书城科普低碳校园:让我们的学校更美好
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第20章 低碳校园与环境绿化(1)

一、校园绿化的调节作用

绿化就是种植花草、树木等植物,通常是以净化空气、美化环境为目的。绿化特指城市或某些特定区域(如公园、居住区、单位等的绿化),它是与城市建筑、园林建筑等统一的人文绿化,与建筑有非常密切的关系。绿色建筑的环境绿化主要研究的是后者,它强调的是绿化在美化环境、净化空气、维护生态平衡等方面的作用,尤其是对绿色建筑的影响。实践证明,绿化在提高校园室内外环境质量以及促进校园的节能效益方面正发挥越来越重要的作用。

绿化是实现夏季降温,消除热岛效应最为有效的措施之一。绿化降温不仅是由于植物根系所在种植层水分蒸发,同时叶面的蒸腾作用以及叶片对阳光的遮挡作用也可有效地降低环境温度。举例说,夏季的晴天,一亩草地每天可以蒸发水分达1500m3。以此类推,则每亩草地每天可以吸收热量1.4×108J,这就相当于10个普通房间的空调机开动20小时所产生的冷却能量。一块草地和一块沥青地面表面温度的差别有时可以达到14℃以上。在这两种不同地表面的微气候区的温差往往也可以达到5℃左右,可见绿化对建筑环境夏季降温的作用非常明显。

植物是天然的湿度调节器,植物根系所在的土层降雨时是天然的蓄水库,空气干燥时又通过叶片的蒸腾作用增加空气湿度,这对于气候干燥地区是非常有利的。另外,植物还可以调节风速,根据植物配置有意识地引导夏季主导风,阻挡冬季寒风,从而达到调节小气候的目的。

当在沿房屋的长向迎风一侧种植树木时,如果树木在房屋的两端向外延伸,则可加强房间内的通风效果。当在沿房屋长向的窗前种植树木时,如果树丛把窗户的檐口挡住,则往往将吹进房内的风引向顶棚。但如果树丛离开外墙尚有一定距离时,则吹来的风有可能大部分或全部越过窗户而从屋顶穿过房子。当在迎风一侧的窗前种植一排低于窗台的灌木时,则当灌木与窗的间距在4.5~6m以内时,往往可使吹进窗户的风的角度向下倾斜,从而有利于促进房间的通风效果。

植物是天然的空气净化器,植物的叶片对灰尘有很好的吸附作用,叶片越粗糙,表面的绒毛越多,对灰尘的吸附能力就越强,许多植物还具有很好的杀菌、杀虫和吸收有害气体的功能。例如,夜来香、九里香具有驱蚊的作用。白桦树、白皮松的分泌物可杀死空气中的结核杆菌、流动病毒;柳树、女贞树可吸收三氧化硫;夹竹桃能吸收硫、汞蒸气;米兰能吸收一氧化碳等。应充分利用植物吸附灰尘及有害气体这种特性,尤其在易产生大量有害气体、粉尘的工厂、矿区周围的学校内有针对性地进行植物配置,既美化了环境,又净化了学校建筑室内外空气。

噪声的危害已为人们普遍认识,防止和减少城市噪声也已成为城市中亟待解决的环境问题。利用绿化来降低或削弱城市噪声对建筑的影响,则是一项积极、经济、易行的有效措施。密集种植地点的绿化带不仅可作为隔声的屏障,而且植物的叶片也具有一定的吸声作用。

运用绿化来防止和减少噪声对建筑的干扰时,应注意噪声的衰减量随植物配置方式、树种及噪声频率范围的变化而变化。一般来讲,绿化对于低频噪声的隔声能力优于高频;混植林带的隔声能力优于纯植林带;而植物本身的吸声能力,一般以叶面粗糙、面积大、树冠浓密的树木为强。

绿化对减轻大气温室效应、保护臭氧层大为有利。人们知道,植物的光合作用就是利用叶绿素吸收太阳光能将二氧化碳和水合成有机碳水化合物。每公顷绿化面积在阳光下每小时的产氧量除供植物本身呼吸外,还可提供50kg氧,同时吸收75kg二氧化碳,而二氧化碳正是形成大气温室效应主要的气体。因此,尽可能增加绿化面积,对缓解温室效应具有重要作用。

