覆土植草屋面的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

覆土種植屋面的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益李伯鈞（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）劉小麗（麗水市建筑設(shè)計研究院）摘要：文本為文獻(xiàn)（1）的續(xù)篇之四，側(cè)重介紹覆土種植屋面在拓寬屋面空間與屋面資源開發(fā)利用方面的社會效益及其在降低屋面造價、節(jié)材、節(jié)能與農(nóng)業(yè)利用方面的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：屋頂空間利用、屋頂資源、節(jié)材、節(jié)能、農(nóng)業(yè)利用覆土種植屋面拓寬屋頂空間與屋面資源的開發(fā)利用隨著人們對生存空間需求的發(fā)展與環(huán)境觀念的進(jìn)步，原先僅用作遮風(fēng)、避曬、隔熱、保溫、防水與保安的屋頂，不僅已被視為建筑的第五立面受到較多關(guān)注，而且從提高土地利用率與建筑利用率（提高投資效益）的角度，利用平屋頂作為室外活動場所，作為建筑空間的自然延伸與擴(kuò)展，亦已越來越受到建筑師和用戶的重視與青睞。而無論是作為建筑第五立面，還是作為室外活動空間，覆土植草（及各類種植與綠化）屋面與一般架空預(yù)制薄板屋面屋面或剛（柔）性防水層上加塊料貼面，或直接裸露的剛（柔）性防水屋面相比，除降溫、隔熱、防滲、減噪、凈化空氣與優(yōu)化生態(tài)環(huán)境等諸多方面優(yōu)越性外，從拓寬屋頂空間與屋面資源開發(fā)利用的角度看，亦具明顯的優(yōu)越性，譬如：1.屋頂草坪作為晴日陽光充沛的綠色彈性屋面，（兼具良好的隔聲性能），比其它屋面更適合作為教育建筑、醫(yī)療建筑、旅游建筑、辦公建筑與娛樂建筑供人群活動的室外場所之一。（尤其對幼兒園、中小學(xué)、療養(yǎng)院更具優(yōu)越性）。不僅可相應(yīng)減少活動場所的地面占地（有利于保護(hù)土地資源與節(jié)省投資），還可使室外活動場所的高層布局更適應(yīng)實(shí)際需要，并比在地面活動少受干擾和少干擾他人。2.不占地的屋頂公共綠地與地面草坪、庭園一樣，可滿足人們對綠地的向往，為居頂層與較高層人們提供日常交流、小憩、鍛煉與觀賞的室外空間，并比地面公共綠地活動更便捷、清凈、高爽與安逸。3.屋頂綠化可更好發(fā)揮臺階形建筑與別墅建筑的優(yōu)勢，使室內(nèi)外空間更自然地延展、交融、輝映成趣，在大大優(yōu)化室內(nèi)外空間環(huán)境氛圍的同時，也必然更提高室外空間的利用率。4.住宅屋頂綠地可使屋頂（以及與下層屋面同層）住戶也享有與底層住戶相仿的獨(dú)用室外綠地庭院，不僅可充分享受近旁綠地空間的美好情趣，而且可不斷獲得自主經(jīng)營綠地種、養(yǎng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。5.屋頂綠地作為綜合樓、賓館、娛樂建筑等的空中覽勝與休息、娛樂平臺，在視野與開敞感上均遠(yuǎn)勝過地面綠地，卻又具有與地面綠地相仿的清新、舒適與安定感。而且，這類公共建筑屋頂資源的開發(fā)還兼具成本低、布局自由度大、季節(jié)靈活性好等優(yōu)勢。無論是作為空中花園、空中樂園、空中觀景臺、空中樂臺、空中舞池、空中茶座、空中餐廳或空中婚禮場所等等，均可獲良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。