ECOLOGICAL AND AESTHETIC ASPECTS OF VERTICAL GARDENING AND GREEN ROOFS IN RESIDENTIAL BUILDINGS

Full Text

Введение. В связи с индустриализацией общества, а именно, ростом городов и численности населения, увеличением вводимых в эксплуатацию жилых и общественных зданий, развитием всех видов транспорта и т.д., особо обострилась проблема энергосбережения и загрязнения окружающей среды. Увеличение численности населения в городах приводит к уплотнению застройки, что сказывается на комфорте проживания людей [1 - 5]. Одним из рациональных способов решения проблемы загрязнения окружающей среды и экономии энергии является озеленение. Поскольку в урбанизированном городе озеленённые площади резко сокращаются, это заставляет искать новые альтернативные пути озеленения территорий, благодаря которым можно снизить уровень загрязнения воздуха, регулировать газовый и пылевой состав, а также положительно влиять на энергоэффективность и эстетичность окружающей среды [6; 7]. Именно современные технологии создания и восстановления зелёной среды, могут изменить экологическую ситуацию. Компенсировать отсутствие зелени в городах способны, например, насаждения на крышах жилых домов, а также вертикальное озеленение [8; 9]. В настоящее время эти виды озеленения становятся всё более популярным элементом экологического строительства. Поэтому, предметом исследования в данной статье стали приёмы озеленения жилых домов, которые определяются особенностями климатических условий, а также методы повышения энергоэффективности жилых зданий. Озеленённые кровли начали применять ещё в далёкой древности, а в странах Скандинавии была традиция покрывать крыши своих домов травяным покровом из дёрна. Устройство зелёной кровли обладает следующими преимуществами. Во-первых, зимой «зелёная крыша» выступает в роли теплоизоляции, не позволяя промерзнуть конструкциям потолка благодаря наличию дополнительных слоёв. Во-вторых, крыши в летний период времени могут нагреваться до 500С, а наличие растительности способствует снижению температуры до 300С, таким образом, уменьшается температура и в помещениях. В-третьих, зелёная кровля обладает хорошей звукоизоляцией. В-четвёртых, влагопоглощение. Атмосферные осадки (более 60%) возвращаются испарением в окружающую среду, остальные (40%) усваиваются корнями растений. В-пятых, растения на зелёной кровле вырабатывают кислород, а также являются местом отдыха [9]. Всё это создает более комфортные и эстетичные условия для жизни с экономией затрат на электроэнергию и отопление. Однако, у зелёных крыш имеются и недостатки: 1) вес зелёной кровли создаёт дополнительную нагрузку на конструкцию, которую необходимо рассчитывать до начала установки; 2) возникновение высокого уровня влажности, что требует дополнительной гидроизоляции перед установкой кровли; 3) воздействие микроорганизмов, химических веществ и корневой системы на гидроизоляционный материал; 4) необходимость подбора определённых растений, и предварительное выращивание их в специальных условиях. Разделяют два типа озеленённой кровли: экстенсивная и интенсивная. При экстенсивной зелёной кровле размер растительного покрова варьируется от 30 мм для мхов и до 150 мм для газона. Применяются следующие виды растений: травяные и почвопокровные (очитки, седумы, тимьян, молодило, мятлик, овсяница, подорожник, ясколка, камнеломка, гвоздика-травянка, крокусы, нарциссы, сциллы, мускари и другие). Интенсивная зелёная кровля позволяет высаживать как небольшие растения, так и кустарники и деревья. Необходимый размер покрова для высадки растений составляет от 150 мм, а для кустарников достигает 1 метра [10]. Типы растений для интенсивной кровли: деревья и кустарники (клёны Глиннала и татарский, лох серебристый, айва низкая, рябина обыкновенная, калина обыкновенная, барбарис Тунберга, берёза низкая, боярышник колючий, дёрен белый, ели канадская, колючая, обыкновенная, сосна горная, туя западная, можжевельник горизонтальный и другие). Также одним из способов озеленения здания могут применяться большие вазоны с растениями, которые чаще всего размещают на открытых террасах. Под вертикальным озеленением понимают выращивание растений на вертикальных поверхностях при помощи различных конструкций - подвесных систем, модульных решёток, сеткой из металлических тросов. Озеленение зданий получило признание и распространение по всему миру, даже