北方绿色屋顶系统优缺点及限制性因素的研究

薛 杨 张伊博

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)



北方绿色屋顶系统优缺点及限制性因素的研究

薛 杨 张伊博

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

通过对发达国家现有绿色屋顶的研究，并结合我国寒地的实际状况，从改善小气候、净化空气、蓄水、减弱噪声等方面，阐述了绿色屋顶的功能和意义，提出了绿色屋顶系统的设计方案和在寒地实施难题的解决方式。

绿色屋顶，环境保护，建筑能源，植物

1 概述

近年来城市快速发展使得环境逐渐恶化，碳排放量过高，出现温室效应、空气污染等不良后果。城市缺乏绿植降低碳排放量改善微气候，在屋顶进行绿化，相当于在悬空的地面进行绿化，既能节省城市空间又能调节自然气候，增大绿地覆盖率从而改善城市环境。

我国大部分地区处于亚热带季风气候，冬季较长且寒冷干燥，平原地区夏季较炎热湿润，四季分明气温年差较大。绿色屋顶在夏季可以缓冲室内外温度，降低空调使用频率节约能源，冬季可以达到保温的效果，低碳环保缓解自然压力，符合“可持续发展理念”。

2 研究背景

公元前4000年，人们就已经开始在建筑上建造绿色屋顶并开发露天场所所需的技术和材料。建筑和农业先驱们在祭祀用的神塔上建造了简单的有植物的绿色屋顶和花园。

在过去几年中，绿色屋顶脱离出美观的浅显含义，被发掘出巨大的生态和社会效益。绿色屋顶可以减少空气污染和热岛效应，可以大规模减少雨水流失，并使都市利用面积最大化。

我国内地从20世纪60年代开始研究屋顶绿化的建造技术，从80年代开始，在个别大城市出现了较为著名的屋顶绿化工程。屋顶绿化发展和推广尚处于起步阶段,无论是从理念、接纳程度、推广措施、技术施工和维护费用等方面,都存在问题,有待于进一步发展。

3 研究意义

3.1 改善小气候

小气候指人类和生物的活动所造成的小范围内的气候，屋顶绿化影响范围正是人类生产和生活的建筑空间。夏季当阳光辐射时，大约有25%～35%的热量反射回天空，25%的热量被屋顶绿植吸收，同时绿植的蒸腾作用需要吸收大量的热并提高相对湿度，冷却周围空气，直接降低居住环境的温度。当裸露的混凝土屋顶温度达46 ℃时，有绿荫的屋顶温度仅达32 ℃。

在冬季，树冠可阻挡建筑物的辐射热向高空扩散，将阳光照射的热量截留，起到保温的作用。有绿化的屋顶温度比裸露的混凝土高出3 ℃～5.1 ℃。由于屋顶绿化极少种植乔木，限制了其改善微气候的程度。

3.2 净化空气

屋顶绿化通过植物自身的生长特性，有吸收汽车尾气、降低噪声、滞留烟尘、放出氧气的作用，从而改善建筑空间的卫生环境。

绿植同时进行光合作用和呼吸作用，两项作用产生的O2和CO2相抵后，每顷树林每年纯吸收16 t CO2，放出12 t O2。

在高度10 m有绿化的屋顶或阳台上，距离屋顶或阳台1.5 m处空气中的含尘量，比没有屋顶绿化的屋顶或阳台低36.7%，灌木使空气中的粉尘减少13%～26%，使飘尘减少24%～45%。低矮的草坪可以防止灰尘再起，从而净化城市空气。百货大楼内空气中的细菌达400万个/m3，结合适当的屋顶绿化设计，部分绿植散发出的挥发性物质具有杀菌能力，可以减少病菌的传播。

3.3 蓄水(收集雨水)