6.對那些低標(biāo)準(zhǔn)又無上人要求的低層或多層建筑（如車庫、倉庫、車間、營房、雜物間、臨時建筑等）屋面，可覆土作為種植屋面，辟為屋面菜園、瓜果園、花木苗鋪或用作種植商品花卉與商品草皮的基地等，無論是露天種植或搭建暖棚種植，除獲良好的生態(tài)環(huán)境效益外，均可獲客觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，只要確保兼顧結(jié)構(gòu)安全與屋面防護(hù)，妥善經(jīng)營，對這類為數(shù)不少的“屋面荒地”資源的開發(fā)利用，完全可以成為城鎮(zhèn)蔬菜、瓜果基地、園林基地的組成部分，共同對優(yōu)化城鎮(zhèn)環(huán)境，改善居民生活和繁榮城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)。覆土種植屋面降低屋面造價、減少屋面維護(hù)費(fèi)按試點(diǎn)工程應(yīng)用的結(jié)構(gòu)自防水屋面構(gòu)造，屋面防水基層均與一般剛性防水屋面基本相同。只是將對比組的架空預(yù)制薄板隔熱層換成15～20cm厚種植土層。即：二者比較，屋面造價的差別主要僅在于：減少的是3cm厚預(yù)制剛勁砼薄板及其支墩（砼預(yù)制塊或半磚支墩）；增加的是：屋頂種植土與草的工本費(fèi)，（這直接取決于各工程場地條件及施工組織水平）。因土重大于架空薄板隔熱層使屋面荷載增加而須相應(yīng)增加屋面結(jié)構(gòu)配筋的工本。（從工程預(yù)算實(shí)例看，土厚不超過20cm的屋面結(jié)構(gòu)配筋的增加有限，故一般亦并不影響工程造價；其相應(yīng)引起梁、柱、基礎(chǔ)工程量增加就更微，故一般均可略去不計）。因而在下述條件下，覆土種植屋面一般都能降低屋面造價：1.合理設(shè)計屋面覆土土質(zhì)（種植層材料配比）及厚度，慎重選擇屋頂植物配置，使屋面荷載不超過一般整體現(xiàn)澆板屋面的承載能力。（避免因屋面種植層過重引起屋面結(jié)構(gòu)造價的增加）。2.按覆土種植屋面施工要點(diǎn)與程序，在工程基坑開挖前先將屋基范圍（或附近合理范圍）即將廢棄的表層種植土（原有田地耕作土或山坡、河灘植被土等）先就近鏟運(yùn)堆放備用，（省去為屋面購?fù)恋馁M(fèi)用）。3.在屋面工程完工并經(jīng)蓄水養(yǎng)護(hù)檢驗合格后，盡快實(shí)施屋面覆土種植（盡量利用施工中現(xiàn)成的提升設(shè)施與勞力）4.就近選擇河灘、山坡野生草皮，實(shí)施間鋪。（減少移種植皮的工本費(fèi)）。5.當(dāng)屋頂覆土為田地耕作土或有較好野生草皮的山坡或河灘土，也可任草自然生長，或經(jīng)人工適當(dāng)取舍、修剪形成草坪，（省去購買與移種植皮的費(fèi)用。）覆土植草屋面與對比組屋面每平方米屋面造價比較見下表：二類屋面單方造價與耗材比較屋面類型屋面隔熱層水泥用量（公斤/平方米米）鋼材用量（公斤/平方米米）土用量（立方/平方米米）單方屋面造價（元/平方米）覆土植草屋面覆土厚15cmm685.00.1579.70架空薄板屋面薄板架空高200cm805.387.60注：（1）表中屋面均以一般開間的多層住宅屋面為代表，屋面結(jié)構(gòu)均為整體現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)自防水屋面。（屋面用材按浙江省定額）（2）計算單價按浙江省額定，估價按“麗水市補(bǔ)充本”，土單價亦暫按本地價格。（3）一般架空薄板屋面仍按預(yù)制鋼筋砼薄板厚3cm，架空高20cm。