永續城市 – 打造專屬生態屋頂

21世紀都市匯集了50%的人口,聯合國預估2050 年人口將達96億,其中有 66%居住在都市,綠地逐漸被水泥叢林取代,便利的都市生活帶來了熱島效應、都市洪災、噪音、空氣污染、紊亂交通、糧食及能源危機、大量廢棄物 ,挑戰及考驗著未來都市規劃、城市永續所需等重大議題,尤其全球二氧化碳急速上升、溫度節節高升,極端氣後衝擊環境生態、人類的生活品質與生存空間,減緩氣候變遷帶來的危機,決定權有一半在你我手裡,改變現況,替未來多爭取些時間。

G-HOME技嘉永續生態屋頂於2013年6月正式啟用,對照G-HOME建置前後之屋頂,建置前像是一塊吸熱的鐵板,完工後則像是一塊大型海綿,除減緩都市熱島效應外,在自然環境及人文活動方面也展現卓越成效。有感於屋頂綠化對人與自然環境創造了寶貴的價值,我們集結屋頂綠化相關經驗,以淺顯易懂之方式,讓社會大眾更了解生態屋頂的美好,期望喚起更多有志一同的朋友投入推廣及建置,讓屋頂綠化不再是夢想,而是每個人只要有心都可以為保護環境、生態而努力,讓我們一起淨化心靈、美化人生,散播綠色幸福、感受自然的生命力。

綠化成功進行式

集眾多優點於一身的綠屋頂,仍有些令人裹足不前的顧慮,譬如說:建置經費、漏水問題及日後維護等,此篇就來談談這些狀況,為您破除心中疑慮,讓屋頂綠化不只是個嚮往,而能實際付諸行動。

屋頂綠化最常被提出的「核心問題是防水、排水」,抓漏或防漏問題存在台灣的傳統透天厝或公寓大廈由來已久,主要原因包括:房屋老舊、建材自然老化而漏水,或設計不良而積水,導致防水層加速老化;其次是台灣位處多震地帶,地震後屋頂的小裂隙成為漏水源頭,如在屋頂有漏水疑慮之下,更讓人對屋頂綠化裹足不前,即使屋頂進行二次防水是否能一勞永逸呢?萬一綠化後屋頂漏水了,是否綠化的心血就全部化為烏有?這些都是屋頂綠化過程中最令人擔心的疑慮。

 一般而言防水工程保固僅三年,當然特殊工法不在此限,三年不漏水保證足夠嗎?如防水保固僅三年,這樣屋頂綠化值得嗎?

但如果不處理漏水,房子的壽命必定大幅縮短,出現的滲水、瓷磚掉落、壁癌等問題,更讓人住的不健康。局部的防漏工程,常常事倍功半,因此分享二次防水的經驗供大家參考。

首先需評估屋頂的結構型式,以技嘉科技營運總部大樓為例,其頂樓地面為保麗龍水泥隔熱磚,該隔熱層僅以沾粘方式施工,因此進行二次防水工程前,需予以全數刨除,刨除方式建議以人工處理,以避免破壞原始之水泥保護層,當然每棟大樓或者一般陽台的頂樓結構不盡相同,其原則為「移除未穩固與結構層結合的地隔熱層或沾粘地磚」,並清理至原始結構層,過程中切記不可破壞原結構層,以避免未來施作的二次防水失敗,此工法絕對不可省略,否則二次防水後,可能因熱漲冷縮或內層原有積水,而致二次防水工程失敗。第二,原始表層移除後需確實清潔表面,不可遺留任何粉塵,讓結構層完全乾淨,後續施工才能牢固。第三,清除表層及施作水泥砂漿乾燥後建議施作架橋劑,讓原結構層與二次防水工程能緊密結合,以防止可能產生剝離的情形。

