种植绿色幕墙对现代建筑及环境的影响

回顾,将城市美学与生态思想进行共时性比照分析。

　　1、背景：

　　种植绿色幕墙可以降低从香港与墨尔以交通噪音来源峰值这一类别对比的声音，绿色种植幕墙可以降低到10分贝(A)，其温度也可降低高达10℃以上。现代社会工业化进程的日益加快，城市人口密集、废气污染、尘埃飞扬、噪声扰人、“热岛效应”等现象，使得大都市环境日益恶化，严重地损害都市人的身心健康。改善日益恶化的城市生态环境，已成为当今城市的当务之急，在地面绿化日益被大量消失的今天，垂直绿化成为一种节省空间的绿化趋势。这使我们成为幕墙设计师和建造工程师为减少城市热岛城市做出贡献。

　　1.1空气污染：

　　空气污染是空气中气体、固体和液体颗粒的复杂混合物。城市空间中空气污染物有很多，包括有以下几个方面：

　　灰尘、花粉、工厂排放物、烟尘、烟雾、汽车尾气等。

　　在世界卫生组织估计，在2012年空气质量差导致了700万人死亡;美国耶鲁大学(Yale university)环境绩效指数(Environmental Performance Index)计算得出，过去10年内，超过17.8亿人吸入了污染空气。空气质量是公共卫生的关键驱动力，尤其在人口严重聚集空间中空气质量差的城市地区。呼吸了被污染的空气已被张明会引起或加剧人们健康问题，如哮喘、鼻炎、肺病和各种其他医疗疾病。

　　在全球范围内城市比农村和郊区的环境污染更严重;南亚的城市是空气质量最差的城市。

　　现在中国不断高速发展，对人们环保意识的不断加强，社会对环保和节能的呼声越来越高，人们对于建筑的环保和节能也提出了绿色建筑的要求。

　　种植绿色幕墙应运而生，种植绿色幕墙在夏季可阻隔太阳光对外墙的照射，减少热辐射降低热传导，能耗比常规建筑幕墙降低40%左右，并减少空调负荷15%以上;冬季，既不影响墙面得到太阳辐射热，又可减少加热能耗约10%。此外，立体绿化还可以减少光污染，净化空气、除尘防噪等作用明显。绿色建筑是利用生态的想法(逻辑思维)来创造人们的生活及工作空间。这样创造出来的健康而舒适的空间,不但不增加投资，实际上更能节能及减少运行费用，改善空间用户的生产效率绿色建筑不仅要能提供舒适而有安全的室内环境，同时应具有与自然环境相和谐良好的建筑外部环境。绿色建筑考虑到当地气候、建筑形态、设施状况、营建过程、建筑材料、使用管理对外部环境的影响,以及舒适、健康的内部环境，同时考虑投资人、用户、设计、安装、运行、维修人员的利害关系。换言之可持久的设计、良好的环境及受益的用户三者之间应该有平衡的、良性的互动关系而达到最优化的绿化效果。绿色建筑正是以这一观点为出发点平衡及协调内外环境及用户之间不同的需求与不同的能源依赖程度，而达成建筑与环境的自然融和。幕墙作为建筑外围维护的重要结构，也理应遵循这一原则，绿色建筑幕墙将注定成为人们的新宠和今后建筑幕墙发展的风向标。

　　建筑幕墙作为先进的建筑外围护系统和高档次的外装修产品，应该是以绿色建筑为宗旨、以可持续发展为目标的生态建筑意识和先进建筑技术(装配式结构)的集成。对于微观气候的影响降到土地使用、提高人类健康指数、可以缓解30%的人类的精神压力，减少城市升温(热岛效应)对街道灰尘过滤、空气环境的改善，降低曼彻斯特噪音做出重大贡献。

　　2、种植绿色幕墙：

　　建筑幕墙垂直绿化的覆盖面不广，垂直绿化应用植物种类单一，垂直绿化布局形式单调，一些建筑师、设计师，对于绿色建筑幕墙的特点和垂直绿化意识淡薄，种植绿色幕墙在中国处于起步阶段，种植绿色幕墙在中国的发展也越来越值得期待。虽然在室内弄点花花草草早就不是什么新鲜事，但这种垂直设计的植物墙绝对会让你眼前一亮!——这些茂盛的花草墙壁可以把半堵白墙变成一个郁郁葱葱的室内绿洲。立体花园装置还在改善室内空气质量的同时提升你的心情。景观建筑师和安装专家将这一创意逐渐变为一种世界流行趋势。多生态建筑幕墙整体设计不仅要有意识地自发地方性种植化，还要再造一个断面生态系统，此系统最大限度与气候、场地、自动设施匹配，业主与设计理念相符合。