в странах с холодным климатом, где во время зимы растения могут терять свою эстетическую привлекательность. Поэтому, в урбанизированном городе особенно актуально использование зелёных крыш и вертикального озеленения в плотной застройке. Рис. 1 Жилой дом 79&PARK, Швеция, Стокгольм, арх. BIG, 2018 г. (Residential house 79&PARK, Sweden, Stockholm, arch. BIG, 2018) [11] Исследование ограничено рассмотрением международного опыта устройства зелёных крыш и вертикального озеленения в жилых домах за последние 10 лет. При этом предлагается рассмотреть использование разнообразных технологий восстановления зелёной среды на конкретных объектах в зарубежных странах, расположенных в умеренном климатическом поясе или по погодным условиям близким к умеренному климату с зимней температурой ниже 0оС. Например, эффект объединения национального парка и жилого дома в единое зелёное пространство применён в жилом доме переменной этажности 79&PARK (Швеция, Стокгольм, арх. BIG, 2018 г.). Здание построено в умеренном морском климате, где в зимние месяцы температура опускается ниже нуля. Ячеистая структура дома позволяет всем квартирам иметь свою открытую озеленённую террасу, устроенную по интенсивному типу, где можно высаживать небольшие деревья и кустарники (рис. 1) [11]. Ещё один пример жилого дома переменной этажности с внутренним двором и открывающимся видом на залив - Sørenga Block 6 (Норвегия, Осло, арх. MAD arkitekter, 2015 г.), построенного в умеренно-холодном климате, с зимней температурой до -50С. Наклонная структура предусматривает у каждой квартиры или балкон, или застеклённую лоджию, или озеленённую террасу. Односкатная озеленённая кровля устроена по экстенсивному типу (рис. 2) [12]. Рис. 2 Жилой дом Sørenga Block 6, Норвегия, Осло, арх. MAD arkitekter, 2015 г. (Residential building Sørenga Block 6, Norway, Oslo, arch. MAD architects, 2015) [12] Рис. 3 Жилой комплекс The Mountain Dwellings, Дания, Копенгаген, арх. BIG Architects 2008 г. (Residential complex The Mountain Dwellings, Denmark, Copenhagen, arch. BIG Architects 2008) [13] Необычный вариант многоуровневого паркинга, поверх которого каскадом размещён жилой комплекс The Mountain Dwellings (Дания, Копенгаген, арх. BIG Architects, 2008 г.), построен в условиях умеренного морского климата, где средняя годовая температура составляет около 80C. На террасы растения высаживаются после согласования, благодаря чему цвета и внешний вид горного склона меняется с приходом нового сезона. Предусмотрена обширная система полива, которая собирает дождевую воду и использует для автоматического полива садов на крыше в сухие периоды (рис. 3) [13]. Одним из примеров применения вертикального озеленения с помощью подвесных систем, является жилой дом 152 Elizabeth (США, Нью-Йорк, арх. Тадао Андо, 2014 г.). Здание построено в зоне влажного субтропического климата, со средней температурой воздуха -20С, в условиях плотной застройки. Здание представляет собой дом-вставку, весь южный фасад покрывает самая большая в Нью-Йорке зелёная стена размером около 17 метров в высоту и 30 метров в ширину (рис. 4). Растения для посадки в подвесных вазонах подбирались с учётом изменения внешнего вида в течение года, например, English Ivy, Boston Ivy, Virginia Creepers, Jasmine Clematis, and Climbing Hydrangeas [14]. Рис. 4 Жилой дом 152 Elizabeth, США, Нью-Йорк, арх. Тадао Андо, 2014 г. (Residential building at 152 Elizabeth, United States, new York, architect. Tadao Ando, 2014) [14] Включение вертикального озеленения в модульных решётках используется в доме Upper Eastside Townhouse (США, Нью-Йорк, арх. Michael K Chen Architecture, 2017 г.). Фитомодули состоят из различных местных лесных растений, применение которых согласовано в сотрудничестве с ботаниками SUNY. Некоторые насаждения находятся под угрозой исчезновения из-за изменения климата, и использованы в фитомодулях впервые для распространения в качестве тестового применения в садоводстве (рис. 5). На эксплуатируемой крыше выделена зона отдыха жильцов с интенсивным озеленением кровли и вазонами, в которых растут небольшие деревья [15] Использование вертикальных стальных тросов, по которым активно растут растения, можно рассмотреть на примере жилого комплекса Stadthaus M1 (Германия, Фрайбург-им-Брейсгау, арх. Barkow Leibinger, 2013 г.). Жилой комплекс построен в условиях умеренного климата, зимой