CC BY
43
Возможности применения технологии «зеленая кровля» при реконструкции жилых
многоэтажных зданий в городе Пенза
Possibilities of application of the "green roof" technology in the reconstruction of residential
multi-storey buildings in the city of Penza
Королева Олеся Владимировна
к.т.н. кафедры «Градостроительство» ФГБОУВО «Пензенский университет архитектуры и строительства»
Россия, Пенза oles-koroleva19 78@yandex. ru
Koroleva Olesya Vladimirovna
candidate of technical Sciences of the Department «Town Planning» FGBOU VO "Penza State University of architecture and construction "
Russia, Penza oles-koroleva19 78@yandex. ru
Трифонова Евгения Андреевна
студентка группы 16Арх-1 ФГБОУ ВО «Пензенский университет архитектуры и строительства»
Россия, Пенза evseniatrifonova66604@smail.com
Trifonova Evgeniya Andreevna
student of the group 16ARH-1 FGBOU VO "Penza State University of architecture and construction"
Russia, Penza evgeniatrifonova66604@smail.com
Аннотация.
В статье приведена характеристика и классификация зеленых кровель, рассматриваются преимущества и недостатки такого рода озеленения, особенности конструкций и способы использования озелененных пространств, произведен анализ условий, необходимых для применения технологии «зеленая кровля», и возможность ее использования в условиях сложившейся типовой застройки городе Пенза.
Annotation.
The article describes the characteristics and classification of green roofs, discusses the advantages and disadvantages of this kind of landscaping, design features and methods of using green spaces, and also analyzes the conditions necessary for the application of the green roof technology, and the possibility of its use in the current typical urban development Penza.
Ключевые слова: зеленые крыши, зеленая кровля, эксплуатируемая кровля, озеле- нение крыш, плоское озеленение, плотная городская застройка, сады на крышах, экология.
Key words: green roofs, exploited roofs, roof greening, flat landscaping, dense urban development, roof gardens, ecology.
В современных российских городах с каждым годом становится все труднее организовать комфортное проживание их жителей. Это связано со многими причинами, вызванными процессом урбанизации, изменениями в жизни людей, градостроительными ошибками и переходом от индустриального к постиндустриальному обществу. Один из негативных факторов - резкое снижение площади земельных участков в городской черте, доступных для общественного использования, и нарастающий дефицит земли [10]. Естественным следствием индустриального развития российских городов стало ухудшение экологической ситуации в них, что нашло свое отражение в возникновении таких негативных явлений, как эффект теплового острова, смоговые колпаки, активизация возбудителей различных болезней, концентрации значительного количества вредных веществ [11]. Жители с каждым годом все больше нуждаются в возможности дышать свежим воздухом. Все указанные
тенденции негативно влияют на возможность устойчивого развития города, здоровье и психику жителей, их качество и продолжительность жизни [11]. Поэтому возникает необходимость в поиске действенных инструментов по обеспечению устойчивого развития города.
Исследуя международный опыт относительно инструментов обеспечения устойчивого развития города [9], было установлено, что значительное внимание уделяется в использовании такого инструмента, как «зеленая кровля». Это инструмент также может применятся в уже сформировавшихся районах с плотной застройкой: в частности, при реконструкции, для создания архитектурно-ландшафтных объектов с использованием зеленых насаждений [10].
Живые растения на городских крышах — символ экологического оздоровления городской среды, все еще робко воспринимаемый российскими архитекторами и строителями [11].
Озеленение крыш — термин, обозначающий частично или полностью засаженные живыми растениями крыши зданий. Подразумеваются растения, высаженные прямо в грунт, для чего между зелёным слоем и крышей помещается водонепроницаемый мембранный слой; также могут использоваться дополнительные слои, защищающие крышу от корней, дренаж и системы полива [7].
Классификация зеленых кровель
Существует несколько способов деления зеленых кровель, применение которых диктуется климатическими, экономическими и техническими условиями, а также желанием заказчика: застройщика, владельца здания, жителей дома, и т.д.
Контейнерные и стационарные
• Мобильное (или контейнерное) озеленение крыш реализуют посадкой растений в кадки с дальнейшей установкой на эксплуатируемую крышу [1]. Контейнерные сады на крышах, где растения содержатся в горшках, обычно не считаются настоящими зелеными крышами, хотя это обсуждается [6]. Контейнерное озеленение часто имеет сезонный характер, т.е. растения, находящиеся на открытом пространстве в теплое время года, переносят в помещение на время похолодания. Список видов растений при этом больше, чем при стационарном озеленении;
• В случае применения стационарного типа озеленения на крыше создают постоянный субстрата, а все посадки растений выполняют в субстрат аналогично объектам традиционного озеленения. Стационарное озеленение крыш может быть предусмотрено при проектировании новых, реконструкции и капитальном ремонте существующих зданий и сооружений, а также при реализации проектов благоустройства и озеленения [1].
