CC BY
46Е. А. Хрусталева 10.24412/cl-35672-2022-1-0079
E. A. Khrustaleva
Перспективы зеленого строительства в современной архитектуре и методы их воплощения
Prospects of green construction in modern architecture and methods of their implementation
Ключевые слова: зеленая архитектура, крыши, фасады, технологии. Keywords: green architecture, roofs, facades, technologies.
Аннотация: Статья посвящена перспективам зеленого строительства в современной архитектуре и методам их воплощения. Рассмотрены новейшие технологии и решения в проектировании зеленой архитектуры, применимые в современном строительстве.
Abstract: The article is dedicated to "green architecture" and its production technologies. The latest modern technologies and solutions in the design of Green Architecture are considered.
В 70-х годах XX века, когда общество всерьез озаботилось состоянием окружающей среды, появилось экологическое дизайнерское направление - зеленая архитектура. Объекты зеленой архитектуры создаются благодаря взаимодействию архитектурных, ландшафтных и инженерных решений [3] (рис. 1). Зеленая архитектура - многофункциональна. Это направление включает в себя энергоэффективную, экологическую и экономичную архитектуру, воздействие которой на окружающую среду минимально [2].
Задачи зеленой архитектуры:
- обращение к природе;
- сохранение энергии и окружающей среды;
- использование старых зданий в новом проектировании;
- озеленение зданий и городов в целом.
В зеленых проектах предпочтение отдается естественным материалам, - это дерево, природный камень, кирпич. Для экономии энергии используются энергосберегающие строительные материалы, например, энергосберегающие ь и к-стекла, высокоэффективные утеплители из минеральной ваты на основе базальта, энергосберегающие штукатурки и краски.
Сокращение природных ресурсов, повышение требований к энергосбережению, стремление каждого заказчика получить уникальный объект заставляют огромный круг специалистов работать над созданием новейших материалов. В этом процессе принимают участие не только архитекторы, инженеры и конструкторы, но и химики. Не так давно был изобретен полупрозрачный бетон «литракон». Это бетон, в который добавляется стекловолокно, благодаря чему стены здания приобретают светопропускающую способность.
Часто в зеленой архитектуре встречаются совсем необычные решения. Так, например, в качестве внешней отделки используются пузырьки поликарбоната. В результате, возникает не только интересная игра света, но и на этих пузырьках конденсируется большое количество воды, которая используется для работы здания.
В статье выделены и рассмотрены два ключевых направления озеленения зданий - зеленые крыши и вертикальное озеленение фасадов. Рассмотрены новейшие решения в проектировании зеленой архитектуры, применяемые современные технологии в строительстве.
Зеленые крыши
Раньше жилищами людей были землянки, крышами которых служили земляные валы. С ходом развития строительных технологий появились новые материалы и способы возведения зданий. Сейчас тема зеленых крыш приобретает популярность не только в малоэтажном загородном строительстве, но и в многоэтажном городском.
Помимо уже перечисленных достоинств зеленой архитектуры, зеленые крыши имеют свои преимущества: улучшение экологии окружающей среды; дополнительное пространство для жизнедеятельности человека; большая теплоизоляция; высокая звукоизоляция; равномерная усадка здания; решение проблемы скопления большого количества дождевой воды.
Технология строительства зеленых крыш достаточно сложна. Такая кровля напоминает слоеный пирог: несущий настил, пароизоляция, утеплитель, гидроизоляция, защитный слой, дренажный слой, фильтр, грунт, растительный слой. Современные технологии позволяют снизить вес кровельной конструкции - для этого применяют новейшие прочные слои гидроизоляции.
Рис. 1. Зеленая архитектура. Взгляд в будущее
Рис. 2. Зеленая крыша
310
Методы
Сначала устанавливается несущая конструкция крыши. На нее - слой изоляции, защищающий подкровель-ные пространства от влаги и предотвращающий прорастание корней растений; слой теплоизоляции из плит из пробки, полиуретана в виде пены или экструдирован-ного пенополистирола; слой гидроизоляции из полиэтиленовой пленки, полимерных мембран или жидкой резины в 2 слоя. Следующий слой - барьер для корней, устанавливающийся на слой гидроизоляции. Чаще всего для этой цели используют фольгу или полимерную пленку с металлическим покрытием.
Дренажный слой - для задержания необходимого для растений количества воды. Следует обеспечить качественный отвод воды, чтобы она не застаивалась, особенно на плоской кровле. Для нижнего дренажа применяется керамзит, колотая пемза, перлитовый кокос, полиамид или искусственные геоматы. Также важны перфорированные трубки для обеспечения стока воды с крыши и слой фильтра из геотекстиля для задержания ненужных осадков, засоряющих дренаж.