C15預(yù)制塊120×120×120。（4）從我們特意設(shè)置不同土厚屋面種植實(shí)驗的情況看，屋面覆土厚15cm上下，已能使屋頂草生長良好，并較好地滿足我國現(xiàn)行《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范CB50176—93》中有關(guān)夏季屋頂內(nèi)表最高溫度的限值?！驹斠娢墨I(xiàn)（2）】。因而一般普及型植草屋面土厚選15cm比較經(jīng)濟(jì)。從表面上看，當(dāng)屋面隔熱層荷載相近，屋面結(jié)構(gòu)相同的條件下，與對比組屋面相比，土厚≤15cm的覆土植草屋面，每平方米屋面的水泥用量低于對比組。鋼材用量與對比組大體持平。從造價上看，覆土植草屋面即使加上對應(yīng)于用土量的費(fèi)用，屋面單方造價仍低于對比組。由于屋頂植草覆土，除降溫、隔熱、保溫、防滲等功能外，對屋面結(jié)構(gòu)與防水來說，還相當(dāng)于多了一層彈性防護(hù)層，不僅可大大減輕屋面因溫度變形與意外沖撞等引起的損壞，也可避免一般上人屋面剛（柔）面層所難免的磨損與老化。因而只要用戶注意覆土種植屋面維護(hù)，維持正常使用狀態(tài)，覆土植草屋面均能較其它屋面減少檢修維護(hù)費(fèi)。從較多工程實(shí)例反饋看，用戶多認(rèn)為植草屋面除須日常澆水維護(hù)草坪外，沒有漏水之慮，如對屋頂草坪無使用要求，甚至可多年不必管理。此外，按《住宅綠化》一書中提到德國屋面綠化的實(shí)踐經(jīng)驗，“綠化屋頂只有30％的雨水排入下水道”。由此可見與綠化屋面對應(yīng)的屋面排水管及城市下水道設(shè)施的用材量均可相應(yīng)減少。若按整座城市與全國累計，其節(jié)材效益必然亦十分可觀。因而從國家建設(shè)的總體與長期經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略著眼，覆土植草屋面略勝于對比組屋面的節(jié)材（及相應(yīng)節(jié)省運(yùn)輸量與工程投資）效益絕非可忽略不計。覆土植草屋面的節(jié)能效益21世紀(jì)將面臨的世界性能源危機(jī)已迫使各國尋求對策，相對于世界第一大的人口基數(shù)，我國當(dāng)前與未來的能源形勢十分嚴(yán)峻。因而建筑節(jié)能課題的重要性日益突出，無論北方寒冷地區(qū)的建筑保溫、采暖、或南方炎熱地區(qū)的建筑隔熱，其實(shí)際效果的優(yōu)劣及耗材指標(biāo)均直接涉及我國建筑節(jié)能與建設(shè)投入的總體效益，故在建筑設(shè)計中亦不應(yīng)回避。覆土植草屋面的節(jié)能效益，我們主要從其勝過對比組（架空薄板屋面）的隔熱效果和相對節(jié)材所對應(yīng)的節(jié)能效益這兩方面加以考察。1.與覆土植草屋面降溫隔熱效果所對應(yīng)的節(jié)能效益：以我們在93年夏季同步測溫的本院試驗屋面中的覆土屋面與架空薄板屋面為例比較，從這兩類屋面實(shí)測11～23時屋頂外表與內(nèi)表溫度數(shù)據(jù)（三日平均值）推算，在同一氣溫條件下，通過每1平方米屋頂傳至室內(nèi)的熱量，覆土植草屋面比架空薄板屋面平均每小時少7.4千卡，若換算成可對應(yīng)減少的空調(diào)電耗，即相當(dāng)于：在夏日11～23點(diǎn)的時段內(nèi)，覆土植草屋面與架空薄板屋面相比：每平方米屋面可節(jié)電0.12度，如按平均每戶僅二個臥室（合20㎡）的房間用空調(diào)，則每戶夏季每日11～23時就可節(jié)電2.4度左右。