吴志能，邹 敏，陈 祥，艾丽皎，先旭东

(重庆市风景园林科学研究院，重庆 401329)

重庆市屋顶绿化的降温增湿效应

吴志能，邹 敏，陈 祥，艾丽皎，先旭东

(重庆市风景园林科学研究院，重庆 401329)

选择在植物降温作用最为明显的夏季，以重庆市不同屋顶绿化类型为研究对象，比较研究简单式和花园式屋顶绿化的降温增湿效应。结果表明，简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化对室内温度的平均降温程度分别为1.75 ℃、4.35 ℃；与无绿化屋顶相比，简单式、花园式屋顶绿化对屋顶环境的平均降温程度分别为2.55 ℃、9.81 ℃，增湿效果分别为5.01%、21.19%，降低地表温度的程度分别为7.93 ℃、18.14 ℃。表明屋顶绿化具有显著的降温增湿效应。

屋顶绿化；空气温度；空气湿度；地表温度；重庆市

屋顶绿化是以各类建筑物顶部的平台为依托，营造不同园林景观的空间立体绿化模式。屋顶绿化作为城市立体绿化的重要形式之一，在丰富和拓展城市绿化空间、改善城市生态环境等方面具有十分重要的作用[1]。屋顶绿化主要分为简单式屋顶绿化和花园式屋顶绿化2大类，简单式屋顶绿化主要采用草本植被栽植于屋顶绿化结构层上，重量轻，适用范围广，养护投入少。而花园式屋顶绿化是指采用建筑、水体和景观小品等丰富的造景形式，进行“乔灌草”复层配置模式的屋顶绿化类型[2]。屋顶绿化的发展已有近2000 a的历史，古巴比伦的“空中花园”是早期屋顶绿化的典型代表。屋顶绿化最早在欧洲兴起，随后在美洲发展起来，之后在许多发达国家迅速发展[3]。我国屋顶绿化始于20世纪60年代，现在仍处于起步阶段，与发达国家的屋顶绿化水平有很大差距。目前，国内外对屋顶绿化的研究主要集中在屋顶绿化植物的选择及屋顶绿化的生态效益，如降温增湿、固碳释氧、杀菌滞尘等方面[4-13]。

重庆作为最年轻的直辖市，城市社会经济发展迅速，在山地城市绿化用地有限的情况下，发展屋顶绿化等立体绿化模式，能有效地节约土地资源、美化城市生态景观，具有重要的生态、经济和社会效益，符合 “美丽重庆”和“山水重庆”建设的要求[14-15]。目前，有关屋顶绿化生态效应的定量研究较少，因此，在“生态城市”、“低碳环保”、“绿色宜居”等为主题的城市环境建设理念盛行的背景下，开展不同类型屋顶绿化的降温、增湿等生态效益研究，阐明屋顶绿化在缓解城市热岛效应强度和改善城市环境质量方面的作用，具有重要的理论和现实意义。

1 研究地概况和研究方法

1.1 试验地概况

重庆市位于东经105°11′—110°11′、北纬28°10′—32°13′，总面积8.24万km2，地貌以丘陵、山地为主，山地面积占全市总面积的75.3%。气候温和，属亚热带季风性湿润气候，年均气温18 ℃左右，冬季最低气温平均在6～8 ℃，夏季炎热，7月每日最高气温均在35 ℃以上，年日照时间1000～1200 h，冬暖夏热，无霜期长，雨量充沛，年均降水量1000～1450 mm。目前，重庆主城区绿化覆盖率达36%。

本研究选定重庆市风景园林科学研究院简单式屋顶绿化(图1)和重庆市园林事业管理局花园式屋顶绿化(图2)作为试验观测样地，并分别以每个屋顶绿化调查点周边无绿化的屋顶为对照。花园式屋顶绿化位于重庆市鹅岭正街179号重庆市园林事业管理局4楼屋顶，总面积约为200 m2，绿化覆盖率为60%，土层厚度约为35 cm，主要绿化植物有红叶石楠(Photiniaxfraseri)、桂花(Osmanthusfragrans)、三角枫(Acerbuergerianum)、山茶花(Camelliajapomica)、棕竹(Rhapisexcelsa(Thunb)Henry ex Rehd)、海桐(Pittosporumtobira)、结缕草(Zoysiajaponica)。简单式屋顶绿化位于重庆市九龙坡区白市驿镇芳驿路8号重庆市风景园林科学研究院4楼屋顶，总面积约200 m2，主要屋顶绿化植物为佛甲草(SedumlineareThunb.)。试验地基本情况见表1。

