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「牆體綠化」那些事

從最初的爬藤式牆體綠化到新興的室內空氣凈化植物牆,綠牆,正伴隨著城市的發展和人們對自然的追求,走入了一個嶄新的時代。從單一走向多元,從室外走向室內,從裝飾物到有生命的凈化器,植物牆的結構以及功能有了更多的變化。

隨著城市化,工業化的不斷發展,城市中的人造建築逐漸增加,人類受城市化的影響逐漸遠離自然,越來越多的鋼筋混凝土構造物正一步步侵蝕城市中留給綠色植物的空間,城市生態圈逐步喪失了自我調節的能力,由此帶來的問題也日趨嚴重,如生活環境惡化,雜訊污染,空氣污染以及城市熱島效應。

經研究表明,良好的城市生態圈建立在城市居民人均綠地超過60平米的基礎上,所以綠化面積是解決現階段城市「綜合病」的良好手段,但可用綠化面積隨著城市的擴張範圍不斷降低,勢在必行的方法是在保持現有綠地的基礎上,將綠化有平面化向空間化擴展。

所謂立體綠化就是在建築上進行的綠化,主要是人們熟悉的屋頂綠化以及牆體綠化等,其中牆體綠化不僅具備屋頂綠化擁有的一切優點,還兼具了美觀、保護視力、節省空間等好處,是一種理想的綠化方式。

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上海世博會法國館牆面綠化

南京大屠殺紀念館內的綠籬牆體綠化

牆體綠化正在蓬勃發展,其創造出來的有效綠化量可以彌補平面綠化可用面積較低、建設費用較高的等缺陷。既節省了平面綠化所需的大量土地,還為城市綠化節省巨額的拆遷費用。

在城市環境中,綠色植物對建築物外表面的降溫作用也較為明顯,因建築物外表面長時間處於太陽光的曝晒之下,牆體綠化可以大量吸收太陽光,進行光合作用及葉面蒸騰作用,產生出的新鮮空氣緩解城市熱島效應,對調節城市生態氣候,平衡碳氧環境有著顯著地作用。

綠色植物不僅吸收有害氣體,其表面的絨毛還可吸附、滯留空氣中的PM2.5。德國專家實測表明,街道兩側的建築物經過立體綠化後,街上的塵埃比綠化前減少了3-4倍。室內植物牆還具有極高的室內空氣凈化功能,經過檢測,其甲醛去除率高於90%,PM2.5吸附率高於80%,同時具有空氣濕度調節的功能。

牆體綠化的種類及特點

以往的牆體綠化主要採用在牆體外圍栽種爬藤類植物或喬灌木的方式,後來出現了容器排列型的牆體綠化,但由於室外環境因素可控性較低,尤其我國大部分城市均屬於夏熱冬冷地區,經常出現的極端天氣會給植物生長甚至存活帶來非常嚴重的影響。

與之相對的,室內環境相對恆定,且據統計人們80%的時間在室內度過,因此,更多的人開始關注室內牆體綠化領域,然而由於室內光照度低、通風差、可用建築面積有限等因素導致進行室內牆體綠化具有一定難度,於是出現了以輕薄為特徵的種植毯(袋)型牆體綠化。通常,我們將牆體綠化分為「貼植型」和「拼裝型」兩大類,形式及優劣各不相同。

貼植型牆體綠化

貼植型牆體綠化早在我國春秋時期就已經出現,是在牆體周圍種植攀援類植物或喬、灌木植物以實現牆體植物覆蓋的綠化方式,目前應用最為廣泛,又可分為攀援型和綠籬兩種。

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攀援型植物可以附著在不同建築物牆面,不需要對建築物牆面做出大的改造就可以實現。攀援型植物可以吸收夏季太陽的強烈光照,降低室內溫度,減少空調的使用時間,從而達到節能環保的作用。比較粗糙的牆面常採用枝葉非常稠密的植物,比如爬山虎、常春衛矛,而光滑、細密的牆面則採用枝葉稀疏,但是吸附水平高的植物,如常春藤、小葉扶芳藤等。這種方式的優點是種植於地面,基質充足,有利於植物根系生長,植物牆壽命較長,易於後期維護。不足是綠化周期較長,無法達到即時綠化效果;容易破壞牆體,影響建築壽命;植物單一,難以構成圖案,實現藝術造型。

