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甚麼是綠屋頂?

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「綠屋頂」是指在屋頂上進行綠化達到建築隔熱降溫、減緩暴雨逕流、淨化空氣汙染及生物跳島等改善都巿生態環境之目的。由於都市化的發展,居住空間密集,對於大自然改變的感受更為敏感,近來包含溫度上升、暴雨、空氣品質惡化對都市帶來嚴重威脅,因此如何改變自然環境,進而遏止環境惡化,成為綠屋頂發展的背景與契機。

「綠屋頂」是指在屋頂上進行綠化達到建築隔熱降溫、減緩暴雨逕流、淨化空氣汙染及生物跳島等改善都巿生態環境之目的。

一般而言,綠屋頂又名覆蓋植栽的屋頂、生態屋頂、活的屋頂或自然屋頂等,是一種具吸引力的多重利益屋頂結構構件選項;它能經由提供綠蔭及凝結與蒸發蒸散(水經由植物毛孔逐漸釋放至四週空氣中)來減少都市熱島效應,過濾(利用植物根部系統之細菌與菌類之生物與植物生物矯正的自然程序,瓦解並去毒化氮、磷等非點源污染物,且隨著植物根部系統日益成熟此程序會漸次增強)、吸收或滯留雨水,以幫忙減輕都市化對水質的衝擊;是一種輕質生長介質的結構,其下有排水層與高品質不透水薄膜層以保護建物結構,土壤層則栽種著特別選擇的植物,以在貧瘠、嚴苛、乾旱、高溫、強風、暴雨、淹水等情況中存活。

綠屋頂的發展背景


在20世紀,全球平均接近地面的大氣層溫度上升了攝氏0.74度。普遍來說,科學界發現過去50年可觀察的氣候改變的速度是過去100年的兩倍,科學家稱之為溫室效應。

全球性的溫度增量可能反過來導致其它方面的變動,包括海平面上升和降雨量及降雪量在數額上和樣式上的變化。這些變動也許促使極端天氣事件更強更頻繁,譬如洪水、旱災、熱浪、颶風和龍捲風,嚴重導致更高或更低的農產量、冰河撤退、夏天時河流流量減少、物種消失及疾病肆虐等問題。

全球森林是有效防止全球暖化的有效因素。樹木通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳,生成氧氣和糖類;當人類將森林破壞後有一部分會被用作燃料使用用於供暖或是燒製成碳木。在使用的過程中燃燒會產生二氧化碳,增加二氧化碳在大氣中的含量,進一步加重溫室效應,加速全球氣溫變暖。因此,一方面減少吸收二氧化碳這種主要溫室氣體的數量,另一方面又會增加二氧化碳的排放。所以破壞或是不合理使用森林資源資源是對環境的嚴重破壞,是全球氣溫上升的一大誘因。

快3网島效應

何謂熱島(heat island)
都市內部的氣溫比四周郊區高,在氣溫的空間分佈上,市區高溫宛如一個熱島,矗立在四周鄉間較涼的海洋中。都市地區其等溫線排列,由都市中心向四周鄉村遞減,很像一個海島的地形圖。因此稱都市中心較熱的地方為「熱島」

都市熱島效應(heat island effect)則是指都市中心地區氣溫較高的現象。影響都市熱島的因素包含氣候因素:濕度、大氣微粒、霧與能見度、輻射、風、降水;人工環境如建築物吸收較多太陽輻射,建築之間,建築物與地面之間多次的反射與吸收,釋放大量人為熱,空氣污染吸收地面輻射。

由於都市化的發展,居住空間密集,對於大自然改變的感受更為敏感,近來包含溫度上升、暴雨、空氣品質惡化對都市帶來嚴重威脅,因此如何改變自然環境,進而遏止環境惡化,成為綠屋頂發展的背景與契機。
 

綠屋頂的好處

綠屋頂的設置有許多好處,以下大致列出幾點作為參考:

