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屋顶节能的技术研究及市场前景

浏览次数: 日期:2010年4月25日 08:42

摘要:

国际上的通俗定义是一切脱离了地气的种植技术,它涵盖面不单单是屋顶种植,还包括露台、天台、阳台、墙体、地下车库顶部、立交桥等一切不与地面自然土壤相连接的各类建筑物和构筑物的特殊空间的绿化。

  一、屋顶绿化的概念

  国际上的通俗定义是一切脱离了地气的种植技术,它涵盖面不单单是屋顶种植,还包括露台、天台、阳台、墙体、地下车库顶部、立交桥等一切不与地面自然土壤相连接的各类建筑物和构筑物的特殊空间的绿化。是人们根据建筑屋顶结构特点、荷载和屋顶上的生态环境条件,选择生长习性与之相适应的植物材料,通过一定技艺,在建筑物顶部及一切特殊空间建造绿色景观的一种形式。已经不在仅仅是园林教课书上的“屋顶花园”一个章节,而是把它提升、扩大为屋顶绿化,一个新的行业。其与地面绿化同属城市园林范畴,是城市园林的一部分,但如同园林区别于林业一样,同属而又有别,它有诸多不同于地面绿化的特殊性和复杂性,是当代园林发展的新亮点、新阶段。   现如今,城市地面可绿化用地少而价高,占城市用地60%以上的建筑屋顶的绿化,则是对城市建筑破坏自然生态平衡的一种最简捷有效的补偿办法,是节能环保型绿色建筑的重要内容,是有生命的城市重要的基础设施建设。把它作为新的行业、新的事业研究,会有利于屋顶绿化理论的探讨和实践的发展。

  二、屋顶绿化的类型

  从目前的实践看,可分为三种类型,其主要取决于建筑屋顶荷载允许度和屋顶功能的需要。(一)只为解决城市生态效益的绿色植被,一般铺装在人们看不到、只有从高空俯视才能看得见的屋顶上,目前主要是简式粗放的屋顶草坪。其重量为每平方米15-20公斤,水饱和状态也不超过30-40公斤。

  (二)既重生态又供观赏的屋顶草坪。一般是在人们不能进入但从高处可以俯视得到的屋顶上,其屋顶绿化要有设计,讲求美观,以铺装草坪为主,用花卉和彩砖组摆图案,点缀色彩,工程每平方米重量为20-30公斤,水饱和状态不超过40-60公斤。

  (三)观赏、休憩、活动于一体的屋顶绿化。一般是人们可以进入的屋顶上,从建筑荷载允许度和屋顶生态环境及功能的实际出发,其绿化又分为两种形式:

  1. 简式轻型的绿化,以草坪为主,配置多种地被和花灌木等植物,讲求景观色彩。用不同品种植物配置出图案,结合步道砖铺装出图案。工程每平方米重量为20-40公斤,水饱和状态也不超过40-80公斤。屋顶静荷载应在每平米150-250公斤以上。

  2. 花园式复合型绿化,近似地面园林绿地。采用国际上通行的防水阻隔根、蓄排水新工艺,新设备,新技术,乔灌花草、山石水、亭廊榭合理搭配组合,可以点缀园艺小品,但硬铺装要少,且要严守建筑设计荷载、支撑允许的原则。一般工程每平方米重量为100-200公斤,水饱和状态下,重量为300-400公斤。屋顶静荷载应在每平方米500公斤以上。国外,尤其在1957年就开展屋顶绿化的德国,90%以上是简式屋顶草坪,屋顶花园不足10%。近二三年大力推进屋顶绿化的韩国,则相反,屋顶花园占到85%。鉴于北京的城市人口密集,居住和办公用房都比较紧张,人们需要增加近身的活动空间,屋顶花园比例可能也会高一些,但还会是以简式轻型为主。