在防水的基本概念上,「疏導遠優於防堵」,故防範漏水的第一步是優化排水,而一般老舊屋頂在防水考慮上較少,日經月累的積水,考驗著頂樓的防水功力,並加速屋頂老化,因此二次防水工程中水泥砂漿鋪設時,應同步建立洩水坡度,且洩水坡度之方向亦需注意,主要是確保排水順暢才不會造成積水。根據相關法規,一般建物屋頂之洩水坡度須達到0.5%-1%(1/200~1/100),而綠屋頂洩水坡度應以2%(1/50)為最低限度。

綠屋頂完工之後,更要確保排水孔的通暢,以避免排水孔堵塞而積水,一般採用高腳落水頭來降低排水口被落葉堵塞的情形,若使用一般室內的平面落水頭,則日後需加強巡視排水口,以防堵塞。「G-HOME技嘉永續生態屋頂」也嘗試使用不同方式,薄層型綠化的屋凸於綠化周圍以空心磚隔離,排水孔周圍以方型鐵網罩住(如下圖),網目約0.5公分左右,此種設計施工便宜簡單,自己在家也可自行製作,以達低維護之目的,目前約兩年處理一次落葉並清除淤泥即可,但綠化種植之植物落葉較多時,則需增加維護次數,否則日久仍有堵塞風險。

在防範漏水方面,應確實進行蓄水測試,確保施工前及施工後的防水層已有妥善處理。一般測試方式為將排水孔堵住,蓄水10~20cm高度後靜置兩天,觀察四周有無滲水狀況,此測試需經較長時間,尤其是只有些微滲水狀況下,較長時間的蓄水,方可仔細確認防水工程是否成功,同時亦可去除疑慮或是責任歸屬問題。不論屋頂屋齡多少,在屋頂的綠化過程中,務必進行蓄水測試,以確保防水層的功能良好,這對無法搬動的覆土式綠屋頂尤其重要。

良好的防水工程需考量的細節非常多,進行防水工程前應一併考慮排水,以及後續的管理、維護問題,從設計時就將排水納入考量,後續的保養及維護工作即可簡化不少。

G-HOME技嘉永續生態屋頂於防水工程結束後,首先鋪設排保水板,排保水版的功能為保水、斷植物根系,於排保水板上鋪上不織布其目的是避免土層流失,減少排水孔附近淤積泥沙,植物之根系亦可透過不織布吸水。


思考台灣地處多震地帶,地震時女兒牆周邊的防水層常龜裂,為避免縫隙漏水,在設計時可預留屋頂四周的牆邊區域,當有漏水疑慮時即可直接檢修。以G-HOME技嘉永續生態屋頂為例,我們預留了牆邊30cm的距離不覆土,不僅為方便清潔落葉等雜質,更有利於查明漏水點,尤其是大面積綠化更應考量後續發生問題時的應變方式
 
覆土式屋頂或可採取模組化設計以簡化日後維護,可大幅避免屋頂再次漏水之疑慮與維修成本,提高建築物壽命與價值。
 

二次防水工程佔屋頂綠化的成本不少,,大面積施作之平均單價較小面積低,且樓層高低與施作難易度、材質、保固年限等,對成本差異影響極大。文中介紹之洩水坡度,除防水工程外尚需兩道水泥砂漿施作工程,故成本高出一般防水工程,因此建議貨比三家後再決定。

一般而言每平方米約1000元~2000元不等,此費用僅供參考,如原本的防水工程已非常好,則不一定要二次防水工程,只要運用前面提及的設計概念,即可省下一筆為數不小的成本。

「精緻型綠屋頂」投入之資金與成本通常較大,每平方米約5000元以上,其建築於建造設計時即考量屋頂負荷重量,同時需有專業施工團隊,一般既有建築若無此規劃,則不適合此種綠化方式,我們將討論的是如何以最低成本於既有建築綠化,透過不同的設計方式或DIY方式滿足住戶之需求。

