試論低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的屋頂綠化

田明華 宋維明 陳建成 程寶棟 田昊煒

1 北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 北京 100083

2 北京林業(yè)大學(xué)中國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)研究中心 北京 100083

文章重點(diǎn)分析了屋頂綠化在應(yīng)對(duì)氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)中的作用，認(rèn)為屋頂綠化在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排中具有不應(yīng)忽視的作用。提出應(yīng)將屋頂綠化納入應(yīng)對(duì)氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的國(guó)家戰(zhàn)略部署和建設(shè)低碳城市的城市戰(zhàn)略中。最后討論了低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代有關(guān)屋頂綠化的幾個(gè)問題。

屋頂綠化是一種利用建筑物頂部及立面空間栽植植物的綠化形式。一般認(rèn)為，從公元前6世紀(jì)巴比倫王朝的“空中花園”開始，就有了“屋頂綠化”的概念。20世紀(jì)50年代起，德國(guó)、美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家先后嘗試了城市中心區(qū)域的屋頂綠化項(xiàng)目，德國(guó)、日本是世界上屋頂綠化技術(shù)水平發(fā)展較快的國(guó)家。國(guó)內(nèi)的成都、廣州、北京等地自20世紀(jì)70年代起，也相繼試點(diǎn)屋頂綠化，21世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)很多城市大力推進(jìn)屋頂綠化。屋頂綠化基于城市中心區(qū)可用綠地的越來越稀缺而發(fā)展，進(jìn)入低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，節(jié)能減排賦予了屋頂綠化更加特殊的意義。

1 屋頂綠化在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代中的作用

應(yīng)對(duì)氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的核心要義就是節(jié)能減排，減緩、降低大氣中的CO2量。屋頂綠化在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排中的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。

1.1 對(duì)建筑具有穩(wěn)定良好的保溫隔熱作用，可減少建筑使用中的能耗

2001年，我國(guó)建筑在使用階段的能源消耗達(dá)到3.76億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國(guó)當(dāng)年能源消耗總量的27.6%，其中采暖、空調(diào)能源消耗占使用階段的55.3%[1]。屋頂綠化對(duì)建筑物的保溫、隔熱作用明顯，可以節(jié)省夏季空調(diào)費(fèi)用和冬季取暖費(fèi)用，有效降低建筑物使用中的能耗。上海園林科研所對(duì)墻面綠化和屋頂綠化的降溫效果進(jìn)行了專門測(cè)試，結(jié)果表明：其中屋頂有地毯式草坪的房間（頂層）室溫可以比無綠化的低2℃，尤其在午后極端高溫時(shí)降溫作用非常大，可相差6℃，而且以屋頂綠化和西側(cè)墻面綠化的降溫效果最為明顯[2]。北京市園林科學(xué)研究所的研究表明，綠化屋頂夏季室溫平均比未綠化屋頂室溫低1.3℃～1.9℃，冬季室溫比未綠化屋頂室溫平均高1.0℃～1.1℃[3]。2008年上海屋頂綠化面積共70萬m2[4]，若按照單位屋面綠化面積節(jié)電0.106 6kW·h（/d·m2），上海30℃以上溫度的天氣100d計(jì)[5]，每年可節(jié)約用電量746.2萬kW·h，按1t標(biāo)準(zhǔn)煤可以發(fā)3000kW·h的電，產(chǎn)生CO22.62t計(jì)算，相當(dāng)于節(jié)約0.25萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO2排放0.65萬t。2008年北京屋頂綠化面積共100萬m2[6]，假設(shè)將屋頂頂板夏季所增加的熱量和冬季所散失的熱量均通過空調(diào)來平衡溫度，可節(jié)約能耗約146.3萬kW·h/d，相當(dāng)于節(jié)約0.05萬t/d標(biāo)準(zhǔn)煤，減少C O2排放0.13萬t/d。綜合目前成都、北京、上海、廣州、深圳等屋頂綠化發(fā)展比較快的城市的屋頂綠化面積，目前全國(guó)至少有屋頂綠化面積700萬m2，按上海的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于每年節(jié)約2.5萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO2排放6.5萬t。據(jù)報(bào)道，上?，F(xiàn)有可綠化屋頂1 900萬m2，北京現(xiàn)有可綠化屋頂7 000萬m2，每年還要新增大量屋頂面積，屋頂綠化的發(fā)展?jié)摿薮?，因此，通過發(fā)揮屋頂綠化對(duì)建筑的保溫隔熱作用，減少建筑使用中的能耗，減少CO2排放的潛力是十分巨大的。