  三、屋顶绿化的植物

  无论哪种类型的屋顶绿化,所用的植物材料一般都应具有根系浅、矮生、生长慢、耐瘠薄、耐干旱、耐寒冷、耐风飕、宿根、喜阳的习性,以适应某一具体屋顶生态环境条件、在屋顶上生长安全可靠为首选。

  (一)草坪及地被植物。历经六七年的考验,目前比较成熟的品种是佛甲草、黄花万年草、垂盆草、卧茎佛甲草等,他们同属景天科地被植物,俗称福寿草、不老草、死不了、还魂草。

  其突出特点:

  1.绿色期比较长,一年四季仅年底年初两个月茎叶枯萎,根部嫩芽碧绿;

  2.抗旱能力极强,节约用水,2001年夏干旱,30多天不下雨,连续高温30-35℃,屋面温度达65-73℃,基质干透,草仅萎蔫发白,雨后又恢复生机,2005年秋至2006年春50年少有的旱灾,协会会员实施佛甲草为主的屋顶草坪返青率仍在80%以上;

  3.耐低温,抗寒能力强,冬季气温降至-15℃,屋面温度降到-12℃,基质冻结,其根部嫩芽无碍;

  4.冬季干茎抓地牢,不会被风刮起污染环境;

  5.所需营养基质薄,3-5厘米厚即可;

  6.根系浅,弱且细,网状分布,没有穿透屋面防水层的能力;

  7.管理粗放,如无特殊干旱的气候条件,不需要人工浇水、施肥,也不需要修剪,长到20公分以上就会倒下,茎部再生小苗,省水、省养护投入;

  8.具有一定的经济价值,《本草纲目》记载,佛甲草是外敷清热解毒中草药,垂盆草内服清热解毒,且是可食用的保健凉菜。

  近年来开展多品种、本土化试验,长白山卧茎佛甲草、多茎佛甲草、三七景天、八宝景天、萱草——金娃娃、德国小景天、太阳花、太平花、红景天、德景天、费菜、门头沟柏峪景天、延庆瓦松、密云养心草等本地、外阜和国外引进的景天属地被植物在试种中都有尚佳表现。据说全世界景天属植物有400多种,挖掘拓展的空间很大。

  (二)花灌木、矮生乔木。目前试验可以登顶的种类越来越多,沙地柏、侧柏、龙爪槐、大叶黄杨、女贞、紫叶小檗、西府海棠、樱花、紫叶李、木槿、迎春、连翘、碧挑、竹子、月季、紫薇、红瑞木、玫瑰等,已经过多年四季轮回的考验。
  (三)爬蔓攀缘植物。其对于屋顶设备和广告架的覆盖有独到之处,可在屋顶建筑物承重墙处建池子种植,也可在地面种植向屋顶爬。常春藤、扶芳藤、五叶地锦、爬山虎、野葡萄、葛藤等都在试种,多数表现良好,且造价低廉、施工简便。

  四、屋顶绿化的营养基质

  屋顶绿化选用营养基质,总的原则:一要绿色环保,无病虫害源体;二要轻型,但不能过于松散;三是不可用田园土直接登顶。

  轻型的营养基质一般由城市垃圾粉碎、经高温杀菌、发酵后形成的有机肥和草炭土、田园土配制而成,比例为:1:1:3或1:1:5,也有1:1:7的,酸碱度为6.5-8。也有其他尚在尝试中的配置处方。空中花园的营养基质一般用重量更轻的珍珠岩、绿宝素等无机基质配制。

  铺置营养基质的厚度,要由植物生长习性决定。反之则会造成植物疯长衰败或风飕枯死。特别是轻型基质过厚,空隙过大,理化指标不合理,还容易使整个屋顶草坪被大风卷起,造成环境污染。实践证明,种植极耐干旱的佛甲草,铺设基质厚度5厘米左右为好,也有1-3厘米的,如朝阳区左家庄办事处屋顶草坪,2000年铺置,五年间基本没有人工养护,草坪长势良好。但是遇到去冬今春50年少有的旱灾、加之失管,上冬水、返青水没跟上,春季返青率仅10%,还有的地方基质中几乎没有田园土,过于松疏,抗不住风飕,造成死苗和大风刮走基质。