每年夏季高溫時節(jié)按二個月估算，覆土植草屋面的頂層住戶每戶每年夏季空調(diào)耗電就可比架空薄板屋面的頂層住戶節(jié)電144度。（尚未計入冬季覆土屋面保溫性能亦優(yōu)于架空薄板屋面所對應(yīng)的節(jié)電數(shù)據(jù)），這樣的節(jié)電效益，顯然無論對用戶還是對國家都是不容忽略的?！咀ⅲ孩俦纠齼深愇菝娉叽缤耆嗤?，均為2.1～3.0m，且均為6cm厚現(xiàn)澆板屋面為架構(gòu)層；②屋面隔熱層：屋面覆土厚20cm，土干實(shí)，草生長較盛；架空薄板厚3cm，磚支墩，架空高20cm?！?.與覆土植草屋面相對節(jié)材所對應(yīng)的節(jié)能效益：前述覆土植草屋面相對節(jié)省的鋼材、水泥均非天然材料，其生產(chǎn)與運(yùn)輸過程均離不開煤、電、油等資源消耗，因而節(jié)材必相應(yīng)節(jié)能。為簡化，這里僅考察單方屋面節(jié)省水泥這一項所對應(yīng)的節(jié)能效益（并暫只限于屋面節(jié)材，未計及城市下水道設(shè)施等相應(yīng)節(jié)材數(shù)據(jù)，亦只計生產(chǎn)耗能，未計運(yùn)輸耗能），按我國水泥生產(chǎn)一般耗能指標(biāo)，并取我國93年城鎮(zhèn)新建住宅2.7億平方米中假定其中2/3可實(shí)施平屋面種植的比例推算，則單于我國一年城鎮(zhèn)新建住宅屋面對應(yīng)就可望節(jié)省的水泥36萬噸，相當(dāng)于：可節(jié)電3600萬度，可節(jié)煤5.4萬噸。【注：1.生產(chǎn)水泥的電耗按100千瓦小時/噸（按我國大中小型水泥廠耗電指標(biāo)的中檔取值）。2.生產(chǎn)水泥的煤耗按150公斤/噸。（對應(yīng)熱值為5500千卡/公斤的煤）】若再計入與覆土植草屋面保溫效果對應(yīng)的頂層用戶每年冬季相對節(jié)電效益和因覆土植草屋面保水作用而可相應(yīng)減少的城市下水道設(shè)施等相對節(jié)材所對應(yīng)的節(jié)能效益，合計的節(jié)能數(shù)字必更可觀。覆土種植屋面的農(nóng)業(yè)利用效果屋頂覆土農(nóng)業(yè)利用試驗在紹興縣楊汛橋鎮(zhèn)麒麟村農(nóng)居進(jìn)行，建筑占地與屋頂造地面積相同，為110平方米，屋頂土層厚度平均17cm。2008、2009年秋種水稻分別收稻谷102kg、105kg，折合畝產(chǎn)分別為618.2kg、636.4kg（08年浙江省晚稻平均畝產(chǎn)481kg）；2008年冬種油菜收菜籽24.9kg，折合畝產(chǎn)150.9kg（08年浙江省油菜籽平均畝產(chǎn)141kg）；2010年春種西瓜收瓜果570.4kg，折合畝產(chǎn)3456.9kg（08年浙江省西瓜平均畝產(chǎn)2064kg）。水稻、油菜、西瓜三類作物屋頂種植試驗結(jié)果表明，產(chǎn)量均高于浙江省大田平均栽培產(chǎn)量，屋頂覆土造地是節(jié)約土地的有效手段，屋頂土地是潛在的耕地資源。因而我們認(rèn)為：覆土種植屋面除在前述隔熱、防滲、生態(tài)環(huán)境與社會效益方面均顯示其優(yōu)越性外，在大量性建筑中推廣應(yīng)用后，其節(jié)材、節(jié)能與屋頂資源開發(fā)利用的長遠(yuǎn)與宏觀經(jīng)濟(jì)效益潛力也是不容忽略的。參考文獻(xiàn)（1）劉小麗：覆土植草屋面優(yōu)化人居與城市生態(tài)環(huán)境浙江建筑1997④（2）劉小麗、張劍方：覆土植草屋面降溫隔熱機(jī)理與熱工計算方法浙江建筑1