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屋顶绿化和垂直绿化对节能和生态环境的影响

2015-10-07 10:29 来源:学术参考网 作者:未知

摘 要:屋顶的绿地被覆,夏季可以有效缓解城市局部热岛效应,减轻太阳辐射强度;冬季具有保温作用,降低能源消耗。本文主要阐述绿化对节能和生态环境的作用,突出了屋顶绿化和垂直绿化对节能和维护生态的影响及积极作用。

关键词:可持续发展建筑观,人居环境, 热岛效应 , 绿化 , 热环境 舒适度 , 第五立体绿化面, 垂直绿化 , 节约能源
1.前言
  科学技术的进步和社会生产力的高速发展,加速了人类文明的进程;与此同时,人类社会也面临着一系列重大环境与发展问题的严重挑战:如人口剧增、资源过度消耗、气候变异、环境污染和生态破坏等问题,使得我们在城市发展和规划建设中,优先考虑到生态环境问题,可以说它是与经济和社会处于同等重要的地位。如何促使经济与社会、环境协调发展。实现可持续发展建筑观,保护生态、创造可持续发展的人类生存环境,是我们目前的基本任务。  绿色、节能、环保、生态等词汇频繁出现在各种媒体信息中,大量的相关研究、文献、报道、文章也陆续展现在人们的眼前,这里我们不想将思绪放飞,只将目标锁定到绿化与节能和生态环境上。
  绿化是城市生态环境的重要部分,绿化美化水平是衡量城市现代化和文明程度的重要标志,绿化对建筑环境同样有着显著影响。
2.绿化的作用
  2.1绿化能有效改善人居环境
  在夏季有明显的降温作用  根据有关研究,夏季有壁面绿化的建筑会比同等条件下没有绿化的建筑室内温度低1℃~2℃。由于树叶遮挡了太阳辐射,减少建筑得热,室内温度降低,舒适度增加,空调能耗降低。同时有观测数据表明,经人工栽培数年,蔽荫显著的紫藤和葡萄可增加相对湿度10%~20%左右。
  在冬季园林绿化起风屏作用 在冬季绿化可减小风压,减少冷空气渗入量,降低建筑热负荷。
  此外,绿化还能改善局域CO2和CO2的平衡,吸收有毒有害的气体,吸附烟灰和沉降,隔离噪音,净化空气,美化环境、调节情绪。从能源、环境质量和生理心理学的观点来看,绿化对改善人居环境有不可估量的作用。
  2.2园林绿化节约建筑能耗
  影响建筑内环境的主要因素有室外温湿度、太阳辐射、风速风向、室内热湿源。园林绿化主要是通过遮阳和蒸发作用调节建筑吸收的太阳辐射量,改变环境的温湿平衡,降低建筑负荷。不同的绿化类型,对建筑得热影响的重要程度是不同的。在夏季,树木遮挡太阳辐射,减少透过窗户的直接得热。有爬藤类植物覆盖的外墙,墙外表面温度显著降低,其向内传导的热量也大幅度减少。如果房屋四周是大面积的草坪,渗透和潜热的影响就非常明显。庭院绿化除了遮阳外还可以挡风、产生微气流、改变维护结构外表面的对流换热量。
  2.2绿化和城市热环境的关系
城市“热岛效应”(UrbanHeatIslandEffect简称UHI)是城市气候最明显的特征之一,反映了城市化发展对城市环境的影响。通过对城市现状遥感影像和热岛影像进行抽样量算统计,并进行绿化覆盖率和热岛强度的回归分析,结果表明:绿化覆盖率与热岛强度成负相关,绿化覆盖率越高,则热岛强度越低。
  所以通过绿化能够改变环境温湿平衡,降低环境温度。通过树叶遮阳减少太阳辐射被建筑吸收,降低建筑物表面温度,一方面减少热流向内的传输,降低建筑冷负荷,另一方面也减少了建筑表面向外的二次辐射和辐射反射,改善建筑周围环境舒适度。
园林绿化除了对城市热环境有积极的作用外,还能消减城市噪声。
  2.4绿化还能影响气流分布
  树木有明显的风屏作用,建筑周围的高大树木能有效地减少室外空气向室内的渗透量,在冬季促进建筑保温。同时绿色植物附近空气气温相对建筑表面低,湿度也相对大,这样会形成自然对流,使绿地附近有微弱气流流动,增加人的舒适感。
  2.5绿化能够提高环境的舒适度
人的热舒适感觉与人体活动强度、衣着量、空气温度、平均辐射温度、空气流速和空气相对湿度有关。绿化通过遮阳、蒸发作用、阻挡风速、形成空气对流改善人体对环境的热感觉。而且绿色植物对于放松神经,调节心理舒适也有积极的作用。  
3.屋顶绿化的作用
  屋顶绿化,又称“第五立体绿化面”,最先应用是美国的一位风景建筑师。1959年,他以开拓者的精神在一座6层楼的顶部建造了一个景色秀丽的空中花园,全园面积1.2公顷。配植乔木、花草,此后,屋顶绿化开始呈现出勃勃生机。