  今年80%返青率高的屋顶绿化,都是基质配料比例合理、养护管理好的地方。经验教训证明:种植多种景天属地被植物,基质厚度一般应在5-10厘米范围内。建设空中花园种植矮生乔木、花灌木等,基质厚度20-80厘米为好。

  个别种植需要,还可按竖向设计要求的尺度办。从北京的气候条件出发,基质材料匹配比例一定得把关。特别是冬去春来北京的气候干旱,风飕的厉害,基质过于疏松肯定不行。

  五、屋顶绿化工程辅助材料

  轻型屋顶绿化一般要在屋顶原防水保护层上铺设阻根防水层、保湿毯,其上铺轻型营养基质即可植草。若配植花灌木,则应在原防水保护层上铺设经专家鉴定合格的耐根穿刺的阻隔根防水层,放置阻隔根膜、保湿毯、蓄排水板、过滤膜,其上铺营养基质。

  空中花园则要铺设质量考究的阻隔根防水层、阻隔根膜、保湿毯、蓄排水板、过滤膜,其上为营养基质。特别要保护和处置好排水系统,做到排水畅通,基质不流失。 无论哪种类型的屋顶绿化,屋顶植物种植面和建筑立面边缘不能直接靠近,特别是没有女儿墙的,距离立面边缘不能少于50厘米。做好防护处理,设计和用材都要考究。无论哪种屋顶草坪,边沿砖、步道砖一定要铺装,一是养护、观赏走动的需要,二是起到一定的稳固作用,三是可以形成图案,增加景观效果。这一切都事关整个空中绿地的安全系数和景观。

  六、屋顶绿化施工技术

  以北京市技术监督局名义发布、北京市园林科学研究所编制的屋顶绿化规范,对屋顶绿化类型,种植设计,植物选择、安全升降吊运和施工技术、养护管理等都有区别于一般园林绿化的具体明确的要求。尽管该规范某些条款还需要在实践中修订和完善,但它所表述的,是安全、科学的行为原则,应该遵循,实是求事地贯彻。 鉴于在城市里、居住区施工,首当其冲的要求是文明和安全。以人为本,在确保工程质量的同时,确保施工人员和其他人员的安全。从运料开始,作业场地要井然有序,清洁卫生,始终如一地做到不乱己、不扰民,不出事故。 从施工技术讲,第一位的要素是防渗漏。无论在新房新楼,还是老房旧楼的顶部实施绿化,都要把防止顶部渗漏,尤其是阻止植物根刺放在首位。

  建造空中花园,必须得首先弄清楚屋顶防渗漏情况,向建筑方问清已有防水材料阻隔根能力如何,不行就必需得重新铺装防水阻隔根材料。做好阻根防水层,既可防水渗漏,又能防止植物根刺破屋顶;轻型屋顶草坪在施工前的第一步,也是清扫屋顶,做好闭水试验,检测屋顶是否渗漏。若渗漏应先做好防水,再实施工程程序。

  北京市园林绿化局针对北京2006年屋顶绿化的具体情况,已专门发文,要求各区园林绿化主管部门加强对屋顶绿化工作的监督、检查、协调和指导工作。各会员单位要主动争取和配合。   

  国家建设部即将发布的行业标准——种植屋面防水工程技术规程,对屋顶绿化耐根穿刺防水材料的选用、施工技术等都有明确的规定。目前不同类型的屋顶绿化的施工技术,可概括为:

  (一)简式轻型屋顶草坪

   1.目前普遍实施的简式景天植物草坪施工工序为:

