体做法和相关的传热系数见表2。其具体构造见图1[8]。
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