国内拼装型屋顶绿化技术应用现状

晋玉洁，华成谋，郭志强，路娇娇，赵丹青

(中建工程产业技术研究院，北京 101300)

1 引言

近几年，我国经济高速发展，越来越多的高楼大厦拔地而起，但城市热岛效应日益加剧，城市绿地面积流失严重，生活环境越来越严峻。随着生活水平的逐渐提高，人们对生活环境的要求也逐步提高。夏季的高温酷暑已经严重影响正常工作和生活。所以，如何改善城市热岛效应，提高生活质量已经成为目前迫切需要解决的问题。

屋顶绿化是指在高出地面以上，周边不与自然土层相连接的各类建筑物、构筑物的顶部的绿化。屋顶绿化不仅可以提高建筑的景观需求，还可以极大地改善城市生态环境。

2 屋顶绿化功能

2.1 增加城市绿色面积，净化城市空气

如今的城市高楼耸立，房屋拥挤，绿地面积缺乏，空气质量下降，给人们的工作和生活带来极大的困扰。在城市进行屋顶绿化，能在一定程度上增加城市的绿地面积。同时，屋顶绿地能吸收空气中悬浮的灰尘和有害颗粒，起到天然的过滤作用，对净化城市空气非常有利。

2.2 缓解热岛效应，改善居住环境

近几年来城市热岛效应非常明显，屋顶绿化可以大大缓解夏季城市的这种现象。屋顶绿化可以遮挡阳光的强烈照射，大大减弱顶板吸热，降低顶楼的室内温度。在屋顶绿化面积达到一定程度时，将有可能改善城市热岛效应。

2.3 延长建筑屋面和防水层的寿命

普通的屋顶在强烈阳光照射下，要承受较高的温度，其屋面防水材料及结构容易遭到破坏。而经过绿化的屋顶，太阳辐射热量大多消耗在蒸发或被植物吸收，可有效降低屋顶表面温度，能有效减少太阳辐射对屋面造成的破坏，从而延长建筑屋面和防水层的寿命[1，2]。

2.4 截留雨水

水资源稀缺是目前全人类面对的严峻问题，雨水的收集再利用越来越应该受到重视。作为城市雨水收集的重要组成部分，屋面雨水的收集利用一直是研究者们关心的问题。屋面雨水来自降水，经过屋顶植物的过滤净化，屋面雨水一般水质较好，稍作处理甚至不做处理即可进行回收利用。此外，城市由于绿地面积的减少所引起的城市洪水问题也能够通过屋顶绿化得到缓解[3]。

2.5 增加居民食物来源

屋顶绿化除了具有绿化环境的作用以外，还能给人们带来一定的食物来源。在屋顶建造绿化园，种植瓜果、蔬菜，培植花卉、盆景，可以增加居民的天然绿色食物来源[4]。

3 拼装型屋顶绿化

拼装型屋顶绿化指在具有排(蓄)水、过滤等功能的模块化可移动式特定容器中种植植物，用一定数量的容器在屋顶上进行拼装组合来构建成片的屋顶绿化效果。

3.1 拼装型屋顶绿化的特点

拼装型屋顶绿化种植容器基本构造包括：蓄水层、阻根层、过滤层、排水层、滴灌系统、营养基质层、植物层、围合板等。拼装型屋顶绿化能够一次性解决传统屋顶绿化在建筑承重、建筑防排水、防根穿刺、植物水分供给、保温隔热等多个方面的难题，具有以下特点。

3.1.1 防止建筑物表面渗漏

植物种植容器底部密封，中间设有排水管孔，容器本体底部外侧设有与通孔相通的排水通风槽。可以将基质不能吸收的多余水收集排出，不会在容器底部形成积水，不会发生屋顶渗漏，不会损坏原有防水层，施工速度快。

