《Buildings》：Toward Adaptable and Industrialized Vertical Greenery Systems: A Critical Review and Future Developments
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在基于自然的解决方案中，垂直绿化系统（Vertical Greenery Systems, VGS）被广泛认为是改善建筑与城市环境性能的有效手段。尽管其效益已得到广泛研究和验证，但其大规模推广应用仍然有限。本文探讨了如下假设：制约VGS——尤其是
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在基于自然的解决方案中，垂直绿化系统（Vertical Greenery Systems, VGS）被广泛认为是改善建筑与城市环境性能的有效手段。尽管其效益已得到广泛研究和验证，但其大规模推广应用仍然有限。本文探讨了如下假设：制约VGS——尤其是绿色立面（Green Facades, GF）——广泛采用的主要障碍并非源于其环境性能，而在于其缺乏工业化以及支撑与锚固系统方面纯技术和建造相关的问题。通过对2006年以来发表的科学文献进行深入综述，研究发现大多数出版物主要聚焦于绿色屋顶的环境性能，而结构和技术层面以及适应既有建筑的潜力在很大程度上仍属未充分探索的领域。这一现状同样反映在建造实践中，凸显出大多数现有解决方案基于特定、逐案设计的方法，从而限制了可复制性和大规模实施，尤其在既有建筑中更是如此。本文提出了建造适应性（construction adaptability）的概念，将其视为创新研究的潜在方向，旨在开发可复制且能适应既有建筑的工业化系统，从而推动GF的大规模应用。
论文主体内容专业总结
1. 引言
1.1 VGS的特征与性能
VGS涵盖多种设计方案，在构造特征、植被生长模式、灌溉系统和维护需求方面各有不同。根据植被层的生长方式和支撑系统，可分为两大类：绿色立面（Green Facades, GF）和垂直花园（Living Walls, LW）。GF采用攀缘或垂吊植物，植物可直接在建筑表面生长（直接绿化系统），或借助金属网格、网架、模块化格架、缆索或绳索等支撑构件生长（间接绿化系统）。LW则采用预制模块化面板——通常预先种植——直接固定在建筑墙体或垂直支撑结构上，面板内包含支撑和促进植物物种生长所需的基质和技术系统。
VGS的日益普及与其提供的诸多效益密切相关。科学文献已广泛记录了植被作为被动工具在调控建筑微气候条件方面的作用。研究表明，植被提供的遮阳可减少建筑表面直接暴露于太阳辐射，限制建筑围护结构过热，有助于降低室内空间制冷相关的能耗，并有助于缓解城市热岛效应。除能源相关效益外，建筑中植被的存在还与改善使用者的健康和身心福祉、去除空气污染物、改善空气质量、保护城市生物多样性以及为本地动植物创造有利栖息地等相关。此外，在许多城市环境中，绿色立面被视为城市更新的工具，能够改善建筑外观并提升其经济价值。绿色立面通常更接近使用者和公共空间，对改善行人层面感知的微气候具有显著贡献。
1.2 制造过程及其局限性
尽管大量文献证明了VGS的环境效益，但其广泛采用相对于其潜力仍然有限。这表明当前的障碍主要不再与环境性能相关，而更多涉及技术集成、可建造性和工业化。主要挑战包括高昂的初始安装成本、专业化维护需求、水资源管理、构件耐久性以及长期性能的不确定性。此外，设计师、建筑公司和公共管理部门缺乏广泛的技术知识，以及缺乏用于评估各种可用方案中最合适解决方案的标准化工具，也构成了进一步障碍。
文献中争议最大的方面之一是VGS的分类。与绿色屋顶等其他绿色基础设施不同，VGS使用多种术语和定义进行描述，这些术语因地理、学科和商业背景而异。“绿色立面”“垂直花园”“植被墙”“垂直花园”“绿墙”和“生物立面”等术语经常被互换使用，尽管它们往往指代具有不同构造原理和性能的系统。这种术语异质性使得科学研究之间的比较变得困难，并限制了研究成果向设计实践的转化。
1.3 研究结构与研究问题
本研究提出了一种关于VGS总体和GF特别是分析视角的转变。通过对该领域科学文献的批判性综述以及对近期开发的商业系统和研究原型的比较分析，本文旨在识别GF广泛采用的障碍，将关注点从性能相关方面扩展到涵盖建造和实施过程，从而填补文献中的潜在空白。研究引入了包括可转移性、可复用性和对不同建筑的适应性等更具体的标准，以评估先前研究中可建造性和适应性被明确处理的程度。此外，还考察了用于建筑翻新的模块化和可工业化系统的发展。
2. 方法
