1、建筑“生态绿墙”技术研究摘 要:本文以德国维斯玛大学教学楼垂直绿化的改造设计为研究对象，从植物选择、结构系统、灌溉系统等方面对技术的设计要素进行了阐述。并且讨论了设计中的手法和原则，从而总结了垂直绿化技术的优势与局限，旨在为我国的节能建筑改造及生态宜居环境的未来发展提供借鉴。 关键词：垂直绿化；生态改造设计；绿色建筑；生态绿墙 中图分类号：S73 文献标识码：A 第一章 引言 随着社会的进步,城市化进程的加快,一系列诸如空气污染、噪声污染、水污 染、生物资源减少等严重的城市生态环境恶化问题也相继出现。 城市植物是城市生态系统的重要组成部分,它对改善城市生态环境质量和保证居民生活有着不可替代的作
2、用。城市绿化具多种功能,对改善城市气候、净化空气、减轻污染、保护环境具有重要作用,中国由于人口多,生活水平较低等原因,城市绿化工作相对于欧美一些发达国家的城市绿化工作差距还较大。因此本文希望通过对德国维斯玛大学教学楼垂直绿化的改造设计研究与思考，从中为我国建筑生态化、节能化的未来发展提供借鉴。 第二章 项目研究背景 维斯马（Wismar）是德国北部的一个海滨城市，濒临波罗的海，曾是东德重要的港口城市。城市始建于 1229 年，1266 年加入“汉萨同盟”（Hanseatic League） ，并逐步发展成为德国较大的海港贸易城市。 改造项目为维斯玛大学建筑系楼。通过对城市气候环境、基地环境、建
3、筑特点的分析，对植物的选择和结构的计算，以及德国垂直绿化技术的选择和应用，对建筑的西立面进行绿化改造设计。 自然状况 维斯马是一座有着众多中世纪建筑的古城，2002 年 6 月 27 日维斯马老城还被联合国教科文组织评定为世界文化遗产。 该地区年最高温度 23 ，年最低温度 6.2 。全年平均降雨量 650.8 mm。夏季主导风向为西、西南向，冬季主导风向为南、西、西南向。该地区的日照时间 4 至 9 月可以达到 6 小时以上。 建筑现状 该建筑为维斯玛大学（HS WISMAR）建筑系教学楼，建筑共有 5 层，南向为大面积玻璃幕墙，东西向无窗。建筑整体为框架-剪力墙结构。建筑设计使用寿命 60
4、 年以上，主体结构完整，西立面表皮简洁但西晒严重，夏季室内温度较高，通风较差，改造和再利用的优势较为突出。 第三章 改造设计与研究 3.1 建筑立面垂直绿化的设计要素 3.1.1 植物选择 在维斯玛大学教学楼垂直绿化设计项目中，采用德国新式绿墙系统的，因此扩宽了垂直绿化植物选择的范围，大多当地的地被植物也可应用到墙面，然而脱离土壤在垂直面生长，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，从备选植物中筛选出能适应生态绿墙要求的植物品种。 3.1.2 结构系统 种植基盘与辅助构架是垂直绿化的结构系统最重要的两个元素，种植基盘
5、为植物提供生长空间，制约垂直绿化中植物的生长状态和可选择的种类，从而影响到垂直绿化效果。新式绿化技术通过去支撑构件将种植基盘立了起来，不依靠植物的生长状态便可有绿色立面的效果。可以说新技术在种植基盘上的多样化是与传统技术最大的区别。 通过对基地的分析和考察，这次改造项目选择了直接在墙面设置种植箱和种植槽这种新型的德国技术，从而达到对环境及建筑的影响减小、易于图案颜色的设计的目的。 3.1.3 建筑朝向 在此次改造项目中，改造的立面为西立面，建筑西立面与东立面的日照情况刚好相反，全天只有在日落前受到直射光线其它时间都没入到建筑阴影中。但是受日光直射时，光线强烈照射形成西晒，夏季尤为严重。西晒时间
6、虽然比较短，但是温度高使得西立面在在短时间内发生剧烈的温度变化，墙面在升温过程中吸收积累热量大，严重影响建筑室内环境状况。西立面垂直绿化以防止西晒为主，适合选用喜光、耐燥热、不怕日光灼烧的植物，常常形成大面积的绿化增强建筑墙面的热工性能，来遮挡强烈的日光照射。 3.1.4 养护与管理 1）灌溉系统 垂直绿化受到生长环境的限制较大，浇灌系统至关重要，特别是在建筑西墙绿化中如果盛夏不能及时浇水，绿化植物容易枯萎甚至死亡。另外，合适的水量不但利于植物生长而且还有降温的作用。精密的灌溉系统的介入为垂直绿化的养护管理提供了便利，在新技术中用到的灌溉系统有喷灌和滴灌。 3.2 建筑立面垂直绿化的基本设计手