二、校园绿化设计的原则

正因为绿化对改善人类生存环境的作用不可小视,因此,在营造绿色建筑,实现建筑与环境的可持续发展时,就应充分利用绿化的上述作用。但是,绿化并不等于简单的种树,而是不同种类、形态、大小的植物及其周围环境的有机组合。总体来说,校园绿化设计应遵循以下原则:

①优先种植本土植物,采用少维护、耐候性强的植物,减少日常维护的费用;

②采用生态绿地、墙体绿化、屋顶绿化等多样化的绿化方式,对乔木、灌木和攀缘植物进行合理配置,构成多层次的复合生态结构,达到人工配置的植物群落自然和谐,并起到遮阳、隔声和降低能耗的作用;

③绿地配置合理,达到局部环境内保持水土,调节气候,降低污染和隔绝噪声的目的。

三、校园绿化的合理性

根据绿化与建筑的位置关系,可分为建筑周围的绿化以及建筑本身绿化两部分。建筑周围的绿化又可分为沿路绿化、楼旁绿化和集中绿化;而建筑本身的绿化则包括屋顶绿化,墙体绿化及阳台、窗台绿化和室内绿化等。

1.沿路绿化

沿路绿化是指在临街建筑与城市道路之间营造绿地。这类绿化起分隔建筑和道路的作用,不仅对城市面貌有很大影响,而且对临街建筑的室内外环境质量保障也有十分重要的作用。其中最主要的作用是降低噪声、吸附灰尘以及改善局部气候条件。

从降噪的角度来考察临街绿化时,应注意处理好绿地设计与风向、声源方位等关系。一般情况下,当噪声声波顺风时,声波受气流的影响,趋向地面,将沿近地层气流前进;而逆风时,则趋向高空。根据这一特性,在临街绿地设计时,如果声源位于建筑的上风方向,则绿地的配置应由低到高;而如果声源位于建筑的下风方向,则宜反之。

2.楼旁绿化

楼旁绿化是指建筑周围的绿化,一般面积不大,较为分散。这类绿化由于离建筑较近,对建筑的室内外环境有直接影响。楼旁绿化以种植观赏类植物为主,例如观花、观叶、观果以及芳香类植物,做到四季有花,四季有景,以丰富多变的植物配置营造出鸟语花香的宜人环境。位于建筑西墙处的绿化可以种植高大落叶乔木,这样既可以减轻夏季西晒对建筑的影响,降低西墙的温度,而且冬季也不会阻挡墙面对阳光热辐射的吸收。用于建筑南面绿化的树木不宜过于高大,以免影响到南面房间的采光。

3.集中绿化

集中绿化往往是指在某单位、某小区,或者某区域中心的绿化。这类绿化面积较大,对周围建筑,甚至整个片区的环境都有较大影响。这类绿化地段不仅是一定区域的人们休闲、娱乐的重要场所,而且具有重要的环境、生态价值。例如,校园居住区的集中绿地。

集中绿化由于规模较大,应采取多样化、本土化的植物配置方式。乔木、灌木合理搭配,并可结合水体适当建立人工湿地,营造稳定、和谐的植物群落,构成复合式的生态结构,有助于降低环境污染、减少水土流失、维护城市生态平衡。

四、校园屋顶绿化

校园绿化的重要作用正在被更多的人所认识,其实校园屋顶的绿化一样不容忽视,它有着和校园绿化一样巨大的收益。

(1)环境效益

随着建筑物越来越高,密度越来越大,形成大量高密度的“钢筋水泥森林”,而起着调节城市生态环境的绿化和水面则不断被蚕食,结果导致城市生态环境的恶化,出现了“热岛效应”、“温室效应”和大气环境和水环境被严重污染等诸多环境问题。被称为建筑的第五立面的屋顶,却仍然是都市中尚待开垦的“处女地”,处于一种被忽略、被遗忘的地位:一方面是城市绿化面积和水面面积被越来越多的高密度建筑物逐步蚕食,另一方面大量屋顶却仍然素面朝天,未被有效利用,这正是目前在城市建设上存在的一对矛盾。而对众多学校“屋顶绿化”则是一种既能兼顾到学校建设发展的需要,同时又能很好地解决学校生态环境问题的双赢甚至多赢的解决方案。