1.2 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及防水可起到保護(hù)作用，可減少建筑維修保養(yǎng)中的能耗

北京的研究表明，裸露屋頂表面年最大溫差可達(dá)到58.2℃，而覆土厚度在30cm以上的綠化屋頂年最大溫差僅為29.2℃。根據(jù)唐鳴放教授的重慶種植物頂對(duì)比實(shí)測(cè)結(jié)果，屋頂種植綠化后，防水層外表溫度的變化僅為普通屋頂?shù)?%～6%（夏季）和13%～15%（冬季），明顯降低了防水保護(hù)層的全年溫度變化熱應(yīng)力，可以保護(hù)好屋面。我國(guó)著名建筑防水專家葉林標(biāo)教授說，屋頂綠化能使建筑防水層卷材的壽命延長(zhǎng)3～5倍[7]。眾所周知，大部分建筑材料均是高耗能產(chǎn)品，例如建筑材料生產(chǎn)所需單位能耗（建筑材料的內(nèi)含或源生能量）水泥5.3MJ/kg，玻璃17.56MJ/kg，普通鋼材26.52MJ/kg，瀝青屋面板55.6MJ/kg，底襯毛氈41.2MJ/kg，據(jù)研究，屋頂綠化延長(zhǎng)建筑物的使用壽命、減少維修保養(yǎng)次數(shù)，實(shí)際上達(dá)到了節(jié)能減排的作用。按中國(guó)建筑平均壽命僅30年計(jì)算，假定延長(zhǎng)一年，就可節(jié)約670萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于每年減少CO2排放1 870萬t。

屋頂綠化還可降低熱島效應(yīng)，改善城市熱環(huán)境；可吸收有害氣體、有效滯塵，凈化空氣；吸碳釋氧，增加空氣中氧氣濃度；可降低噪聲，改善城市聲環(huán)境；可有效截留雨水，緩解城市雨洪壓力，減少城市污水處理量，可美化城市，豐富城市空間層次，改善城市可視環(huán)境；可有效增加生態(tài)面積、休閑場(chǎng)所，拓展城市生活空間。這些都提高了城市舒適性，有利于營(yíng)造宜居綠色健康環(huán)境，符合低碳經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)，同時(shí)，減少或替代了城市人工環(huán)境的制造或處理，本質(zhì)上也節(jié)約了其中可能產(chǎn)生的能耗，對(duì)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

2 屋頂綠化應(yīng)納入低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略

2.1 應(yīng)將屋頂綠化納入應(yīng)對(duì)氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的國(guó)家戰(zhàn)略部署中

2007年6月中國(guó)發(fā)布了《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》，明確提出2005年到2010年減緩溫室氣體排放、適應(yīng)氣候變化重點(diǎn)領(lǐng)域的相關(guān)政策和措施[8]。2009年9月22日胡錦濤同志在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)開幕式上發(fā)表《攜手應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)》演講中明確提出今后中國(guó)將進(jìn)一步把應(yīng)對(duì)氣候變化納入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，并繼續(xù)采取強(qiáng)有力的措施。其中包括大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，研發(fā)和推廣氣候友好技術(shù)[9]。近年來中國(guó)出臺(tái)了一系列的應(yīng)對(duì)氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的相關(guān)政策、措施，但屋頂綠化既沒有納入到建筑節(jié)能戰(zhàn)略中，也沒有納入林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，成為空白。既然屋頂綠化在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排中具有不應(yīng)忽視的作用，應(yīng)將屋頂綠化納入到國(guó)家的戰(zhàn)略部署中。否則，屋頂綠化很難有快速的發(fā)展，并難以發(fā)揮其在節(jié)能減排中的作用。