Озелененные крыши со стационарным озеленением в зависимости от преобладающего типа применяемых растений подразделяют на три типа:
- с озеленением интенсивного типа;
- с озеленением полуинтенсивного типа;
- с озеленением экстенсивного типа.
Интенсивные, полуинтенсивные и экстенсивные
• Интенсивное озеленение или сад на крыше - это озеленение, которое позволяет перенести растения и малые архитектурные формы на крышу. Данный вид озеленения дорогой, требует высокого уровня организационного, технического обслуживания, а также значительных инвестиционных ресурсов. Кровля, созданная таким образом, имеет значительный вес, а поэтому планирование относительно ее организации необходимо осуществлять при проектировании того или иного проекта [11];
• Полуинтенсивное - в меньшей или большей степени сочетание технологий и растений экстенсивного и интенсивного типа;
• Экстенсивное озеленение - это озеленение, которое не требует пребывания людей на крыше, не требует тщательного ухода и значительных инвестиционных ресурсов. Такое озеленение целесообразно осуществлять на уже существующих постройках (при условии расчета допустимой нагрузки на строительные конструкции), частных домах, гаражах, промышленных зданиях и тому подобное [11]. Служит для увеличения экологических показателей.
Эксплуатируемые и неэксплуатируемые.
Это деление тесно связано с делением на экстенсивные и интенсивные, однако требует соответствующего расчета нагрузок в проекте, предусматривающем длительно нахождение на крыше людей.
Плюсы и минусы зеленых кровель
Плюсы относятся к экологической, экономической, социальной сфере:
1. Содействие чистоте окружающей среды. По данным иностранных исследований, 2000 м2 неподстриженного газона могут абсорбировать 4000 кг твердых пылевых частиц [7]. Следовательно, кровля, покрытая растительностью, в значительной мере способствует очищению городской атмосферы, что может положительно сказаться на здоровье населения [10];
2. Снижение влияния «городских островов тепла». Посредством ежедневного цикла орошения и испарения растения могут охлаждать города в жаркие летние месяцы и снижать среднюю температуру на 2-4 °С [13];
3. Устойчивость к изменению климата. На примере графства Большой Манчестер, Великобритания показано, что озеленение 10% крыш густо застроенных территорий поможет нивелировать эффект глобального потепления на этих территориях до 2080 года [12]. Это говорит о том, что технология «зеленой кровли» может стать эффективным инструментом адаптации города к изменению климата [12];
4. Зеленые крыши способны увеличить или по крайней мере сохранить биоразнообразие. Например, в Лондоне появление «альпийских лугов» на крышах привело к тому, что там стали селиться редкие виды птиц, которым выбранные растения подошли и понравились [7];
5. Управление ливневой водой. Летом ландшафтные крыши могут удерживать 70-90%, а зимой 25-40%, выпадающих на них осадков. Они не только сохраняют дождевую воду, но и выступают в качестве естественных фильтров для нее [13];
6. Подавление шума. Ландшафтные крыши имеют отличное шумоподавление, особенно для звуков низкочастотного диапазона [13];
7. Энергоэффективность. По теплофизическим показателям самым уязвимым элементом здания является кровля. Потери тепла через нее могут достигать 40% от их общего количества. Толстый кровельный «пирог» служит дополнительной теплоизоляцией. Зимой он согревает крышу, а летом охлаждает [15]. В связи с этим уменьшение миграции тепла через кровлю может привести к значительному увеличению энергоэффективности здания в целом [16];
9. Создание новых рабочих мест. Развития индустрии неизбежно приведет к созданию новых рабочих мест, связанных с производством, выращиванием растений, проектированием, установкой и обслуживанием [13];
10. Повышенная стойкость гидроизоляции кровли. Наличие зеленой крыши уменьшает подверженность гидроизоляционных мембран большим колебаниям температуры и воздействию ультрафиолетового излучения, которые могут вызвать микроразрывы [13];
11. Маркетинговые преимущества. Зеленые крыши могут повысить имидж здания. Они являются легко узнаваемым символом движения за экологичное строительство и могут повысить рыночную стоимость строения на 7-10% [13];
12. Создание новых общественных пространств. Зеленые крыши положительно влияют на городскую среду, увеличивая благоустройство и озеленение территорий, а также снижая протестные настроения населения новым проектам городской застройки [13].