  (1)调查承重:向业主了解屋顶承重,每平方米不低于70公斤,即可实施轻型屋顶绿化。

  (2)清扫屋面,测试防水。闭水测试屋面不漏水方可进入下面工序,若漏水需先做好防水层。

  (3)铺设隔根防漏膜和无纺布,注意水的流向,铺置压口为30厘米。

  (4)铺路定格,处理好下水口,确保屋顶水的流向和排水口通畅。     

  (5)轻型营养基质一般厚度为5厘米。

  (6)植草。有两种方法:一种方法是铺装一次成坪草苗块,把佛甲草、太阳花、黄花万年草、卧茎佛甲草、白边佛甲草等多种景天植物单独或混种成一次成坪苗块。在屋顶铺植时省工快捷,可达到瞬间成景的效果。这个办法在上海、北京实施多年,总面积几十万平方米,是一项具有突破性的新技术。

  另一种方法是直接在基质上栽草,比铺植一次成坪苗块费时费工,但成活率不受影响。直接栽草的疏密度一定要合理,要做到黄土不露天。入秋时节采取带根带土直接栽植的草坪,尤其在严重干旱的气候条件下,来年春季返青效果好于铺装一次成坪草苗而又疏于养护管理的那些草坪。

  2.探索中的新技术:

  (1)魔盘,用陶粒、竹条、秸秆等制成,底部与海绵贴在一起,变二道程序为一体,重量轻,排水蓄水能力得到很好的发挥。不同植物,不同色彩的魔盘,可设计多种图案进行拼摆,既可提高工效又不失美观。

  (2)将珍珠岩粘合为整板,留有种植孔,压放在2-3厘米厚的营养基质上,施工更为便捷、安全,防风效果突出。

  (3)无土轻型草坪毯,在硬地板上培植,去留打卷即可,以高羊毛、早熟禾种植的草坪毯耐践踏,用途会更为广泛。但需要浇水,铺大块的草坪得有喷灌设施。

  (4)正在研用的还有墙体、护坡等立体绿化用的生态袋及地席等。  

  (二)爬蔓植物屋顶绿化

  目前在屋顶上试种的主要有常春藤、扶芳藤、五叶地锦、爬山虎、野葡萄、葛藤等,其施工技术为:

  1.网架型:

  (1)在屋顶承重墙处建长100厘米、宽30厘米、高40厘米的种植池,安装简易的滴灌设施;

  (2)根据屋面承重设计爬蔓植物架,可做供人休闲的屋面,固定2.5-3米高的轻型花架;

  (3)种植爬蔓植物,也可种植豆角、南瓜、葫芦等观赏食用兼而有之。

  2.满铺型:

  (1)承重墙处建长100厘米、宽30厘米、高40厘米种植池,安装滴灌装置;

  (2)屋面架设10厘米高的植物架,中间铺设易于植物攀爬的尼龙网,使多种爬蔓植物爬满屋顶。

  3.节水滴灌型:

  直接在屋面上铺设阻根防水层,蓄排水板(或海绵、陶粒); 再铺设过滤层和轻型营养基质,开展多种绿化或农家种植,有爬蔓植物,并配以适合的花卉、灌木等,也可种瓜果、蔬菜类爬蔓植物易管理,绿量大,形态自然飘逸。三种方式都可取。

  (三)屋顶花园

  1、屋顶花园一定要建在屋顶荷载符合安全竣工验收标准的建筑结构的屋面上,首要的是向业主了解屋顶承重。建造花园式屋顶绿化建筑静荷载应该每平方米不得低于300-500公斤。低矮阔叶乔木和慢生常绿植物,园亭、花架、山石、水景等较重的物体所设计建造的承重墙、柱、梁等位置的静荷载是多少,一定要先模清楚。

  2、施工安全处理:

  (1)为保证屋顶防水、排水和消防要求,植物的种植面不能直接靠近建筑立面边缘,要以20-50厘米的砾粒带或轻质物质带隔离。(2)在屋顶绿化的下水口、排水观察孔、通气孔等处应该以20厘米以上的砾粒带或轻质物质带隔离。(3)安装升降吊运机械不能损坏屋顶铺装材料层,运行过程中要确保安全无害。

