垂直绿化在我国建筑中的研究现状与发展趋势.pdf

27城市与建筑City&Architecture2023NO.06ResearchStatusandDevelopmentTrendofVerticalGreeninginArchitectureinChinaYuXiaoping,ZhouXinyuanAbstract:Withtheaccelerationofurbanization,thedensityofurbanbuildingsisincreasing,resultinginasharpdecreaseintheamountofgreenspaceavailableinthecity.Atpresent,promotingthegreeningofbuildingroofsandwallshasbecomeaneffectivewaytoimprovethegreeningrateofacity.ThispaperfirstusedtheliteraturevisualizationtoolCitespacetoexplainthecomprehensivebenefitsofverticalgreening,includingairpurification,energysavingbenefitsandotherecologicalbenefits,fromtheaspectsofresearchinstitutions,high-frequencykeywords,prominentwords,timelines,andsoforth.Secondly,thispaperanalyzedtheapplicationanddevelopmenttrendofverticalgreeningintypicalbuildingtypes,pointingoutthatverticalgreeningshouldfullyconsiderthemainstructureofthebuilding,externalenvironmentalfactors,andthecoordinationwiththeutilizationofsolarenergyresourcesinbuildings.Theanalysisandtrackingofhotissuesaboutverticalgreeningofbuildingsinthispapercanprovidereferenceforengineeringapplicationresearchinthisfield.Keywords:verticalgreening;ecologicaleffect;greenbuilding;buildingenergyconservation收稿日期：2022-07-31作者简介：余晓平（1973），女，四川自贡人，博士，教授，主要从事医养建筑室内环境研究；周鑫远（1998），女，重庆人，硕士研究生，研究方向为绿色建筑与建筑节能。0 引言随着社会经济不断发展，城市化不断推进，城市环境可用绿地面积越来越少，而人们对居住环境品质的要求越来越高，希望居住空间更加亲近自然。这就使得继地面绿化后，占地面积少的垂直绿化成为城市绿化的重要内容1。在城市绿化中，垂直绿化包括建筑物绿化和构筑物绿化，其中，建筑本体绿化又包括屋顶绿化、阳台绿化和外墙绿化。科学开展建筑绿化不仅可以起到美化建筑环境、改善城市生态的作用，同时可以改善建筑围护体系的热工性能，从而降低运行能耗。随着既有住区绿色化改造对围护体系性能要求的进一步提升，墙体垂直绿化的需求日益增加，目前，学界已有大量针对建筑垂直绿化的研究。本文通过文献综述，解析和追踪建筑中垂直绿化的研究热点问题，为该领域工程应用实践提供参考。1 我国垂直绿化文献分析以 CNKI 为检索平台，在“高级检索”中进行检索，检索策略为：（主题=垂直绿化），时间范围设定为 2000 年 1 月 1 日至 2021 年 12 月31 日，共检索到相关文献 3337 篇；以（主题=建筑节能）进行结果中检索，共检索到相关文献 131 篇。经过逐一筛选，剔除会议文献、特色期刊、学术辑刊等不符合纳入标准的文献，额外增加手动检索，最终获得214 篇有效文献，以 Refworks 格式导出，重新命名并保存。在 CiteSpace软件，将时间跨度设定为 2004 年 1 月至 2021 年 12 月，时间切片设定为1 年，阈值为 Top50，节点类型选择关键词共现分析和可视化图谱的绘制，以聚类分析结果与时间结合分析得到时间线图，找到研究变化趋势。1.1机构分布分析以研究机构为节点进行可视化分析（表 1），节点处名称的字号大小表示该机构的网络中心性，发文机构图谱中共生成 81 个节点，但各个节点之间没有连线，说明这些机构间无合作关系。从表 1 可以看出，主要的研究机构是同济大学机械与能源工程学院、南京工业大学、西安建筑科技大学环境与市政工程学院、广西建筑科学研究设计院等。从上述四个主要研究机构的地理位置来看，西安属于温带季风气候，南京、上海、广西属于亚热带季风气候，夏季高温多雨、冬季温和少雨，且冬季植物没有明显的落叶期，又因为夏季多雨，冬季少雨，却并不干旱，植物叶片较doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2023.06.27引文检索：余晓平，周鑫远.垂直绿化在我国建筑中的研究现状与发展趋势 J.重庆建筑，2023（6）：27-32.垂直绿化在我国建筑中的研究现状与发展趋势余晓平，周鑫远（重庆科技学院建筑工程学院，重庆401331）摘 要：随着城市化不断推进，城市建筑密度不断增加，导致城市可用绿地面积急剧减少。当前，推广建筑屋顶和墙体绿化已成为提高城市绿化率的一种有效途径。该文首先运用 Citespace 文献可视化工具，从研究机构、高频关键词、突现词、时间线等方面阐述了垂直绿化所带来的综合效益，包括空气净化、节能效益以及其他生态效益。