室內(nèi)植物墻空氣凈化效果的研究

王珂

圖01 室內(nèi)植物墻剖面結(jié)構(gòu)圖

1 概述

室內(nèi)空氣質(zhì)量（Indoor Air Quality） 的概念是20世紀(jì)70年代后期在一些西方國家出現(xiàn)的。由于人們80%以上的時(shí)間在室內(nèi)度過，室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人類健康有著重要影響。室內(nèi)空氣污染物主要來源于家具、裝飾裝修乃至室外大氣污染。尤其對(duì)于大氣污染愈發(fā)嚴(yán)重的我國，如何解決室內(nèi)空氣污染的問題已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。

植物墻（Green Wall）[1-6]是一種脫離土壤、與建筑融為一體的立體綠化形式，也是一種節(jié)能環(huán)保的建筑綠化形式。室內(nèi)植物幕墻，是指將室內(nèi)墻面全部或部分種植、覆蓋綠色植物；由支撐防水系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、栽培容器、植物等共同構(gòu)成的輕質(zhì)栽培系統(tǒng)。不僅可以滿足人們對(duì)自然界的綠色視覺需求，而且可以凈化室內(nèi)空氣、降溫增濕，陶冶生活情操。室內(nèi)植物墻不僅屬于園林綠化的一種形式，也屬于室內(nèi)裝修范疇，既可以節(jié)約室內(nèi)空間獲得較大的綠化面積，又可以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，因而越來越受到人們的青睞。

眾所周知，植物本身可以吸收有害氣體，同時(shí)其葉面茸毛還可以吸附、截留PM2.5等可吸入顆粒物，但單棵植物效率較低。植物墻由于其高密度的植物排列，可以高效去除空氣污染物，對(duì)于空氣污染物有著高效凈化作用。目前對(duì)于室內(nèi)植物墻的空氣的凈化效果研究較少，定量的評(píng)價(jià)其空氣污染物治理能力是推動(dòng)其普及和發(fā)展的重要依據(jù)。所以，室內(nèi)植物墻的實(shí)施方式以凈化效果成為了我們研究的重點(diǎn)[7]。

2 室內(nèi)植物幕墻的組成

室內(nèi)空氣凈化植物墻主要包含背板、種植容器、基質(zhì)、植物、灌溉系統(tǒng)等幾部分，下面我們將分別對(duì)各部分的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹（圖01）。

室內(nèi)墻體綠化防水是關(guān)鍵，其背板的選擇必須具有防水性，室內(nèi)植物幕墻一般選用pvc板配合金屬龍骨作為背板，同時(shí)要考慮所在位置墻體的牢固程度，非磚砌墻體不宜用于固定金屬龍骨，可通過其他方式實(shí)現(xiàn)背板縱向固定。

圖02 室內(nèi)植物墻的背板制作方法

圖03 室內(nèi)植物墻種植毯的固定

圖04 會(huì)議室室內(nèi)植物墻

圖05 接待大廳室內(nèi)植物墻

栽培容器是植物幕墻的核心部件，它可以是植物纖維或合成纖維做成的種植袋，也可以是各種高強(qiáng)度有機(jī)材料制成的可拼裝的種植盆。墻體綠化種植容器一般包括種植箱、種植盆、種植毯等，由于室內(nèi)空間較為有限，應(yīng)盡量選擇種植毯的方式，以節(jié)省室內(nèi)墻體綠化占地面積，同時(shí)降低對(duì)墻體承重的要求。

種植基質(zhì)必須具有良好的吸水性以及保水性，考慮到背板受力，應(yīng)選擇輕質(zhì)基質(zhì)，同時(shí)由于一般室內(nèi)采用循環(huán)水灌溉的方式，應(yīng)該盡量選擇無渣、不污染水源的種植基質(zhì)。由于水流過大，容易破壞植物根系，一般選擇頂端滴灌的方式，然而滴灌容易堵塞滴頭，水中懸浮顆粒物的處理是重中之重。

在植物選擇方面，盡量選擇覆蓋力強(qiáng)、根系淺， 以須根為主的植物， 這樣植物的根系與介質(zhì)結(jié)合快而緊密。還應(yīng)選擇觀賞性佳的植物， 以觀葉為主， 葉片要求厚重而且緊密， 株型低矮整齊， 四季觀賞效果好的最佳。選擇綜合抗性強(qiáng)， 耐濕熱、耐旱、耐強(qiáng)光或耐蔭，同時(shí)又能耐寒、病蟲害少的植物品種。一般常用的室內(nèi)垂直綠化的植物有鳳尾竹、綠蘿、鳥巢蕨等。避免在室內(nèi)使用釋放有害花粉的植物。

植物墻的藝術(shù)效果是通過植物的排布圖案體現(xiàn)的，只有出眾的圖案才能表現(xiàn)出一個(gè)作品的不凡，而良好的圖案不僅需要藝術(shù)修養(yǎng)，還需要對(duì)植物習(xí)性有充分了解，同時(shí)應(yīng)考慮到地域環(huán)境以及業(yè)主對(duì)于裝飾性的特殊要求。

在灌溉、補(bǔ)光系統(tǒng)方面，不僅需要能夠有效的按時(shí)對(duì)植物墻進(jìn)行灌溉，還應(yīng)考慮到噪音、光污染的問題，盡可能將澆灌時(shí)間、補(bǔ)光時(shí)間安排在無人時(shí)段。