　　作为未来城市发展的新方向，越来越多大胆新颖的立体绿化方式在美化城市环境，在促进城市可持续性发展方面起着越来越重要的作用。而植物学家帕特里克?布兰克Patrick Blanc的垂直植物墙更是为垂直花园的设计找到了更多生态节能新概念，在最大限度节约资源、保护环境的同时，也构筑了人与自然和谐共生的良性关系。

　　除传统的攀援绿化、阳台绿化、墙面绿化、屋顶花园外，近些年来，新兴的屋顶农场，室内墙面绿化等，在形式上不再局限于植物种类和植物的位置，将农作物引入房顶，将垂直绿化引入室内，植物巧妙融合在摩天大厦之中，因地而异地出现在人工创造的各类构筑物表面，充分发挥空间效益。

　　2.1种植绿色幕墙——墙体垂直绿化。

　　当代建筑已经不可能被简单得划分为室内和室外，而是可能由几种不同的空间质地构成，建筑幕墙则应该是指将这些空间质地由策划的分隔开的组合，包涵了实体和空间两方面的属性。

　　绿色建筑衍生系统

　　建筑幕墙的存在形式可以是多样的，将绿色与幕墙智能化复合则是重要的一种，推行种植绿色幕墙--墙体垂直绿化也是体现绿色幕墙生态内涵的有效方式。在建筑幕墙的生态实践中，一些建筑师开始尝试将绿色种植与建筑幕墙相融合，形成嵌入建筑内部或附加于建筑外界面的绿色缓冲空间，进行智能化管理。不仅能够改善视觉环境，使人更接近自然，并且能有效改善小范围气候环境。对建筑面积约5000平方米的外墙应用种植绿色幕墙，初步估算，年节能量为7.2万度，节能效益为5.04万元，减少二氧化碳排放66.32吨。

图2.1种植绿色幕墙——墙体垂直绿化

　　2.2种植绿色幕墙设计：

　　在幕墙的建筑设计中，考虑建筑造形，通过幕墙构造设计，不再只是“建筑装饰（词条“建筑装饰”由行业大百科提供）”，而是一个更好的生活条件，证明了建筑的可持续运行，能耗降低，城市居民的生活不是在水泥森林中居住，条件得到改善更加舒适，提高健康的生活条件，改善人类使用寿命，建筑能够直接利用当地的自然环境资源，其建设成本并没有提高。这是全球外墙建筑师正在研究的焦点。新加波碧桂园等大型房地产企业已经走在前列。

新加波碧桂园总部大楼的外景

　　种植绿色幕墙在夏季，绿墙利用绿化隔热（词条“隔热”由行业大百科提供）外墙阻隔辐射，使建筑外墙表面附近的空气温度降低，降低传导;而在冬季，它可以既不影响墙面得到太阳辐射热，同时形成保温层，使风速降低，延长外墙的使用寿命。

　　2.3丰富景观的原则：

　　提升建筑的美观性，美化城市外貌。建筑幕墙大面积覆盖的植物让大厦内冬暖夏凉，帮助楼内的办公室节约了48%的能量，特别是夏季可有效削弱日光的辐射。到秋天的时候，植物从绿色变成红色，又是另一番美景。

　　2.4体现环保节能理念的原则。

　　建立城市节水型绿色空间，使城市生态循环良性化。建筑外墙植物从绿色变成红色，又是另一番美景，墙体绿化与建筑节能实测结果表明：在室外气温38℃时，无绿化建筑物的外表面(深灰色外墙涂料)温度最高可达50℃，而有建筑物绿化外墙面温度为27℃，尤其是朝西的墙面，绿化覆盖后降温的效果更为显著。 据测定，有植物遮荫的地方，光照强度仅有阳光直射地方的几十分之一至百分之一，浓密的枝叶象一层厚厚的绒毯，可降低太阳的辐射强度，同时也降低温度，凡是有植物覆盖的墙面温度通常可降低2—7度;同时，墙面覆盖后空气相对湿度可以提高10—20%，在炎热夏季这大大有利于人们消除疲劳。有建筑物墙面绿化的建筑室内空气温度较无绿化建筑物室内温度约低3~5℃，降温效果明显。