全面覆土式綠化之「薄層式綠屋頂」,建置經費依面積大小依然有差異,不含防水之價格每平方公尺約在3000元上下,技嘉科技營運總部之生態屋頂即採取此種設計,可兼具成本、美觀與減輕屋頂負荷(每平方米150~250KG),甚至選用不同基材(如:疏伐木—低於50KG),幾乎可運用於一般住宅,不需擔心屋頂承載問題,若輔以盆栽式植栽設計,透過攀藤類植物運用與設計可大幅降低綠化成本及擴大綠化面積,其美化效果媲美精緻型綠屋頂,在管理維護上亦相對輕鬆如意。

屋頂綠化百利而無害,但需投入相當的資金,且如是住商大樓尚需全部同意方有實踐機會,需徹底溝通協調以消除大家的疑慮,讓綠化不只心中的夢想,而是能實際行動。
同時透過多元化設計(如:屋頂農園,休憩空間或採取部分綠化方式)來降低成本,運用多元化於一般住戶陽台或露台,不僅可美化環境,更可以最低成本讓家人享受及體驗綠化空間。

日後維護是屋頂綠化的最後一項疑慮,維護的難易及成本取決於屋頂綠化前之設計與規劃。基本款的薄層型綠屋頂,其設計目標就是低維護,不需修剪、澆水,而盆栽式的屋頂農園,令人神怡心醉的就是定時的觀察、澆水、採收。景觀盆栽或是精緻型綠屋頂的養護工作,則取決於植栽的選擇,如選擇落葉少、生長緩、病蟲害少的植栽即可降低日後的養護。

綠屋頂工法結構

此章節與讀者分享在籌備G-HOME技嘉永續生態屋頂的評估過程中,為瞭解屋頂綠化相關技術,各綠化方式之優劣及考量重點進行彙整,我們避開較艱澀技術之說明,以淺顯易懂方式與讀者分享技術及綠化經驗,未來讀者加入綠化行列時,即可減少摸索時間、降低綠化疑慮,加速選擇適合之設計方案或打造具特色之綠屋頂,享受事半功倍之成效。

覆土式綠屋頂著重於建築物防水,且需保水供植物生長,在多年之演進後已有漸趨一致的工法結構,其垂直分層及功能可見下圖與下表,某些廠商推出特殊的材料或施工法,但在其結構功能上原理都是相通的,由於各層材料與相對應的工法選擇多樣化,建議依個案需求、經費以及包商專業建議進行評估。除屋頂綠化覆土區域之排水外,周邊圍牆的收邊工法皆需注意,如此,日後之維護保養能更得心應手。


覆土式綠屋頂結構分層
  • 植栽層
    植栽構成綠屋頂之景觀,選擇時須留意介質性質、深度以及日照程度等環境因素之搭配問題。
  • 介質層
    提供植物生長的基質,須注意材料的物理、化學性質,如:保水性、通氣性、穩定性、重量以及與植物搭配等因素。
  • 過濾層
    避免「介質」隨雨水沖刷而流失,多以聚酯纖維(不織布)製成,近來也有以椰纖等有機材料製成。
  • 蓄、排水層
    為雨水的緩衝層,可蓄積一定體積的水,超出蓄水體積則會溢流排出。
  • 保護層、防根層
    提供防水層保護,避免直接與上方建材、植物根系接觸,有些工法會額外再鋪設防根層,以阻斷植物根系。
  • 防水層
    提供建物防水保護,為屋頂綠化之成敗關鍵,若綠化後發生漏水將難以抓漏或修補。
  • 原始結構層
    「屋頂原始結構層」重新鋪設防水層之前,應將表面清除乾淨,並避免傷及原本結構。

最佳化之綠屋頂應為不需定期澆水,在減少介質深度時,也會降低植物對環境的應變能力,若遇上不可預期的連續高溫或少雨,很可能讓用心布置的心血付之一炬!故在設置時,多會安裝澆灌系統,避免連續逆境造成損失。除了毛細管系統與常備水系統外,最常見的澆灌方式為:

