廣州城市屋頂花園生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)初探

黃衍生　高艷芳　黃可珺　陳開(kāi)江

摘要：以如春園林公司辦公大樓為例，從生態(tài)植物墻、微農(nóng)場(chǎng)與生態(tài)堆肥、節(jié)能與綠色能源利用、節(jié)水與水資源利用、廢棄物品循環(huán)利用等方面入手，剖析生態(tài)節(jié)能技術(shù)在屋頂花園建設(shè)中的應(yīng)用，并根據(jù)實(shí)踐總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)，為廣州城市生態(tài)節(jié)能型屋頂花園的建設(shè)提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：屋頂花園；生態(tài)節(jié)能技術(shù)；廣州城市 文章編號(hào)：1671-2641（2015）05-0004-32

中圖分類號(hào)：TU986 收稿日期：2015-07-29

早在20世紀(jì)70年代，“花城”廣州就在廣州東方賓館建立了我國(guó)第一個(gè)大型屋頂花園。但是與其他一線城市相比，廣州屋頂花園的發(fā)展速度較為緩慢。2012年，財(cái)政部和住建部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)我國(guó)綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》提出，到2015年新增綠色建筑面積要達(dá)到10億以上，到2020年綠色建筑占新建建筑比重將超過(guò)30%。2014年10月，廣州市人民政府更是在《廣州市綠色建筑行動(dòng)實(shí)施方案》中提出，要大力發(fā)展綠色建筑，加快推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造，積極推廣屋頂綠化、垂直綠化。生態(tài)節(jié)能型屋頂花園作為綠色建筑的重要組成部分，能夠有效提高廣州城市屋頂花園的效能、改善城市生態(tài)環(huán)境、提升宜居品牌指數(shù)、創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展和諧社會(huì)。因此，對(duì)廣州城市屋頂花園進(jìn)行生態(tài)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的研究是很有必要的。

生態(tài)節(jié)能技術(shù)是指為實(shí)現(xiàn)生態(tài)節(jié)能、構(gòu)造環(huán)境友好型空間而創(chuàng)造和發(fā)展起來(lái)的手段、方法和技能的總和。生態(tài)節(jié)能型屋頂花園就是在屋頂形成一個(gè)節(jié)約使用和有效利用自然資源和能源、能自我循環(huán)和完善的生態(tài)系統(tǒng)，為人們提供一個(gè)舒適、健康、無(wú)污染的綠色空間，它主要體現(xiàn)在節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能和節(jié)材四方面。

本文以如春園林辦公樓屋頂花園生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)為例，探索城市屋頂花園生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中一些實(shí)用的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)應(yīng)用。如春園林屋頂花園的主體工程竣工已接近一年，很多生態(tài)節(jié)能技術(shù)的使用效果得到初步驗(yàn)證，具有一定的借鑒意義。

1項(xiàng)目概況及景觀構(gòu)思

該項(xiàng)目位于廣州開(kāi)發(fā)區(qū)科學(xué)城總部經(jīng)濟(jì)區(qū)A5棟屋頂，北可遠(yuǎn)眺暹崗大山，南可俯瞰新羊城八景之科城錦繡。項(xiàng)目所在地周圍密布世界500強(qiáng)企業(yè)，更有萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)與高德匯等商業(yè)綜合體，是開(kāi)發(fā)區(qū)的核心區(qū)域，交通便利，具有較強(qiáng)的展示和推廣價(jià)值。該建筑坐西南朝東北，整體設(shè)計(jì)荷載能力為3.5KN/m²。屋頂呈近四方形，總面積約943m²，其中空調(diào)機(jī)占地約170m²，機(jī)房占地約148m²，三面排水，坡度為2%。該項(xiàng)目采用了“三生”——生態(tài)、生活、生產(chǎn)共贏的設(shè)計(jì)理念。

生態(tài)：通過(guò)收集太陽(yáng)能、風(fēng)能、雨水等可再生能源，給建筑提供無(wú)污染能源，緩解城市排水壓力。同時(shí)該花園可以保溫隔熱，降低噪聲，凈化水體，有效改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境，緩解熱島效應(yīng)，形成一個(gè)可自我循環(huán)和完善的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人與自然、屋頂綠化和地域環(huán)境的和諧共生。