　　2.5体现生态效益、社会效益以及景观效果的和谐统一原则。

　　既能体现自然景观特征，又能凸现城市地域特色和文化内涵，种植绿色幕墙在夏季，绿墙利用绿化隔热外墙阻隔辐射，使建筑外墙表面附近的空气温度降低，降低传导;而在冬季，它可以既不影响墙面得到太阳辐射热，同时形成保温层，使风速降低，延长外墙的使用寿命。

　　新加坡对“绿色建筑”的实施推广十分重视，至2030年，可持续发展部际委员会为建筑环境业设定的目标为：绿色建筑占所有建筑的比例至少达到80%。

　　义顺邱德拔医院，是新加坡最新的一家公立医院，由英国RMJM建筑事务所设计，完全遵循绿色和高能效的理念。在光伏系统、采暖通风系统、日常照明系统等方面实现了零能源，并且扩大绿植覆盖面积，达到70%的自然空气流通，建筑的用能效率比普通医院的平均水平高出50%。

　　邱德拔医院充分利用每一个空间来创造绿色医疗环境。它的每一层楼都布满了绿色，使人放松和振作。特别是自费病房大楼和公费病房大楼屋顶平台的阶梯花园，患者和探望者在花园漫步时，会发现宜人的私密冥想空间。这些花园的另一个独特功能是为手术室提供循环冷空气或为低层提供新风来源，从而创造一个苍翠繁茂的凉爽环境。

　　建筑外立面的景观墙布满了使用滴管过滤系统的气生植物，形成室外卫生间的私密屏风。室外的浅水植物为生态池塘提供了主要的水循环过滤系统。

　　2.6种植绿色幕墙的关键技术：

(埃默里大学的阳光房)

　　人类在自然的环境中进化，因此我们与自然的联系是植物生长和幸福生活的核心。---霍华德·弗鲁姆金教授-环境与职业健康系。

　　3、种植绿色幕墙的形式：

　　3.1附壁式

　　以吸附类攀缘植物为主，利用植物材料自身的吸附性沿墙面自行攀缘，以布满整个外墙墙面。

　　3.2牵引附壁式

　　在墙壁上用固定的铁丝网或其他结构作为媒介进行牵引，与附壁式相比，

　　此种方式的垂直绿化可对植物的伸展方向进行控制，防止对重要部位或设施的覆盖，相对覆盖速度较快。

　　3.3附架式

　　通过搭建木架、金属网架等辅助设施，使植物攀缘在建筑墙面外的构架上，形成离壁式绿化，可达到对建筑的遮阳（词条“遮阳”由行业大百科提供）效果。

　　3.4预制绿化墙

　　也就是我们常见的花墙，包括固定框架，栽培容器和浇灌系统，快速形成绿化墙面的效果。除了容器外，还可采用无纺布或毛毡层作为植物固定的材料。

　　3.5建筑预留种植箱或种植槽

　　在建筑设计时即将植物种植部分留出，并设计灌溉系统，可种植藤本植物以外的灌木或草本植物，形成建筑与种植容器一体化。

　　3.6种植绿色幕墙设计

　　3.6.1整体化设计，垂直绿化将于建筑景观、建筑构件、种植屋面、建筑内环境的相互关联必然会推动绿色建筑的整体化设计。

　　3.6.2精细化设计，垂直绿化的种类和分类会越来越细化，针对不同的情况在垂直绿化的方式、种类、植物种类的选用、效果的控制上做到细化和深化设计。

　　3.6.3技术集成化设计，各种新技术的研发与运用会使垂直绿化的种类越发繁多，随着复杂程度的提升，技术手段的集成化程度也将越来越高。

　　3.6.4在垂直绿化中，选择适当的植物和用合适的配置方法固然很重要，但是养护工人的管理、技术水平更是决定了该绿化后期的景观优劣程度甚至绿化成败与否。

　　3.6.5绿色幕墙技术单元化、标准化、产业化。绿色幕墙系统组合技术的特点:可以标准化，批量化;安装方便、工期短、成活率高等。

　　a.组件的组装和拆卸简单快捷，便于运输，可作为活动的绿色屏风;