К минусам относятся:
1. Большая начальную стоимость по сравнению с обычной крышей. Цена зелёной кровли в России на данный момент начинается от 3000р/м2 и возрастает по мере ее усложнение [26]. Также из-за относительно большого веса и необходимости соблюдать технологии зеленых кровель происходит удорожание несущих конструкций и систем подачи и отвода воды;
2. Необходимость ухода, высокой культуры пользования данным объектом и налаженной службы для технической эксплуатации [24];
3. Возможные протечки в следствии повреждения корнезащитного слоя (актуально только для крыш с интенсивным озеленением) [7];
4. Не все существующие здания могут быть оборудованы любым из типов «зелёных кровель» из-за того, что конструкции кровли и несущие конструкции не рассчитаны на такую нагрузку. [23]
Таблица 1. Способы использования пространства озелененных кровель.
Способы использования Крыша с экстенсивным озеленением Крыша с интенсивным озеленением
Рекреации общественных учреждений о (при дополнительном расчете нагрузок) о
Рекреации многоквартирных домов, о о
летние помещения квартир (при дополнительном расчете нагрузок)
Рекреации городских пространств о
Летние площадки ресторанов о
Замена обычной кровли о о
Объекты спорта: спортивные открытые о о
площадки, детские площадки,
Катки, бассейны о
Объекты озеленения: газоны, малые о
сады
Теплицы о
Открытые и закрытые выставочные о
залы, смотровые площадки
На крыше многоэтажного дома, которой будут пользоваться только его жители, можно благоустроить небольшой сад или огород, места для тихого отдыха и солнечных ванн, место для спорта, детскую площадку, площадку для выгула собак и др.
Конструктивные особенности Слои зеленой кровли
• Основание. Представляет собой несущую конструкцию крыши. Рекомендуется создание небольшого наклона к водостоку;
• Гидроизоляционный слой. Применяется для защиты несущих конструкций крыши, отделяя почвенный
слой;
• Теплоизоляция;
• Барьер для корней (корнезащитный слой). Защищает крышу от повреждений, которые могут нанести глубоко проросшие корни;
• Дренажный слой. Он задерживает количество воды необходимое для жизни растений.
• Фильтрационный слой. Задерживает избыточное количество осадков;
• Плодородный грунт. Грунты, используемые на крыше, должны быть легкими, теплыми, пористыми и влагоемкими;
• Растения. Заключительный слой, придающий крыше законченный вид [10];
Условия для применения «зеленой кровли»
Выбор конструкции озеленяемых и эксплуатируемых крыш производят с учетом функционального назначения зданий и сооружений, их несущих и конструктивных возможностей, а также на основе анализа предъявляемых к конструкциям требований: интенсивности эксплуатации крыши, экологических требований, типологии озеленения, экономической целесообразности и др. [1]. Возможности применения озеленяемых крыш и их типов ограничивается такими внешними факторами, как:
1. Климат. Подбор материалов кровли и ассортимента растений зависит от таких климатических факторов, как сезонные, месячные и ежедневные перепады температуры, скорость ветер, количество осадков, инсоляция и др. [14].
2. Конструктивные возможности. Основание плоской крыши должна выдерживать солидную нагрузку. Слой обычного грунта, толщиной всего 5 сантиметров и площадью 1 квадратный метр может весить до 100 килограмм, причем грунт - это всего лишь один из слоев основы будущего сада. Стоит также учитывать, что зимой на плоской крыше будет скапливаться снег и нагрузка на кровлю может вырасти до 400 килограмм на квадратный метр. А высадка деревьев, пусть даже низкорослых, и кустарников увеличивает слой грунта и, соответственно, повышает вес зеленой крыши до 700 килограмм на квадратный метр [11].
В случае монтажа зеленой кровли в процессе реконструкции здания нагрузка, которую способны выдержать плиты перекрытия, зависит от конкретной серии самих плит перекрытия и дома. В среднем это 400600 кг/м2 для жилых многоэтажных домов.
Так же важны:
- наличие выхода на крышу;
- наличие помещений для хранения инвентаря;
- наличие парапетов и ограждений на эксплуатируемой крыше;
- сток воды с крыши [14].
3. Форма собственности. Если у здания один владелец, монтаж зеленой кровли не составит труда. А если зданием владеет несколько лиц, будет необходимо договориться об назначении зеленой кровли и ее эксплуатации, перенести крышу в разряд эксплуатируемой, подписать протокол собрания жильцов, занести озелененную крышу на баланс дома и договориться о том, как будет организовано ее обслуживание [8].