  屋顶绿化可以广泛理解为在各类建筑物、构筑物等的顶部以及天台、露台或阳台上的绿化,其目的是利用有限的空间增加城市绿量,改善城市生态环境,为人们提供优美的环境景观和活动空间。
屋顶绿化的作用主要有以下几个方面:
  (1) 增加城市绿地数量和可视绿量,提高城市建设的科学性,建立生态健全、景观良好的现代化国际都市。
  (2)城市屋顶绿化更有效地利用了城市土地。地下空间的开发和地上绿化的同步进行以及屋顶空间的利用,可大大缓解城市用地紧张的矛盾。
  (3)城市屋顶绿化能够使自然植物与人工建筑有机地结合和相互延续,增加了人与自然的亲密度。
  (4)城市屋顶绿化还能够储蓄部分天然降水。据统计,屋顶绿化能够有效截留约70%的天然降水,并在雨后若干时间内逐步被植物吸收和蒸发到大气中,能够改善局部生态环境。
  (5)屋顶的绿地被覆,夏季可以有效缓解城市局部热岛效应,减轻太阳辐射强度;冬季具有保温作用,降低能源消耗。
4.垂直绿化的作用  
  垂直绿化,当沿建筑物外壁种植攀缘植物时,只用建筑物周围很少的土地面积,就能做到绿化面积大幅度增加。一方面它可以大幅度地减轻城市热岛效应,减少对空调耗电的需求。另一方面,起美化环境、调节生态的作用。
  攀缘植物常用的有常春藤、爬山虎两个属,各有多个物种。前者是常绿植物,冬天也是绿的。后者则是落叶植物,由于城市温度偏高的不利作用,在夏天,因而爬山虎秋冬落叶,并不影响其夏天降温的作用。它生长较常春藤快,可以两者同时种植,先由爬山虎做到大面积覆盖。此外还有凌霄花、牵牛花、藤罗等多种花朵颜色鲜艳的攀缘植物,美化环境的作用更大。
  垂直绿化通常可以产生墙面降温6℃~7℃,空气湿度增加10%~12%,噪音减少25%左右,以及净化空气、美化环境等惊人效果。
相关实例数据
  ※ 上海园林科学研究所对墙面绿化和屋顶绿化的降温效果 进行了测试。对于三层砖混结构的民宅,其屋顶有地毯式屋顶绿化,室温可比无绿化的房间温度低2℃左右。对于西侧墙有爬山虎(ParthenocissusPlanch.)覆盖的房间,室温可比对照房间室温低1℃~1.3℃。还有其它人的测试结果,尽管具体数值不同,但都得到相同的结论,园林绿化夏季能降低室内温度,尤其在午后极端高温时降温作用非常大,可达到6℃,而且以屋顶绿化和西侧墙面绿化的降温效果最为明显。
  ※ 美国学者Alank.Meier总结了大量由于绿化而降低建筑维护结构外表面温度的实验结果,可看到树和常春藤降温效果明显。许多学者对由于园林绿化使空调系统节省能耗进行了测量,他们的测量结果差别比较大,大致的节能范围是25%~80%。这是由于建筑结构、地理位置、绿化类型、植物的茂密程度和测量方法不同造成的。
※ Holm等人用DEROB软件模拟计算了垂直绿化对室内温度的影响,可以看到建筑周围种植树木可以非常有效地降低尖峰冷负荷。
  上述数据表明,垂直绿化对节能起非常明显的效果。
5.发展状况
  园林绿化,是一个交叉了建筑、能源、环境、生物、人文、经济的领域。尤其是屋顶绿化和垂直绿化,对人居环境、节约能源、维持生态环境都有着相当重要的作用。国外在这个领域起步较早,从80年代末国外开始研究绿化对建筑环境的影响。并有相当的成果可借鉴,尤其是日美和德国,在这方面的应用已非常成熟。比如:日本由于国家小、人口多、城市化程度高,对绿化改善城市环境的研究进行得比较广泛。包括夏季绿化降温防暑调查和机理研究,绿化降低城市热岛强度的模拟,绿色植物对视觉环境的影响,水域对城市环境的影响等。
结束语:
  屋顶绿化、垂直绿化,对节能和生态环境都有着相当有利的影响,如何进一步发展、完善,还有更多的工作需要我们去做。推动生态环境、资源保护、能源有效利用工作向前发展。

  【参考文献】
  1.王丹,园林绿化与人居环境,中国人居环境网,2004年12月。
  2.崔田田,屋顶绿化在中国的实施,科学网,2005年6月。
  3.汪维等,上海生态建筑示范楼技术集成体系,建筑节能&绿色建筑论坛,2004年11月。
  4.北京市园林科学研究所生态室,城市绿化与热岛效应的关系,2005年11月。
  5.Ken Stucke,Earth Coupling and Natural Stack Ventilation in a Temperate Inland Climate,

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