3.1.2 蓄水、排水、阻根能力

排水管孔的设计可使种植容器底部始终蓄水。当上层土壤缺水时，蓄水池中的水会向上蒸发(也可以沿着预留布条上升)，为植物补充水分，多余的水分则通过排水层从种植池收集排出。

3.1.3 可随意拆卸移动

由于屋顶绿化容器为拼装型，每一部分都可以成为一个独立的整体，植物种植容器自带保温蓄水层，即便是没有做好防水的裸屋面也可以直接安放。同时具有能自由拆卸移动的特性，可以按照需要拼装出任意形状，高度也可以按照基质厚度以及种植植物高度、冠幅进行调节。

3.1.4 轻型建筑绿化产品

目前市场上拼装型屋顶绿化植物种植容器总厚度不高，饱和湿容重不超过60 kg/m2，可以降低屋顶荷载，即使对于未考虑屋顶绿化的既有建筑也同样适用。

3.1.5 后期管理和维护费用低

植物种植容器一般使用寿命较长，无需频繁地更换与维护，可以降低维护成本。

3.1.6 方便运输

拼装型屋顶绿化容器一般可以叠放，减少运输时的占地面积和空间，节约运输成本。

3.2 目前市场上的拼装型屋顶绿化容器

3.2.1 节能型装配式屋顶绿化模块

这是一款适合屋顶绿化、屋顶花园、屋顶农场、阳台种菜的，集防水、阻根、蓄水、排水和过滤功能于一体的产品。系统内通过单个的模块相互连通，构成整体或分区的“有组织排水”系统，不损坏屋面，可以实现屋顶绿化和私家园艺的操作(图1)。

图1 节能型装配式屋顶绿化模块

产品具有以下特点。

(1)无缝组合：简单实用的卡夹式连接，组合后的模块实现无垂直缝隙的连接。

(2)操作方便：无须对屋顶有任何特别要求，可以直接安装，方便快捷，特别适用于既有建筑屋顶的节能改造。

(3)防水阻根：架空安装形式，与屋面系统分离，植物、基质和水不接触屋面，具有可靠的抗植物根系穿刺能力，更强的抗风能力，确保屋面长久安全。

(4)抗压性强：模块内底部中空圆锥形构造，可浇注混凝土基础，安装太阳能装置、假山、棚架等设施。

(5)寿命长久：埋置式施工，组合后的模块周边另设围挡，模块整体埋置在基质底部，模块内种植基质厚度达50 cm，适宜多种植物种植，模块使用寿命长久。

(6)蓄水节水：模块内设计了仿农田沟渠状的纵横互通水槽，利用模块边排水孔不同高度的设计，完全自然状态的基质底部充分蓄水，主要依靠雨水保证植物生长需要；加装雨水收集管后，可实现雨水收集利用，兼具过滤、排水、蓄水、灌溉、通风功能。

(7)节约人工：无需重新施作防水层、防根层，快速轻松的施工方式，比传统施工方法节约工时，维护简单，节约成本。

快落山的太阳光洒进房间里，有点暗淡，又有点温暖。齐海峰看着窗外想，周末要不要约她再去一次电影院呢？却听她在外面扯着嗓子喊：“老齐，今晚包水饺好不好？”

3.2.2 绿植草种植容器

绿植草种植容器，规格为500 mm×500 mm×65 mm，容器之间通过排水通道槽盒卡槽相连接(图2)。容器体为正方形或长方形，具有4个侧壁和1个底板，4个侧壁下端设置在底板的侧边上，容器体的底板外表面下沉且底板内表面向内凸起而形成一个沿容器体底板对角线的排水卡槽，在该排水卡槽上开设多个排水孔，同时，在容器体的底板内表面位于凸起的排水卡槽两侧的底面形成蓄水台；在多个种植容器组合安装时，套置在排水卡槽内的排水槽可相互连通，形成一个排水系统，装配十分简单。

(a) (b)