本研究对VGS文献进行了全面综述。文献检索通过Web of Science、Scopus、ScienceDirect和Google Scholar等主要科学数据库进行，采用关键词和布尔运算符组合的检索策略。系统分类的数据收集涵盖2006年1月至2026年2月发表的出版物。第一筛选阶段使用关键词“Vertical Greenery System”“Living walls”和“Green fa?ades”，初步识别出4329条记录。第二阶段应用与VGS性能和技术方面相关的额外关键词组合，将结果缩减至626篇。第三阶段去除重复记录，排除非英语文章、非同行评审文献和观点文章，最终选定531篇。第四阶段通过筛选文章标题以验证其与本综述目标的相关性，排除185篇，剩余346篇。第五阶段对346篇选定文章的摘要和全文进行深入评估，最终纳入125篇文章。
3. VGS的批判性分析
3.1 市场上的GF
尽管市场目前提供种类繁多的产品，但系统性地研究支撑下部结构、紧固系统、锚固装置、构件模块化以及适应不同建筑语境方法的研究却很少。Ogut等人（2022）的研究基于对58家国际制造商销售的142种产品的分析，显示市场目前严重偏向LW，约占所调查系统的83%，GF仅占17%。分析表明，间接GF可大致分为两种主要构造配置：基于模块化桁架的系统，以及由张拉缆索或绳索组成的系统。尽管这些配置具有不同的几何和材料特性，但它们共享相同的构造原理，即基于锚固在建筑上的下部结构来支撑植被并将荷载传递至建筑围护结构。
对当前市场系统的全面分析得出一个特别有趣的观察结果。可用解决方案的多样性可能表明GF系统具有较高水平的标准化；然而，更深入的分析揭示了不同的现实。实际上，主要挑战不在于构件的标准化，而在于系统整体的标准化。缆索、网、网格、张紧装置、支架和锚固系统如今已是广泛工业化的构件，可提供多种技术配置。然而，仍需具体设计的，是将它们集成为与单个建筑的几何、尺寸和技术特征相一致的构造配置。因此，设计仍保留着重要的手工艺定制元素，这限制了解决方案的可复制性，并构成阻碍GF在既有建筑存量改造中更广泛采用的主要因素之一。
3.2 研究的演变
与商业系统市场的发展并行，科学研究遵循了不同的演变路径，主要侧重于改善与建筑中植被整合相关的环境性能。随着对这些效益认识的逐步巩固，科学关注逐渐转向开发更先进的技术解决方案。文献综述表明，这一发展主要是通过针对个别建筑逐案设计的系统演变来实现的，而非通过对市场上可用技术解决方案的审视及其对不同建筑语境的适应。大多数已识别的原型属于LW类别。
GF领域的最新发展之一是由Li等人（2025）提出的自适应光伏绿色立面（Adaptive Photovoltaic Green Facade, APVGF）。该系统将可调节的光伏遮阳系统与绿色立面相结合，植物在光伏遮阳板与外墙之间生长，提供双重遮阳，同时植物蒸腾作用冷却光伏遮阳板和相邻墙体。
本文分析中反复出现的一个趋势是，尽管所识别的原型在技术和构造上存在差异，但所考察的垂直绿化系统共享相同的设计方法：它们通常针对特定的建筑配置开发，往往涉及新建建筑或独特的应用案例。在此背景下，施工解决方案的标准化以及下部结构对不同建筑特征——几何、尺寸、形态和技术——的适应问题在很大程度上仍处于边缘地位。因此，近期开发的原型可被解释为基于性能的创新而非基于建造的创新：它们改善了系统性能，但并未实质性地改变设计范式。
基于上述考虑，有必要将研究导向结构适应性（construction adaptability）的概念。这可定义为系统通过标准化构件的重新配置来适应建筑不同结构、体量和形态特征的能力，而无需对下部结构进行全面重新设计。设计适应性概念预设了以下要求的同时存在：系统模块化、标准化构件、尺寸灵活性、可配置节点、干式装配、翻新兼容性。
明确处理结构适应性问题的少数研究之一是“既有建筑垂直绿化框架”（Vertical Greening Frame for Existing Buildings, VGF4EB），这是一个模块化、多功能的VGS支撑系统，可适应既有建筑。其创新之处不在于技术创新，而在于所采用的建造逻辑，即基于有限数量标准化构件的组合，通过灵活的装配过程生成不同配置。基于建造适应性概念设计的建筑系统并不必然意味着最终结果的标准化。传统上，标准化与相同解决方案的重复相关联，而定制化则需要特定构件的设计。从这一角度看，适应性并非工业化的替代方案，而是其关键前提之一。从有限数量的预制构件生成不同配置的能力，使得工业生产、应用灵活性、设计简化、成本降低和解决方案更大可复制性得以结合。
4. 结论
文献和案例研究的分析凸显出，VGS日益广泛的采用伴随着这些系统环境、能源和功能性能评估方面的显著进展。然而，对旨在将GF整合到建筑围护结构中的技术和建造方面的关注似乎有限，特别是关于支撑下部结构和适应不同应用语境的策略。设计实践主要集中于完善个别系统和定义特定的逐案解决方案。这种方法构成了一种限制，阻碍了这些解决方案的大规模采用。本文提出从面向性能的研究向面向可行性的研究的概念性转变。在此背景下，建造适应性成为GF未来发展的关键但仍 largely 未探索的领域之一。未来研究应聚焦于开发具有高通用性和设计灵活性的支撑系统和锚固装置，能够适应既有建筑存量所特有的体量、形态和结构变异性。同时，应扩展对支撑结构所用材料的调查，促进采用环境足迹更低的解决方案。建造适应性、模块化和材料可持续性的整合， appears 是GF未来演变的一个特别有前景的前景。