生活：打造優(yōu)美的環(huán)境，為企業(yè)員工提供更多工作之余休閑游憩的自然空間，通過(guò)參與建造和養(yǎng)護(hù)的過(guò)程，豐富他們的生活體驗(yàn)，緩解工作的緊張疲勞。

生產(chǎn)：打造立體農(nóng)業(yè)、高效農(nóng)業(yè)，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，通過(guò)整合景觀休閑與產(chǎn)品展示，實(shí)現(xiàn)了休閑商業(yè)兩不誤。

“生態(tài)、生活、生產(chǎn)”三位一體的完美結(jié)合，滿足了生態(tài)節(jié)能型屋頂花園節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能和節(jié)材的需求。一個(gè)不足1000m²的區(qū)域如何同時(shí)滿足休閑游憩、聚會(huì)招待、產(chǎn)品展示、文化傳遞、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源收集等多種需求，體現(xiàn)“三生”理念，對(duì)景觀布局設(shè)計(jì)者是一個(gè)極大的考驗(yàn)。項(xiàng)目因地制宜地設(shè)置了7個(gè)區(qū)：入口區(qū)、中心活動(dòng)區(qū)、休息區(qū)、觀景區(qū)、產(chǎn)品展示區(qū)和空調(diào)機(jī)放置區(qū)（圖1）。

2生態(tài)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

具體設(shè)計(jì)中，項(xiàng)目使用了生態(tài)植物墻、微農(nóng)場(chǎng)與生態(tài)堆肥、節(jié)水與滴灌、廢棄物品循環(huán)利用、節(jié)能與綠色能源利用等多種生態(tài)節(jié)能技術(shù)，下面針對(duì)各種技術(shù)擬解決的主要問(wèn)題及其功能特點(diǎn)、具體做法等作詳細(xì)介紹。

2.1生態(tài)植物墻

生態(tài)植物墻能利用有限的立面空間，增加綠量，優(yōu)化人居環(huán)境，改善城市熱島效應(yīng)，吸塵降噪，改善空氣質(zhì)量，同時(shí)節(jié)能降耗，使室內(nèi)冬暖夏涼。目前生態(tài)植物墻有多種做法，大致分為牽引式、板槽式、模塊式、布袋式、pvc水管、鋪貼式、生態(tài)袋模式等。該項(xiàng)目根據(jù)場(chǎng)地特點(diǎn)分別選用了不同的模式（圖2）。

1）美化女兒墻的垂直綠墻

此處選用了3種模式：牽引式、板槽式和布袋式。既美化女兒墻，又展示企業(yè)產(chǎn)品。

牽引式可對(duì)攀援物的生長(zhǎng)方向進(jìn)行引導(dǎo)，通常輔助構(gòu)架與建筑物之間要保持一定的間距，這樣植物不會(huì)損壞建筑墻面材料，而且簡(jiǎn)便易行、造價(jià)較低、透光透氣性好；板槽式更換植物方便，適用于臨時(shí)植物花卉布景，業(yè)主可根據(jù)不同節(jié)日更換植物以改變構(gòu)圖，另外運(yùn)用自動(dòng)澆灌方便養(yǎng)護(hù)；布袋式由于沒(méi)有固定形狀容器的阻礙，土球不受限，可供選擇的植物品種多，布袋可以將水分和養(yǎng)分輸送到整個(gè)墻面和所有的根系，方便養(yǎng)護(hù)，另外成本較低。

2）遮擋空調(diào)機(jī)的垂直綠墻

此處選用了PVC水管作為植物的容器，不僅節(jié)省材料成本，還體現(xiàn)了低碳環(huán)保的企業(yè)特色。長(zhǎng)管狀容器適合種植不間斷、構(gòu)圖成圖較為完整的植物，不會(huì)露出底部的pvc水管，適合近觀。表面的不銹鋼冰裂紋框架裝飾了綠墻，增加了現(xiàn)代中式的味道，整體效果簡(jiǎn)潔美觀。