綠籬是將喬、灌木植物沿牆面方向緊密種植,並修剪整齊,使綠量充足,中間不留縫隙,達到遮蔽牆體、遮擋視線的效果。一般高度應高於1.5米,由於其本身就是一面牆體,既可貼牆種植,也可獨立種植。這種方式的優點是實現即時綠化,即時顯現綠化效果;基質充足,有利於植物根系生長,植物牆壽命較長。缺點是其高度受到植物種類的限制以及景觀相對單一。

拼裝型牆體綠化

拼裝型牆體綠化是利用人造容器種植植物並將牆體覆蓋。人們將種植容器排列、固定於牆面之上,將植物按照一定的圖案、效果種植於容器之內並利用與其容器結構相適應的的灌溉方式進行整體灌溉、施肥,並長期保持植物的存活。拼裝型牆體綠化有很多種形式,根據形式的不同主要分為種植皿類牆體綠化和柔性袋類牆體綠化。

所謂硬質容器,是利用塑料、金屬、磚混、木材、等硬質材料製作而成植物種植盆或槽,這種種植皿單元便於懸掛、排列以及灌溉。在上海世博會上,很多主題場館採用了種植皿式綠化,成為園區綠化的一個亮點。根據種植皿的形式,可分為盆體、箱體、種植槽等結構。

盆體式牆體綠化裝配

種植盒牆體綠化,一般每個盒體背後有掛鉤或連接卡扣用於懸掛、安裝。可以實現即時顯現綠化效果,並且更換容易,可以精確實現要求的圖案效果。缺點是單位面積荷載相對較高,需要沿牆面搭設鋼架結構以進行支撐,而且單位面積人造材料使用量過大,在提倡綠色環保的今天,略顯不合時宜。

種植箱式

種植箱式牆體綠化是將基質土用無紡布包裹於種植箱內,並在上方開口進行植物的種植。一般需要根據設計圖案種植植物,並預培一個月以上,以保證植物有充足的時間進行適應,因此,對於一些工期較短的工程難以採用。由於箱體容積較大,植物根部有充足的空間進行生長,所以種植效果較好,植物死亡率低,但一旦有植物死亡,很難更換單棵植物。種植後一般箱體較重,需要充分考慮其安全性,確保箱體牢固與框架連接。這種方式對箱體、配件的材質及其細節工藝的要求較高,並不是所有廠家生產的箱體質量均能達到要求。

種植槽式牆體綠化是利用塑料、金屬、磚石等材料沿牆面搭建起來的適宜種植或擺放植物的條形槽體。優點是植物更換容易,但金屬的防鏽措施如做不好則易發生鏽蝕。

柔性牆體綠化是新興的室內外牆體綠化方式,施工便捷,成本低,美化效果好。柔性介質指植物種植的容器為柔性材料,比如無紡布毯或布袋。其特徵是擋土不擋水,水分可以在種植袋間滲透,易於灌溉。根據種植基質的多少分為種植毯型、種植袋型以及種植包型。

種植毯型牆體綠化

種植毯牆體綠化源自法國藝術家帕特里克.布蘭克的藝術作品,將防水背板,纖維網,種植毯依次固定於牆面,並將植物插入剪開的種植毯中進行種植,通過頂端的灌溉管線進行澆灌,水流會通過種植毯滲透自上而下流淌給植物根部以養分。這種方式下基質層厚度較小,荷載非常低,可在輕鋼龍骨牆面上直接固定,還可以自由種植不同大小的植物,達到錯落有致的植物搭配效果。這種情況下,植物根部基本無基質,靠水肥維持生命,因此需水量較大,因此對水循環系統、灌溉頻率、肥料配比、植物選擇等細節要求非常高。