目前制約各地屋頂綠化發(fā)展的一個(gè)很重要的原因是老屋頂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，屋頂綠化改造成本大。如果將屋頂綠化納入建筑設(shè)計(jì)之中，將大大減少屋頂綠化成本，也避免了一方面大力進(jìn)行舊屋頂改造，一方面更多的新禿屋頂不斷產(chǎn)生的尷尬狀況。因此在制定和修訂建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完善新建建筑的市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，開發(fā)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)、建筑節(jié)能技術(shù)與設(shè)備，制定發(fā)展節(jié)能省地型建筑和綠色建筑的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策等國(guó)家行動(dòng)中，應(yīng)加進(jìn)屋頂綠化的相關(guān)內(nèi)容，使屋頂綠化具有發(fā)展的基礎(chǔ)平臺(tái)。

屋頂綠化不僅在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排中具有不應(yīng)忽視的作用，同時(shí)屋頂綠化確實(shí)發(fā)揮著重大的生態(tài)效益，而且這些效益與人們生活直接密切相關(guān)，是適應(yīng)氣候變化的重要領(lǐng)域。更主要的是屋頂綠化歸口林業(yè)部門管理，林業(yè)的任務(wù)也不僅僅是增加森林碳匯，因此，建議將屋頂綠化作為應(yīng)對(duì)氣候變化的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，加大屋頂綠化植物品種培育技術(shù)、種植技術(shù)、植物配置技術(shù)、灌溉技術(shù)等的研發(fā)和推廣，設(shè)置屋頂綠化專項(xiàng)推廣基金，制定屋頂綠化經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策。

2.2 應(yīng)將屋頂綠化納入建設(shè)低碳城市的城市戰(zhàn)略中

實(shí)際上，屋頂綠化應(yīng)是低碳城市建設(shè)的重要內(nèi)容。首先，建筑主要集中于城市，屋頂綠化在實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排中具有不應(yīng)忽視的作用，因此，屋頂綠化是城市實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑之一。其次，城市作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的中心，普遍面臨發(fā)展所帶來的一系列環(huán)境問題，人居環(huán)境嚴(yán)重惡化，屋頂綠化則是緩解眾多城市環(huán)境問題的有效方法。如上節(jié)所述，屋頂綠化可降低熱島效應(yīng)，改善城市熱環(huán)境；可吸收有害氣體、有效滯塵，凈化空氣；固碳釋氧，增加空氣中氧氣濃度；可降低噪聲，改善城市聲環(huán)境；可有效截留雨水，緩解城市雨洪壓力，減少城市污水處理量，可美化城市，豐富城市空間層次，改善城市可視環(huán)境；可有效增加生態(tài)面積、休閑場(chǎng)所，拓展城市生活空間。因此，屋頂綠化充分體現(xiàn)了低碳城市節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的基本理念，屋頂綠化應(yīng)該成為低碳城市建設(shè)最直接、可靠的有力措施之一。目前，即使我國(guó)屋頂綠化發(fā)展比較快的城市，屋頂綠化面積占可綠化屋頂?shù)谋壤才c發(fā)達(dá)國(guó)家城市的15%～30%相差甚遠(yuǎn)[10]。以上海為例，屋頂面積共1.2億m2以上，現(xiàn)有可綠化屋頂達(dá)1900萬m2，每年新增屋頂面積約300萬m2，但近年平均每年完成屋頂綠化僅10萬m2，屋頂綠化任重道遠(yuǎn)。將屋頂綠化納入建設(shè)低碳城市的戰(zhàn)略中，將有力推動(dòng)屋頂綠化的快速發(fā)展，解決目前屋頂綠化發(fā)展相對(duì)緩慢的局面。

3 低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代有關(guān)屋頂綠化的幾個(gè)討論

3.1 屋頂綠化面臨太陽能利用對(duì)屋頂空間的競(jìng)爭(zhēng)

在城市推廣普及太陽能一體化建筑、太陽能集中供熱水工程，建設(shè)太陽能采暖和制冷示范工程，是《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》的政策和措施之一。隨著技術(shù)創(chuàng)新和推廣普及，在建筑的太陽能利用方面的成本可能會(huì)大幅下降，發(fā)展會(huì)很快，由此形成對(duì)屋頂空間的競(jìng)爭(zhēng)。這在新建建筑方面可能更為突出。當(dāng)然，屋頂綠化在綜合效益方面比建筑的太陽能利用更具優(yōu)勢(shì)。因此，在建筑設(shè)計(jì)、城市發(fā)展中，應(yīng)綜合考慮屋頂空間的利用。屋頂綠化如果不納入建筑設(shè)計(jì)規(guī)程、不納入低碳城市戰(zhàn)略，將不利于屋頂綠化的發(fā)展。