垂直綠墻選用的植物主要有草本類的金邊吊蘭Chlorophytum comosum、吊竹梅Tradescantia zebrina、合果芋Syngonium podophyllum、綠蘿Epipremnumaureum、波斯頓蕨Nepheolepis exaltata、小蚌蘭Tradescantia spathaeea'Compacta等，灌木類的斑葉鵝掌藤Scheffleraarboricola‘Vaxiegata'、紅檵木Loropet-alum chinense Var.rubrum、紫雪茄花Cuphea articulata、黃葉假連翹Duranta erecta‘Golden Leaves等，藤本類的彩葉常春藤Hedera helix、炮仗花Pyrostegia venusta、蒜香藤M(fèi)ansoaalliacea、飄香藤M(fèi)andevilla sanderi、紫藤Wisteria sinensis等。

2.2微農(nóng)場(chǎng)和生態(tài)堆肥

微農(nóng)場(chǎng)以建筑為依托，運(yùn)用非傳統(tǒng)的土地耕作形式進(jìn)行農(nóng)作物的種植培育。它除了具有保溫隔熱、凈化空氣、緩解城市熱島效應(yīng)、充分利用城市空間等特點(diǎn)外，還兼具景觀性與實(shí)用性，是一種美觀又美味的可食地景，體現(xiàn)了一種高品位高境界的生活追求。項(xiàng)目將各種蔬菜果樹(shù)與常規(guī)的綠化植物一起搭配在廊架、道路、綠化、水景等園林空間中，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保又景觀獨(dú)特，恍如陶淵明式的桃花源：“土地平曠，屋舍儼然，有良田美池桑竹之屬。阡陌交通，雞犬相聞”。

屋頂陽(yáng)光猛烈，風(fēng)大，土層較薄，應(yīng)選擇耐旱、耐貧瘠和抗風(fēng)的淺根性植物。故微農(nóng)場(chǎng)主要選用的植物有蔬菜類的生菜Lactuca sativavat.ramosa、白菜Brassica rapa var.chinensis、茄子Solanum melongena、番茄Lycoperstcon esculentum、蔥Allium fistulosum、薄荷Mentha canad-crisis、南瓜Cucurbita moschata等，藤本類的金銀花Lonicera japomca、苦瓜Momordica charantia、雞蛋果Passiflora edulis等，果樹(shù)類的神秘果Synsepalum dulcificum、嘉寶果Pliniacauliflora、石榴Punica granatum等。

主要的種植方式有4種：立體種植、傳統(tǒng)農(nóng)田種植、移動(dòng)容器種植、攀援廊架種植（圖3）。立體種植造型美觀、節(jié)省空間，通過(guò)滴箭灌溉智能控制澆水，節(jié)省用水，而安裝和拆卸也簡(jiǎn)便；傳統(tǒng)農(nóng)田種植形式施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低，結(jié)合了園藝造園手法，選用不同葉形和葉色的蔬菜品種，打造出了觀賞性強(qiáng)、充滿自然野趣的菜園；移動(dòng)容器種植靈活多變，可自由拼裝成不同造型，高效利用各種邊角空間，選用廢舊的桶、盆、罐等作為種植容器，體現(xiàn)環(huán)保理念，也起到裝飾作用；攀援廊架形式節(jié)省空間，易與其他景觀搭配，此處充分利用花園入口區(qū)的休息廊架種植攀援植物，美化環(huán)境，同時(shí)起到遮陰效果。

對(duì)于生態(tài)堆肥，首先收集辦公室和飯?zhí)玫膹U棄物品，如飯菜、果皮、茶葉、咖啡渣、植物落葉、過(guò)期食品等，然后通過(guò)碾壓和切搗，添加基肥和泥土，用堆肥箱進(jìn)行堆肥處理。堆肥處理要加入紅蚯蚓，它在土壤里鉆動(dòng)，讓土質(zhì)疏松透氣，其排泄物也能增加土壤的肥力（圖4）。生態(tài)堆肥區(qū)設(shè)置在空調(diào)機(jī)區(qū)域，弱化了堆肥散發(fā)的微臭味帶來(lái)的影響。

