摘要：随着城市的高速发展，人口激增，高层建筑拔地而起，城市热岛效应、空气污染等城市问题愈发严重，居住面积的急剧增长导致绿化面积快速减少，立体绿化应运而生。装配式垂直绿墙通过小单元体装配的方式，能够实现绿墙模块化的便捷生产，为垂直绿化增添了效率，通过对新型立体绿化——装配式垂直绿墙的施工及其生态效应的研究，探索装配式垂直绿墙的培育、种植及不同的组合方式，对绿墙的组成、优势有一定认识，对种植基质垒土的便捷、高效、无污染及种植植物有了进一步的了解；与相关机构合作，通过一系列对比实验、数据分析，对其生态效应进行进一步实验验证，充分认识到装配式垂直绿墙在降温、减噪、吸收二氧化碳的效果显著，装配式垂直绿墙适宜广泛推广。

关键词：装配式；垂直绿墙；建筑；生态效应；降温

随着城镇化的快速发展，空气污染、热岛效应等“城市病”越来越严重，高楼林立的时代，传统绿化停留在二维地面远远不够，为实现绿化的三维建设，立体绿化应运而生。装配式垂直绿墙是指利用模块化、标准化的的绿化单元经过一系列操作组装形成的较大面积的的立体绿化，是一种新型绿化形式。

一、装配式垂直绿墙组成

装配式垂直绿墙主要由模块化的绿化单元体相互组合完成，每个单元模块的组合即为绿墙的组成，单元体主要由种植系统、灌溉系统、结构骨架组成，其依附于骨架对建筑微环境有一定调节作用。

（一）种植系统

装配式垂直绿墙的种植系统由植物、种植基质、种植容器组成，垂直绿墙的使用植物主要为多年生草本、木本植物和藤木植物三种，主要有满天星、薄荷、肾蕨、沿阶草、南天竹、薜荔、常春藤等，其中，薜荔对于长沙气候特点更显优势，是一种具有常绿、耐寒、耐旱和抗虫害的独特优势的乡土植物，此种植物对NO2的吸收能力是一般植物的1.8倍，受到自然条件变化的影响比较小。

对于种植基质，在垂直绿化中有很多选择，我们研究的绿墙采用布袋式垒土技术，垒土在保水性、排水性方面比普通营养基更稳定可靠，其形成的适合植物根系生长的三维网状稳定结构利于植物根系生长，且垒土与垒土之间易形成稳定空隙，有利于植物根系气体交换，能够有效抑制土内高温和缺氧，再者垒土轻便易成型，施工方便，由一定比例的植物纤维、椰糠、泥炭和粗颗粒组成[1]，不会造成二次污染，垒土的固化效果也非常适合墙面绿化。

（二）灌溉系统

灌溉系统采用自动滴灌模式，自动滴灌是一种利用管道将水通过毛细管、利用种植基质的渗透作用送到植物根部进行灌溉的技术，通过在装配模板的骨架上进行管道的安装可以实现绿墙的灌溉需要。滴灌技术能够在基本不改变土壤结构的基础上起到节水作用，滴灌比一般喷灌节水20%-30%，比淋灌节水25%-35%。还要注意的是需要设置水收集槽以应对雨水对于绿墙水量的影响[2]。

（三）结构骨架

装配式绿墙单元模块的骨架应确保模块单元的组合，在结构安全的基础上综合考虑墙体防潮、防震等因素，竖向槽钢支撑、挂架等作为基本结构支撑，工字钢、槽钢、角钢的不同组合能够确保绿墙单元模块的成功搭建。通过准确的计算，对于挂孔间距、数量、垒土高度、灌溉管的铺设等进行提前设计，提前加工好便可进行现场拼接，不同形状的钢结合方式不同会产生不同的用钢量结果。

二、装配式垂直绿墙的优势

相比传统的立体绿化的不易安装，需要专人种植，依赖于建筑墙体攀缘的特点，装配式垂直绿墙具有其不可比拟的优势。

（一）培育、安装便捷化

相较于传统立体绿墙的现场种植，装配式绿墙的植物可在建筑未建成时就进行培育，其种植基质独立于建筑存在，对于苗木的数量、尺寸、形式等考虑更简单，能够大面积批量模块化生产。同时，将绿墙安装于建筑的方式也比较简洁，只需要将培养好的绿墙单元模块组装并安装于建筑外墙、进行不同形式的组装即可。