3 室內(nèi)植物墻的工程實(shí)踐

中國建筑工程總公司技術(shù)中心根據(jù)上文所述室內(nèi)植物墻基本構(gòu)造進(jìn)行了大量的工程實(shí)踐（圖02），以緊鄰墻面焊接的鋼架作為植物墻的支撐，在鋼架上鋪設(shè)防水背板，并將種植袋、灌溉管路固定于背板之上（圖03）。

采用集水槽循環(huán)水的形式進(jìn)行蓄水并自動(dòng)灌溉，選取色溫為4 000k的光源對(duì)光線較差位置的植物墻進(jìn)行補(bǔ)光，以維持植物生長的基本光照度（約500lux）。

在室內(nèi)植物墻正常運(yùn)轉(zhuǎn)和植物的存活的前提下，為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化效果，根據(jù)美國宇航局研究結(jié)論[8-9]我們選取了鳳尾竹、虎皮蘭、綠蘿、吊蘭、龜背竹（圖04-06）等多種釋放氧氣、吸收有害物質(zhì)的室內(nèi)健康植物作為墻體綠化的主要植物品種，對(duì)幾個(gè)室內(nèi)墻面進(jìn)行了室內(nèi)墻體綠化施工。

圖06 辦工室室內(nèi)植物墻

圖07 可移動(dòng)室內(nèi)空氣凈化植物墻

圖08 室內(nèi)濕度的對(duì)比圖（縱坐標(biāo)單位為相對(duì)濕度，橫坐標(biāo)為時(shí)間）

圖09 室內(nèi)溫度的對(duì)比圖（縱坐標(biāo)單位為攝氏度，橫坐標(biāo)為時(shí)間）

表01 室內(nèi)空氣污染物去除檢測(cè)結(jié)果

為了促進(jìn)室內(nèi)空氣的微循環(huán)，在植物墻下方循環(huán)水池上安裝了靜音風(fēng)扇，方向平行于墻面，這樣不僅有利于植物葉面與空氣的交換，也有利于加大有效接觸面積，提高植物對(duì)污染氣體的吸收效率。

4 室內(nèi)空氣污染物治理檢測(cè)

為了定量檢測(cè)室內(nèi)植物墻對(duì)于不同有害空氣污染物的凈化效果，我們制作了可移動(dòng)空氣凈化植物墻，上方為1m2面積大小的植物墻，植物選用30%金邊吊蘭、30%綠蘿、30%袖珍椰子以及10%龜背竹，下方為循環(huán)水池（圖07）。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18883-2002中相關(guān)的檢測(cè)規(guī)定，對(duì)室內(nèi)植物墻的空氣污染物去除效果進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)方法如下：

（1）試驗(yàn)在密閉的容積為30m3的測(cè)試艙中進(jìn)行，將1m2植物墻放在測(cè)試艙內(nèi)。

（2）將污染物釋放源一次性投入測(cè)試艙內(nèi)，開啟風(fēng)扇使釋放源與艙內(nèi)空氣混合均勻，關(guān)閉風(fēng)扇，采樣檢測(cè)艙內(nèi)污染物濃度為初始濃度。

（3）開啟植物墻下方靜音風(fēng)扇，促進(jìn)艙內(nèi)氣體流動(dòng)，使植物墻正常運(yùn)行，4h、6h后分別采樣并測(cè)定艙內(nèi)污染氣體濃度。

我們利用植物墻分別對(duì)PM2.5、PM10、甲醛、苯、甲苯、TVOC（總揮發(fā)性有機(jī)物）等有害氣體進(jìn)行了凈化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。采用大氣采樣儀進(jìn)行氣體采樣，檢測(cè)儀器分別為：微電腦激光粉塵儀、分光光度計(jì)、氣相色譜儀等（表01）。

檢測(cè)結(jié)果表明室內(nèi)空氣凈化植物墻在生態(tài)建筑節(jié)能系統(tǒng)里表現(xiàn)良好，可以起到凈化空氣、節(jié)能雙重效果。經(jīng)檢測(cè)，生態(tài)墻對(duì)室內(nèi)甲醛、PM2.5的去除率分別達(dá)到90%、80%。

在150m2房間內(nèi)制作了8m2植物墻，植物選用30%袖珍椰子、20%吊蘭、30%龜背竹以及20%巴西美人，利用濕度儀檢測(cè)已安裝與未安裝植物墻房間24h內(nèi)濕度變化情況，并進(jìn)行了對(duì)比[10]。

圖08為該建筑室內(nèi)相對(duì)濕度實(shí)測(cè)圖[11]，藍(lán)色為安裝了植物墻的房間，紅色為對(duì)比組無植物墻房間，圖09為該建筑室內(nèi)溫度實(shí)測(cè)圖，紅色為安裝了植物墻的房間，藍(lán)色為對(duì)比組無植物墻房間。由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出植物墻對(duì)建筑物內(nèi)的溫濕度調(diào)節(jié)作用十分明顯，植物墻可使室內(nèi)溫度降低3-5℃，濕度提高10-20%，可以減少夏季空調(diào)使用率，起到低碳節(jié)能的目的。

5 總結(jié)

綜上所述，我們對(duì)室內(nèi)植物墻構(gòu)造及其空氣凈化效果進(jìn)行了深入研究，在保證植物正常存活的前提下，通過植物的選擇、空氣微循環(huán)的促進(jìn)等手段提高植物墻的空氣凈化效果。對(duì)不同空氣污染物進(jìn)行了凈化效果檢測(cè)，結(jié)果表明室內(nèi)空氣凈化植物墻可以有效降低室內(nèi)各種有害空氣污染物濃度。在我國空氣污染愈發(fā)嚴(yán)重的今天，本研究將為我國室內(nèi)植物幕墻產(chǎn)業(yè)的推廣提供了有力的依據(jù)。

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