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屋顶绿化的类型
屋顶绿化的类型
根据德国的标准,通常将屋顶绿化分为三种类型:拓展型屋顶绿化(Extensive Green-Roof)、半密集型屋顶绿化(Semi-intensive Green-Roof)和密集型屋顶绿化(Intensive Green-Roof)。

拓展型屋顶绿化
国内称为简单式屋顶花园,顾名思义就是根据建筑荷载比较小的特点,利用草坪、地被、小型灌木和攀援植物进行屋顶覆盖绿化。中国的做法多采用草坪,而德国多采用景天科(Sedum)这种耐干旱低养护的植物,往往不需要单独设置灌溉系统,只靠自然降水就可以解决植物养护的问题。
拓展型屋顶绿化目前要比密集型的屋顶绿化更普及一些,它就像一个活的“植物毯子”,建造速度快、成本低、重量轻,并且几乎不用维护,每年只要检查1到2次就可以了,但通常不能让人在上面活动。

半密集型屋顶花园
半密集型屋顶花园适用于可以看得见的屋顶,需要全年都能观赏到绿色和开花植物。其厚度较拓展型的厚,植物选择的范围也更广,但不包括乔木类的高大树木。其需要定期灌溉和维护,屋顶上可以留有小路和庭院供人们行走和停留。
密集型屋顶绿化

密集型屋顶绿化可以说是真正意义上的屋顶花园,通常可以加入树、草、亭子、水池、假山和木椅等各种园林设计元素,为人们提供了休闲和运动的空间,但也需要经常的维护和保养。
对于建筑静荷载大于等于250kg/平方米的建筑物,可以选择半密集型屋顶绿化;对于建筑静荷载大于等于500kg/平方米的建筑物,可以选择密集型屋顶绿化(国内称为花园式屋顶绿化),其植物选择种类比较丰富,灌木或者乔木都是可以选择的,可以采用乔、灌、草结合的复层植物配植方式,产生比较好的生态效益和景观效果。一些景观设计上的元素,例如花架、山石、水景等较重的物体都应设计在墙、柱、梁等位置,地面也可以设计出地形。
通常景观设计师面对屋顶绿化的时候会遇到两种情况:一种是新建的建筑物屋顶;另一种就是老旧建筑物的屋顶改造。设计师需要根据建筑物的不同而选择不同的屋顶绿化形式。通常建筑师在考虑屋顶结构荷载的时候将地震荷载、风荷载、雪荷载和静荷载计算在内,并没有计算屋顶绿化系统和种植层以及景观设计元素的荷载,如果没有经过建筑师的允许不加考虑就增加屋顶绿化,那么增加的荷载对建筑结构将造成损害甚至出现危险。如果业主在没有设计屋顶绿化的屋顶上执意要增加绿化,那么必须征得建筑师的同意并且共同商讨结构加固措施。

屋顶绿化的植物根系阻拦
在德国,植物根系阻拦材料并不是最先在花园屋面上得到应用的。即使是在仅有防水层或包括压制层的屋面上,由于空气的流动作用导致一些植物的种子飘落到屋面上,在一定的条件下,植物也能顽强的生长,其后果导致植物根系穿透防水层甚至结构层,从而使整个屋面系统失去作用。
在花园屋面上,由于土层的存在,产生了更有利于植物生长的环境。中国有句俗话“种瓜得瓜,种豆得豆”,但用在花园屋面上却有失偏颇。其他的一些外来植物一般都较预先铺设的屋顶绿化植物更具生命力,它们会不断侵蚀这些植物的领地。

另外,如果认为草类植物的根系不够发达或强度较差,就会走入另一个误区。草类植物的根系相当发达并且穿透力较强,对防水层及结构层的破坏不亚于灌木和乔木。
植物如果在无下部结构的自然土的生长环境下,植物的根系可按自然规律生长而不受其他条件的限制。而当在建筑物的结构层上进行园林建设时,就必须引导和限制植物根系的生长,其必要性在于:
防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效

在屋面结构层上进行园林建设,由于排水、蓄水、过滤等功能的需要,屋面种植结构层远比普通自然种植的结构复杂,而防水层一般处于最下面一层。一旦防水层被穿透而进行维修,将导致运作良好的其他各层被同时翻起,增加不必要的维修费用。同时,维修过程中所需材料、机具的搬运及运输也会影响建筑物的正常运作,建筑物所有者为保持清洁和形象而导致的间接损失不可估量。
防止植物根穿透结构层而造成更为严重的结构破坏
在没有植物根系阻拦措施的情况下,屋面所种植物的根系会扎入屋面突出物(如电梯井、通风孔等)的结构层、女儿墙而造成结构破坏。这种破坏一方面比第一种情况增加更多的维修费用,另一方面这种破坏如不及时补救,将会危及整个建筑物的使用安全。