（二）生产标准化

一直以来建筑设计都有模数制存在，也正是由于模数制使得建筑的一些构件趋于标准化、模块化，最大程度的保证了设计成果的质量不至于参差不齐，装配式绿墙同样有此特性，由于装配的优势，绿墙的组成更加简单且轻便，标准化的模块可以大大减少生产时间，并且提高生产成果。

（三）组合多样化

近年来，在建筑行业装配式的模式已成为一种大势所趋，单元模块的不同组合方式使得组合结果多元，不同组合的存在也让绿墙的形式更加多变，同时由于单元种植植物的不同也会使得绿墙在颜色、形状上有所不同，进一步造就了组合的多样性。[3]

三、装配式垂直绿墙的生态效应研究

（一）对于热环境的影响

1. 降低建筑外表面温度

借助湖南垒土农业科技发展有限公司技术研究所，在长沙进行了装配式垂直绿墙对于热环境影响的红外观测，研究发现在8月份的长沙，平均风速为2.3m/s，日照市场8.6h，最高温度34.2℃时，同样面积的混凝土墙面温度达到与环境温度基本一致，约33.9℃，同面积的金属墙面甚至会高于环境温度，约36.7℃，而装有绿化的墙面温度低于环境温度，约30.4℃。墙面绿化后，对周边建筑物温度降低明显，因此做了对比实验：①安装白色反射板面的比普通墙面上升2.5℃；②绿化后的墙面比没有做绿化的降低6℃。通过对绿化墙面、高反射面等比较发现，能耗相差25W/m2，温度差8.5℃，影响十分明显。

多次实验发现，绿墙确实在夏季对建筑外表面有一定的降温作用。

2. 降低建筑物内的温度

同样对建筑物内部进行实验测量，在平均风速1.9m/s、平均日照时长12.4h、最高气温35.4℃、平均湿度55%的自然条件下，非绿化墙面热流量89.7Wh/m²/日，绿化墙面热流量79.9Wh/m²/日，数据相差较大，绿化的墙面相比没有绿化的墙面，热流入量减少90%，能够有效降低了建筑物内的温度。

（二）对于噪音的影响

大而厚、带有绒毛的浓密树叶和细枝对降低高频噪声有较大作用，不同的树种、组合配植方式和地面的覆盖情况也对降噪有一定影响，声音经过疏松土壤和草坪的传播，会有超过平方反比定律的附加衰减。从遮隔和减弱城市噪声的需要考虑，不同植物的配合，形成足够宽度的林带，以形成较为浓密的“绿墙”，故我们对于垂直绿墙的减噪作用进行设想，并对绿墙对于噪声的影响进行了简要的实验设计，并在相关机构的帮助下进行了定量实验。

1.实验一：交通干线简要测量

在交通干线上测量有无垂直绿墙的天桥上进行初步实验，利用已有仪器——声音检测仪对于10m2绿墙在创南楼创北楼之间中庭进行实验。

创南创北创西三楼呈围合式对称分布，中间形成约30m*120m的中庭空间，创南创北两楼相聚30m，选取相距两楼15m的中轴线上的点作为音箱放置点，以音响放置点为圆心，3m为半径画圆，在圆上选取A-G7个点进行测量。保持其余条件不变，在A点前不放置绿墙、放置一道绿墙、放置两道绿墙，对7个点进行分贝测量，对三次测量的数据进行对比，对比发现B-G点三次测量的数据基本一致，变化不大，A点不放置绿墙时约62.2dB，放置一道绿墙时58.3dB，两道时54.1dB，多次实验之后发现，垂直绿墙对于噪音确实有一定的减弱作用，且随着绿墙数量的增加，减噪作用越强。

