屋顶花园节能技术应用与分析 刘悦滋
摘要：随着我国经济建设的持续高速发展，建筑业对能源需求的加剧已经成为全社会关注的焦点。而屋顶花园建筑以其绿节能的环保理念和作用，被提倡在建筑中使用，同时在屋顶花园上应用节能技术，促进能源的节约，对我国建筑节能事业的发展具有一定的理论意义和应用价值。
关键词：装配式；屋顶花园；节能技术
1屋顶花园的优越性
1.1城市建筑的不断耸立，对底层密集的绿化造成威胁。公路和其他附属设备的延伸使得主体建筑四周基本没有绿化，那么如果将房屋顶部进行绿化或修筑屋顶花园。它不仅能偿还位于平地的绿化面积还可以使得城市建筑在视觉上显得更有层次感。协调城市建筑中的钢筋水泥冰冷彩，将绿天然的颜加入到城市中使自然植物和人工建筑有机结合，并相互延续，从而达到保护环境和美化城市的效果。同时在高层建筑办公楼内工作的人不可避免地俯视楼下。
1.2高层建筑由于受到光照直射，在夏季最高温度可高达８０℃。从而导致建筑内部的温度也逐渐上升，颜较深的建筑物愈加如此。而经过绿化的建筑物屋顶上，屋顶植物充分吸收太阳辐射，并通过水分蒸发散发热量，能较大程度地阻止建筑本身温度的升高，降低建筑内部
关键词：装配式；屋顶花园；节能技术
1屋顶花园的优越性
1.1城市建筑的不断耸立，对底层密集的绿化造成威胁。公路和其他附属设备的延伸使得主体建筑四周基本没有绿化，那么如果将房屋顶部进行绿化或修筑屋顶花园。它不仅能偿还位于平地的绿化面积还可以使得城市建筑在视觉上显得更有层次感。协调城市建筑中的钢筋水泥冰冷彩，将绿天然的颜加入到城市中使自然植物和人工建筑有机结合，并相互延续，从而达到保护环境和美化城市的效果。同时在高层建筑办公楼内工作的人不可避免地俯视楼下。
1.2高层建筑由于受到光照直射，在夏季最高温度可高达８０℃。从而导致建筑内部的温度也逐渐上升，颜较深的建筑物愈加如此。而经过绿化的建筑物屋顶上，屋顶植物充分吸收太阳辐射，并通过水分蒸发散发热量，能较大程度地阻止建筑本身温度的升高，降低建筑内部
的温度。而在冬季屋顶花园为楼房提供一定厚度的基质，为建筑提供一层保温层。因此，屋顶花园可以充分达到冬季保温夏季隔热的作用。在雨水流进屋顶花园的植物，而植物对于水发挥截流作用，有极强的吸水能力，对于水进行吸收。屋顶花园所截流的雨水在很长一段时间能储存在屋顶上，通过植物蒸发方式扩散到大气中，改善城市空气。
2设计建筑绿屋顶花园的方法
2.1空间设计
2.1.1丰富空间形式
对建筑空间组织形式进行丰富，体现绿化效益作用，空间组合多元可以开辟更多的绿化空间，为在建筑中引入绿化提供了支持。例如，凹地花园、采光井、沉降庭院等，通过有机方式，构成一个整体，为绿化提供了良好的条件，以及实施空间。
2.1.2对过渡空间进行合理应用
过渡空间主要包括地层室内与外室的对接与过渡部分，例如风雨廊、大堂等。此外，过度空间还包括对外开敞部门，例如凹进空间、外置楼梯等。从实际情况来看，这些空间不仅具有实用功能，而且可以使人们的生活充满乐趣，因此，在具体设计过程中采用的形式也是多种多样的。利用过渡空间结合花园设计，将室外自然引入到市内，不断向屋顶攀升，形成
2设计建筑绿屋顶花园的方法
2.1空间设计
2.1.1丰富空间形式
对建筑空间组织形式进行丰富，体现绿化效益作用，空间组合多元可以开辟更多的绿化空间，为在建筑中引入绿化提供了支持。例如，凹地花园、采光井、沉降庭院等，通过有机方式，构成一个整体，为绿化提供了良好的条件，以及实施空间。
2.1.2对过渡空间进行合理应用
过渡空间主要包括地层室内与外室的对接与过渡部分，例如风雨廊、大堂等。此外，过度空间还包括对外开敞部门，例如凹进空间、外置楼梯等。从实际情况来看，这些空间不仅具有实用功能，而且可以使人们的生活充满乐趣，因此，在具体设计过程中采用的形式也是多种多样的。利用过渡空间结合花园设计，将室外自然引入到市内，不断向屋顶攀升，形成
垂直绿化体系，从而为人们提供良好的空间和环境。
2.2生态设计
屋顶花园植物 设计建筑空间过程中，应当对一些成熟的本土化生态技术进行应用，通过对对这些技术进行合理挖掘与利用，并且与屋顶花园进行合理配合，完成相应的设计工作。例如，吊脚楼、窑洞等建筑，其在适应当地气候和低于形态上已经达到了较高水准，在屋顶花园设计过程中，应当对这些本土化和适宜化的生态设计方法进行借鉴与研究。
2.3配置植物