表1 屋顶绿化试验楼房基本情况

图1 简单式屋顶绿化图2 花园式屋顶绿化

1.2 研究方法

1)仪器设备。温湿度测定采用testo174H自动温湿度仪(温度测定范围为-40～85 ℃，精度为0.01 ℃；湿度测定范围为0～100%，精度为0.01%)，调查前对每个自动温湿度记录仪进行校正，在开阔场地(重庆市风景园林科研院内)将仪器安装在平稳的三脚架上(距地面1.5 m)，同步记录气温、空气湿度。地温测定采用CASON CA380手持式红外地温仪，调查前在重庆市风景园林科研院内开阔场地连续进行地温测定。连续观测2 h后分别对比每个温、湿度仪和地温的观测结果，选出观测数据中重复最多的数据，以此为基准对仪器进行统一校准。

2)调查方法。测定日期选择在植物降温作用最为明显的夏季(7月10—12日)进行，观测日均为晴朗高温、无风或弱风(风力小于3级)的天气条件。于9∶00—17∶00，对绿化屋顶、室内和对照(裸露屋顶)1.5 m处的气温、空气相对湿度和地表温度进行测定，重复3次，空气温、湿度及地温均为每隔5 min记录1次，将每个正点和半点前后5 min的记录数据平均后作为各正点和半点的气温、相对湿度、地温。测定时将自动温、湿度记录仪放进百叶箱内，安装在平稳的三角架上，最大限度保证仪器免受外界人为干扰。

1.3 数据处理

分别将简单式、花园式屋顶绿化及对照3 d内每个调查点同一时刻的气温、相对湿度、地温加以平均，算得屋顶绿化不同时刻的气温、相对湿度、地温，并进行比较分析。

图3 不同类型屋顶绿化室内、屋顶及对照温度日变化图

2 结果与分析

2.1 不同类型屋顶绿化的气温变化

由图3可以看出，随着太阳辐射的增强，不同类型屋顶绿化调查点的气温日变化均随着时间的推移呈先逐渐上升后下降趋势，其中，简单式屋顶绿化和对照的温度上升速度较快，而花园式屋顶绿化中气温上升相对较慢。不同观测点均在12∶00—15∶30时间段内气温较高，在15∶30时均达到最大值。同时，不同类型屋顶绿化的室内温度均低于屋顶的温度，屋顶绿化的温度均低于对照的温度，由此可知，在夏季高温季节，屋顶绿化可以有效地降低室内温度。

由表2可以看出，屋顶绿化的降温作用十分明显。然而，不同类型屋顶绿化的降温效果不同。简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化对室内温度的平均降温程度分别为1.75 ℃、4.35 ℃；降温幅度分别为0.13～3.14 ℃、3.34～5.00 ℃；对室内的降温幅度，花园式屋顶绿化为简单式屋顶绿化降温幅度的2.5倍，花园式屋顶绿化对室内的降温效果明显好于简单式屋顶绿化，有很好的建筑节能效果。以1台1.5匹的分体式空调机为例，如果温度降低1 ℃，按照每天运行10 h计算的话，可以节能0.5 kw·h，而空调调低1 ℃所能感受到的舒适度并不会增加。重庆市夏季开空调的时间按照100 d计算，每户屋顶绿化的受益者将节省50 kw·h电量。夏季简单式屋顶绿化可节省87.5 kw·h电量，节省电费47.25元；而花园式将节省217.5 kw·h电量，节省电费117.45元。

与无绿化屋顶(CK)相比，简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化的平均降温程度分别为2.55 ℃、9.81 ℃；降温幅度分别为1.27～3.36 ℃、6.20～11.51 ℃；花园式屋顶绿化的降温幅度为简单式屋顶绿化降温幅度的3.8倍。表明，花园式屋顶绿化的降温效果明显好于简单式屋顶绿化。

表2 不同类型屋顶绿化的降温效果 ℃

2.2 不同类型屋顶绿化的空气相对湿度变化

不同类型屋顶绿化空气相对湿度的变化情况如表3和图4，9∶00—15∶30受太阳辐射直接照射增强，空气相对湿度呈逐渐降低的趋势，15∶30—17∶00随着太阳辐射强度变弱，空气相对湿度呈逐渐上升的趋势。不同类型屋顶绿化湿度的日变化规律中，2个未绿化屋顶(对照)的湿度大小变化趋势较为相同，均明显低于绿化屋顶空气湿度；花园式屋顶绿化的屋顶空气湿度明显高于简单式绿化的屋顶空气湿度。与对照相比，简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化的平均增湿效果分别为5.01%、21.19%，花园式屋顶绿化的日增湿效果为简单式的4.2倍。2种类型的日增湿幅度分别为3.21%～6.12%、12.92%～24.90%。