※環保效益

綠屋頂的功能1:隔熱降溫

經在台北實地測試,夏季有綠屋頂的建物表面溫度可以維持在32℃的恆溫。而日本測試的結果,冬季可以維持在12℃的恆溫;所以隔熱保溫的綠屋頂,確實能減少調節室內溫度所耗費的能源。經估計,4㎡公尺草地的綠屋頂降溫效果,約為1台冷氣運作12小時的冷卻效果。進一步閱讀

綠屋頂的功能2:截留雨水

台灣的氣候特性為降雨量不均,常有大雨發生。日本測試綠屋頂系統只要有30公分厚的介質即可讓水滯留15~30分鐘,因此可減少水資源的浪費與淹水之災害。進一步閱讀

快3网的功能3:CO2減量

CO2是造成地球暖化的主因,植物行光合作用,能吸收CO2,產生碳水化合物(植物體)與氧氣、水,達到CO2減量的目標,且呼吸的同時能吸入空氣中污染物,由植物體吸收或經根部共生菌分解為無害物質。植物枝葉還能沈滯空氣中的落塵。進一步閱讀

※景觀效益

綠屋頂的功能4:保護建築

經測試,一般建物表面一天的伸縮量約14㎜,因為綠屋頂能隔熱,有綠屋頂的伸縮量減為0.5㎜,間接預防建築結構因熱脹冷縮所產生的老化與龜裂。

綠屋頂的功能5:生物棲地

綠屋頂栽培各種植物,且有介質層,故能提供鳥類、昆蟲等生物棲息、覓食的空間。如能普及推行,使各建築物屋頂有如水泥叢林中的「綠島」般,便能與都市自然環境的郊山、水岸及行道樹…等串連,形成一個緻密的生態網路。進一步閱讀

快3网的功能6:景觀美化

不論是綠意盎然的薄層式綠屋頂,或是栽培趣味植物的盆栽式綠屋頂,都能提供基本的綠意。如果是有主題的庭園式綠屋頂,則更是把地面的庭園美景搬到空中來,提供更優質的景觀綠美化效果。

※生活教育效益

綠屋頂的功能7:園藝生產

有目的以園藝生產為重點的綠屋頂,能栽培各式蔬菜水果供食用。如調味用的香辛料植物,短期葉菜類蔬菜與夏季茄、瓜類果菜,可補充家庭日常烹調所需。

綠屋頂的功能8:教育學習

如果以物種多樣化為主題的綠屋頂,可以種植各類植物,甚至擺放盛水容器種植水生植物。可就近提供進行自然觀察與教學、研究的場所,以彌補都市學生與自然愈來愈疏遠的關係。

快3网的功能9:運動休憩

綠屋頂的植物,平時需進行修剪除草與澆水、施肥等工作,是一種很好的休閒活動,不但可活動筋骨還能放鬆心情。近年也有許多餐廳或SPA、瑜伽等營業項目,用綠屋頂營造舒適的環境氛圍,達到集客的經營目的。

綠屋頂的功能10:療癒復建

綠屋頂提供寧靜祥和的空間環境,讓人們能舒減壓力緩和情緒。如以「園藝治療」作為主題的庭園式綠屋頂,還能提供安養院、醫院等機構,醫療復健的最佳場所。
 

快3网的類型

綠屋頂的類型大都以根據種植介質的深度和所需的維護量來做區分,分為密集型(intensive),半密集型(semi-intensive)或粗放型(extensive)。在台灣常見分類則較為不同,粗放型通常稱為薄層式綠屋頂。另外還有庭園式綠屋頂,可歸為密集型綠屋頂,另一種盆栽式顧名思義是利用花盆或其他盆體結構栽植植物,常見用來作為屋頂農業的設計。部分廠商會進一步將具有斜度的屋頂、與太陽能板結合的綠屋頂型態特別獨立出來。斜屋頂的綠屋頂施作與平面式有許多技術上的差異,包含介質固定、給水、防水等細節不同。而與太陽能板結合的綠屋頂主要是利用薄層草坪減緩屋頂溫度變化,有助於太陽能板的發電效能。