2.3.1选择植物
屋顶花园在植物种植过程中，通常选择生长慢、常绿、根系浅的植物，这样不仅可以达到绿化，避免屋顶遭受破坏，而且也方便后期维护。除此之外，在植物种植过程中，尽量选择乡土，依据实际情况，适当添加精品土。同时，屋顶花园类型结构复杂，对植物的选择应当依据下列标准进行：
（1）针对广场、停车场上的屋顶花园，要选择根系不发达的植物，其余条件与地面花园种植的植物无差异。
（2）建筑屋顶花园种植的植物，应当具有良好的抗风、耐寒、抗旱，确保其健康生长，
2.2生态设计
屋顶花园植物 设计建筑空间过程中，应当对一些成熟的本土化生态技术进行应用，通过对对这些技术进行合理挖掘与利用，并且与屋顶花园进行合理配合，完成相应的设计工作。例如，吊脚楼、窑洞等建筑，其在适应当地气候和低于形态上已经达到了较高水准，在屋顶花园设计过程中，应当对这些本土化和适宜化的生态设计方法进行借鉴与研究。
2.3配置植物
2.3.1选择植物
屋顶花园在植物种植过程中，通常选择生长慢、常绿、根系浅的植物，这样不仅可以达到绿化，避免屋顶遭受破坏，而且也方便后期维护。除此之外，在植物种植过程中，尽量选择乡土，依据实际情况，适当添加精品土。同时，屋顶花园类型结构复杂，对植物的选择应当依据下列标准进行：
（1）针对广场、停车场上的屋顶花园，要选择根系不发达的植物，其余条件与地面花园种植的植物无差异。
（2）建筑屋顶花园种植的植物，应当具有良好的抗风、耐寒、抗旱，确保其健康生长，
同时方便对植物进行合理管理。
（3）半开敞式和封闭式空中屋顶花园，有可能常年都不受太阳光直射，可在隐蔽光处，可以种植一些半阳性植物，使屋顶中花园中的植物品种变得更加丰富。例如紫藤、地棉等植物适合种植在屋顶花园墙角边。
2.3.2管理维护
单独生长的在木本植物移植后，难以长出新根，因此，应当带土移植，通过该方式，提高植物存活率。在容器中进行植物种植，这样可以随之对植物进行移植，并且可以通过专业方式对植物进行处理，可以对植物的伤害控制在一个合理的范围内。此外，屋顶花园设计过程中，为了避免风对屋顶花园造成较为严重的破坏，针对棚架等各种大型设施，应当针对抗风设计进行合理计算，避免发生倾覆。
3屋顶花园节能技术应用与分析
3.1太阳能供电系统
在办公楼楼梯间顶部及花架上方设置薄膜太阳能光伏发电机组。薄膜光伏工作时，通过薄膜分光技术将太阳辐射分为植物需要的光能和用于太阳能发电的光能，既满足了植物生长需求，又实现了光电转换。太阳能光伏机组将太阳能的光能转化为电能后，输出直流电存入
（3）半开敞式和封闭式空中屋顶花园，有可能常年都不受太阳光直射，可在隐蔽光处，可以种植一些半阳性植物，使屋顶中花园中的植物品种变得更加丰富。例如紫藤、地棉等植物适合种植在屋顶花园墙角边。
2.3.2管理维护
单独生长的在木本植物移植后，难以长出新根，因此，应当带土移植，通过该方式，提高植物存活率。在容器中进行植物种植，这样可以随之对植物进行移植，并且可以通过专业方式对植物进行处理，可以对植物的伤害控制在一个合理的范围内。此外，屋顶花园设计过程中，为了避免风对屋顶花园造成较为严重的破坏，针对棚架等各种大型设施，应当针对抗风设计进行合理计算，避免发生倾覆。
3屋顶花园节能技术应用与分析
3.1太阳能供电系统
在办公楼楼梯间顶部及花架上方设置薄膜太阳能光伏发电机组。薄膜光伏工作时，通过薄膜分光技术将太阳辐射分为植物需要的光能和用于太阳能发电的光能，既满足了植物生长需求，又实现了光电转换。太阳能光伏机组将太阳能的光能转化为电能后，输出直流电存入
蓄电池中，满足屋顶花园智能喷灌系统、照明系统等提供用电需求。发电机组装机容3.0kW，年理论发电量达4000kW•h，机组使用寿命达25年以上。通过测算喷灌系统、雨水收集池动力系统和照明系统用电总量，该发电机组发电量能充分满足需求。当极端天气蓄电池电量不足时，系统通过切换器自动切换到市政供电。
3.2雨水回收系统