2.3節(jié)水和滴灌系統(tǒng)

2.3.1雨水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)利用機(jī)房和屋頂?shù)淖匀桓卟钍占晁?，減少了電器設(shè)備的使用，利用雨水自流的特點(diǎn)完成污染物的過(guò)濾，做到真正地節(jié)能環(huán)保。而雨水收集系統(tǒng)包括集雨面、過(guò)濾器、雨落管、蓄水箱、溢水管、進(jìn)水管、灌溉管等。集雨屋面坡度為2%，集雨面約為53m²，集雨面下面安裝有過(guò)濾網(wǎng)和過(guò)濾器，雨水經(jīng)過(guò)第一道過(guò)濾網(wǎng)和過(guò)濾器去除雨水中摻雜的殘葉和碎屑等物質(zhì)，之后雨水經(jīng)過(guò)雨落管匯集引流入蓄水箱中，再在需要時(shí)進(jìn)行灌溉。

蓄水系統(tǒng)是此次屋面雨水利用工程的重要組成部分之一，設(shè)計(jì)主要包括了雨水棄流池和儲(chǔ)水池兩部分。大量研究證明，雨水徑流有明顯的初期沖刷作用，即在多數(shù)情況下，污染物是集中在初期的數(shù)毫米降雨中。因此在雨水進(jìn)入蓄水池前，預(yù)先設(shè)計(jì)棄流池將初期雨水分流排放，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后雨水徑流中的污物含量逐漸穩(wěn)定，再將可利用雨水收集到儲(chǔ)水池，待儲(chǔ)水池滿后再直接排往市政管道；儲(chǔ)水池的水也可以直接用于灌溉和景觀水補(bǔ)給，當(dāng)儲(chǔ)水池的水用完后，開(kāi)啟市政用水管道繼續(xù)補(bǔ)給用水（圖5）。

2.3.2灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目綠量較大，除了垂直綠墻和微農(nóng)場(chǎng)，屋面還有很多景觀植物，項(xiàng)目根據(jù)不同類型的綠化設(shè)置了不同的灌溉方式，下面主要介紹運(yùn)用最多的灌溉方式——滴灌。

滴灌是利用安裝在末級(jí)管道（稱為毛管）上的滴頭，或與毛管制作成一體的滴灌帶（或滴灌管）將壓力水以水滴狀濕潤(rùn)土壤，在灌水器流量較大時(shí)，形成連續(xù)細(xì)小水流濕潤(rùn)土壤。通常將毛管和灌水器放在地面，也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30cm左右。前者稱為地表滴灌，后者稱為地下滴灌。滴箭則是結(jié)合了灌水器的一種滴灌灌溉方式，灌水器外形似箭而名之。通常有彎箭和直箭兩種，前部的箭頭部分長(zhǎng)度約10cm，是用于插入土壤或栽培基質(zhì)中固定導(dǎo)流。滴箭的特點(diǎn)是迷宮長(zhǎng)流道箭柄結(jié)構(gòu)，膜片式穩(wěn)流，獨(dú)特的導(dǎo)流圓盤，滲入式灌溉，單箭、雙箭、四箭等隨意組合，施工方便，節(jié)約水源，對(duì)水壓變化適應(yīng)性強(qiáng)，是盆花盆栽植物及苗木等作物灌溉最合適的灌水器。

2.4廢棄物品循環(huán)利用

輪胎坐凳：用材除了廢舊輪胎外，還需要圓木板、麻繩、電鉆、熱膠槍、刷子、螺絲釘、透明膠等。制作過(guò)程簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，普通員工就可DIY制作（圖6）。

輪胎花缽：先對(duì)廢舊輪胎做翻新和防曬處理，然后根據(jù)需要涂上各種不同顏色，再用圓木板封住輪胎的一個(gè)面作為花缽底，在輪胎中心填滿種植土，即可在里面搭配不同品種的植物，還可以疊加成一個(gè)花缽組合，自然有趣又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