其次，分析了垂直绿化在典型建筑类型中的应用和发展趋势，指出垂直绿化应充分考虑建筑主体结构、外部环境因素，以及与建筑太阳能资源利用的协调。该文对建筑垂直绿化的热点问题的分析和跟踪，可为该领域的工程应用研究提供参考。关键词：垂直绿化；生态效应；绿色建筑；建筑节能中图分类号：TU985.12 文献标识码：A 文章编号：1671-9107（2023）06-0027-06Chongqing Architecture28第 22 卷 总第 236 期大，蒸腾作用较强，可能由于自然环境比较理想，促使这几个地区机构有条件进行垂直绿化研究。表 1 20042021 年我国垂直绿化研究机构被引频次被引频次参考文献3同济大学机械与能源工程学院同济大学机械与能源工程学院，20162河北工程大学建筑与艺术学院河北工程大学建筑与艺术学院，20212西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安建筑科技大学环境与市政工程学院，20152中国海诚工程科技股份有限公司中国海诚工程科技股份有限公司，20132南京工业大学南京工业大学，20132广西建筑科学研究设计院广西建筑科学研究设计院，20161四川农业大学林学园艺学院园林系，20041石家庄职业技术学院，20071中南大学建筑与艺术学院中南大学建筑与艺术学院，20131南京长江都市建筑设计股份有限公司南京长江都市建筑设计股份有限公司，20161.2高频关键词共现分析关键词可以体现一篇文章的核心内容，对关键词进行可视化分析，能够探寻本领域的研究热点。关键词垂直绿化共现图谱中，共有 281 个节点，511 条连线。选取出现频率较高的前 20 名（见表 2），其中，垂直绿化、建筑节能、立体绿化、绿色建筑出现频次较其他关键词更高，说明这 4 个领域得到了研究者的广泛关注。从中心性来看，垂直绿化、立体绿化、改造、既有建筑的中心性较高，说明学者们开始关注垂直绿化技术中的立体绿化，以及垂直绿化建筑在既有建筑改造中的发展。表 2 20042021 年垂直绿化发展趋势研究前 20 位高频关键词排序关键词频次中心性排序关键词频次中心性1垂直绿化580.7111居住建筑50.082建筑节能230.1312实测50.083立体绿化190.3413围护结构50.074绿色建筑140.1714建筑立面40.055节能90.1715实测分析40.016办公建筑70.1016屋顶绿化40.027节能改造60.0417数值模拟40.008既有建筑60.1918绿色改造30.039改造60.2719设计手法30.0010建筑能耗50.0820植物30.06注：中心性是指一个词充当“桥梁”的次数，次数越高，中心度越高，通常中心性超过 0.1 即为关键节点。1.3高频关键词聚类分析如图 1 所示，聚类值模块 Q 值为 0.7098（Q 0.3），说明聚类结构显著，平均轮廓值 S 为 0.9154（S 0.5 聚类合理，S 0.7聚类是令人信服的），表示聚类结构可信。图谱显示前 6 位聚类集群，与高频关键词共现类似，垂直绿化、立体绿化、既有建筑、绿色建筑、改造的聚类集群显现，间接说明在垂直绿化领域的研究聚焦于此。图 1 20042021 年我国垂直绿化发展趋势研究关键词聚类1.4高频关键词时间线分布图 2 中显示的是前 6 位聚类结果。在垂直绿化聚类模块中，关于碳氧平衡、降温增湿的关注度和热度最高。在立体绿化聚类模块中，关于生态住宅、热环境、建筑节能、屋面绿化的关注较高。在 2010 年前后，关于对既有建筑实施垂直绿化得到研究者的重视。1.5突现词分析突现词是指在某一时期内使用频次骤增的关键词，通过突现分析可以发现在该时间段内受到研究人员高度重视的关键词，不仅可以检验该学科未来发展的新兴趋势和骤然变化，而且还能反映活跃在前沿的研究节点。以关键词为节点进行图谱绘制（图 3），可以看出我国垂直绿化的研究发展趋势。图 3 表明，从2004 年开始人们对“降温增湿”的需求突然增大，到 2006 年学者们开始关注生态技术。2010 年，“节能改造”“建筑立面”“设计手法”三个关键词开始突现。2010 年上海世博会的召开为国人普及了“垂直绿化”这一概念，大家了解了很多不同的垂直绿化技术，研究者们开始关注节能、绿色建筑方面的发展。29城市与建筑City&Architecture2023NO.062 垂直绿化的综合效益2.1空气净化席仁静、赵国胜2-3都以西安地区为研究对象，并对屋顶绿化进行实测，测试结果表明：冬季绿化屋顶可以将 PM2.5、PM10浓度降低 2%左右，赵国胜3的研究还表明春季（35 月）绿化屋顶的空气净化能力增强，PM2.5、PM10 浓度能够分别降低7.2%、6.4%，表明屋顶绿化有一定的净化效果。植物墙、活墙都属于垂直绿化，可以吸附大气中的可吸入颗粒物，对室内空气净化同样有作用。王珂、陈秋瑜、杨学军等学者4-6通过实验证明垂直绿化应用在室内时，可以有效降低室内甲醛、PM2.5、PM10、二氧化碳的浓度。综上所述，垂直绿化对建筑室内外的空气都能起到一定的净化作用，两者相较而言，垂直绿化对室内的空气净化效果更佳。从已有研究来看，将垂直绿化应用于空气净化，其净化能力取决于植物本身。不同的植物所能净化空气中的污染物的能力有限，所以将垂直绿化应用于室内空气净化时，在植物的选取和搭配上需要具有针对性；同时，还要考虑植物自身的虫害防治以及蚊虫、蚂蚁等对室内人员的健康影响问题。除此之外，垂直绿图 3 2004 年2021 年我国垂直绿化发展趋势研究突现词分析图 2 2004 年2021 年我国垂直绿化发展趋势研究关键词时间线Chongqing Architecture30第 22 卷 总第 236 期化植物的净化能力与季节变化相关，冬季植物枯萎，植物净化能力下降，因此在选取垂直绿化植物时，要尽可能地选取四季常青的植物。但是四季常青的植物冬季可能会影响建筑得热，所以也要考虑选取的植物冬季是否有利于建筑保温。2.2节能效益分析2.2.1建筑垂直绿化改善室内热湿环境建筑垂直绿