2.实验二：波长与吸音性能的关系测定

在道路边用垒土植物墙与50mm隔音材料没有绿化的墙面，进行同步波长与吸音性能的关系测定，天气条件：温度21.4℃，湿度44.4%，气压999.0hPa，周波数条件100-5kHz，1/3音阶，实验面积：10.98m2，设置对照实验组：没有植物的墙面、有植物的墙面、50mm吸音材料面，发现在一定范围内随着波长的增加，吸音率增高，在500-600Hz时三组的吸音率最高，高达90%；之后随着波长的增加，吸音率先下降后趋于平缓；有植物的墙面吸音率和50mm吸音材料面的吸音率-波长曲线走势基本重合，没有植物的墙面在500Hz之前，吸音率始终高于另外两组实验。由此，我们可以初步得出植物绿墙对噪声有一定减弱作用。

（三）对于CO2的影响

绿色植物具有吸收二氧化碳释放氧气的作用，对于二氧化碳的影响我们进行了相关实验，并借助湖南垒土农业科技发展有限公司技术研究所的帮助，对100m2绿化墙每年吸收的CO2进行测定，测定和计算结果如下：

每年可吸收336.6kg的CO2

我们用100㎡的绿化墙面对每年吸收336.6kg的CO2的数据进行了实验，测定和计算结果如下1．通过减少使用空调达到的减少CO2排放量

夏季（7月～9月）：

80wh/m2/day×90day×100m2=720kW

春·秋（4月～6月·10月）：

40wh/m/day×120day×100m2=480kW

以上合计1，200kW空调机系数＝2

0.561（＊代替值）kg·CO2／kW×1，200kW／2（＊COP）／年 ＝336.6kg（每年CO2吸收量）

2．绿墙上植物所吸收CO2的量

100m2（植物开始上墙前重量与生长一年后的重量之差）植物模块干重×0.5×44／12＝100kg

＊代替值＝0.561

＊COP＝空调设备的能效指标

（降温能力（kW）／降温时所需电能（kW）＋升温能力（kW）／升温时所需电能（kW）

通过计算我们明显得出装配式垂直绿墙对于二氧化碳的吸收有一定影响，在一定程度上可以有效吸收二氧化碳，面积大的情况下能够有效缓解温室效应。

四、结语

绿色建筑材料是指采用清洁生产技术，不用或少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性，达到使用周期后可回收利用，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。绿色建材的定义围绕原料采用、产品制造、使用和废弃物处理四个环节，并实现对地球环境负荷最小和有利于人类健康两大目标，达到“健康、环保、安全及质量优良”四个目的，装配式垂直绿墙无异于是一种绿色建材，是一种顺应建筑“装配式”发展的立体绿化新形式，具有高效、便捷、方便、高标准、高规范、灵活多样等优点，并在降低室内外温度、降低噪音、吸收二氧化碳进而缓解热岛效应等生态效应方面有一定优势，绿化不仅能反映出城市的精神面貌，还能体现出一个国家、一个民族所具有的文化水平和艺术修养，各个国家都非常重视城市绿化，我国解放以来，城市绿比取得了很大成绩，出现了不少风景优美、绿树成荫的绿化城市，但总的来说，我国城市绿化还比较落后，本文立足于建筑装配式垂直绿墙与其生态效应的研究，以实践调研的方式摸索了装配式绿墙的生产方式，以自我实验和借助机构实验的形式简要探究了其生态效应，认为此种装配式垂直绿墙可以进一步提高城市绿化水平，成为城市高层绿化的代表，适宜大面积推广。

参考文献：

[1] 罗旭荣，蒋慧，李悦宁，温庚金.华南地区模块式垂直绿化栽培基质筛选[J]. 江西农业学报2021，33（07）：48-53

[2] 周建斌. 装配式垂直绿化施工技术浅析[J].中国住宅设施，2021，（11）：95-96

[3] 程子君.以装配式绿墙工程为例浅谈装配式立体绿化[J].人文园林，2018，（6）：81-86

作者简介：高媛媛（1998-），女，山西晋中人，中南大学本科在读，专业：建筑学；

张旭东（1999-），男，内蒙古呼和浩特人，中南大学本科在读，专业：建筑学。

指导老师：赵明桥、戚智勇。