塑料瓶蓋字與輪胎的結(jié)合：將原木板釘在廢舊輪胎的一面，再將不同顏色的回收塑料瓶蓋釘在木板上組字構(gòu)圖。項(xiàng)目中打造了一幅企業(yè)文化宣傳口號(hào)——“用心造境，大道自然”，并作為宣傳語(yǔ)掛在屋頂花園的廊架上，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保又美觀實(shí)用。

2.5節(jié)能和綠色能源利用

通過(guò)充分利用場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)，將太陽(yáng)能自然環(huán)保資源轉(zhuǎn)換成可供花園利用的能源。

太陽(yáng)能集熱器區(qū)域設(shè)置在空調(diào)機(jī)頂部，此處不受任何遮擋，陽(yáng)光充足，集熱效果好，規(guī)避了景觀負(fù)面影響，對(duì)空調(diào)機(jī)還起到一定的減噪作用。此處擬設(shè)置35臺(tái)太陽(yáng)能集熱器（圖7）集熱供部分辦公用電及跌水瀑布水循環(huán)和灌溉系統(tǒng)用電。另外，該項(xiàng)目還使用了LED太陽(yáng)能草坪燈，其本身作為一個(gè)小型的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，主要由太陽(yáng)能電池板、充放電控制器、蓄電池、照明電路和燈桿等部分組成。此燈無(wú)需電線連接，施工方便；沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音；沒(méi)有燃燒過(guò)程，不需要燃料；維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好；作為關(guān)鍵部件的太陽(yáng)電池使用了晶體硅材料，壽命可達(dá)到25年以上。

3生態(tài)環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)分析

在該屋頂生態(tài)系統(tǒng)中，通過(guò)收集可再生資源太陽(yáng)能和雨水，向系統(tǒng)中的植物灌溉、景觀水循環(huán)、照明、小品等園林元素提供了原材料或能源，形成了一個(gè)能較好地自我完善和循環(huán)的小生態(tài)系統(tǒng)（圖8）。

4結(jié)論與討論

實(shí)踐證明，在生態(tài)節(jié)能型屋頂花園建設(shè)中，生態(tài)植物墻不但解決了由設(shè)計(jì)荷載低、面積小等原因?qū)е碌木G量減少問(wèn)題，還可以軟化“硬”景觀及美化“俗”景觀；微農(nóng)場(chǎng)不但讓辦公人員感受到了農(nóng)耕文化，豐富了大家的生活，還給企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益；太陽(yáng)能發(fā)電不但給園林和辦公提供了電能，還可以給空調(diào)機(jī)減噪；雨水收集和滴灌系統(tǒng)不但給園林灌溉和景觀水提供了水資源，還減緩了城市雨水排放，改善了城市水環(huán)境；廢棄物品循環(huán)利用不但減少了辦公生活廢棄垃圾，還豐富了景觀元素，裝扮了園林空間。這些技術(shù)通過(guò)不同的方式達(dá)到了節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能和節(jié)材的效果。屋頂上的各種造園元素最終形成了一個(gè)節(jié)約使用和有效利用自然資源和能源、基本能自我循環(huán)和完善的生態(tài)系統(tǒng)，也滿足業(yè)主隔熱保溫、保護(hù)屋面、產(chǎn)品展示、文化傳遞、生態(tài)節(jié)能、美化景觀、娛樂(lè)休閑、招待客戶等多種功能需求。

但同時(shí)，我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這些技術(shù)存在的缺點(diǎn)，如垂直綠墻和太陽(yáng)能發(fā)電的初期建設(shè)成本較高，生態(tài)堆肥過(guò)程中容易產(chǎn)生異味，雨水收集仍然無(wú)法滿足整年不同季節(jié)的供水量需求。除了進(jìn)一步的提升改進(jìn)相關(guān)技術(shù)之外，還要像文中案例一樣，緊密結(jié)合場(chǎng)地特點(diǎn)、功能需求、成本預(yù)算等因素，挖掘場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)，做到因地制宜、揚(yáng)長(zhǎng)避短、有的放矢，這樣就能實(shí)現(xiàn)真正的生態(tài)節(jié)能。