绿色屋顶系统能提供很具有利用价值的开放空间，还可以通过减少雨水流失来减缓城市发展带来的负面影响，降低建筑周围环境的温度以减小能源消耗。

逐步发展的规划理念和环保意识显示：雨水应该被收集起来。屋顶绿化正是海绵城市的一种实践方式。雨水对地表水和地下水是一种有效地补充，不被拦截的雨水会作为污水被迅速排出，城市大面积的屋顶绿化则可以拦截雨水进入土壤以减少地表径流，植被和支撑其生长的屋顶土壤充当着巨大海绵的作用。

3.4 减弱噪声

噪声是现代城市公害之一，屋顶绿化采用适当的树种也可以减弱噪声。当噪声的声波射到绿植上时，一部分被反射，一部分由于射向叶片的角度不同产生散射，使声音减弱并趋向吸收。当声音通过绿植时，由于枝叶的摆动使声波减弱并迅速消失。

绿化屋顶至少可以减少3 dB的噪声,同时隔绝噪声声效能达到8 dB。对于地处闹市、机场、舞厅、厂房等的建筑物居民区来说,屋顶绿化无疑是个很有效的降低噪声的方法。

4 研究问题

4.1 严酷条件下的植物生存问题

在我国，北方地区夏季冬季时间较长，春季秋季时间短促。冬季最低气温可达-40 ℃，因此植物的生存成为绿色屋顶在北方推广的主要难题。我们可以模仿温室大棚的方式，建造屋顶大棚。这样既可以在夜间保持植物生存所需温度，也可以在白天提升阳光的利用率增强光合效应。同时，可增加小部分天窗，在天气较好温度适宜的条件下打开，与外界进行气体交换，调节微气候。

挪威冬季漫长，由于缺乏树木，当地的建筑多为砖石结构，为了保持室内温度，当地的屋顶多以覆土的形式增加屋顶的保温层，草坪屋顶不仅能够增强保温效果，还能防止雨水冲刷土层。

4.2 植物的土壤与灌溉

由于屋顶覆盖的土层不同于大地土壤，也不同于自然界可以源源不断的循环产生植物所需要的营养。大面积绿色屋顶植物的生存条件成为难题。考虑到楼顶的承重和灌溉问题，土壤可以选用质轻、保温、保水性优良的人工土壤，并且在建筑时安装自动灌溉系统。

4.3 植物的景观问题

考虑到寒地特殊的气候和不同的屋顶构造，景观设计要适应环境条件。景观设计既要美观，又要保持四季常青。春季迎春、连翘；夏季珍珠梅、夹竹桃；秋季地被菊，桂花；冬季杜鹃、广玉兰；地被层选用耐寒耐旱的高羊茅。

4.4 建筑的能源问题

绿色建筑不仅仅是指建筑的绿化，节能环保也属于绿色建筑的范畴。煤、石油、天然气等不可再生资源是当今世界的主要能源，这些能源也给我们带来了温室效应、能源短缺等问题。最大化的利用太阳能和风能等清洁能源是绿色建筑的特色之一。太阳能发电、太阳能热水、风力发电等加入绿色屋顶之中，可以用于建筑和建筑屋顶的动力能源。

5 结语

“建一栋楼，少一块地”，如何才能弥补被占用土地的绿地空间，是缓解当前城市用地紧张所面临的最严峻的问题。特别是在寒地城市环境的特殊气候条件下，如何分析、利用绿色屋顶去化解如城市热岛效应、温室效应等系列环境不利因素，同时考虑植物本身的绿化效果，并达到节能减排的目的，是值得思考探寻的话题。

[1] 魏 艳,赵慧恩.我国屋顶绿化建设的发展研究——以德国、北京为例对比分析[J].林业科学,2007(4)：95-101.

[2] 杨 尽,张仲军,吴云飞.屋顶花园在人居环境建设中的作用[J].山西建筑,2008，34(7)：343-345.

[3] 陶 莉.草地式屋顶绿化的应用现状与发展[J].计量与测试技术,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 杨(1995- )，女，在读本科生； 张伊博(1996- )，女，在读本科生

TU201

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