　　b.标准化及产业化可以满足市场日益增长的绿化需求;

　　c.高效率利用室内外空间;

　　d.组合和多次调整变化不同的图案，具有较强的艺术观赏性;

　　e.具备自动灌溉功能，生长周期长;f.便于维护和维修及更换;

　　g.可利用中水及雨水回收灌溉，节能环保。

　　在结构上采取标准化和批量生产化;在浇灌上采取自动化和环保节能;在整体设计上采取艺术化，艺术与灵感的汇集，最终达到“自动化”功能，自动灌溉，自动施肥。

　　4垂直绿化“种植箱法”和“平板布袋法”

　　4.1种植箱法相对来说适合大面积的室外工程项目，特别是超高，超大面积的项目。优点是工期快，上墙面快，后期成活率高，与其他工程配合比较顺手。缺点是必须要支撑结构，造价较高，需要专业大棚前期培育，另外一般来说要专业的建筑和装修的行业人士进行设计、施工、管理。

　　种植箱法优点就是造价便宜，重量轻(系统每平方米重30千克)，不需要支架也无需专用的栽培介质，有比较丰富的施工经验。缺点是养护麻烦，植物成活率是个大问题。同时植物也必须经过精挑细选。另外目前看，大型室外项目存在一定的施工配合难度。

　　4.2种植箱法由三部分组成：一个不锈钢框架;一个PVC（词条“PVC”由行业大百科提供）层以及一个毛毡层。首先不锈钢框架被固定在墙体上，这提供了一个有效的隔热和隔音系统;10mm厚的膨胀PVC片被固定在钢架上面，这一层为整个构筑增加坚固度并起到防水作用。最后聚酰胺毛毡层钉在PVC层上面，起到防腐蚀作用，植物根茎可以穿过毡层向四周渗透。灌溉系统采用一种特殊液体肥料保持毡层湿润状态。液体肥料是模仿雨水特性制作的，滴滴答答从绿色覆盖物流到下面，雅典娜酒店就是利用此种技术建造的。

　　雅典娜酒店外围的绿色垂直绿化有8层楼高，其中包括260个品种，1.2万棵植物。雅典娜酒店外层铺设的植物有80%为常绿植物，20%为季节性植物。此外，这些植物的铺设也是完全根据环境需求来铺设的。需要大量阳光来生长的植物被至于上层，蕨类植物多在楼层底部。

图4.2-1雅典娜酒店绿化幕墙

　　相对于传统式绿化墙面，在城市中，种植箱装配式绿化墙更具可操作

　　性，主要由承载框架和种植模块两部分组成。承载框架是独立支撑结构，挂架与建筑外墙柔性铰接，而每个种植箱都是独立的植物生长单元，多个种植箱的拼装则组成了绿化墙。将装配式绿化墙、建筑原外墙和空气间层组成一个系统，便形成了可呼吸的生态界面。

图4.2-3盒式安装剖面图4.2-4板式安装剖面

图4.2-5装配式种植绿色幕墙图4.3.2-1模块法示意图

　　垂直种植槽的挂装术也多种多样。有的受窗帘滑道的启发，开发出种植槽吊装滑轨，植物种植模块可在滑轨上滑动;有的受拼装积木的启发，种植构件上设有插入式的插槽，种植模块得以和墙体牢固结合。这些技术不仅方便安装，还方便维护和更换，景墙上的图案也可以随意更换。

　　垂直种植槽的挂装术也多种多样。有的受窗帘滑道的启发，开发出种植槽吊装滑轨，植物种植模块可在滑轨上滑动;有的受拼装积木的启发，种植构件上设有插入式的插槽，种植模块得以和墙体牢固结合。这些技术不仅方便安装，还方便维护和更换，景墙上的图案也可以随意更换。

图4.2-6装配式绿与墙面间空腔原理

　　4.3“模块法”通过在墙壁外表面建

　　立构架支持容器模块，基质装入容器，形成垂直于水平的绿化。它把树木、灌木、花草及其他自然生态系统的组成部分，通过栽培介质有机的垂直融入建筑的表皮。其表现形式主要有2种：

