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绿色屋顶又称“空中花园”、“城市的第五立面”,它是指在城市的各类建筑物、构筑物、高架、桥梁、公路、屋顶、天台、地下车库顶棚、工厂厂房 [1] 进行绿化装饰,种植草皮、灌木和低矮乔木,以增加城市绿化面积的活动。近年来,随着海绵城市的发展,屋顶绿化作为海绵城市的重要组成部分,因具有减缓城市内涝效应、吸收各类污染物、减缓热岛效应、降尘减噪、净化空气、节约能源、增加绿化面积 [2] 的作用,也日益受到人们的关注。
本文利用国家信用信息公示系统提供的数据检索平台,从注册时间、分布地区、营业情况和业务范围对国内 69 家屋顶绿化公司进行调研,以得到国内绿色屋顶市场总的发展概况(数据检索时间为 2017 年 3 月 12 日)。此外,本文深入调研了 36 家发展较为成熟的屋顶绿化公司及其产品,并希望能给予客观的评价(数据检索时间为 2018 年 4 月 1 日)。
1 市场概况
1.1 注册时间
图 1 为全国屋顶绿化公司注册时间分布图。从图 1中可以看出,国内绿色屋顶市场自 20 世纪 90 年代末就开始发展,但在2003年之前一直处于低迷状态。2004年,绿色屋顶市场出现小幅度的波动,于 2006 年之后出现显著的增长,这种增长幅度在 2008 年达到稳定,此后趋于平稳。其主要表现在于:市场上每年注册公司的数目均衡,总数目呈现稳步增长趋势,且出现运营模式成熟的公司和高质量多功能的产品。
图 1 全国绿色屋顶公司注册时间分布图
1.2 注册地区
表 1 为全国不同地区绿色屋顶公司的分布情况。从表 1 中能看出,绿色屋顶公司集中于华东地区,华南和华北地区也有所分布,华中、东北、西北等地相对较少。而绿色屋顶公司聚集较多的省市(区)有北京、上海、广东、陕西、江苏、福建、广西等。安徽、辽宁、内蒙古等地公司数目相对较少。
对此现象进行分析,可总结出以下四点原因:
(1)地理气候
上海、江苏、浙江等省市地处南方,湿润多雨,而东北、西北地区气候寒冷干燥,冬季持续时间较长,且降雪量较大 [3],全年少雨,昼夜温差大,阳光直射屋顶植物,不利于植物的生长与屋顶绿化的维护。除此之外,我国东北地区纬度较高,地势平缓,幅员辽阔,易形成飓风,这也在很大程度上限制了绿色屋顶的发展。
表 1 全国绿色屋顶公司所在地分布情况
(2)建设成本
建设屋顶绿化需要成本 [4][5]。其成本主要分为建设成本和维护成本。浅层绿化的建设成本约为 200 元 /m²,而中层绿化和深层绿化在 600~1200 元 /m² 不等。与建设相比,维护成本相对较低,大约在每年 2~5 元 /m²。绿色屋顶公司普遍分布在经济较发达地区,经济相对落后地区由于其自身条件限制了绿色屋顶的发展。
(3)需求量
城市发展带来的土地资源紧张和生态环境危机问题不容小觑。[6] 屋顶绿化的主功能是缓解城市内涝效应,并提高人均绿化面积。自 2008 年特大暴雨,近几年灾害天气频发,相比干燥少雨的北方地区,降雨量多的南方城市对绿色屋顶需求更加迫切,这使得绿色屋顶技术在上海、苏杭、深圳等地飞速发展。
(4)社会观念
公民绿色理念不强 [7]。大多数发展中的中小型城市屋顶空间被市民违法占用,改造成仓库菜园,这在一定程度上阻挡了绿色屋顶的建设。
1.3 营业情况
图 2 为绿色屋顶公司的运营情况图,从图中可知,国内绿色屋顶公司现有三种运营状态,开业、续存和注销或吊销。
其中,处于开业状态的绿色屋顶公司有 49 家。注册时间最早的是 1990 年开业的上海世源屋顶绿化有限公司,现已有近 30 年的发展历程。处于续存状态的绿色屋顶公司有 10 家,占比 15%。现已被注销和吊销的绿色屋顶公司共有10家,分别是广西翠囿、西安芊丛景、北京一景建恒、广州旷野、郑州绿鼎、石家庄氧思、上海吉顺、合肥家雅、桂林集胜和宁波北仑兴丰屋顶绿化有限公司。
图 2 国内绿色屋顶公司营业情况
1.4 业务范围