薄層式綠屋頂

指在屋頂上鋪設淺薄的輕質人工混合介質,並種植強韌、低矮、具自生性的地被,以適應燠熱、乾旱、強風等不利環境,達到提昇環境效益、永續節能的目的。在非常薄的土壤層上(大多數使用特殊配方的堆肥):即使是一層薄薄的岩棉直接鋪設在水密屋頂上也可以種植景天屬植物和苔蘚。整體重量大約落在50~120公斤/平方公尺間。具有低維護管理、低承載、費用便宜等特性。在歐美、日本等國家,甚至是中國,都已大量用於都巿屋頂上,儼然已是一專門的技術及產業。

優點:施工簡單、維管容易、價格較低廉、平面或傾斜45˚內的斜屋頂皆可施作。
缺點:植栽多低矮且植物種類較單純,無法提供多層次與豐富棲息空間,故生態性較不足。因介質淺薄,保水力較低,較適合耐旱性的植物。

快3网綠屋頂

以構築主觀的庭園為出發點,使用各種植物以豐富景觀層次,並配置花架、花台、水池、步道等設施,形成完整的園景。一般稱「屋頂花園」即是指庭園式綠屋頂,可依主題呈現日式禪意、熱帶風情、中國山水等不同風格。或以植物應用為主,呈現廚房菜園、療癒庭園、自然庭園等內涵。
優點:景觀效果佳。植物層次豐富。完整性高。介質體積較大,根部較可充分伸展。
缺點:設計施作較耗時費力。資材搬運不易。維護管理需要較高技術。萬一結構有滲水等問題時,處理較困難。

盆栽式綠屋頂

使用各種盆器種植植物,依容器造型、尺寸與植株高度、質感,將其組合排列,以形成景緻。
優點:容器與介質材料取得容易,能自行操作施工。盆器具可移動性,可因應植物生長狀況調整擺放位置。植物種類適合進行多樣化栽培,根系伸出盆底排水孔時會因「空氣切根」作用阻礙繼續伸展,較無根系破壞結構之虞。
缺點:植物生長根系受侷限。需定時換盆以促進植物生長。不易種植較大樹木。澆水費工且物種愈多樣,照顧愈費心力。

綠屋頂系統構件

綠屋頂需始於結構上健全、無損害的屋頂,最少量的綠屋頂構件包括防水、排水、生長介質、和植物,每一項都有廣大範圍的材料可使用,系統種類的範圍包括預先生長之植物墊的單一層,至由各種個別構件組合之傳統的多層方式,到包含排水、土壤介質和植物於一體之自我獨立的模式單元,以下圖例具體說明一個半開闊式系統之綠屋頂構件的元素。

防水

綠屋頂的主要機能賴其防水的能力,防水層選項包括不透水的水泥、熱或冷塗的液態薄膜、特殊設計的單一膠合片狀薄膜、或將三樣包含在同一層的建構式屋頂系統;如果防水材料是有機物,有必要附加防根阻板以避免根部損壞屋頂;防水完工後有必要至少以2.5 公分水深做淹水測試,確定使用材料能提供水密性達最少24 小時(更好甚至是48 小時)。

排水

排水層傳送過量的水至室外或室內的水溝很重要,因過量之水不僅會淹死植物,也能形成在屋頂平台上未料想到的阻礙;有些排水產品是蓄排水並行,允許水保留供植物根部將來吸收時使用;材料的選擇包括各種顆粒狀介質,如碎石、硬與不硬的泡沫板、塑膠或金屬的模距化單元;通常會放一層不可生物分解的過濾纖維於排水材料上,以避面細緻的生長介質微粒阻塞排水溝。

生長介質

介質對綠屋頂的長期成功是關鍵,太薄會導致植物根部在盛夏時燒傷;介質通常包含特別輕的工程土壤底層(相對於有機物是高比率的非有機性無機物),不使用一般表土(花園用土壤很重,也可能含有病菌、未預料到的昆蟲及雜草);屬性需含良好之排水與通氣性、保水能力和保有養份或陽離子交換能力,必須不會凝結(失去體積)或被吹走,且必須為植物提供良好穩定性;非有機性構件包含如發泡煉石與頁岩、灰泥、壓碎之回收再利用磚與水泥碎片、熔岩、及珍珠石等材料,或會加入極少比例的有機物,如完全腐熟的腐植質(如家禽的糞便、或菌類植物混合肥料),能以有機的纖維性材料與少量的黏土顆粒增化,這種混合物保有且緩慢釋放為健康土壤社群所需之基本元素;而淺層開闊式綠屋頂可以是100﹪非有機性生長介質。