2017年我国某城市屋顶花园重点项目通过利用屋顶自然高差设置雨水收集系统，实现对雨水回收利用。系统主要包括蓄水种植容器、排水管道、蓄水池等（图1）。种植容器底部设有蓄水槽，容器溢排水管孔系统设计可使容器的底部始终蓄有水分，雨水进入种植容器，经植被层和基质层渗透后被储存于蓄水槽内，上部土壤缺水时，蓄水槽内的水向上蒸发，为植物补充水分。当蓄水槽内的水到达侧壁的溢水口时即可溢出，排入通风排水槽。种植容器截留的雨水及聚集在屋顶防水保护层表面的雨水，通过屋面排水汇集到排水口进入排水管道，从而进入雨水收集池。雨水在收集池经进一步过滤、沉淀净化后可用于灌溉用水，蓄水池水量不够时再切换到市政管网补充用水。据相关研究表明，超过10cm覆土的屋顶绿化能蓄存50%的雨水，该屋顶花园按照70%的绿地率及年平均降水量1800mm折算，在不考虑雨水回收系统溢出的情况下，面积200m2的屋顶花园1年可利用雨水量达120m3以上。通
3.2雨水回收系统
2017年我国某城市屋顶花园重点项目通过利用屋顶自然高差设置雨水收集系统，实现对雨水回收利用。系统主要包括蓄水种植容器、排水管道、蓄水池等（图1）。种植容器底部设有蓄水槽，容器溢排水管孔系统设计可使容器的底部始终蓄有水分，雨水进入种植容器，经植被层和基质层渗透后被储存于蓄水槽内，上部土壤缺水时，蓄水槽内的水向上蒸发，为植物补充水分。当蓄水槽内的水到达侧壁的溢水口时即可溢出，排入通风排水槽。种植容器截留的雨水及聚集在屋顶防水保护层表面的雨水，通过屋面排水汇集到排水口进入排水管道，从而进入雨水收集池。雨水在收集池经进一步过滤、沉淀净化后可用于灌溉用水，蓄水池水量不够时再切换到市政管网补充用水。据相关研究表明，超过10cm覆土的屋顶绿化能蓄存50%的雨水，该屋顶花园按照70%的绿地率及年平均降水量1800mm折算，在不考虑雨水回收系统溢出的情况下，面积200m2的屋顶花园1年可利用雨水量达120m3以上。通
过该屋顶花园1年的运行也表明，雨水集水量可基本满足屋顶绿化灌溉用水，只需于秋季极端干燥时期进行少量灌溉补水。
图1 雨水回收系统示意图
3.3智能灌溉系统
2017年我国某城市屋顶花园重点项目智能喷灌系统运用美国HUNTER中央控制系统、SOLARSYNC气候传感器及土壤湿度传感系统组合，包括传感系统、中央控制系统、电磁阀、输送网络等。气候传感器自动收集降雨量、光照强度、温度等参数，通过内置程序计算当天的植物ET值（蒸发蒸腾量）；土壤湿度传感器由设置在土壤根系层中的多个土壤湿度传感器组成，用于检测土壤湿度；中央控制系统计算机分析气候传感器和土壤湿度传感器传送的信号，以决定电磁阀启用与关闭。该屋顶花园以美国HUNTER公司ET系统推荐的“土壤含水量30％~50％”作为屋顶绿化植物管理的土壤湿度标准，即当土壤湿度达到50%的上限值时发送信号给控制器，控制器即停止灌溉；当土壤湿度低于30%的下限时，发送信号给控制器，避免植物因缺水凋萎。
4结语
图1 雨水回收系统示意图
3.3智能灌溉系统
2017年我国某城市屋顶花园重点项目智能喷灌系统运用美国HUNTER中央控制系统、SOLARSYNC气候传感器及土壤湿度传感系统组合，包括传感系统、中央控制系统、电磁阀、输送网络等。气候传感器自动收集降雨量、光照强度、温度等参数，通过内置程序计算当天的植物ET值（蒸发蒸腾量）；土壤湿度传感器由设置在土壤根系层中的多个土壤湿度传感器组成，用于检测土壤湿度；中央控制系统计算机分析气候传感器和土壤湿度传感器传送的信号，以决定电磁阀启用与关闭。该屋顶花园以美国HUNTER公司ET系统推荐的“土壤含水量30％~50％”作为屋顶绿化植物管理的土壤湿度标准，即当土壤湿度达到50%的上限值时发送信号给控制器，控制器即停止灌溉；当土壤湿度低于30%的下限时，发送信号给控制器，避免植物因缺水凋萎。
4结语
屋顶花园设计要遵循生态节能原则，应用智能灌溉系统能有效利用太阳能、雨水等再生资源，这个项目屋顶花园运行一年以来，植物长势茂盛、四季有花，显著增加了绿量，为项目增加了绿的活动空间，有效改善热环境，取得了较好的经济、环境和社会效益，也是海绵城市建设的有力实践。
参考文献：
[1]马璇.屋顶花园设计中的生态节能策略研究[J].西部皮革,2016.
[2]王燕.屋顶花园设计中的节能设计方法研究与仿真[J].科技通报,2015.
山东商务职业学院院级课题论文
参考文献：
[1]马璇.屋顶花园设计中的生态节能策略研究[J].西部皮革,2016.
[2]王燕.屋顶花园设计中的节能设计方法研究与仿真[J].科技通报,2015.
山东商务职业学院院级课题论文
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