種植袋與種植毯的區別主要是引入了基質,也就是人為地在種植毯上縫製出布袋,並填充基質種植植物,可以大大降低灌溉次數以節約用水量,並且提高了植物的存活率。同時由於重量的增加,在必要的時候需要獨立的鋼架結構進行支撐。這種方式由於所佔建築面積小,重量輕,灌溉方便,目前主要應用於室內牆體綠化領域,如果應用於室外,還需要注意植物基質的包裹,以免被雨水沖刷。

種植包牆體綠化是指利用容積較大的無紡布包包裹種植基質,並在布包上開口,進行植物的種植。優點是由於其容積較大,植物根部有充足的空間進行生長,但由於種植包較重,一般需要連接件以及鉚釘等配件來搭建牆體,且不宜過高。

還有一種牆體稱為綠化複合型,是既具有硬質容器的整齊外觀,又具有柔性容器的紮根性的一種新型牆體綠化方式。最具有代表性的當屬中國建築工程總公司技術中心的「福兆」系列牆體綠化產品。其特點是:盒加毯、可錯排、蓄排水、用料少、可疊放、可拆分、易安裝。

牆體綠化關鍵技術

牆體綠化不同於立體花壇或臨時性展示綠牆,它既需要使所種植物長期存活,又要做到節約能源、節約水源,並將後期維護量降到最低。植物牆的實現不是簡單地將植物排列好並能夠按時澆水就可以了,還關係到植物的選擇、植物的排布方案、種植效果、與建築物的協調、補光措施、水循環方式、灌溉方式等很多技術細節。我們不妨從植物、基質的選擇,光照,灌溉方式,安全等方面入手,來介紹一下牆體綠化的關鍵技術。

爬藤植物牆體綠化

植物的選擇。要根據當地情況盡量優選本地植物,比如相同的室內環境,很多南方蕨類植物到了北方表現不佳就是因為對北方的弱鹼性水質不適應;再比如一些南方植物在北方生存的臨界溫度是10℃,而很多室內植物的生存臨界溫度是5℃。此外,植物的選擇以耐旱、耐旱、生命力強的植物為主,盡量避免選擇花粉類或有毒植物,也不宜選擇生長過快的植物,以免增加維護成本。

基質的選擇。生長基質在垂直綠化中的作用主要是支持固定植物、保持水分,為根部提供部分營養,其必須具備滿足植物生長的條件,如蓄水能力,空隙容積以及營養物質。因此基質應具有保水性好,不易降解,不易板結,不易流失等特點,不可使用易滋生蟲病害的普通土壤。

光照。在室外牆體綠化工程中,由於光線通常較強,著重考慮的是如何避免將喜陰植物種植於日晒過強的牆面。在植物選擇前先進行光照模擬分析,針對不同朝向的不同光照強度,配置喜陰、喜陽,喜干、喜濕植物。3mj是等值線,大於3mj的應選用中性和喜陽植物,小於3mj的宜選用喜陰植物。對於室內來說,一般其環境不足以為植物生長提供良好的光照環境,因此如何補光是室內垂直綠化的一項重要技術。室內植物在綠牆上生長一般會因光質較差而越來越差,可使用合適的LED等進行補光照射,促進其生長。

體綠化中的三種灌溉方式:頂端灌溉、精確灌溉以及直接灌溉

灌溉方式。一般的降雨很難滿足牆體綠化的需水量,除了牆圍栽植型牆體綠化,其它牆體綠化方式均需要人工的灌溉系統進行日常澆灌。灌溉方式可分為精確灌溉和頂端灌溉兩種,精確灌溉一般通過滴箭來實現,即利用滴箭對每一個種植容器進行定點灌溉,而頂端灌溉一般將灌溉水管布置於植物牆頂端,利用容器內部構造或種植毯的透水性由上而下進行灌溉。由於北方城市水質較硬,含鈣較多,因此一般的滴箭容易堵塞,宜採用大流量滴頭。目前普遍採用微噴灌和滴灌,配合時控開關實現自動灌溉。同時,如果涉及到循環用水,一定要對水源進行過濾處理,以免堵塞滴頭。