7、法 3.2.1 构图的基本手法 由于垂直绿化的空间特点，使得垂直绿化的设计手法与垂直绿化的技术发展 有着密切的关系。伴随这新的绿化技术的出行，往往会产生出新的设计手法。垂 直绿化的构图手法多种多样、十分丰富，可以针对不同的建筑立面特点，以及不 同的环境特点进行垂直绿化设计。但是无论运用什么样的技术手段、使用什么样 的手法进行垂直绿化设计都可以用点、线、面这三种基本的构图手法来进行概括。 3.2.2 色彩设计的基本原则 垂直绿化色彩设计的基本原则与形式美的原则一样，就是寻求对立统一的矛 盾共同体。色彩设计的原则共有两条：即色彩对比原则和色彩协调原则。这两条 看上去完全相反的原则，是色彩关系对立统
8、一关系中辩证的两个方面，在一个使 人感到舒适的建筑色彩环境中他们是缺一不可的。 第四章 垂直绿化技术的优势与局限 4.1 垂直绿化技术的优势 4.1.1 生态效应显著 “绿墙”系统的安装模式使得“绿墙”系统犹如一层皮肤一样覆盖在原有建筑立面上，在建筑表面形成了双层表皮的构造结构，为原有建筑增加了一层新的“可呼吸”的生态皮肤。这层生态皮肤不但保护建筑立面墙体不受风吹日晒，并且可以改善建筑室内的使用环境，降低能源消耗，对建筑物形成全方面的保护。 4.1.2 施工灵活，更换植物方便 引进机械设计的理念，使垂直绿化设计更精确也更灵活。所有植物构件均有统一的规格和型号，施工现场进行拼装，明显提高了效率。
9、模块式绿化中，由于每个模块是一个植物单元，独立若悬挂于结构上，若发现哪块生长不良，就更换哪块，不影响植物墙运作，更换方式也清晰简易，而不需要触动其他的模块和支撑结构。不织布式绿化中的每棵植物是一个单元，更换起来更容易。 4.1.3 突破高度限制 传统垂直绿化的高度由植物的攀爬特性决定，但攀援植物的生长高度是有限的最高能爬四五层楼的高度，因而在高层墙面绿化过程中会有一定的困难，且植物生长需较长时间，产生生态效益需要的时间也较长。新技术可达到的墙体的高度不由植物特性决定，而是由结构系统控制。只要设计得当，没有绿化高度的限制。 4.1.4 即时绿化 由于植物在安装前是在花房中进行培植养护，相比传统垂
10、直绿化技术，新技术节省了植物的生长时间，经过安装可快速形成绿化效果，即时成景。 4.2 垂直绿化技术的局限 4.2.1 造价较昂贵 目前在中国，垂直绿化新技术的造价较传统技术要昂贵。长久以来，制约我国垂直绿化发展的因素除了人们主观认识的原因以及荷载、防水条件等技术屏障外，经济因素也是束缚其快速发展普及的重要原因。虽然，越来越多的人们认识到建造屋顶绿化有利于建筑节能、改善生态环境，然而前期所需要的投入成本还是令许多人望而却步。 4.2.2 养护难度大 新式垂直绿化系统使植物脱离了熟悉的地面，在更薄更小的空间生存，对植物的生长特性提出了极大的挑战，需要精心的后期养护以确保植物生长。 首先，植物材料
11、的选择将影响后期的维护，要确保灌溉系统正常运作，可将肥料溶于水中，再通过灌溉系统浇灌植物，防止对建筑环境的污染并定期的检查和清洗泛黄、腐烂叶以保持绿墙的健康成长。其次，植物病虫害问题的防治问题也是工程中比较常见的问题，设计之初若能利用植物的不同特性进行间种可避免同一物种病虫害肆虐；对于病虫害侵害的植株，要及时修剪、喷药；若条件允许，可配备专业的园艺人员，及时做好设施的维护等工作。 参考文献 1杜怡安,陈琼琳,林海燕.建筑物墙面绿化浅议J.江苏林业科技,2009(12) 2夏云等编 生态与可持续建筑M中国建筑工业出版社，2001，6. 3陆家珍著 怎样进行垂直绿化M上海文化出版社，1984. 4戎安德国城市建筑环境大面积植被化J世界建筑，2002（12）. 5倪静.建筑生态种植表皮设计D.合肥工业大学硕士论文,2010