图4.3.1-1专用架子法绿色幕墙图4.3.1-2专用架子法绿色幕墙节点图

图4.3.2-2“模块法”结构示意图

图4.3.2-3南京大华会所模块法绿色种植幕墙

　　4.3.1专用架子法：在外维护结构外搭设专用架子，将植物盒进行连接。

　　4.3.2模块法：绿植与玻璃幕墙/石材幕墙等相结合的形式。

　　5、绿色种植幕墙施工问题

　　5.1模块系统即植物栽培容器。因为垂直绿化有面积大、高度高的特点，且有便于养护和更换的要求，故在施工方案设计中提出模块化安装的技术，即栽培容器按照一定模数组成模块，再和结构系统连接，易装易拆，便于更换。植物栽培容器要耐老化，结构自重要轻。

　　5.2结构系统即垂直绿化模块系统和建筑外墙的连接。要保证足够的牢固度并便于安装和拆卸，同时要保证结构系统和原有建筑系统在色彩、材质上保持统一，不影响原来建筑整体的设计意向和立面效果。

　　5.3植物材料植物材料的选择是其中最重要的内容之一。垂直绿化对植物的生长习性、根须的稠密度、对极端生境的适应性和对高温高寒等有害条件的抗性有非常高的要求，因此必须通过大量的实验，从备选择植物中筛选出能适应生态绿墙要求的植物品种。以往的垂直绿化，多是选用攀援植物。随着科学技术的发展，市场上有了一些新型的种植构件，一般的种植构件覆盖有用于固定植物的网状结构或盖子，这是由于种植构件需垂直挂置，盖子可以防止种植物脱落。除此之外一些新材料也应用到种植构件中。比如透水纤维制作的种植包囊，聚酯纤维（词条“聚酯纤维”由行业大百科提供）的种植毯，有的发明了新型的可种植植物的墙体材料，总之新材料的应用打破了垂直绿化选用植物的狭窄空间，除了原有的具备吸附或攀援能力的植物外，没有扶壁能力的植物也应用到垂直绿化中来。有的种植构件甚至可以承担成人的重量，因而越来越多的植物得以加入到垂直绿化植物的家庭中来。

　　5.4栽培介质垂直绿化对植物栽培介质亦有很高的要求，首先要保证清洁材质，不能孳生病虫害，其次要保证栽培介质和植物根系结合紧密，还要保证栽培介质低容重。因此传统的土壤介质不能满足要求，只有通过大量的实验和科技研发来选配出合适的栽培介质。

　　5.5浇灌系统垂直绿化的浇灌要克服两个难题，一方面栽培介质水分饱和和含水量过大而产生的渗漏会对人群及建筑环境产生影响，要保持栽培介质含水量的精准是一大难题。另一方面垂直绿化在竖向方面的建筑高差，必然带来高处与低处水压不同的问题，要解决浇灌水压一致从而保证滴灌效果的均一性也是一个难题。在这一过程中，我们还可以把浇灌与建筑中水循环结合起来，实现节水、废水再循环的目的。

　　5.6施工技术根据国内外种植技术经验，垂直绿化工艺也是一门跨学科行业，微喷滴灌技术已经被园林技工掌握，并不断采取中水处理，合理自动滴灌，智能化控制，以小景观带动大环境，建立美观和谐的幸福生活的绿色景观，还需要大批专业技术人才。

　　5.7养护措施垂直绿化不能有频繁的养护活动，而在如此生境下，就需有效的养护措施，这也是一对矛盾，因此必须找到一种适合的长效养护机制，并根据植物的生长习性进行合理的养护。这样才能既不影响建筑的运行，同时保证植物景观的效果。

