实用知识:绿化屋顶——生态绿化

绿化屋顶如何运作?

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世界各地的城市都在推广环境友好的“绿色”屋顶,以缓解若干城市问题。在建筑物屋顶上种植地被植物、灌木和其他植物群可以减少雨水径流,减轻当地下水道和水处理系统的负担。植被还可以使屋顶在夏季保持凉爽,从而降低室内空调成本,并因此降低区域发电厂的峰值需求。

绿化屋顶在欧洲蓬勃发展已超过十年,东京现在要求,中大型建筑的任何新屋顶至少有 20% 必须进行绿化。芝加哥是美国的领导者。大多数装置都安装在新建建筑物上,但改造工程正在增加。

无论在哪种情况下,这些构造都是由一系列层叠结构组成,覆盖屋顶的全部或一部分。所谓的粗放型屋顶横截面相当薄,可能包括三英寸厚的类似土壤的生长材料;饱和时每平方英尺重 15 至 25 磅,可支撑低矮植物。集约型屋顶更厚、更重且架设和维护成本更高,但能够支撑花坛、灌木甚至树木。“随着植物的要求越来越高,各层结构必须变得更加坚固,具有更好的排水和通风性能,”位于马萨诸塞州牛顿市的 ZinCo USA 执行副总裁杰夫·斯蒂尔曼 (Jeff Stillman) 说,该公司是世界最大的绿化屋顶组件供应商 ZinCo, Inc. 的一个部门。


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预制模块的尺寸为几平方英尺,其中包含类似的层叠结构,也可以像拼图一样组装起来;这种方法可能更容易安装,但可能很昂贵,并且还会产生接缝。

所有这些方法的主要缺点是成本。一些屋顶——通常是较旧的屋顶——可能不够坚固,无法承受重量。标准保险单可能会将绿化屋顶解释为可能造成“积水”损坏的结构,除非修改保单,否则保单可能不会承保这种损坏。粗放型屋顶通常只需要最少的维护和偶尔施用缓释肥料;集约型屋顶则需要更多的持续关注。然而,这两种类型都可以将炎热、光秃秃的屋顶变成一个适合咖啡休息、午餐、日光浴或简单呼吸新鲜空气的宜人空间。

您知道吗……
并非泥土:
安装人员很少使用土壤作为生长介质,因为它很重,而且在反复降雨后会变得紧实,从而降低植物根系的水分保持能力和通气性。他们转而使用人造材料。例如,可以将粒状粘土或页岩加热直至形成气穴;然后将其冷却。添加有机堆肥和肥料作为养分。

更凉爽的空调:
在阳光明媚、华氏 80 度的日子里,焦油或黑色油漆屋顶的温度可达到华氏 180 度;白色屋顶为华氏 120 度;而植物覆盖的屋顶为华氏 85 度。ZinCo USA 的杰夫·斯蒂尔曼 (Jeff Stillman) 指出,即使建筑物有充足的屋顶隔热层来延缓室内升温,空调装置的进气口通常也位于屋顶上。进入的空气越凉爽,系统的负担就越轻。

热岛效应:
如果广泛安装绿化屋顶,则可以降低城市的制冷负荷,尤其是在夜晚,当裸露的屋顶辐射白天吸收的热量时。东京都市大学的数据显示,自 1900 年以来,东京的平均气温升幅是全球变暖的五倍——这是该市大力推行此类建设的一个重要原因。

优选景天属植物:
最推荐用于绿化屋顶的植物属于景天属。它们生长低矮,叶片中储存大量水分,并且经过培育可以耐受极端温度和湿度。常见的品种包括卡佩布兰科 (cape blanco)、珊瑚地毯 (coral carpet) 和龙血 (dragon’s blood)。

编者注:这篇文章最初以标题“生态绿化”印刷。

马克·费舍蒂 (Mark Fischetti) 担任《大众科学》高级编辑已有 17 年,报道可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食物、水、生物多样性、人口等等。他负责委派和编辑记者和科学家撰写的专题文章、评论和新闻,并以这些形式撰写文章。他编辑《历史》栏目,该杂志的部门负责审视贯穿始终的科学进步。他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学·心灵》和《大众科学·地球 3.0》。他 2001 年为该杂志撰写的自由撰稿文章“淹没新奥尔良”预测了像卡特里娜飓风这样的风暴将给这座城市带来的广泛灾难。他的视频 人死后身体会发生什么? 在 YouTube 上的观看次数超过 1200 万次。费舍蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼杂志》、《技术评论》、《快公司》和许多其他杂志撰写自由撰稿文章。他与万维网发明者蒂姆·伯纳斯-李 (Tim Berners-Lee) 合著了《编织网络》一书,该书讲述了万维网是如何创建的真实故事。他还与微生物学家埃莉诺·列维 (Elinor Levy) 合著了《新型杀手病》。费舍蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》和《Family Business Magazine》的执行编辑。他拥有物理学学位,并曾两次担任路易斯安那州百年学院的阿塔维公民文化研究员,该学院授予他荣誉博士学位。2021 年,他荣获美国地球物理联合会的罗伯特·C·科恩科学新闻持续成就奖,该奖项旨在表彰其在地球和空间科学方面的杰出报道职业生涯。他曾出现在 NBC 的《与媒体见面》、CNN、历史频道、NPR 新闻和许多新闻广播电台中。在 X(前身为 Twitter)上关注费舍蒂 @markfischetti

更多作者:马克·费舍蒂 (Mark Fischetti)
大众科学杂志第 298 卷第 5 期这篇文章最初以标题“生态绿化屋顶——实用知识”发表于《大众科学杂志》第 298 卷第 5 期(
doi:10.1038/scientificamerican052008-5iBc5jP1rDSjshXO0G7TKJ
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