實用知識:綠化屋頂——生態綠化

綠化屋頂如何運作?

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世界各地的城市都在推廣環境友好的“綠色”屋頂,以緩解若干城市問題。在建築物屋頂上種植地被植物、灌木和其他植物群可以減少雨水徑流,減輕當地下水道和水處理系統的負擔。植被還可以使屋頂在夏季保持涼爽,從而降低室內空調成本,並因此降低區域發電廠的峰值需求。

綠化屋頂在歐洲蓬勃發展已超過十年,東京現在要求,中大型建築的任何新屋頂至少有 20% 必須進行綠化。芝加哥是美國的領導者。大多數裝置都安裝在新建建築物上,但改造工程正在增加。

無論在哪種情況下,這些構造都是由一系列層疊結構組成,覆蓋屋頂的全部或一部分。所謂的粗放型屋頂橫截面相當薄,可能包括三英寸厚的類似土壤的生長材料;飽和時每平方英尺重 15 至 25 磅,可支撐低矮植物。集約型屋頂更厚、更重且架設和維護成本更高,但能夠支撐花壇、灌木甚至樹木。“隨著植物的要求越來越高,各層結構必須變得更加堅固,具有更好的排水和通風效能,”位於馬薩諸塞州牛頓市的 ZinCo USA 執行副總裁傑夫·斯蒂爾曼 (Jeff Stillman) 說,該公司是世界最大的綠化屋頂元件供應商 ZinCo, Inc. 的一個部門。


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預製模組的尺寸為幾平方英尺,其中包含類似的層疊結構,也可以像拼圖一樣組裝起來;這種方法可能更容易安裝,但可能很昂貴,並且還會產生接縫。

所有這些方法的主要缺點是成本。一些屋頂——通常是較舊的屋頂——可能不夠堅固,無法承受重量。標準保險單可能會將綠化屋頂解釋為可能造成“積水”損壞的結構,除非修改保單,否則保單可能不會承保這種損壞。粗放型屋頂通常只需要最少的維護和偶爾施用緩釋肥料;集約型屋頂則需要更多的持續關注。然而,這兩種型別都可以將炎熱、光禿禿的屋頂變成一個適合咖啡休息、午餐、日光浴或簡單呼吸新鮮空氣的宜人空間。

您知道嗎……
並非泥土:
安裝人員很少使用土壤作為生長介質,因為它很重,而且在反覆降雨後會變得緊實,從而降低植物根系的水分保持能力和通氣性。他們轉而使用人造材料。例如,可以將粒狀粘土或頁岩加熱直至形成氣穴;然後將其冷卻。新增有機堆肥和肥料作為養分。

更涼爽的空調:
在陽光明媚、華氏 80 度的日子裡,焦油或黑色油漆屋頂的溫度可達到華氏 180 度;白色屋頂為華氏 120 度;而植物覆蓋的屋頂為華氏 85 度。ZinCo USA 的傑夫·斯蒂爾曼 (Jeff Stillman) 指出,即使建築物有充足的屋頂隔熱層來延緩室內升溫,空調裝置的進氣口通常也位於屋頂上。進入的空氣越涼爽,系統的負擔就越輕。

熱島效應:
如果廣泛安裝綠化屋頂,則可以降低城市的製冷負荷,尤其是在夜晚,當裸露的屋頂輻射白天吸收的熱量時。東京都市大學的資料顯示,自 1900 年以來,東京的平均氣溫升幅是全球變暖的五倍——這是該市大力推行此類建設的一個重要原因。

優選景天屬植物:
最推薦用於綠化屋頂的植物屬於景天屬。它們生長低矮,葉片中儲存大量水分,並且經過培育可以耐受極端溫度和溼度。常見的品種包括卡佩布蘭科 (cape blanco)、珊瑚地毯 (coral carpet) 和龍血 (dragon’s blood)。

編者注:這篇文章最初以標題“生態綠化”印刷。

馬克·費舍蒂 (Mark Fischetti) 擔任《大眾科學》高階編輯已有 17 年,報道可持續發展問題,包括氣候、天氣、環境、能源、食物、水、生物多樣性、人口等等。他負責委派和編輯記者和科學家撰寫的專題文章、評論和新聞,並以這些形式撰寫文章。他編輯《歷史》欄目,該雜誌的部門負責審視貫穿始終的科學進步。他是兩本衍生雜誌的創始執行編輯:《大眾科學·心靈》和《大眾科學·地球 3.0》。他 2001 年為該雜誌撰寫的自由撰稿文章“淹沒新奧爾良”預測了像卡特里娜颶風這樣的風暴將給這座城市帶來的廣泛災難。他的影片 人死後身體會發生什麼? 在 YouTube 上的觀看次數超過 1200 萬次。費舍蒂曾為《紐約時報》、《體育畫報》、《史密森尼雜誌》、《技術評論》、《快公司》和許多其他雜誌撰寫自由撰稿文章。他與全球資訊網發明者蒂姆·伯納斯-李 (Tim Berners-Lee) 合著了《編織網路》一書,該書講述了全球資訊網是如何建立的真實故事。他還與微生物學家埃莉諾·列維 (Elinor Levy) 合著了《新型殺手病》。費舍蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》和《Family Business Magazine》的執行編輯。他擁有物理學學位,並曾兩次擔任路易斯安那州百年學院的阿塔維公民文化研究員,該學院授予他榮譽博士學位。2021 年,他榮獲美國地球物理聯合會的羅伯特·C·科恩科學新聞持續成就獎,該獎項旨在表彰其在地球和空間科學方面的傑出報道職業生涯。他曾出現在 NBC 的《與媒體見面》、CNN、歷史頻道、NPR 新聞和許多新聞廣播電臺中。在 X(前身為 Twitter)上關注費舍蒂 @markfischetti

更多作者:馬克·費舍蒂 (Mark Fischetti)
大眾科學雜誌第 298 卷第 5 期這篇文章最初以標題“生態綠化屋頂——實用知識”發表於《大眾科學雜誌》第 298 卷第 5 期(
doi:10.1038/scientificamerican052008-5iBc5jP1rDSjshXO0G7TKJ
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