201408241313綠屋頂的設計施工原則 -- 如何避免失敗的綠屋頂?

105-0921 綠屋頂--金門低碳展示館 (1).jpg - 綠屋頂--金門低碳展示館

 

      如何設計一個符合台灣氣候環境特性的綠屋頂?

      想要在屋頂施作空中花園卻又擔心以後發生漏水,該怎麼辦?

      綠屋頂會不會不好管理?

 

105-0920 莫蘭蒂颱風後--金門低碳展示館綠屋頂 (9).jpg - 綠屋頂--金門低碳展示館

 

      藍山從100年開始執行綠屋頂、綠牆、屋頂菜園的設計施工,累積了許多設計施工的案例,包含了工研院51館3座綠屋頂、新竹新恩堂綠屋頂、金門低碳展示館綠屋頂、新北市崇德國小香草綠屋頂及許多私人居家、商辦的綠屋頂,累積了各種綠屋頂從設計規畫到施工養護的實務經驗,經常擔任各縣市政府的綠屋頂補助案審查委員,也常受邀到大學、研討會演講,新加坡高空綠化論壇舉辦了三次也都與會,觀摩國外的綠屋頂經驗,期許自己設計施工的綠屋頂沒有失敗案例。

      在此分享綠屋頂的實務經驗作為想要設計綠屋頂的參考。

 

1-104-1013 工研院綠屋頂 (9).jpg - 1-3  綠屋頂--工研院51館-第二區-104年藍山園藝案例

 

      最多人問到的是「綠屋頂會不會漏水?」、「地震怎麼辦?」

      這些問題確實是需要慎重面對,設計施作時如果可以精確計算,都是可以確實避免掉失敗的可能。

 

105-0721 新恩堂綠屋頂 (17).jpg - 105-0623 新恩堂綠屋頂--斜屋頂綠化

 

      首先,我們需要認識綠屋頂的環境及結構特性,因為綠屋頂的環境與地面的花園截然不同,不能用一般庭園的思維,

      綠屋頂設計施工時需要認識的必要條件是:

1.荷重:

  (1)安全絕對會是第一考量,不會有人會為了享受屋頂花園、菜園而冒險。

  (2)建築結構的荷重決定了綠屋頂的樣貌,介質土壤的深度會是最重要的考量,但荷重問題其實很容易解決,因為建築物的荷重受到法規的規定而容易得知,即使是舊建築也可委請建築師或結構技師重新計算。

  (3)綠屋頂通常會使用輕質介質,正是因為荷重。

  (4)利用設計配置,可以調整設計的型態,例如只有部分區域加高土層高度來種植高大的喬木。

  (5)荷重計算時需要以「濕重」來計算,也就是土壤介質及植物在吸水飽合狀態下的重量。

2.高溫:

  (1)屋頂直接接受陽光曝曬,環境溫度上升很快。

  (2)屋頂水泥鋪面溫度極高,會傳導給綠屋頂的範圍。

  (3)白天與晚上的溫差很大,植物需要能夠度過酷暑的考驗。

3.快乾:

  (1)薄層綠屋頂的介質高度通常只有15-30cm,介質的水分有限,經過曝曬之後水分蒸散的速度很快。

  (2)需要避免介質過乾,造成植物萎凋而無法存活。

  (3)綠屋頂的噴灌系統設計與地面庭園截然不同,需要考量強風影響,調整噴灌頻率。

4.強風:

  (1)屋頂沒有遮蔽物可以阻擋東北季風及颱風的吹襲,風速極強。

  (2)適合綠屋頂的植物選擇,在設計一開始就對未來的綠屋頂影響深遠。

  (3)選擇適當的位置,可以利用屋突及女兒牆種植多元化的植物。

5.豪雨:

  (1)水很重,高度20cm的水就有200Kg,必須被計算在荷重承受的重量內。

  (2)綠屋頂設計時須以最大可能的降雨量做為評估標準。

  (3)排水系統的效率必須能夠承受最強豪雨的降雨量。

 

105-1120 峇里島風格空中花園-施工 (109).jpg - 峇里島風格空中花園

 