  • 自動灑水系統
    以突出地面的水管,直接噴灑澆水,這種噴灑系統容易搭建與維修,但景觀上會較為突兀,且水噴灑在植物表面,將消耗較多的水,且需避免在烈日下進行噴灑。
  • 滴灌系統
    以放置在地表、或者埋藏在地面下的滴灌管進行灌溉,優點是省水且美觀,缺點則是不易維修,若滴灌口受到植物根系、雜物堵塞時難以察覺,且於翻土或挖掘時需小心避開滴灌管。若澆灌的區域較小時,可使用滲透管取代滴灌管。

屋頂載重向來是屋頂綠化的限制條件,若從材料的角度來思考,透過選用輕質的材料,在容許的載重下增加介質深度,營造較穩定的土壤環境。

以業界經驗法則來說,每公分厚之綠屋頂(飽含排/保水層與介質層)約為12-14kg/m2,而屋頂的最低載重為150 kg/m2,因此,所有的屋頂都適用4cm排保水板加上7~10cm土壤的薄層式綠化,若對載重有疑慮則可再限縮綠化面積。不過現今的工法大量採用輕質材料,重量估算可略低於此經驗值,附錄五即提供各種資材的飽水重量,供讀者參考。

植物與土壤環境是一門專業的領域,涉及各種資材之物理、化學性質,以及與植物相搭配的問題,為農作物栽培的關鍵因素,綠屋頂牽涉到載重限制與後續養護問題,故需加上低飽水重量,以及性質穩定等篩選條件。

一般使用的土壤介質可分為有機介質、無土介質,前者多是自然材料,如:泥炭土、稻殼、椰纖、樹皮、碎木屑、蔗渣等等,這些自然介質的性質不同,其共通點是會緩慢的持續分解、提供植栽養分,而缺點則是性質相對不穩定,且隨著有機質的分解而發生沉陷現象;

反觀無土介質,可供選擇的有:礦渣、浮石、岩棉、發泡煉石、植生陶石、蛭石、珍珠石、人造土(紡織下腳料)以及河砂等等,這些材料許多是高溫燒製而成的無機物,可以滿足輕量、性質穩定的需求,同時又可兼顧保濕及土壤通氣性,而其缺點是只能充當栽培介質,無法提供植物養份。

在屋頂的生長環境下,植栽選擇是一門學問,因為介質深度較薄,相對的植物對於環境改變的緩衝能力也較差,植株生長較不易,若植株生長不良,日後之維護將花費較多心力,以下列舉出選擇植株時之原則:

  • 多樣化
    若條件允許,儘量種植多品種組合,一方面利於景觀營造,另一方面若有植栽適應不良,鄰近植栽可以替補。
  • 性質穩定
    選擇容易維持原有外觀的植栽,舉例:一年生的植物,隔年會全部重新萌發,不易維持原始設計,故較不適合;或選擇耐修剪植物,經修剪後也能維持原設計樣貌。
  • 抗逆性
    屋頂環境的土壤較淺,易受到烈日、乾旱等衝擊,再加上都市之空氣汙染、空調設備排出的熱風、濕氣,都會造成植物的生長逆境,故應選擇抗逆性較高的植栽。
  • 適宜的根系
    綠屋頂之介質較為淺薄,需依介質深度選擇植栽類型,簡言之越高植物之根系越深,許多深根性木本植物無法適應淺土環境,或像榕科植物之根系刺穿性較強,易突破過濾層進入保水板,甚至是到保護層,且其分泌之根酸易使結構的破壞,影響防水性。
  • 防風
    同樣與屋頂的介質較淺薄有關,淺薄的介質使植物容易產生風倒,草本、地被植物、攀藤植物或者小灌木具有較佳的抗風性,若種植較高大的植物則需加強防風措施。
  • 觀賞性
    選擇高觀賞性的植物,豐富屋頂環境,如:變葉木、絡石等觀葉植物,炮仗花、朱槿、野牡丹等賞花植物。
  • 低養護成本
    選擇低養護植物以減輕後續的養護心力,比如:生長緩慢植物可減少修剪頻率、少落葉植物可減低清掃頻率、少病蟲害植物可降低相關風險。