安全。牆體綠化施工最重要的就是安全,高度在4m以上的牆體綠化工程需進行安全論證。即便論證合格的前提下,施工人員還應具有專業的施工許可證書才能開始進行施工。高空作業的一般方式有搭設腳手架、蜘蛛人、吊籃、曲臂車等,需根據施工現場實際情況進行選擇。在條件允許的時候儘可能使用荷載大、相對安全、施工效率較高的吊籃。

牆體綠化技術存在的問題和發展趨勢

...存在的問題

據統計,我國城市的當前綠地覆蓋度依舊低於30%,遠低於其他國家城市。其非常關鍵的原因是牆體綠化的規模遠遠不夠。當前我國的牆體綠化產業尚處於起步階段,城市綠化面積安排非常不合理,且處於不規範管理狀態下。

牆體綠化是一個與建築物結合相當密切的技術,好的綠化效果往往需要在建築物建成前,從設計方到施工方給予一定配合進行安裝連接件的預留預埋。而在我國現階段的城市建設環節下,建築物外表面的設計一般沒有考慮到後期綠化的需要,存在後期綠化設施銜接不上的狀況。經濟方面是另一個考慮問題,由於現階段牆體綠化知識普及度不高,建設方很容易出於前期建設費用及後期維護費用上否定牆體綠化方案,從而忽略了綠化對建築物本身起到的增值作用以及政府給予綠化建築的節能補貼費用。

各種高空作業方式

綠化技術的局限性也是目前牆體綠化發展的一定阻力。在城市空間立體綠化模式的營造過程中,牆面綠化的環境是極其複雜的,不同的牆面要求配備不同特性的植物品種,以適應高溫、嚴寒、狂風等惡劣條件。在工程的開展過程中還需掌握建築結構的自身承載力。綠化工作實施前要反覆對比核實技術參數,做到萬無一失,避免出現安全問題。

...機遇與挑戰

隨著牆體綠化對生態環境改善的效果得到較多的證實,政府對立體綠化這一行業有了清晰地認識。北京、上海等地已出台鼓勵建築開發商為建築物添綠的具體政策。立體綠化將納入建築節能專項扶持,將得到財政的「建築節能」補貼,將大大加快本市立體綠化建設的速度。對於建築實施永久性屋頂綠化及牆體綠化、並有一定規模、具有示範效應的,財政將按綠化建設成本的20%至30%進行補貼。這將鼓勵企事業單位「空中建綠」的積極性,也讓地處繁華都市的商務樓,通過建空中花園,讓人們在午休等時間可以享受綠色。

而最新出台的《綠色建築評價標準》中對建築物節能方面更是具有硬性要求,作為可以顯著降低建築物室內溫度從而達到節能目的的牆體綠化技術,其具有造價相對低廉,維護成本低,節能效果好的特點必將越來越受到業界的重視。

目前全國性的霧霾天氣,使牆體綠化尤其是室內牆體綠化成為了寵兒,由於它能夠高效的去除室內各種空氣污染物以及室內的PM2.5有害顆粒,並且具有很高的藝術價值。然而,這個市場亟需規範,如何建立行業規範與准入制度也是擺在決策者面前最大的挑戰。

城市的發展及環境的改善是當今世界的主題。綠牆是將建築設計、結構設計和景觀設計完美統一的技術,是不佔平地的新興的綠化方式。綠牆,尤其是室內綠牆,由於其極高的藝術價值和生態價值正日益得到人們的重視,在未來立體綠化領域中必將佔據更加重要的地位。希望更多的人了解牆體綠化,更多的人掌握牆體綠化技術,讓我們的生活充滿綠色!

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作者介紹:王珂、蔣立紅、宋中南、張濤、華成謀、高函宇、路嬌嬌、杜銘健

(註:本文系中國建築工程總公司技術中心供稿)

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