从图4可以看出，3种类型屋顶平均湿度日变化动态基本呈单峰分布，湿度最高值均出现于9∶00，最低值出现于15∶00—15∶30，各时段内湿度变化幅度较大，上午湿度持续下降，而到15∶30后，湿度开始上升。

表3 不同类型屋顶绿化空气相对湿度日变化 %

图4 不同类型屋顶绿化空气相对湿度日变化图

2.3 不同类型屋顶绿化的地表温度变化

夏季不同屋顶绿化类型的地表温度日变化见表4、图5，夏季屋顶地表温度的变化趋势与气温的变化趋势一致，即9∶00—15∶30间，太阳辐射强度增强，地表温度呈先增加而后逐渐降低的趋势，在9∶00地表温度均为最低值，均在14∶00—15∶30期间达到最大值；在15∶30—17∶00期间随着太阳辐射强度变弱，地表温度呈现明显下降的趋势。

由图5可知，不同类型屋顶绿化的地表温度均明显低于对照，而花园式屋顶绿化地表温度明显低于简单式屋顶绿化地表温度。屋顶绿化降低地表温度的程度，简单式为7.93 ℃、而花园式为18.14 ℃；屋顶绿化降低地表温度的效果，花园式为简单式的2.3倍；屋顶绿化降温幅度，简单式为1.17～14.30 ℃，花园式为9.25～24.17 ℃。这是由于花园式屋顶绿化主要采用乔灌草复层植物配置模式，植被覆盖率高，绿量大，能够有效地缓解地表对太阳辐射的吸收，降低地表温度。

表4 不同类型屋顶绿化地表温度日变化 ℃

图5 不同类型屋顶绿化地表温度的日变化图

3 结论

研究结果表明：不同类型屋顶绿化的室内温度均低于屋顶的温度，简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化对室内温度的平均降温程度分别是1.75 ℃、4.35 ℃，对室内的降温幅度花园式屋顶绿化为简单式屋顶绿化的2.5倍。夏季简单式屋顶绿化将节省87.5 kw·h电量，节省电费47.25元；而花园式屋顶绿化将节省217.5 kw·h电量，节省电费117.45元。与无绿化屋顶(CK)相比，简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化的平均降温程度分别为2.55 ℃、9.81 ℃，花园式屋顶绿化的降温幅度为简单式屋顶绿化降温幅度的3.8倍。简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化的平均增湿效果分别为5.01%、21.19%，降低地表温度的程度分别为7.93 ℃、18.14 ℃。

屋顶绿化具有十分重要的生态效应，尤其在夏季高温季节具有重要的降温增湿效果。在城市用地紧张的情况下，增加城市屋顶绿化面积，提高城市绿化覆盖率，构建“乔灌草”复合植物配置模式，可以有效降低屋顶温度，增加空气相对湿度，调节气候，缓解城市的热环境状况，使城市园林绿化发挥更大的综合效益。由于时间、精力和条件的限制，对于屋顶下部(室内)的温湿度的测量存在一定的困难，本文仅对屋顶绿化夏季的降温、增湿效应进行研究，有关屋顶绿化春、秋和冬季的温湿度变化及屋顶绿化在滞尘、降噪等方面的生态效应有等进一步研究。

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The Ecological Effects of Roof Greening in Chongqing

WU Zhi-neng，ZOU Min，CHEN Xiang，AI Li-jiao，XIAN Xu-dong

(ChongqingInstituteofLandscapeGardening，Chongqing401329，China)

This paper take different roof greening in Chongqing as research object，and choose the most obvious plant effect season summer as research time，so as to compare the cooling and humidifying effects of simple and garden roof greening modes.The results show that simple roof greening and garden roof greening′s average temperature indoor is 1.75 ℃ and 4.35 ℃ respectively；compared with blank roof，simple roof greening and garden roof greening′s cooling degree is 2.55 ℃，9.81 ℃ respectively，and the humidifying effects are 5.01%，21.19%；the sample and garden roof greening′s cooling degree of the surface temperature is 7.93 ℃ and 18.14 ℃ respectively.The results indicate that green roofs have significant ecological effect.

roof greening；temperature；humidity；land surface temperature；Chongqing

2014-04-26；

2014-05-03

重庆市建设科技计划项目(绿色建筑与节能技术研究子课题三：屋顶绿化和垂直绿化在建筑中应用，城科字2012第(8-3号))；重庆市园林局科技计划项目(YKZ2013-012)

吴志能(1988—)，女，河南潢川人，重庆市风景园林科学研究院工程师，硕士，从事城市生态学研究。E-mail：wuzhineng524@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.019

S731.2

A

1002-7351(2015)01-0087-05