Возможности применения технологии «зеленая кровля» в городе Пенза
Для проведения исследования был выбран районо Арбеково, так как:
• Арбеково - наиболее населенный район города Пенза, количество жителей которого увеличивается с каждым годом (в 2020 году на территории Октябрьского района проживает более 182 тысяч людей, подавляющее - в районе Арбеково);
• Малое количество организованных мест отдыха: на территории района находятся всего два благоустроенных парка и один сквер;
• При проектировании района транспортная инфраструктура не была рассчитана на большое количество автомобилей, поэтому по прошествии времени дворы жилых домов стали использоваться как проезды и парковки.
• Застройка района производилась домами типовых серий, что упрощает задачи исследования
Рисунок1. Территория выбранного района на карте города
Рисунок 2. Границы выбранной территории границы города
выбранная территория: район «Арбеково»
Рисунок 3. Панорама района на пересечении ул. Тернопольская и пр-та Строителей
Поскольку мы не можем получить данные по материалам конструкций и степени их износа для каждого дома, будем опираясь на период постройки знаний [18] и действующие на момент постройки ГОСТы «Нагрузки
и воздействия» 1962, 1985 и 2011 годов выпуска [2-4].
Средняя площадь кровли многоэтажного жилого дома в районе Арбеково - 4500м2 [18]. _Таблица 2. Количество многоэтажных домов по периодам строительства
Всего многоэтажных домов 421
Из них домов, построенных в период с 1960 по 1970 14
Из них домов, построенных в период с 1970 по 1980 148
Из них домов, построенных в период с 1980 по 1990 131
Из них домов, построенных в период с 1990 по 2000 71
Из них домов, построенных в период с 2000 по 2010 Из них домов, построенных в период с 2010 по 2020 37
74
Таблица 3. Количество многоэтажных домов по периодам действия ГОСТов «Нагрузки и воздействия»
Всего многоэтажных домов 421
Из них домов, построенных до 1985 227
Из них домов, построенных в период с 1985 по 2011 177
Из них домов, построенных после 2011 71
Возможности и ограничения
1. Выбор растений под климат. Главный критерий, по которому отбираются культуры для создания зеленых кровель — это неприхотливость, способность гармонично расти и развиваться при обилии солнечного света, ограниченном количестве влаги, воздействии ветра, а также благополучно переживать случаи чрезмерного воздействия атмосферных осадков.
Для зеленых кровель в районах с умеренным климатом оптимальным будет выбор растений, растущих в горах и предгорьях, так как они приспособлены к ветру, перепадам температуры и неприхотливы к изменению количества солнечного света. Это:
• Седумы (или очитки);
• Цветущие полевые многолетники (незабудки, маргаритки, анютины глазки, календула, васильки,
немезия, лобелия и т.д.) [5];
• Растения семейства Толстянковые [5];
• Из деревьев подойдут: овсяницы, айва низкая, арония черноплодная, рябина, кизильник, виноград
амурский яблоня ягодная, ива козья, калина обыкновенная [17];
• Низкорослые хвойные растения: можжевельник, туя и т.д. [5];
• Кустарники с плоской корневой системой: боярышник, снежноягодник белый, дерен белый, , спирея,
смородина [5].
В некоторых случаях можно применять газонные травы, но они требуют более интенсивного ухода. Высадка деревьев возможна только на кровлях вновь возводимых зданий.
2. Конструктив особенности
• По СНиП II-A.11-62 [2] крыша может выдержать снеговую нагрузку не больше 300 кг/м2. Это пяти и девятиэтажные дома типовых серий. В них невозможен монтаж зеленой кровли никакого типа, но можно перевести крышу в разряд эксплуатируемой и сделать на ней зону отдыха для жителей дома.
• По СНиП 2.01.07-85* [3] крыша дома должна выдержать от 400 до 600 кг в зависимости от марки плит перекрытия и степени износа. На крышах таких домов в результате реконструкции кровли или без нее возможен монтаж зеленых кровель экстенсивного типа, нагрузка от которых варьируется в пределах 300-400 кг/м2 [11]. На таких зеленых кровлях также можно обустроить зону отдыха, а при расчете точечных нагрузок возможна установка кустарников или низкорастущих деревьев в кадках над точками пересечений несущих стен или колоннами [11].
• В случае домов, построенных после 2011 года по СП 20.13330.2011 [4], необходима экспертиза, которая установит какую зеленую кровлю можно монтировать на каждом здании. Это может быть кровля с экстенсивным, полуинтенсивнаым или мобильным озеленением и площадками для отдыха и спорта.