表 2 是我国绿色屋顶在营公司的业务范围,从表中可知,屋顶绿化公司的业务种类繁多、涉及面广、分工较细。其中,立面绿化和后期维护业务占主要地位,室内绿化、保温隔热、防水工程也占有一定份额。仿真植物的租赁业务兴起于 2004 年左右,只占据市场的 5.6%。而屋顶菜园和立体农业,作为近几年兴起的业务,正随市场需求逐年增长,将占据越来越多的份额。
2 公司详述
从国内 69 家绿色屋顶公司中挑出 36 家营业状况良好且具有典型代表的公司作为研究对象,分别就服务对象、绿化类型、植物选择、容器种类和附加功能五个层面,对其进行分类,详细介绍具有特色的公司。
表 2 国内绿色屋顶在营公司的业务范围
2.1 服务对象
从服务对象上看,36 家公司的服务对象包括高速路、立交桥、商业综合体、小区屋顶和河道。其中小区屋顶和商业综合体占比最多,约占市场的 3/4,剩余的桥、路、河道、体育场绿化占总体的 1/4。以武汉友安、桂林锦之末和广东大天然生态科技有限公司为例,加以详细说明。
武汉友安科技有限公司提供高架桥绿化服务,主要是对高架桥的防护栏、分隔带和桥柱部位进行绿化。分隔带处于高架桥中心,受太阳直射和汽车尾气灰尘影响,应选用耐寒耐旱、四季常青植物。防护栏位于高架桥翼缘,三面迎风,对容器的强度和抗风性要求较高。桥柱常年处于背阴处,选择喜阴喜湿植物,但要注意对植物根系的防护。
桂林锦之末屋顶绿化有限公司主要经营球场等公用设施的绿化服务。这些地区具有很大的绿化面积,且对美观性要求高,人工浇水较为困难,要求产品具有很强的耐旱、耐热、耐瘠、耐寒、耐践踏并对人体无害等性能。
广东大天然生态科技有限公司提供河道、护坡、挡土墙的绿化服务。其技术难点在于,河岸土质疏松,河水冲刷堤岸以及施工会对河流水质产生影响。应选用硬质材料和根系发达植株,有效防止水土流失,排水截污。
2.2 绿化类型
绿化类型可分为屋顶绿化和立面绿化。
依据屋顶的不同,屋顶绿化又可分为平屋顶绿化、缓坡屋顶绿化和陡坡屋顶绿化。平屋顶绿化种植面水平,施工简便,后期维护相对容易,一般不需要设置特殊的防风结构;缓坡屋顶绿化是指种植面与水平面夹角小于15°的绿化,集水槽或集水管可铺设在低端,需在绿化容器上设置简易的防风结构;陡坡屋顶绿化是指种植面与水平面夹角在 15°到 60°之间,易坠物,草毯式容器多用铆钉固定,模块式容器多用钢骨或铁丝网固定;当种植面与水平面夹角大于 60°,属于立面绿化范畴。
立面绿化分为室内立面绿化和室外立面绿化。室内立面绿化包括植物墙、生态画框、苔藓墙等,具有增加室内空气湿度、美化生活工作环境的优点。但不易养护,浇水不当会引起墙壁渗水、墙皮脱落。室外立面绿化是指在建筑外壁上种植植物,一般包含隔水层、阻根层、蓄排水层、土层和植被层,它能对建筑起到很好的隔热保温、节能减排的作用,但对施工和后期护理要求很高。
近年来,平屋顶绿化工艺正逐步走向成熟,而坡屋顶绿化也由原本简单浅层绿化向园林绿化、屋顶花园和屋顶菜园方向发展。此外,提供立面绿化业务的公司占比约 3/10,且所占份额逐年增加。
2.3 植物选择
绿色屋顶选用的植物可分为草皮、花木和藤本三类。
草皮类植物主要有佛甲草、凹叶景天、马尼拉、台湾草等。特点为质轻。以佛甲草为例,只需 3cm 厚的生长基质就可在短时间内迅速高效地形成对人体、环境无污染的生物草毯 [8]。广东玉宇环保科技有限公司开发了佛甲草的生态隔热板,广泛用于工业厂房等建筑。
花木类植物包括花卉、灌木和小型乔木,包括金盏菊、茉莉、夜来香、红刺玫、红叶李、南天竹 [9] 等,株高约在 40cm 左右 [10],土层厚度在 15cm~25cm 之间,被上海海纳迩、桂林和记、广州中森等多家公司用于屋顶花园和屋顶园林的景观设计。
常见的藤本类植物有紫藤、爬墙虎、迎春,主要用于立面绿化。成功案例有上海市地铁 10 号线江湾体育场站、同济大学四平路校区行政北楼和成都青白江政府大楼。
随着科技的发展和人民群众对美的需求不断提高,屋顶绿化的可选择植物种类趋于丰富,由原本单一的佛甲草绿化逐渐演变为草皮、花木、藤本共生体系。混种绿化已成为未来发展趋势,并将保持长久热度。