3.2 屋頂綠化面臨節(jié)能建筑材料發(fā)展的威脅

建筑節(jié)能是國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略中的重要領(lǐng)域和扶持領(lǐng)域。隨著新的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能建材與綠色建材的不斷應(yīng)用，節(jié)能建筑將迅速發(fā)展。這勢(shì)必減弱屋頂綠化對(duì)建筑保溫隔熱、延長(zhǎng)壽命、減少維護(hù)方面的節(jié)能減排作用。雖然保溫隔熱材料不能實(shí)現(xiàn)對(duì)屋頂綠化的節(jié)能減排作用完全替代，但對(duì)屋頂綠化的多功能主導(dǎo)利用方向會(huì)產(chǎn)生影響。在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，屋頂綠化要發(fā)展，一方面要將屋頂綠化作為建筑節(jié)能技術(shù)的一項(xiàng)內(nèi)容，納入建筑節(jié)能體系，推進(jìn)新建建筑的屋頂綠化，另一方面，也要納入既有建筑節(jié)能改造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，使屋頂綠化在既有建筑節(jié)能改造中充分發(fā)揮作用。

3.3 屋頂綠化要注重制氧、凈化效應(yīng)而不是固碳效應(yīng)

屋頂綠化借助于植物的光合作用可以吸收CO2，放出O2，發(fā)揮吸碳釋氧的效應(yīng)。但由于屋頂綠化主要以草、灌為主，木質(zhì)化較少，因此很難像森林一樣持久地將CO2固定下來，起到減少大氣中溫室氣體含量的間接減排作用，即碳匯作用。但是，屋頂綠化卻可以增加空氣中氧氣濃度、可吸收有害氣體、有效滯塵，改善城市大氣環(huán)境，所以屋頂綠化要注重制氧、凈化效應(yīng)而不是追求固碳效應(yīng)。目前，限于屋頂綠化比較惡劣的植物生存條件，屋頂綠化植物基本選擇耐旱、耐風(fēng)、耐熱（冷）的品種，無疑降低了植物的生長(zhǎng)量。實(shí)際上屋頂綠化的生態(tài)功能大多數(shù)是基于植物生長(zhǎng)的，因此今后在屋頂綠化植物的品種選擇、培育中，還應(yīng)考慮植物的生長(zhǎng)量問題。從發(fā)揮屋頂綠化生態(tài)功能出發(fā)，在草、灌配合中，應(yīng)適度增加快速增長(zhǎng)的灌木比重，條件允許，還可增加部分喬木；優(yōu)選耐旱、耐風(fēng)、耐熱（冷）同時(shí)具有高生長(zhǎng)量的品種。植物生長(zhǎng)產(chǎn)生的大量綠化垃圾可以作為生物質(zhì)能源得到利用，同樣也可起到節(jié)能減排作用。

3.4 屋頂綠化不限于屋頂、不限于“周邊不與自然土相連接”的狹窄范圍

不管在學(xué)術(shù)領(lǐng)域還是政策領(lǐng)域，很多人將屋頂綠化局限在屋頂?shù)姆懂?，局限在“周邊不與自然土相連接”的狹窄范圍。實(shí)際上，屋頂綠化僅僅是一個(gè)通稱，它應(yīng)泛指在各類建筑物的立面、頂部區(qū)域所進(jìn)行的綠化。建筑物是指人類用石材、木材等建筑材料搭建的、相對(duì)于地面固定的、有一定存在時(shí)間的供人居住和使用的一切物體，包括房屋、圍墻、橋梁、候車廳、假山、亭、廊等，立面、頂部區(qū)域指建筑物各個(gè)方向與大氣接觸的部分，包括屋頂、天臺(tái)、露臺(tái)、陽臺(tái)、外墻面等。將屋頂綠化局限于屋頂區(qū)域、建筑物頂部空間都是狹隘的。像爬山虎、葛藤等攀緣植物，是一種很好的綠化資源[11]，盡管可能根在地面，但卻攀附于墻面、屋頂，因其利用的仍是建筑物的立面、頂部區(qū)域，這是其生存空間的主體，也應(yīng)屬于屋頂綠化的范疇。實(shí)際上，這種綠蔭遮蔽的屋頂綠化模式由于對(duì)房屋承重要求不高、成本低廉、管護(hù)要求不高、利用地面極小，具有很高的推廣價(jià)值。將屋頂綠化局限在“周邊不與自然土相連接”“脫離地氣”的狹窄范圍顯然是不利于采用多種形式實(shí)現(xiàn)屋頂綠化的。

