摘  要：本文就屋顶绿化过程中的热点问题，如栽培质、植物抗根、蓄排水技术、节能保温、系统构造等进行了研讨，提出应根据中国国情进行屋顶绿化的研究及推广。

1.前言

近二十年来，中国城市的快速扩张，城市人口高度密集，城市生态环境形势日益严峻，城市中心区热岛效应显著，且土地资源异常紧张，可绿化的土地越来越少。屋顶绿化作为城市常规绿化的一种补充，具有美化环境、净化空气、减少环境污染、提高城市蓄排水能力及缓解城市热岛效应。同时，屋顶绿化丰富了城市立体景观，调节城区人们的心理及视觉感受，还具有隔热节能、改善环境小气侯、提高建筑物防水材料寿命等功能。根据2002年加拿大多伦多屋顶绿化研究团体的一项研究表明，如果多伦多的屋顶绿化面积为6%时：

——热岛效应降1-2℃

——直接来自建筑屋的温室气体排放每年减少1.56兆吨

——直接由于热岛效应的减少而少排放的温室气体每年少0.56兆吨

——减少灰霾天气5-10%

——通过植物吸附灰尘每年30吨

——每年通过屋顶截留雨水360万吨

——创造了650万平方米公共的和私人的绿色空间

德国对屋顶绿化技术的研究及普及较早，也是屋顶绿化政策环境最好的国家之一，德国的FLL组织于1995年编制了“Methods to be employed when investigation substrates and aggregate-type drainage materials used at roof-greening sites”，1999年编制了“Procedure for investigating resistance to prnetration at geen-roof sites”,在前两者的基础上，于2002年1月出台了“Procedure for the Planning,Execuiton and Upkeep of Green-Roof Sites”。这几项技术手册对于全球的屋顶绿化技术的研究起了非常积极的作用。

在全国推进屋顶绿化进程中，走在前面的有北京、上海、天津、抗州、成都、深圳、广州等地，其中北京、天津、成都、广州等地均出台了地方标准，广东省的标准正在编制中。抗州由市园文局出台文件，强制要求新建建筑须做屋面绿化；上海屋顶绿化纳入《上海市绿化管理条例》，并是不断示范，创建了中国最大的屋顶花园。全国各大中型城市都在积极研究并推进屋面绿化工程，屋面绿化技术获得了全所未有的大发展机遇。同时，屋顶绿化的推广过程中，也应根据目前国情下的创造具有中国特色的屋顶绿化技术。

2. 屋面绿化的热点问题

2.1 屋顶绿化的保温节能问题

屋顶绿化具有一定的隔热保温节能功效，但其功效该如何评价。根据华南理工大学建筑节能中心采用“热气侯风洞测定种植屋面当量热阻”(国家自然科学基金重点项目批准号：50538040)，测试对象的性状为佛甲草，平均厚度10cm；栽培基质为16cm×16cm的四孔粘土砖，厚度3cm。试验是通过热气侯风洞内的环境参数，对测试对象——佛甲草种植屋面在广州地区典型气候环境下的热过程进行了仿真模拟测试与分析，其结论如下：

——屋面材料表面综合换热系数随风速增大而增加，且变化浮动范围较大；

——风速小于2.0m/s时，综合换热系数值趋于平缓，且浮动范围较小；

——风洞内平均风速取广州夏季室外平均风速为1.5-1.8m/s时，测试中种植屋面当量热阻值为0.41-0.63 m2·K/W，与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》中种植屋面当量热阻0.5 m2·K/W基本吻合。

屋顶绿化的当量热阻受到其构造形式、屋面的坡度、栽培质的品种、含水率、保水率、孔隙率、植物种类、高度形状、密集度、蓄排水构造情况等等各种因素都会直接影响到测试结果。孟庆林教授解决了现场测试中植被蒸发热量无法精确测量，提出了一种切实可行的新的测试方法。根据测试的结果表明，仅依靠薄层的屋顶绿化是不能满足现行的建筑节能标准的设计要求，应适当辅助其他的隔热节能措施。

薄层绿化屋顶需要辅助的隔热保温材料，应优先不吸水的保温材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)、高密度聚苯板（密度>40kg/m3）、防水保温聚合物砂浆等。保温层厚度的选取应结合建筑所在区域的节能标准要求进行选取，夏热冬暖地区薄层(栽培质厚度一般在3cm-20cm范围)绿化屋面可选用15mm厚度以上挤塑聚苯乙烯泡沫板。厚层绿化屋面的栽培质厚度一般在12cm-100cm之间，种植植物从植被至乔木等。加厚层绿化屋面的栽培质的厚度一般在15cm-200cm之间，种植植物从植被至大树等。厚层及加厚层的绿化屋面应根据其材料构成、厚度进行热工数值验算，一般情况下，不需要再考虑隔热节能问题。

2.2 屋顶绿化的栽培质问题

栽培质应根据屋顶承载力、植物生长特性及自然环境条件等因素进行选择。随着自然土壤资源的日益贫乏及屋顶绿化的普及，采用人工栽培质作为生长介质是必然选择。目前包括屋顶绿化在内的园林绿化、农业生产中，无土栽培质的生产在国内尚无统一的质量标准，不同厂家按照实际情况所制定的产品标准差异很大。为促进无土栽培质的应用，深圳园林科学研究所等机构正着手研究轻型屋面绿化的栽培基质质量标准，见表1。

表1 有机无机复合型栽培基质产品质量部分理化标准

从德国的技术指南表明，栽培质需要考虑种植植物相容性、防火性能、颗粒的级配、有机质的含量、抗冻性能、结构稳定性、承栽性能、透水性、贮水性、空气含量、PH值、盐份、营养份等。主要技术要求如下表2：