 

 

 

      我想從可能導致綠屋頂失敗的五個主因「防水、排水、土壤、灌溉、植栽」分析,簡述設計原則,希望能減少失敗綠屋頂的發生。

 

 

一.防水:

      防水功能維持正常是設置綠屋頂的先決條件,綠屋頂漏水也是台灣民眾最擔心的問題。

      其實良好設計的綠屋頂並不會造成防水的破壞,綠屋頂設置後可以減緩屋頂熱漲冷縮的變化,反而是屋頂的保護層。

      但設置綠屋頂之前,檢修防水層是否仍然良好是必要的,而防水層是否已經將屆使用年限也是必須考量,因此老舊建築建議在設置綠屋頂時應重新施做防水工程。

 

 

      評估前應進行「蓄水試驗」,確認防水層的功能,也是對防水工程的驗收。
      蓄水試驗至少需進行48小時,但是藍山建議還是以72小時(3天)最佳。詳細的技術分享文章請詳見文末的連結 。

 

 

      防水工程的工法與材料種類繁多,應由防水廠商提供專業建議。藍山最常用的是具有阻斷樹根生長功能的「斷根型瀝青防水毯」,配合底油及改質瀝青施工,兼具「防水層」及「阻根層」的功能,便宜又效果好。

 

 

 

二、排水:

      綠屋頂的排水設計需能將與水及時排出,以免堵塞而造成淹水。

      建議排水板的高度應在3公分以上。

      土壤介質具有良好的「保水率」時可以吸附大量的雨水,減少排水的負荷。

 

 

三、土壤介質:

      土壤介質是綠屋頂植栽的生長所必需,也因綠屋頂的土層高度較低,需特別設計調配,以免因為過重而超過房屋的荷重,造成結構安全的危害,建議使用「屋頂輕質土」做為土壤介質。

      土壤介質的重量是綠屋頂重量的主要來源,必須嚴格計算重量,而且是以飽含水分的「濕重」做為計算,才能避免過重。

 

 

四、灌溉給水:

      文獻大多推薦以「滴灌系統」做為綠屋頂的灌溉系統,可以減少蒸散、避免強風吹散而不平均,達成省水的功能。

      但是藍山認為還是推薦以「噴灌系統」為佳,原因如下:

    1.噴灌造價低廉

    2.噴灌維護容易,檢修及更換零件方便

    3.滴灌系統不容易觀察是否運作正常。

    4.植栽在綠屋頂設置初期時根系尚未長成,無法吸收滴灌系統的水分,仍需以噴灌系統澆灌,因此設置滴灌時必須再增加一套噴灌系統做為備用。

 

 

五、植栽:

      植栽的選擇是一門大學問,也是藍山在設計綠屋頂時最傷腦筋的項目,因為綠屋頂是個極端環境的地方,每個地方的差異性頗大,如果是直接套用建議植栽往往容易失敗。

      從去年參加建築研究所的「綠屋頂建置及維護手冊」的審查會議,到今年參加台灣建築中心為民眾編印的「綠屋頂手冊」審查會議,期間各委員多有提出植栽建議的說法,但是藍山認為「建議植栽」雖可參考,但是其時參考的價值不大,還是需要依據實際的環境現況選擇。

 

 

       僅以藍山寫過的幾篇綠屋頂技術或設計施工案例分享文章,提供作為參考。

     


 

延伸閱讀---

    「成功的綠屋頂至少需要經過哪些考驗? 以「工研院 51館國際會議廳薄層綠屋頂」為例」 

    「使用「隔熱蓄排水板」,設計兼具隔熱降溫、節水、滯洪多功能的蓄水型綠屋頂--元培醫事科技大學光曜樓綠屋頂」

    「綠屋頂及屋頂菜園的自動灌溉系統(噴灌 VS.滴灌VS.微噴灌) -- 實用分享篇」

    「綠屋頂的施作流程 --- 工研院51館國際會議廳綠屋頂」

    「營造峇里島休閒風格的空中花園--如何設計一座適合居家的露台花園?」

    「綠屋頂文章分類」

 

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