屋顶花园不但能美化环境,而且可兼具为人们提供寻幽觅趣、游憩健身之所的功能。对于一个城市来说,绿化屋顶就是一台自然空调,它可以保证特定范围内居住环境的生态平衡与良好的生活意境。实验证明,绿化屋顶夏季可降温,冬季可保暖,始终保持20多度的舒适环境,对居住者身体健康大有裨益。据测试,只要市中心建筑物上植被覆盖率增加10%,就能在夏季最炎热的时候将白天的温度降低2~3℃并能够降低污染。屋顶花园还是建筑构造层的“护花使者”。一般经过绿化的屋顶,不但可调节夏、冬两季的极端温度,还可以保护建筑物本身的基本构件,防止建筑物产生裂纹,延长使用寿命。同时,屋顶花园还有储存降水的功用,对减轻城市排水系统压力,减少污水处理费用都能起到良好的缓解作用。回归自然有效的生态面积,规划完善的良性生态循环,屋顶花园不但为蜜蜂、蝴蝶找到全新的生存空间,而且也为濒危植物栽种、减少人为干涉提供了自由生长的家园。

(2)技术措施。在进行屋顶绿化时应根据屋顶绿化立地条件的特殊性,针对其具体情况采取如下一些相应的技术措施。

①首先要解决积水和渗漏水问题。防水排水是屋顶绿化的关键,故在设计时应按屋面结构设计多道防水设施,做好防排水构造的系统处理。

各种植物的根系均具有很强的穿透能力,为防止屋面渗漏,应先在屋面铺设1~2道耐水、耐腐蚀、耐霉烂的卷材(如沥青防水卷材、合成高分子防水材料等)或涂料(如聚氨酯防水材料)作柔性防水层,其上再铺一道具有足够耐根系穿透功能的聚乙烯土工膜、聚氯乙烯卷材、聚烯烃卷材等作为耐根系穿透防水层。防水层施工完成之后,应进行24小时蓄水检验,经检验无渗漏后,在其上再铺设排水层。排水层可用塑料排水板、橡胶排水板、PVC排水管、陶粒、绿保石(粒径3~6cm或粒径为2~4cm的厚度为8cm以上的卵石层)。在排水层上放置隔离层,其目的是将种植层中因下雨或浇水后多余的水及时通过过滤后排出去,以防植物烂根,同时也可将种植层介质保留下来以免流失。隔离层可采用每平方米不低于250g的聚酯纤维土工布或无纺布。最后,才在隔离层上铺置种植层。

在屋面四周应当砌筑挡墙,挡墙下部留置泄水孔。泄水口应与落水口连通,形成双层防水和排水系统,以便及时排除屋面积水。

②合理选择种植土壤。种植层的土壤必须具有容重小、重量轻、疏松透气、保水保肥、适宜植物生长和清洁环保等性能。显然一般土壤很难达到这些要求,因此屋顶绿化一般采用各类介质来配置人工土壤。

栽培介质的重量不仅影响种植层厚度与植物材料的选择,而且直接关系到建筑物的安全。如果使用容重小的栽培介质,种植层可以设计厚些,选择的植物也可相应广些。从安全方面讲,栽培介质的容重不仅要了解材料的干容重,更要了解测定材料吸足水后的湿容重,以便作为考虑屋面设计荷载的依据。

为了兼顾种植土层既有较大的持水量,又有较好的排水透气性,除了要注意材料本身的吸水性能外,还要考虑材料粒径的大小。一般大于2mm以上的粒子应占总量的70%以上,小于0.5mm的粒子不能超过5%,做到大小粒径介质的合理搭配。