　　在中国黄河以南养护措施相对简单，而黄河以北地区应尽量采取保温措施如阳光房、或公共大型空间使种植物有温度和湿度的保证，养护工作比较艰难和较高费用。

　　6、种植幕墙工程案例介绍

图6.1江苏康居小区垂直绿化

　　该垂直绿化项目按照绿色建筑三星级标准设计，合理采用相关绿色生态节能技术，达到绿色建筑三星级指标要求。根据项目自身特点，因地制宜打造符合地区发展的垂直绿化建筑。设计围护结构保温隔热体系，运用地源热泵作为可再生能源利用，充分利用余热回收，高效节能灯具，整个场地雨水回用、SOHO和餐厅大面积屋顶绿化、垂直绿化，运动场屋顶日光照明系统、CO2浓度监控系统保证室内空气质量、节水喷灌、透水地面等垂直绿化技术为一体。项目整体节能超过63%，非传统水源利用率20.18%。垂直绿化能丰富城区园林绿化的空间结构层次和城市立体景观艺术效果，是减少热岛效应，吸尘、减少噪音和有害气体，营造和改善城区生态环境的重要绿化形式之一。

　　6.2上海洲际世茂仙境酒店：预计2015年开放由英国建筑事务所Atkins设计的上海洲际世茂仙境酒店目前正在紧张的建造当中，该酒店位于上海市松江区，酒店的建造旨在丰富日渐稀少的人造景观。酒店高17层，地基高出地面两层楼的高度，其中大多数度假商业风格的酒店都位于这座高80米的建筑中。升高的入口随着由玻璃围绕的河流开始上升，之后随着地势的走向，流向悬崖边，成为一个瀑布景观，这里也是该建筑的垂直循环通道。

图6.2上海洲际世茂仙境酒店

　　6.3中国台北盘旋式摩天大楼

图6.3-1中国台北盘旋式摩天大楼

　　该建筑的雨水收集系统也疏解了城市供水系统的紧张状况，也给了这栋综合体更大的自由空间。每间面积为540平方米的房屋内部也都有一年绿植满布的墙壁，不仅视觉效果很好，而且能提供优质的空气。环形的“日光漏斗”可以让阳光倾洒在建筑底层。装有太阳能的屋顶将提供所需能量，低辐射玻璃(low-Eglass)可以对过剩获取的太阳能起缓和作用，同时防止地热能的流失。

　　这栋塔式住宅楼在建造时采用了很多包括纳米技术在内的高新科技，预计大约在2016年完工，届时将成为此类建筑中最独一无二的建筑。

　　这座盘旋式摩天大楼是TaflineLaylin设计的，既像两只交叉在一起的双手，又神似DNA的螺旋结构。设计团队称建筑的中心部位为“悬浮花园”，花园上种屋顶上。该建筑的雨水收集系统也疏解了城市供水系统的紧张状况，也给了这栋综合体更大的自由空间。每间面积为540平方米的房屋内部也都有一年绿植满布的墙壁，不仅视觉效果很好，而且能提供优质的空气。环形的“日光漏斗”可以让阳光倾洒在建筑底层。装有太阳能的屋顶将提供所需能量，低辐射玻璃(lowEglass)可以对过剩获取的太阳能起缓和作用，同时防止地热能的流失。

　　7、美学质量介绍：除了绿色基础设施的功能方面，它所能带来的美学品质也很重要。它提供了一种可能永恒的美学，因为自然的再生。几个世纪以来，建筑外墙上都覆盖着常青藤、紫藤和铁线莲植物，只是丰富了最初的建筑。这不仅提供了季节的色彩，而且还提供了年复一年的变化。绿色屋顶为建筑居住人提供了一个有吸引力的背景，这有助于鼓舞创新和创造力。绿色干预的各种美学选择是广泛的，这取决于建筑设计师、景观设计师或建筑幕墙设计师视野的作品展示。

　　充分把植物线条体现出来，也就是墙上有生命的艺术!另外门楼首次将植物种植在天花（词条“天花”由行业大百科提供）上。学艺于植物墙建造大师布兰克，在接受植物墙也能在墙面上生长的同时，经几年的技术创新，以节约植物维护成本和植物生长的持久性为突破口，建造出独特的自然式植物墙，以植物的根系对生长环境的适应能力自动灌溉无土栽培的立面化为基础，使生长于地面土壤中的植物持久生长于建筑墙面，为城市建筑设计和城市美好生活带来健康之绿。

　　多肉植物和石斛兰花不需要一年到头只等开花，它们每天都如花般美丽，而一旦开花，千姿百态，更是惊艳，花期更长。

专家介绍

　刘玉琦

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位：天津奥福威工程管理咨询有限公司

技术职称：高级工程师

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