3. Форма собственности. Монтаж зеленой кровли интенсивного или экстенсивного вида в данное время возможен лишь в том случае, если жители домов буду его инициаторами [8]. Архитекторы и градостроители могут вести просветительскую деятельность или начать процесс если они являются владельцем квартиры в доме, конструкции которого позволяют монтировать зеленую кровлю.
Вывод
В следствии монтажа зеленых кровель на домах, построенных после 2011 года, район Арбеково смог бы обзавестись более чем 30000 м2 газона и других растений, а жители 71 дома смогли бы отдыхать на своих крышах в любое время года. Это бы не повело за собой значительных экологических и социальных последствий, но способствовало бы поднятию престижа района, развитию городской экономики и созданию новых рабочих мест.
В следствии реконструкции домов, построенных после 1985 и монтажа на их крышах более 850000 м2 зеленых кровель, значительно бы улучшилась экология района, уменьшилось количество шума и пыли, а температура в летние месяцы снизилась бы на 2 °С. Из-за увеличения уровня безопасности и появления возможности отдыхать на свежем воздухе в шаговой доступности улучшилось, как и физического, так и ментального здоровья горожан.
Таким образом, внедрение зеленых кровель возможно при реконструкции жилых многоэтажных зданий в городе Пенза, способствует улучшению экологической, экономической и социальной обстановки и соответствует современным приоритетам развития общества и городов.
Список используемой литературы:
1. ГОСТ Р 58875-2020 "Зеленые" стандарты. Озеленяемые и эксплуатируемые крыши зданий и сооружений. Технические и экологические требования, дата введения 2020-06-01
2. СНиП II-A.1I-62 «Строительные нормы и правила нагрузки и воздействия нормы проектирования», Москва, 1962
3. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», Дата введения 1987-01-01
4. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*, дата введения 2011-05-20
5. Титова Н. П. «Сады на крышах». М.: ОЛМА-ПРЕСС Гранд, 2002. 112 с.
6. Green roof, [электронный ресурс], - https://en.wikipedia.org/wiki/Green roof, дата обращения 15.10.2020
7. Озеленение крыш, [электронный ресурс], -https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0% BS%D0%B5 %D0%BA%Di%S0%Di%SB%Di%SS, дата обращения 15.10.2020
8. «Зачем москве зеленые кровли» [электронный ресурс], - https://media.strelka-kb.com/green-roof, дата обращения 13.10.2020
9. «Зеленое благоустройство», статья, КОММЕРСАНТЪ TREND, 3.10.2016 - 2с.
10. Саид А. Н., Логинова П. А., Логинова П. А., «Зеленая кровля - особенности проектирования и преимущества эксплуатации», статья, Бюллетень науки и практики, Т. 5. №5. 2019 - 7с.
11. Мальцева Е.А., Егорова Д.А. «Зеленая кровля. Ее применение в климатических условиях санкт -петербурга» статья, Синергия наук, - 29с.
12. Аксенов И.С., Сысоева Е.В. «Зеленые кровли как решение ряда экологических проблем современной городской среды», статья, «Инновации и инвестиции». № 9. 2018 - 4с.
13. И.И. Евтушенко, А.Д. Тютина, В.Э. Нуриев, С.А. Согомонян «Технология проектирования эксплуатируемых кровель в условиях плотной городской застройки», статья, Инженерный вестник Дона, №5 (20i9) - Sa
14. «Пособие по озеленению и благоустройству эксплуатируемых крыш жилых и общественных зданий, подземных и полуподземных гаражей, объектов гражданской обороны и других сооружений», МОСКОМАРХИТЕКТУРА, Москва 2001 г. [электронный ресурс], -https://znaytovar.ru/gost72/PosobiePosobie po ozeleneniyu.html, дата обращения 07.11.2020
15. Patrizia Ferrantea, Maria La Gennusaa, Giorgia Peria, Gianluca Scaccianocea*, Giancarlo
Sorrentinoa «Comparison between conventional and vegetated roof by means of a dynamic simulation»,
доклад, бШ International Building Physics Conference, IBPC 2015 - бс.
16. Julià Coma, Gabriel Pérez, Cristian Solé, Albert Castell, Luisa F. Cabeza «Thermal assessment of extensive green roofs as passive tool for energy savings in buildings»
17. Добровольский М.К., Макеев М.Ф. «Анализ состава «зеленой кровли» в городах россии и выбор конструкции для города воронежа», статья, Развитие современной науки: теоретические и прикладные аспекты. 2017. № 16 - 6с.
iS. Сервис Дом.МинЖКХ электронный ресурс], https://dom.mingkh.ru/ , дата обращения 05.12.2020