температура опускается не ниже -40С. Одной из важных задач комплекса было реализовать архитектурную концепцию с энергетическими стандартами. На крыше пассивного дома были установлены солнечные батареи для экономии электроэнергии. Отопление и кондиционирование воздуха осуществляется с помощью встроенных водонепроницаемых труб. Таким образом, в жилых помещениях коэффициент теплоотдачи снизился на 30%. Низкотехнологичные фасады экономят как энергию, так и затраты. С южной стороны здания установлены вертикальные стальные тросы из нержавеющей стали, по которым активно растут растения, затеняющие фасады в летние месяцы (рис. 6). Преимущественно использованы два типа растений: плетистая роза и виноград. Тросы не примыкают к фасаду, тем самым не позволяя растениям разрушать строительные материалы [16]. Рис. 5 Таунхаус Upper Eastside Townhouse, США, Нью-Йрк, арх. Michael K Chen Architecture, 2017 г. (Townhouse, Upper Eastside Townhouse, USA, new Yrk, architect. Michael K Chen Architecture, 2017)[15] Рис. 6 Жилой комплекс Stadthaus M1, Германия, Фрайбург-им-Брейсгау, арх. Barkow Leibinger, 2013 г. (Residential complex Stadthaus M1, Germany, Freiburg im Breisgau, arch. Barkow Leibinger, 2013) [16] Анализ передового мирового опыта проектирования и строительства жилых зданий показал, что использование зелёной кровли и вертикального озеленения находят применение в различных климатических зонах, даже в умеренном климатическом поясе и близким по погодным условиям к умеренному. При этом опускание зимних температур ниже 0оС не является помехой для активного использования озеленения жилых зданий, так как подбираются специальные растения, устойчивые к зимним температурам, а также с учётом изменения внешнего вида в течение года. Проведённое исследование выявило основные приёмы озеленения жилых домов в условиях холодного климата - это интенсивный и экстенсивный тип озеленённой кровли, а также вертикальное озеленение при помощи подвесных систем, модульных решёток и сеток на металлических тросах (с активным использованием плетистой розы и винограда). Результаты исследования могут быть использованы при составлении задания на проектирование у студентов, которые приобретают квалификацию бакалавра по направлению 07.03.01 «Архитектура», а также для работы над магистерской диссертацией Дорофеевой Е.Д., целью которой является разработка жилого дома в условиях доформирования сложившейся застройки в центральных районах г. Самары с использованием современных методов организации озеленённых пространств в структуре жилого дома, а также внедрение методов повышения энергоэффективности здания. Заключение. Из сказанного выше видно что, использование озеленения в структуре жилых домов даёт возможность создать комфортную окружающую среду, приближенную к природным условиям, повышает рекреационную и эстетическую привлекательность городской среды, улучшает её качественные показатели и благотворно сказывается на здоровье человека. Таким образом, в современном урбанизированном городе в условиях плотной застройки и холодного климата, проблема компенсации зелёных насаждений за счёт применения зелёной кровли и вертикального озеленения, способствует повышению комфорта проживания в жилище, а также улучшению экологической и эстетической характеристики, как самой квартиры, так и дома в целом [17; 18]. А также оптимизируют архитектурно-ландшафтную организацию городской среды, функциональные, микроклиматические и санитарно-гигиенические параметры целых городов. Применение зелёных крыш и вертикального озеленения в современном российском строительстве и проектировании требует определённых адаптированных разработок методов и подходов, основанных на опыте зарубежных стран.

About the authors

Irina V. Zhdanova

Samara State Technical University

Email: zdanovairina@mail.ru
PhD (Architecture), Associate Professor of the Architecture of Residential and Public Buildings Department

Anna A. Kuznetsova

Samara State Technical University

Email: amore_86@mail.ru
PhD (Architecture), Associate Professor of the Architecture of Residential and Public Buildings Department

Elizabeth D. Dorofeeva

Samara State Technical University

Email: lizadorofeeva20@gmail.com
Bachelor of architecture, undergraduate year 1 learning of the Architecture of Residential and Public Buildings Department

References

Supplementary files