产品具有以下特点。

(1)组装方便：容器可以使用边缘的搭扣进行连接，简单方便，易学，便于施工。

(2)使用寿命长，功能完善：容器材料为PP(聚丙烯)材料，使用寿命可达十年以上，具有较高的耐热性，具有完善的排水、蓄水、阻根等一系列功能。

(3)轻型屋顶绿化产品：与传统屋顶绿化相比，可以有效降低屋顶荷载，适用于既有建筑屋顶绿化。

3.2.3 模块式屋顶绿化种植容器

此容器集蓄水、排水、渗透、隔离等功能为一体，内盛轻薄基质，可以直接种植景天科植物，也可以在苗圃养护成型后移动到屋顶进行拼接，完成屋顶整体绿化(图3)。

图3 模块式屋顶绿化种植容器示意

产品具有以下特点。

(2)具有节能、荷载轻、管理简便，基本无需浇水、施肥、修剪、除草等优点。

(3)架空安装形式，与屋面系统分离，植物、基质和水不接触屋面，不会对屋顶防水产生不利影响。

3.3 拼装型屋顶绿化植物基质

基质土保肥、保水、无毒、抗病、促进根系发育。质地均衡，通透性好，持水能力强，具有较强的缓冲性能和养分储存能力，使用有机基质土，省水、省肥、省工，克服了长期使用化肥引起土壤退化和影响农林产品质量的问题。栽培基质应根据楼顶承载力、植物生长特性及自然环境条件尽可能地选择适宜植物生长并具有良好的固根、保水或排水等性能的有机或无机材料。种植基质必须满足植物生长条件，如贮水能力、孔隙容积和营养物质要求；必须有很好的渗透性能、一个长期充分的根系生长空间和一定的固定根系能力。通常情况下，是改良土(田园土+草炭土)或无机基质，从而满足屋顶植物对种植土的要求，以此保证绿化植物的成活率。依据植物种类确定种植基质厚度，可参考表1。

表1 种植基质厚度

由于屋顶绿化植物生长所需的养分基本全由基质提供，所以需要根据植物的冠幅、生长速度、需养量来选择基质，并在植物生长过程中注意补充基质和养分，以保证植物的健康生长，减化管理，降低成本。

3.4 拼装型屋顶绿化植物选择

“高处不胜寒”，由于屋顶相对于地平面高度较高，冬天时温度会比较低，夏天时温度会比较高，风力、雨水冲击力也会比较大，同时昼夜温差大、湿度小、水分小，所以选择植物的大方向是喜光、耐温差大、耐寒、耐热、耐旱、耐贫瘠、生命力旺盛、少病害的花草树木，如灌木、盆景、草皮之类，同时还要根据地区气候条件的特点选择，尽量选择乡土植物。

选择植物时，以低矮灌木、草坪、地被植物和攀援植物为主，原则上不用大型乔木，有条件时可少量种植耐旱小乔木，这样可以减轻风力对植物的影响。另外，为了能使植物更好地生长，还要遵循植物多样性和共生性原则，选择较多的植物品类，包括不同花期、不同观赏部位、不同高度、不同叶片颜色、不同叶片大小等的植物等。以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为主，注意千万不要选择入侵植物品种，如若选到，一定要谨慎处理。

传统的屋顶绿化为了防止屋面漏水，会选择须根比较发达、主根不发达的植物，防止植物根系穿透建筑防水层；但当利用拼装型容器进行屋顶绿化时，由于容器中具有阻根措施，可以适当降低对植物根系的要求，能选择的植物品种会增多。另外，种植的植物，还要选择易移植、耐修剪、耐粗放管理、生长缓慢、抗风、耐旱、耐高温的植物。在屋顶绿化过程中，除了要选择适合屋顶环境的绿化植物，同时也需要重视对绿化植物的配置以及搭配效果工作，从而提高绿化植物的观赏性[5]。