3.5 屋頂綠化要考慮對(duì)水資源的消耗

屋頂綠化有力解決了城市地面綠化與城市發(fā)展“爭(zhēng)地”的矛盾，可以極大增加城市綠量，改善城市環(huán)境。但不可否認(rèn)的是，水資源同樣是大多數(shù)城市的稀缺資源。經(jīng)測(cè)定，盡管以耐旱植物為主，北京簡(jiǎn)單式屋頂綠化年灌溉用水量為0.5～0.8t/m2，花園式屋頂綠化為1.2～2.5t/m2，這樣，北京目前每年用于屋頂綠化的水量大約60萬～100萬t。隨著屋頂綠化面積的不斷擴(kuò)大，屋頂綠化水資源需求將會(huì)越來越大，因此，應(yīng)加大用于屋頂綠化的耐旱植物品種的研發(fā)，爭(zhēng)取盡量減少人工灌溉干預(yù)，加強(qiáng)屋頂綠化灌溉技術(shù)的提高，節(jié)約用水，同時(shí)，要積極利用城市中的水資源，從而減輕對(duì)城市水資源壓力。

3.6 屋頂綠化要善于運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制

從總體上來講，屋頂綠化是一種公共物品，因?yàn)槠湫б嬗沙鞘泄蚕?，具有非排他性、非?jìng)爭(zhēng)性特點(diǎn)，因此屋頂綠化所需資金需要由政府提供。但這不意味著必須要由政府經(jīng)辦。應(yīng)在政府出資的情況下由市場(chǎng)完成，從而提高屋頂綠化的經(jīng)濟(jì)效率。這也不意味著私人不能夠參與。實(shí)際上現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的很多都市人都懷揣“都市農(nóng)夫”的夢(mèng)想，一份針對(duì)北京、上海、廣州等8個(gè)城市的1308名18周歲及以上常住居民調(diào)查顯示，超過33.1%的城市人表示有意向成為都市農(nóng)夫，其中25.4%表示比較愿意，7.7%表示非常愿意；“都市農(nóng)夫”每年愿花費(fèi)1 668元、31.1天實(shí)現(xiàn)和滿足夢(mèng)想[12]。顯然，依靠城市周邊各類農(nóng)莊既不方便，費(fèi)用也過于高昂，更不符合低碳的要求。將屋頂綠化從一種公共物品轉(zhuǎn)化為一種市場(chǎng)資源，出賣、出租給城市居民，成為實(shí)現(xiàn)和滿足“都市農(nóng)夫”夢(mèng)想的場(chǎng)所，將會(huì)大大解決政府資金投入有限，屋頂綠化進(jìn)展緩慢、有建無養(yǎng)的問題。

就城市整體而言，房屋、道路、庭院大致各占城區(qū)面積的1/3。傳統(tǒng)的地面綠化由于土地面積的剛性限制，幾乎走到了盡頭，沒有多少潛力可挖。如果把屋頂全部綠化起來，城市綠化覆蓋率可增加15%。目前，國(guó)內(nèi)外城市建成區(qū)屋頂綠化，發(fā)展很不平衡，我國(guó)仍處于初級(jí)階段，但在一些發(fā)展較快的城市其發(fā)展?jié)摿θ匀缓艽蟆６覈?guó)屋頂綠化發(fā)展較緩慢的原因也非技術(shù)問題，而主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是建筑設(shè)計(jì)上考慮欠缺；二是經(jīng)濟(jì)效益不高而致使屋頂綠化未受足夠重視；三是居民對(duì)其認(rèn)識(shí)不夠、沒有養(yǎng)成習(xí)慣；四是尚無鼓勵(lì)政策或立法，使屋頂綠化在城市綠化中所占比重很小。但無論如何，在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，屋頂綠化在建設(shè)低碳城市、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)中都將大有作為。

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