从经济和安全角度考虑,植物根系阻拦层的设置对于花园屋面的建设是不可或缺的。如果忽略植物根系阻拦层的设置,将造成因小失大的严重后果。
屋顶迅速排水至关重要
提到屋顶绿化的排水方式,至关重要的原则就是利用整个屋面现有的排水系统,无论设计中使用的是排水沟、雨水斗、落水系统还是虹吸排水,在设计中都尽量不要破坏屋面排水的整体性,尽量避免地表径流的方式排水。德国现在广泛使用的是塑料制品的蓄排水系统,国内也慢慢开始广泛使用,这种产品的好处就是排水迅速,在屋面上不会形成积水,有利于植物生长。和传统的陶粒卵石排水相比,不但排水层厚度减小了,而且重量方面也减小了很多,减轻了屋面的荷载。

近几年北京经历了几场大暴雨,在路面上经常可以看到很多地方都有积水,往往都是由于下水道堵塞或者地面低洼形成了积水,其实在屋面上同样存在这样的问题。很多时候设计人员喜欢将道路铺装上的水排向周边的绿地,如果遇到暴雨的时候,绿地上的排水系统将承受双倍的排水压力,同时一些枯树枝或落叶等还容易堵塞排水口。同样道理,如果降雨不能迅速排掉必将屋面变成一片汪洋,这也是为什么很多时候建议整体铺装屋顶绿化系统更有利于排水通畅的原因。
对于屋檐设置的落水和虹吸式排水稍微会复杂一些,需要计算屋顶排水量和汇水面积,以便检验屋面排水系统是否可以承受暴雨的考验。参照《建筑给排水设计手册》,北京地区降雨历时5分钟的暴雨强度(升/100平方米·秒),(以及工业企业特征p的取值,即建筑物的复杂程度和用途),选p=5的情况可以计算出北京地区100平方米最大暴雨5分钟的水量为1518升。然后设计人员参照所选用的蓄排水产品的排水量进行计算,看看所选用的产品是否能够满足要求。
纵观国内的排水产品,多数产品只有排水功能而没有蓄水功能。其实对于屋顶花园来说,蓄水能力和排水能力同样重要,因为暴雨是对屋顶绿化系统的最大考验,优秀的蓄水能力可以减小暴雨对屋面排水系统的巨大压力,同时还可以储存一部分水分作为植物的养分,所以设计师可以选择一些具有良好排水性并且能够储存一部分水分的排水系统。

自然原土不能用于屋顶绿化
在很多屋顶绿化项目中,经常会有业主从节约成本的角度要求使用自然原土作为屋顶绿化的基质材料,其实自然土壤根本不适用于屋顶绿化。
自然土壤的荷载过大,达到1800kg/立方米。以10厘米土壤层计算下来一平方米土壤荷载就是180kg,在屋面宝贵的荷载范围内就占据了很大的比例。而火山岩土壤完全保水之后的容重只有500kg左右,同样以10厘米的厚度计算一平方米荷载只有50kg。自然土壤颗粒细密,密实度大,如果遇到自然降雨,雨水很难迅速进入土壤,更别说可以渗透到下面的蓄排水系统中,本来希望看到的整体排水又变成了地表径流。

现在屋顶绿化专用的土壤已出现了很多种,比如:腐殖土加入陶粒、火山岩土壤等等。原则上都是使用轻质的人工基质加入一些直径在5-8毫米左右的轻质颗粒物,比如常见的粘土砖破碎的颗粒、蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土颗粒等等,目的就是增加基质层中的空隙率,加快水的渗透速度,同时减轻荷载。
绿色屋顶
屋顶花园工程1999年3月由芝加哥市环保部门启动,也是市长理查德·戴利将芝加哥变成“全美最绿城市”计划的一部分。环境工程师、建筑师、景观设计师等设计人员花数个月时间制定施工方案。工程2000年4月开工,2025年底全部完工,共耗资250万美元。
工程采用的绿色屋顶比普通屋顶花园复杂得多,需要考虑建筑本身支撑能力、水储存、灌溉等因素,而且要使这个屋顶花园成为一个真正的生态系统。

市政厅原有屋顶结构的支撑能力是设计人员首要考虑因素。老屋顶平均承重量不到每平方米1.5公斤。设计人员没有对屋顶建筑大动手术,原有通道全部保留,并充分利用原有墙体,旧排水系统也被并入新排水系统,以应对降雨量超大的情况。
施工人员在老屋顶上依次铺上支撑层、水蒸气控制层、隔热层、隔水层、排水层和过滤膜,最上面是植被生长的土壤层。为使屋顶花园成为真正的生态系统,土壤层也由粗放式、中度密集式、密集式三种组合而成。这三种土壤层厚度分别为10厘米、15厘米和46厘米,这些土壤层含有特殊的堆肥、覆盖层和海绵状养料,比一般表层土轻,能蓄存更多水分,还可适应不同植物生长:粗放式土壤层适宜种草,耐旱耐寒能力强;密集式土壤适宜种较精贵的木本植物,但护养要求高。
芝加哥年平均降雨量超过94厘米,年平均蒸发量也接近这一数值。考虑到屋顶风力情况,植物在生长季节可能遭遇一定程度的干旱。 种在这座屋顶花园内的植物经过精挑细选,多为本地土生,喜干、喜光,能够适应当地气候环境,经得住风雨。