  3、优先做好阻根防水系统,选用既要防水,又要有阻根、防穿刺的性能,要能够耐受植物根系分泌物和花肥、农药的腐蚀,不伤根又不影响植物生长的优质阻隔根防水材料。

  4、铺装保湿毯,保持营养基质水分。

  5、铺装蓄排水通气板,改善植物根部与基质的通气状况。

  6、放置过滤膜,防止人工合成基质颗粒随水流失。过滤层直接铺设在蓄排水通气板上,铺设时搭接缝有效宽度不得低于30—50厘米,并向建筑侧墙面延伸,折起高度不低于30厘米。

  7、铺设轻量合成营养基质。要选择具备蓄排水、保肥、通气和绝热、膨胀系 数等理化指标安全可靠,PH值为6.5~8等优点的轻型人工种植基质。

  8、合理装置灌溉系统,应选择滴灌、喷灌形式。栽种后马上浇水,尔后则不宜过勤,因为耐旱耐瘠薄植物会因水大肥大而生长过快,使其综合抗性降低。

  9、必要的植物固定技术。北京四季中有三季多风干燥,冬季温度又低。为避免由于风的影响造成较大植物倒伏或受损,固定植物根系极为必要。

  七、屋顶绿化用水

  屋顶绿化是节约型绿化,分为不用人工浇水型和节水喷滴灌型两种:

  (一)不用人工浇水型,是指正常雨水年景不用人工浇水,而不是指如同去秋至今春的50年一遇的旱灾之年。要种植适合本地正常气候条件的节水、耐干旱植物,做到通常不用人工浇水。在特殊干旱年景,为了植物生长的更好,入冬浇上冻水,初春浇返青水,夏季视干旱程度适量补水是必需的。(二)节水滴喷灌型。为了丰富屋顶景观效果,把乔灌花草等一批需要少量喷灌就能生长更好的植物种植在屋顶上,需要选用最节水的喷滴灌系统。屋顶花园,地势高,植物品种多,风飕严重,特别要把喷滴灌系统设计组装好,不留喷滴水死角。有条件的地方,屋顶绿化还要建好雨水搜集系统和中水处理循环利用系统,科技部节能示范楼和经济日报社办公楼屋顶花园取得了实际经验,达到了浇灌屋顶花园和地面园林不使用或少使用自来水的效果。

  八、屋顶绿化养护管理

  减少人工养护,节省人力、财力的投入是屋顶绿化的原则之一,但这不等于不需要养护。随着屋顶草坪、空中花园的增多,其养护管理应纳入城市园林 绿地的养护管理范畴,予以必要的专项投入。

  (一)轻型屋顶绿化管理粗放,原则上正常年景不浇水、不施肥、不修剪,但要根据当年的气候特点,适时适量做好养护,特别是必要的补水和维护。要加强观测,发现问题及时处理,比如草坪中滋长的树苗必须及时拔掉。

  (二)屋顶花园的景观近似于地面园林,但由于其与地表土层隔离,为空中花园,管理要更为精细,要做到适时浇水、施肥、及时除虫防病、打药、修剪、避寒等一系列必要的管理工作。

  九、工程造价

  轻型简式屋顶绿化例1:①隔根、排水、定格材料每平方米35-45元;② 佛甲草、太阳花景天植物每平方米30-40元;③轻型基质材料每平方米10-20元;④比利时TC土黄金每平方米10元⑤运输费用每平方米10元;⑥施工费用每平方米30-40元。管理费每平方米10-20元。合计每平方米120-160元左右。为确保质量,最低造价每平方米应该不低于120元。

  轻型简式屋顶绿化例2:①佛甲草与太阳花每平方米30-40元;②防水隔根、蓄排水系统每平方米40元;③轻型基质材料每平方米10-20元;④比利时TC土黄金每平方米10元;⑤定格材料每平方米10元;⑥运输费用每平方米10元;⑦施工费用每平方米30—40元。管理费每平方米10-20元。合计每平方米140-170元左右。为了保证质量,最低造价每平方米应该不低于140元。