表2 栽培质的主要技术要求(FLL技术指南中选取)

通过长期的研究表明，栽培质对于绿化屋面的耐久性起到举足轻重的地位，因此在各个技术指标，应作出相应的规定，以保证屋顶绿化项目的持久性，否则将严重影响到行业的正常健康发展。我国受经济、技术水平和关注程度等因素制约，栽培质的研究和开发才刚开始。栽培质的性能对整个系统长期稳定起着关键作用，且成本也占到整个系统造价的20~30%，因此，要因地制宜，充分挖掘本地廉价、易得的原料资源，通过优化工艺、技术创新，提高栽培质的品质和生产能力，降低应用成本，以期促进屋面绿化的全面普及。常用的无土栽培基质有：岩棉、珍珠岩、蛭石、煤渣、锯末屑酵素发酵土、离子培养土、蚯蚓粪、椰糠、塘泥、山土、炭化谷壳、火山灰、堆肥土、树皮、秸杆、陶化营养土等。

根据我国的目前的国情状况，对屋顶绿化栽培质的评价方法，可以分两个阶段来完成。第一阶段：可以适当降低标准，选主要的检测指标进行评定，满足现阶段的需要；第二阶段：与国际行业标准接轨，推行国际标准，达到出口国外的检测及评价标准。

2.3 绿化屋面的蓄排水问题

屋顶绿化的蓄排水问题是屋顶绿化技术中最早在1995年就被提出来的专题技术问题，并在2002年1月进行了补充。目前，国内的一些机构也进行了研究并仿国外，做了一些构造用的塑料蓄排水板，采用了回收塑料，销售价格在20元/m2左右，极大地提高了绿化屋面的成本，且其蓄水量非常有限，一般都在10kg/m2以内。通过分析，蓄排水能力也是屋顶绿化的一个非常重要的特色，但如果因此，提高太多工程造价，就非常不值。由于屋顶是经过防水处理的，蓄水可以很简单的，排水也非常容易。蓄排水构造可用采用碎石、泡沫混凝土碎块等，在蓄水达到一定高度时，设置排水管道或透水材料即可完成。对绿化屋顶的栽培质，对其保水量及透水速度等，也都有一定的技术要求，但栽培质的保水对整个绿化屋面的蓄水起到必要的补充作用。因此，在单位面积的蓄水能力及富余水的排水速度，也是考核屋顶绿化的重要数据之一，决定了其维护程度的难易，及其对城市热岛效应缓解的贡献率。

根据目前我国的国情，北方地区属明显缺水地区，除了做好绿化屋面的蓄排水构造设计，还需要充分利用绿化屋面富余的雨水，在屋顶附近设置雨水收集池及雨水回用装置。南方地区夏季雨水非常多，天气又非常热，因此，在屋顶设计蓄排水构造时，应充分考虑蓄水能力，同时，在屋面的人行道，设置透水路面，进行被动式蒸发，充分降低屋顶的热量，缓解城市的热岛效应。南方地区虽然雨水充足，但也应考虑结构屋顶绿化进行雨水回收及利用，以促进城市生态环境的健康持续发展。

2.4 绿化屋面的防水及抗根穿刺问题

绿化屋面的防水材料须满足：1耐候性好，至少耐候三十年以上，可按耐侯性分为三十年及五十年两种规格；2耐植物根系穿刺能力，防水材料具有较强的抗根性；3、施工及维修方便，防水体系的荷载要轻。植物根系有很强的穿刺能力，特别是树根，年代越久，扎的越深，并且特种植物会分泌腐蚀性树汁，影响防水材料的寿命。目前我国屋面绿化用的抗根型防水材料主要包括：1铝合金卷材；2高密度聚乙烯土工膜（HDPE）；3聚氯乙烯P 型卷材；4聚醚聚氨酯防水毯；5 T-99抗根涂料(弹性体，寿命超过五十年)。

目前我国由于没有防水材料的抗根穿刺的试验方法，一些防水材料生产厂家采用了德国DIN 4062的标准，寄样到德国拜尔试验室进行检测，但该标准是按一定量的扇豆类植物在一定环境条件下种植半年，看材料是否被植物根须穿刺。德国DIN 4062标准并不是适宜用屋面绿化的抗根试验方法，重型绿化屋面的物种较多种植时间较长，根须穿刺能力非常强。1999年FLL就公布了绿化屋面抗根穿刺的试验方法，并在2002年1月进行了修订。采用的试验方法，即使在加速试验的情况下，也需要2年的测试。正常试验的情况下，需要用4年的时间才可以进行判定，材料是否具备抗植物根系穿刺能力。抗根穿刺的试验是在一定规格的容器内、特定的植物种类、特定的栽培质、严格的生长环境等情况下进行的，具有较严密的科学性，但试验的时间非常长。

通过我们进行的一系列抗根系穿刺的试验研究，材料的抗根性同时表现出具有非透气性（氧气渗透性试验方法）、抗冲击性、耐磨性、耐腐蚀性与耐侯性等几个方面。通过一个试验，为提高树木移栽成活率的试验中，我们采用带少量透气孔的圆柱形塑胶桶来种植树木，树木的根系均明显向具有透气孔的方向生长，可以试验可以初步推断，树木的生长其根须部分应有一定的氧气浓度、湿度等环境。如果抗根穿刺材料，一般不具备分子透气性，可以考虑将分子透水率应是抗根穿刺的主要评价依据之一。我们对T-99抗根涂料理化性能进行了相关测试，测试结果见表3。

表3  T-99抗根涂料的理化性能测试结果