综上所述，植物选择时的主要方法和目的如表2所示。

表2 植物选择

3.5 拼装型屋顶绿化灌溉方式

在屋顶绿化进行养护的过程中，灌溉是重要的养护条件，目前常用的灌溉方式主要有3种，滴灌、微喷灌、渗灌。3种方式的优缺点及选择可以参考表3。

表3 屋顶绿化常用灌溉方式比较

对比3种灌溉方式的优缺点，可以根据所需要的功能来适当选择灌溉方式。

3.6 拼装型屋顶绿化养护管理

3.6.1 绿化养护

根据植物的生物学特性，适时适量浇水、施肥、增添栽培基质；及时调节栽培基质的酸碱度和含盐量，以满足植物正常生长需求；另外，还需要及时修剪乔木和花灌木，控制植物高度，保持根冠比平衡，冬季必须采取防寒、防风、防火等措施，保证植物可以安全越冬，确保植物的正常生长。在植物生长季节及时清理死亡植物，更换或补植老化及生长不良的植株，及时除草。

3.6.2 相关设施养护

拼装型屋顶绿化装置后期维护轻松方便，正常情况下，如发现有损坏植物种植容器，仅需将损坏的容器从种植基质中取出，再更换一个相同规格的容器即可[8]。

4 存在问题

我国由于传统坡屋顶结构在承重以及相关规划方面的限制，屋顶绿化技术相比国外起步较晚。我国虽然在技术创新、植物选择、学术研究等方面有一定成果，但我国屋顶绿化发展仍然存在一系列问题。

4.1 推广力度不高

屋顶绿化推广一直制约着国内屋顶绿化的发展。群众认知是屋顶绿化发展中的隐形力量。由于屋顶绿化会出现招惹蚊虫、刮风时土壤四处飘散、植物受损等问题，许多人拒绝在屋顶进行绿化。另外由于屋顶绿化造价较高，即使有一定的补贴，人们也不会进行屋顶绿化。因此，群众认知作为屋顶绿化的重要 一部分，它的提高将会打开我国屋顶绿化新局面的大门。

4.2 人才缺失

屋顶绿化需要较高的工程技术。我国在防水、排水、自动滴灌等方面的研究虽已有成效，但仍然存在很多不足。现北京、上海、天津、成都等地已经相继出台了屋顶绿化的技术指导，为屋顶绿化的发展提供了参考指标。但若想做成真正意义上的屋顶绿化，需要从前期规划到后期维护等一系列整体成熟的理论和技术作为支撑。我国仍然缺少做屋顶绿化的专业技术人才和团队。

4.3 屋顶利用率低

我国疆土辽阔，屋顶面积也十分广阔，但因为前期规划不合理以及后期的人为因素等使得可进行屋顶绿化空间已基本处于饱和状态。目前，符合进行屋顶绿化基础条件的屋顶多放置中央空调外机、装修垃圾、废弃物等，大大降低了屋顶的利用效率。

4.4 缺乏屋顶绿化地方性法规和技术规范

目前我国还未制定屋顶绿化系统性的法律法规。各地区屋顶绿化的立法层面低，执行力度不强，缺少专业规范指导；社会力量投入较少，奖励政策不完善；涉及屋顶平台绿化权属、安全监管责任等重要权益问题在法律层面还未明确，屋顶绿化法制化进程缓慢，在一定程度上阻碍了我国屋顶绿化快速有序地发展[7]。

5 结语

随着城市的发展、壮大以及城市“热岛效应”的日益严重化，人民越来越意识到城市绿化的重要性，只有增加绿化面积，加大绿化力度，才能改善生存环境，而城市用地非常紧张，城市的绿化必然要向立体空间发展，屋顶绿化成为城市绿化系统中重要的组成部分，同时也会面临着更多的发展机遇和挑战。

为加快绿色屋顶的发展，要制定相应的法律法规，明确屋顶的产权问题; 在维护的费用上，政府也应给予一定的经济补助，重点推广成本低廉、养护相对粗放的轻型屋顶绿化技术，从而使屋顶花园长时间发挥其景观效益和生态效益。