  屋顶花园例3:①空中花园专用隔根防水系统:德国进口材料每平方米200元,韩国的每平方米160元、国产的在100元以内;②蓄排水板、保湿毯、净水毯和过滤层等每平方米100元;③乔、灌、花、草,无机营养基质等项每立方米280-300元;④水池、花池、道路、喷灌系统、藤架及休闲设施每平方米200元。合计每平方米590元。通常若不含阻根防水层的造价,空中花园每平方米应该不低于300元。如果新建楼房建筑设计已按屋顶花园做好了阻根防水层,即可减少重复铺装,节省开支。

  在最近北京科技周和节能环保展会上、倍受青睐的无土草坪毯,其造价为每平方米草约40-50元,无纺布基质15-25元,蓄排水板30-40元,喷水设施20-30元,养护(打药、修剪)一年9.8元,一平方米约100-130元。

  十、全国推进屋顶绿化的时机和技术都已成熟

  (一)目前北京屋顶绿化所开发和利用的植物材料的共同特点是浅根系,耐瘠薄,耐干旱,适应北京的气候条件。

  (二)北京的一般屋顶普遍荷载是每平方米150-200公斤,完全适合实施屋顶绿化。

  (三)屋顶绿化施工企业,在几年的实践中已摸索创新了相应技术,积累了成功的经验和失败的教训,具备了完成大规模屋顶绿化的能力。

  (四)专家调查,北京屋顶绿化的费用仅为开发商该建筑工程造价的千分之一。这种费用是任何一家建设单位和房地产开发商都能接受的。屋顶绿化由于没有土地成本,被世界公认为城市中心区最廉价的绿化方式,也是充分节约利用国土资源的举措。

  (五)2000年以后建造的屋顶草坪和屋顶花园技术,在园林、建筑防水等方方面面专家的跟踪指导下,已有一定的技术积累,尤其引进了国际上的先进技术和设备,都比上世纪的屋顶空中花园有了突破。

  (六)“在屋顶上铺块绿,还北京一片蓝天”的口号正逐步落实在行动中,全民理解、支持和参与的积极性日趋高涨。

  十一、实施屋顶绿化的诸多好处已日益显现

  屋顶绿化优化环境,治理大气污染,既节约用地、节省能源、节俭开支,又是建筑和园林绿化艺术、人类与大自然的有机、有效的结合,可以收到生态、景观、环保、节能和造福人民等多项长远的综合效益。可归纳为十个方面:

(一)寸土寸金的城市用地得到再次开发利用,可以提高国土资源利用率;
(二)吸纳可吸入颗粒物,有利于缓解大气浮尘,净化空气;
(三)减弱建筑物日光反射,有利于降低城市热岛效应;
(四)吸纳并利用天然降水,有利于减少地面排水压力;
(五)提高城市蓄排水能力,有利于增加空气湿度,净化水源;
(六)阻滞沙尘暴,有利于提高城市抗灾能力;
(七)保护建筑物顶部,有利于延长屋顶建材乃至整体建筑的使用寿命;
(八)降低室内温度,有利于节约电力资源;
(九)消弱城市噪音,有益人的身心健康;
(十)改善城市环境面貌,有利于提高城市生活质量和景观水平,提高人与自然和谐度,提高市民生活和工作环境质量。

  2006年6月12日,市发改委主任丁向阳同志视察节能环保展会布展情况时,屋顶绿化展台上的几支温度计显示:北京常用的黑色防水卷材是65℃,铁板温度63℃,玻璃60℃,而草坪温度只有32℃,草坪基质下温度则是27℃,丁主任很坚定地说:屋顶绿化降温省电、节能节水的效果很明显,要大力推广。

 

所属类别: 屋顶

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