攀藤式綠化是最簡易、最經濟的方式,一旦攀藤植物長成後,易達成大面積綠化的目標。常見攀藤植物—地錦(爬牆虎),只要種植一棵即可包覆大面積的建築物。

其他常見的有辟荔、錦屏藤、川七等等,由於植物特性與攀附方式不同,每種植物的植株大小、生長方式、攀附能力也不同,具有吸盤的地錦可攀附在垂直的牆面上,川七則需設置網架以纏繞的方式攀爬,濱刀豆為海岸前線的先驅植物,雖是攀藤植物,但也可蔓生於地面。

攀藤植物能以經濟、低載重的方進行大面積綠化,但仍需留意:其一是須依植物之先天特性進行設計;其二是攀藤植物需長成時間;其三是攀藤植物對於平面或棚架的綠化效果較佳,對垂直牆面或立面綠化效果較差;最後則是許多攀藤植物為爭取陽光,會不斷向上生長,並蓄積在頂部,使得頂部綠化效果良好,但中下層葉片較稀疏的視覺空窗,此時可種植其他直立植物填補視覺。

選擇設計、施工的承包商常令人感到困擾,在此提供幾個篩選方法供讀者參考。首先,貨比三家不吃虧,多詢問、比較不同的承包商,不僅可了解包商間的差異,還有助於了解屋頂綠化實務。其次是業者的專業度及口碑,由於防水和植栽選擇都是綠屋頂的成敗關鍵,優良的承包商才能妥善施工,顧及所有細節

再來是透明度,承包商之報價或設計,是否有隱晦的部分或內容,易在日後施作時引起誤解;最後一項則是承諾,承包商是否願意提供承諾或保固,並載明於合約中,尤其是至關重要的防水工程,承包商是否願意提供擔保以示負責。

在設計案確認前,須留意建置完成後之養護費用,應將其一併納入規劃,以總體成本之概念進行,不要為了節省經費使用易損壞的材料,反而讓日後維護付出更多的費用。舉例來說,室外環境需承受日曬雨淋,若木材使用較便宜的南方松,可能二至三年就開始腐爛,若選擇價格較高且耐用的鐵木,則總成本反而卻較低。

綠屋頂施工順序依照結構分層,由下往上一層一層處理,從整理原始結構層至種植植栽,施工時間因施工面積、工序複雜度而不同,部分工序受天候影響將可能有延宕情形。薄層型綠屋頂如不需處理屋頂防水,即可直接在原屋頂蓄、排水層開始建置,若綠化面積不大且人力與材料搭配得宜,僅須1~2日即可完成架設;如涉及防水層處理,需灌漿、蓄水測試等工序,就需較多時間,須與天候、工班、吊車等配合方能施作。

綠屋頂的建置過程,有幾個步驟與氣候條件息息相關,若在工程規劃上沒有時間壓力,可事前選擇適合的開工時間,以期工程順利進行。「天氣因素」可能使工程延後或需其他養護,以水泥砂漿為例,灌漿工程應避開連續下雨的季節,而灌漿後的靜置與養護,亦與氣候條件有關,此項可依照工程人員規劃。

再來是植栽的季節性因素,植物在冬季生長較為遲緩,移植之後可能會有適應不易的問題,而夏季氣候炎熱,植物蒸散水分旺盛,若此時根系尚未展開,易造成植株枯死;而春季為最適合移植植栽的季節,此時水分蒸發率較低,又適逢發根發芽之際,可提高植株存活率,所以一般樹木移植多會在冬季修剪枝條與根系,待發出新芽或是天氣回暖後進行移植。小型草花或小灌木的移植則不需如此嚴謹。