植物

審慎選擇適宜每個綠屋頂方案的植物是相當重要的;設計者必須評估當地地理與氣候因素(如耐冷與熱、降雨、溼度、風和太陽∕陰影曝露)後,以及介質層的鋪設深度,最後再決定植物。

綠屋頂成功關鍵之一其實是植物,不但需了解市場上有那些植物,而且要判斷你的屋頂上適當植物有那些種類?密集式屋頂景觀有多樣化的植物選擇;相對地,粗放式綠屋頂的植物多半是選擇能生長在嚴苛環境情況下,且有非常薄生長介質層的種類,例如生長在縫隙與岩石、乾草地、森林邊緣與大草原、高山與其他極端氣候的地被植物,如多肉植物與某些開花性草本植物、球根、本地的草地、苔蘚植物、野花與其他多年生植物,因為耐候性、淺根結構與水平的生長習性,使其成為極佳的選項。

薄層式一般種植草坪、地被植物等低矮植物,介質厚度較薄,一般要求幾十毫米,且對土壤要求不高,保證草坪、地被成活即可。而花園式通常搭配低矮的喬、灌木和園林小11品,為滿足喬木、灌木、草花、藤蔓植物、草坪等根系生長需要,種植層的厚度一般依據所種植物的種類而定:草本(草花、草坪、地被等)15~30 cm;小灌木30~45 cm;大灌木(藤蔓植物可比照)45~60 cm;淺根喬木60~90 cm;深根喬木90~150 cm。

植物栽種方式的選擇包括使用植栽墊(它也可提供排水和保持濕度),播灑種子或鋪設以「仟插苗」(如剪下一段景天屬植物插枝),植栽盤,和使用各種大小的容器式植物;歐美經常採用的植物之一是景天屬,它有超過1000 個物種存在於世界上,它們對粗放式綠屋頂是相當普遍的選項,但景天是否適合台灣,則需要嚴謹評估。在缺少經驗時,選用植物作為綠屋頂植栽,建議應該以少量的本地種作實驗(或許至多20﹪),直到已累積了足夠的研究,在各種地理區域中它們的長期生存能力後,才能掌握植栽的選擇。
 

綠屋頂的費用


綠屋頂的價格區間很廣,與許多因素相關,包含給水裝置(自動化或人工)、防水施作、介質、植栽墊、植物以及人力施工、設計等費用。在德國,綠屋頂價格相對較低(大約1280-4160 元∕平方公尺),這與德國發展綠屋頂行之有年,且因該國已建立市場與經濟性獎勵;在北美粗放式綠屋頂的價格範圍由3200-7500 元∕平方公尺,密集式綠屋頂花費則較高,落在8000-40000 元∕平方公尺;由於每個方案都是獨一無二的,且有合理科學的方式可以降低成本,因此在選擇廠商時,可以依照預算與廠商研討如何在預算內完成。另一方面,案場的規模也與價格有關,例如密西根Dearborn 的福特汽車公司Rouge 河工廠綠屋頂每平方呎約1280 元∕平方公尺,這片薄層式綠屋頂估計超過4 萬5 千平方公尺,且有介質相當薄,僅約3 公分左右的生長介質,使用9 種景天屬多樣的植栽墊。

通常一般住家的成本會高,原因是規模小,且需要以靠人力將材料搬運上樓。以台灣而言,薄層式綠屋頂每平方公尺的綠屋頂單價合理在3000~10000左右,庭院式的綠屋頂則必須要估算其他搭配的景觀設施。
另外不要忽略後續的維護成本,通常要預備總預算的10%作為每年維運成本。