Для установки зеленой крыши с уклоном рекомендуется использовать георешетку, состоящую из пластиковых ячеек, для предотвращения сползания почвы. Плодородный грунт укладывается высотой 5-10 см при использовании почвопокровных видов растений и высотой до 1 м при высаживании кустарников и небольших деревьев. Для таких слоев используют специальные грунты, устойчивые к уплотнению. Верхний слой грунта можно смешать с семенами трав для выращивания газонов.
Следующий этап - устройство растительного слоя. Проще всего для этого использовать рулонный газон. При небольших скатах крыш растения можно высаживать сразу на слое земли. При крутых скатах крыш для предотвращения оползней вследствие ливней и снеготаяния слой грунта укладывают между специальными барьерами, предназначенными для предотвращения оползней (при уклоне крыши более 10°).
Что касается самого состава растительного покрова, то в некоторых странах (например, в Норвегии и Финляндии) на зеленых крышах растет то, что само выросло (рис. 2). Это выглядит колоритно, но не очень аккуратно, поэтому в России принято высаживать ровный зеленый ковер декоративной травы.
При выборе растений следует выбирать неприхотливые виды (с малой корневой горизонтальной системой, морозостойкие и засухоустойчивые).
Дренажные системы для зеленых крыш необходимы во избежание скопления воды на поверхности гидроизоляции и закисания почвы и, как следствие, загнивания корней и стеблей растительного покрытия крыши.
Водоотводные системы:
- дренажные плиты - профилированные пластиковые панели, которые соединяют между собой и укладывают по всей площади крыши (такие плиты состоят из «карманов», удерживающих воду, а при избыточном количестве воды она перетекает в нижние пластины, осуществляя водоотвод к нижней части крыши и далее в водосточную систему);
- дренажные маты - используются так же, как и дренажные плиты, но их применение ограничено уклоном крыши (они не подходят для плоских и очень пологих крыш), могут также использоваться в качестве гидроизоляции;
- дренажные коробы - система водоотвода, применяемая в проектах с плоскими крышами для принудительного удаления воды (на крыше устанавливаются специальные воронки, засасывающие воду с крыши и спускающие ее по водосточной или канализационной трубе).
Вертикальное озеленение фасадов
Популярность вертикального озеленения фасадов растет с каждым днем. Многие полюбили такое оформление фасада из-за его высоких эстетических качеств. Бывает локальное озеленение (размером в одну/несколько панелей) и сплошное (вертикальное озеленение по направлению снизу вверх). С помощью зелени нередко спасают старые неопрятные фасады.
Преимущества вертикального озеленения фасадов не только в их эстетической привлекательности, - улучшается ряд показателей: долговечность, терморегуляция, экологическая ситуация, микроклимат в здании, звукоизоляция, энергоэффективность (рис. 3).
С развитием технологий появились три основные системы вертикального озеленения: войлочная, модульная и контейнерная (при общем размещении озеленения на металлических сетках из оцинкованного металла).
Войлочная система (гидропонная) - самая популярная система озеленения. Основой ее конструкции является металлическая рама, прикрепляемая к самому фасаду здания. С помощью карманов 20х20 см фиксируется войлок полиамидного волокна. Далее устанавливается система дренажа и система автоматизации капельного полива.
Модульная система появилась сравнительно недавно. Технология ее устройства начинается с установки специальной рамы на фасаде здания. Далее к этой раме прикручиваются вертикальные стойки и кронштейны для фиксации модулей озеленения. Организовывается система орошения и освещения, а также система полива, встроенная в любую форму конструкции.
Рис. 3. Зеленый фасад
Контейнерная система - один из самых известных способов решения зеленого фасада. Система полива выполняется в виде огромной сети из пустотелых труб со специально спроектированными горшками с оросительными трубками для дальнейшей высадки растений (преимущественно с гибким стеблем). Контейнерную систему подключают к системе водоснабжения и канализации, а также обеспечивают дополнительным освещением.
Новые технологии и решения в зеленом проектировании
Мембраны из ETFE (этилентетрафторэтилена) - инновационный строительный материал, который гораздо легче стекла, обладает свойствами теплоизолятора и не хуже других ограждающих конструкций. Его можно использовать в качестве аккумулятора солнечной энергии для снижения энергозатрат здания. Трехслойная пленка из материала ЕБТЕ создает подушки, в которые накачивается воздух (снижается ветровая нагрузка на фасад) или азот (фасад превращается в жалюзи - подушки увеличиваются или уменьшаются, охлаждая в нужный момент здание). Мембраны, пропуская свет, защищают от солнца.