你專屬的綠屋頂

先了解房屋的先天限制,再決定如何於原有框架下選擇喜愛的綠屋頂。

各類型的綠屋頂皆有其優缺點,端看從何種角度來評斷,像是屋頂承載重量、後續防水因應、綠化面積、覆土高度、介質選擇、植栽選擇、庭園設計、後續維護、建置成本等等,這些考量點於實作上都有彈性空間,且各個因素彼此間會互相牽動。

故在規劃時應跳脫傳統單向思維模式,需將眾多考量點一併納入,以下透過幾種情境,推薦合適的綠屋頂建造方式。

自有產權的透天厝可完全依照自己的想法設計,需要考量的因素為載重、功能與經費。自宅屋頂的設計最為簡易,設計載重應為150 kg/m2,扣除晾衣場空間,尚有不少空間可以運用。

如為低度使用可用盆栽式進行綠化,除栽種花草、蔬果怡情養性,也可自給自足、吃的安心;若使用頻率較高或面積較大,可以薄層型綠屋頂圍出區塊進行覆土,不論是美化景觀,或是作為屋頂農園,都較盆栽式更美觀、更具生態價值。

公寓或華廈的屋頂屬於公共場合,進行綠化之自主性較低,若能透分區認養,在法律許可範圍下,建立住戶集體共識,進行綠化、美化環境,提昇居住品質。

多數的公寓、華廈建成時間較早,建物的狀況會較多,在此環境下以盆栽式或盆缽式的綠化方式較佳,當建物需要檢修時易於搬動。在植栽方面,若是種植需常整理的農作物,考量頂樓環境,推薦用盆栽式農園最為適合。

社區大樓或是商業大樓,公共空間的使用,都需經管委會同意,故在大樓屋頂綠化的首要考量是管委會的意向,如大樓設計時未考量屋頂綠化,落成後要再行推動綠化就容易遇到阻力;若住民達成共識將屋頂轉化為住民交流空間,所有住民都可以共同使用,就較容易受到住民的青睞;因此,農園型態的綠化,邀請有興趣的住戶共同經營,以盆栽式或薄層型之屋頂農園,成功機會將大增。

通常政府機關或學校具有最平整、且面積較大的屋頂空間,從環境面向來考量,是最容易做出成效的地方。然而不論是景觀或生態式的屋頂綠化,都必須考量經費與後續維護等因素,故採用盆缽式或薄層型的綠化最合適。此外,學校的屋頂也適合規劃菜圃,讓屋頂成為環境與食農教育的新場域。

企業總部之屋頂綠化,對內做為員工交流、休憩與放鬆場所,對外展現企業內涵與形象,一般來說企業綠化的資源較充足,因此綠化的選擇性也高,除了簡易的盆缽式以外,薄層式或者偏向精緻型的綠屋頂皆可納入考量範圍;且可依照企業需求將屋頂規劃不同主題,讓員工有更多休憩空間,創造環境與生態之價值,並提昇企業形象。

鋼構、傾斜屋頂的廠房,屋頂的承載能力較低,且人員無法出入屋頂空間,則屋頂綠化的目的以降低環境溫度為主,在此情形下,低載重且低維護的薄層型綠屋頂式最為適合。

各式場景屋頂綠化推薦方式
建築種類 屋頂乘載(公斤/平方公尺) 建議綠化方式 預估成本(元/平方公尺)
透天厝 150 盆栽式、薄層型 100~1,500
公寓、華廈 150~250 盆栽式、盆缽式 1,000~1,500
大樓 250~300

盆栽式、盆缽式、薄層型

1,000~3,000
機關、學校 250~300 盆缽式、薄層型 1,000~3,000
企業總部 300~600 盆缽式、薄層型、精緻型 3,000~5,000
廠房 60~10 薄層型 1,000~3,000

 

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