环保节能功效多
芝加哥市政府在市政厅屋顶建出这么一座花园,主要目的在于尝试降低城市热岛效应。实际效果证明,这座屋顶花园的确在节水、节电、环保等方面起到多项作用。
——储存雨水:设计人员希望在建筑承重量允许的情况下通过土壤层和排水层储存更多雨水,满足灌溉需求。这样,大量降水不会白白从雨水管流走,也可以减少对城市下水道排水系统的压力。

土壤层中滴灌系统用水来自安装在屋顶北边和南边排水管口的水箱。这些水箱能够储存三分之一的降水,确保植物在生长初期和干旱天气获得充足的水。
——降低温度:设计人员希望这座屋顶花园能够降低夏天阳光直晒下的屋顶温度,从而减少建筑吸收热量,降低室温。
这座屋顶花园落成后的第一个夏天,工作人员测试发现,绿色屋顶比普通屋顶吸收直晒太阳光热量少25%,屋顶表面温度比其他建筑平均低21摄氏度,屋顶空气温度低9.4摄氏度。

——节能减排:绿色屋顶夏天能减少热量吸收,冬天则能减少建筑大约一半的热量流失。这样可以降低室内空调用电25%,节约电能和暖气。
这项屋顶花园工程平均每年为市政厅节约能源开支3600美元。其中,每年直接减少用电9272千瓦时,相应减少天然气供暖7372千卡。
不仅如此,绿色屋顶还可以减少温室气体排放。除减少供冷空调使用外,屋顶花园的植物可以通过自身光合作用吸收二氧化碳,释放氧气。1.5平方米草类植物每年光合作用释放的氧气足够满足普通人一年消耗。

——净化空气:绿色屋顶不仅可以吸收热量,降低温度,增加湿度,还能形成一层“空气过滤网”。1平方米屋顶草地每年可以去除0.2公斤空气中悬浮颗粒。随着这种屋顶花园在芝加哥市普及,当地空气质量可望明显改善。
——降低噪音:绿色屋顶还能起到吸收噪音、隔音的作用。土壤层易阻挡频率较低的声音,植物易阻挡频率较高的声音。土壤层厚12厘米,绿色屋顶可以降低噪音40分贝,土壤层厚20厘米,可降低46至50分贝。
——减少热岛效应:随着城市绿化减少,高层建筑增多,到处是沥青和混凝土,交通拥堵,热量排放大,市区气温明显高于郊区和农村地区,夜间尤为明显。这就是热岛效应。

如果像屋顶花园这样的绿色屋顶能够在市区普及,这种热岛效应就有望显著降低。加拿大多伦多市政府2025年进行的一项研究表明,如果仅仅8%的建筑采用绿色屋顶,市区气温即可下降2摄氏度。
绿色带来新风景
除了环保和节能等功能,绿色屋顶还具有审美价值,可望成为都市新景色

做屋顶花园时植草格可以代替排水板使用吗
不可以。首先使用植草格的成本就要远远大于排水板的成本。其次排水板所具有的排水,防水,蓄水的性能是植草格不能具备的。
植草格采用改性高分子量HDPE为原料,绿色环保,完全可回收;完美实现了草坪、停车场二合一,植草格耐压、耐磨、抗冲击、抗老化、耐腐蚀,提升了品质,节约了投资;独特的平插式搭接,省工、快捷,可调节伸缩缝。
很多住宅小区的道路两旁都于绿化带相接,草坪一般铺到路边,很多绿地的土壤由于疏于管理土壤严重板结。而植草格的出现刚好解决了这个难题。而且植草格还广泛应用于消防通道和停车场。解决了增加绿地问题,提高了生态环境和安全性。下面对植草格施工和养护经验做一些分析,以供同行交流与参考。

植草格基层构成主要有下面几种方案:
1.素土夯实+瓜子片+碎石+瓜子片+植草格+混合营养土
2.素土夯实+碎石+砼基础+瓜子片+植草格+混合营养土

3.素土夯实+碎石+砼基础+瓜子片+无纺毯+植草格+混合营养土
从施工案例中分析我们得出下面的 :第1种方案排水通畅,但时间长了以后,由于地面负重,地面容易引起坍塌;第2种方案时间长了收雨水冲刷容易造成营养土流失造成植草格内营养土下降;经过技术探讨结合做垂直绿化的经验,提倡第3种,增加无纺毯隔层,即可以防止营养土流失,还可以起到保水作用。
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