Преимущества мембран ЕТБЕ: вес материала; высокая прочность; низкие показатели воспламеняемости; стойкость к высоким температурам; устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей; способность к самоочищению; большая вариативность размеров материала.
Система ЕБТЕ представляет собой конструкцию из многослойных пневматических мембран-подушек, поддерживаемых алюминиевыми профилями и небольшой несущей конструкцией. Полотна мембран натягивают и закрепляют внахлест на конструкциях сваркой или клепкой.
Деревянные полые блоки (ДПБ) - новый вид строительного материала из дерева, позволяющий сэкономить на древесине и сократить вырубку лесов. Элементы ДПБ позволяют создать вакуумную прослойку в стенах здания, что значительно снижает теплопотери.
Преимущества деревянных полых блоков: высокие показатели теплосбережения; экономия древесины; малый вес элементов; экологичность материала; уменьшение усадки конструкции; возможность комбинирования с другими строительными материалами и технологиями; высокая готовность материала при изготовлении; экономия энергии на отопление.
Технология возведения зданий из деревянных полых блоков такова: деревянные полые блоки укладываются по гидроизоляционному слою на фундамент здания. Венцы стен из блоков крепятся к предыдущим с помощью шурупов-глухарей. Полость внутри собранной стены заполняют утеплителем. Перекрытия здания укладывают из двутавровых балок, которые загоняют в заранее выпиленные пазы.
Дом, возведенный из ДПБ, получается теплее, чем брусовый, благодаря эковате, а вес такого дома будет меньше - почти как у каркасного.
Древесно-полимерный композит, или жидкое дерево, обладает такими же характеристиками, как и обычное дерево, но его механические свойства лучше. Чаще всего
применяется для отделки стен, балконов и напольных покрытий, а также для изготовления красок, имитирующих настоящее дерево.
Получают данный материал путем смешивания измельченной в пыль древесины и термопластичного полимера в соотношении 1:1. Для придачи необходимой формы полученную массу необходимо нагреть, благодаря чему будет происходить процесс полимеризации.
Преимущества древесно-полимерного композита: экологичность; высокая влагостойкость и стойкость к биологическому воздействию; однородность поверхности; высокие пластичность и прочность; долговечность; технологичность в процессе укладки
Конструкции из древесно-полимерного композита выполняются аналогично изделиям из обыкновенного дерева. Жидкое дерево может выпускаться в виде специфической краски, что добавляет в интерьер и экстерьер здания изюминку.
Аэрогель, или замороженный воздух, - инновационный материал, обладающий самыми высокими показателями по изоляции среди всех материалов. Благодаря своим свойствам попал в книгу рекордов Гиннеса. По структуре аэрогель состоит из наноячеек, неразличимых даже под микроскопом.
Преимущества аэрогеля: экологичен, состоит более чем на 95% из воздуха; долговечен; полностью подлежит вторичному использованию; экономичен; обладает высокими показателями прочности, водоотталкивания, звукоизоляции; быстро тушится при воспламенении; легок при транспортировке.
Аэрогель используется точно так же, как и любой другой стандартный утеплитель. Подготовленную поверхность грунтуют увеличивающими адгезию грунтовками, после чего аэрогель укладывают на необходимое место, закрепляя клеевым составом.
В заключение отметим, что зеленая архитектура способствует охране окружающей среды, экономии природных ресурсов и понижению воздействия человека на природу. Зеленая архитектура создает новые типы зданий, которые в свою очередь создают новые градостроительные решения. И в будущем нас ждут красивые экологические города с интересной инфраструктурой, совершенно новый образ жизни. С каждым годом появляются новые зеленые технологии и материалы, приближающие людей к природе.
Несмотря на высокую стоимость, строительство зданий зеленой архитектуры должно и дальше развиваться. Благодаря таким зданиям снижается вред, наносимый природе, улучшаются жизненные условия человека и создаются новые возможности для творчества архитекторов, призванных делать жизнь людей красивой, удобной и приятной.
Список цитируемой литературы:
1. Архитектурная бионика / Ю. С. Лебедев, В. И. Рабинович, Е. Д. Положай [и др.]; под ред. Ю. С. Лебедева. - Москва : Стройиздат, 1990.
2. Цайдлер. Э. Многофункциональная архитектура / Э. Цайдлер; пер. с англ. А. Ю. Бочаровой; под ред. И. Р. Федосеевой. 0150 Москва : Стройиздат, 1988.
3. Jodidio, P. Architecture now! / P. Jodidio. - Köln : Taschen. -Vol. 1 - 2005. - Vol. 2. - 2007.