2.4 容器种类
屋顶绿化容器按结构可分为草毯式和模块式两种。草毯式多用于轻型绿化,具有面积大、质轻、成本低廉、运输方便等优点,但出现漏损不易修补。模块式容器根据形状不同分为盆式、箱式、管式、袋式、槽式、瓦式容器。它是将整块屋顶绿化拆分为多个小的模块,每个模块内部自成体系,具有组合性和移动性,方便施工、更换,但成本较高,且运输不便。
我国容器结构方面的研究已经成熟,各大公司都有相关产品,但对容器材料的研究才刚刚起步。2015年国家公布《海绵城市建设先进适用技术与产品目录(第一批)》中明确规定:屋顶绿化容器主体材料应为PP 材料。市场上产品为提高容器的使用寿命,多添加UV531 紫外线吸收剂、抗氧化剂和抗老化剂。此外,还有少数公司致力于对新材料的研究(如表 3)。最新颖的便是绿宜奇中国有限公司研发的可降解植物材料模块箱,现已投入使用。
表 3 屋顶绿化容器新材料产品情况
目前对于新材料的研究只占市场的 10.16%,但随着我国对节能环保型材料的重视程度日益加剧,该领域将具有很好的发展前景。
2.5 附加功能
屋顶面积约占据城市总面积的 30%[6]。近年来,对城市屋顶空间规划的研究正热门,其研究方向主要有三方面:太阳能发电、清洁水循环和绿色屋顶技术。2008年之后,屋顶绿化技术趋于成熟,之后的发展将与节能减排、保温隔热、清洁能源、雨水管理与循环等附加功能相结合。
以上海海纳迩公司的太阳能屋面系统为例。该产品采用德国爱维龙多晶硅太阳能屋面技术,可在阴天发电,所受温差影响小,重量轻,且兼具防水功能,具有很强的环保价值和广泛的应用前景。
3 结论
通过对全国 69 家屋顶绿化公司调研,可以得到以下结论:(1)国内绿色屋顶市场自 2006 年开始增长,现增长速度已经稳定。(2)约有一半的绿色屋顶公司集中于华东地区,且很多都分布在南方、经济较发达城市,这主要受所在地区的地理气候、建设成本、需求量和社会观念影响。(3)屋顶绿化市场现整体的运营情况较好,其业务涉及范围广,且种类繁多。立体农业于近几年兴起,有望占据更大的市场份额。(4)约有25% 的屋顶绿化公司的服务对象包括立交桥、高速路、体育场和河岸护堤。(5)对绿色屋顶的容器材料研发和附加功能研究近几年趋于热门,并保持热度。
参考文献:
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[2] 张锋杰 ; 赵雅琼 ; 关正义 ; 任珺,屋顶绿化自然环境功能的测定与结果评价 [J]。能源与环境 ,2016(02):53-54.
[3] 齐天雅 , 张瑞 , 张广平 . 对东北寒冷地区屋顶绿化的设计探索 [J]. 江西建材 ,2017(03):56-57.
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[6] 荆子洋 , 王威 . 我国公共建筑屋顶绿化浅析 [J]. 建筑与环境 ,2014,(3):9-11.
[7] 林梦楠 . 东北城市屋顶空间利用分析与研究 [D].吉林建筑大学 ,2016.
[8] 常 江 . 屋顶绿化植物选择研究 [J]. 陕西农业科学,2011,(3):150-151. DOI:10.3969/j.issn.0488-5368.2011.03.055.
[9] 任媛媛 , 刘艳萍 , 王念 , 等 .9 种灌木及藤本叶片形态、解剖结构与耐旱性的关系 [C] 河南省林业科学研究院 ,2013:693-697.
[10] 曹纯武 , 娄利华 . 新型花灌木——蔓性紫薇 [J].南 方 农 业( 园 林 花 卉 版),2008,(2):66-67. DOI:10.3969/j.issn.1673-890X-B.2008.02.011.
作者
同济大学环境科学与工程学院 费凡 王红武
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