CC BY
257Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
УДК 692.433 https://doi.org/10.33619/2414-2948/42/33
ЗЕЛЕНАЯ КРОВЛЯ - ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРЕИМУЩЕСТВА ЭКСПЛУАТАЦИИ
©Саид А. Н., Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия, anzhela.said@mail.ru ©Логинова П. А., Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия,paulina.loginova@mail.ru
©Леонова А. Н., ORCID: 0000-0002-6043-3022, канд. техн. наук, Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия, lan.75@mail.ru
GREEN ROOF - DESIGN FEATURES AND OPERATIONAL BENEFITS
©SaidA., Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia, anzhela.said@mail.ru ©Loginova P, Kuban State Technological University,
Krasnodar, Russia, paulina.loginova@mail.ru ©Leonova A., ORCID: 0000-0002-6043-3022, Ph.D., Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia, lan.75@mail.ru
Аннотация. Рассматривается технология проектирования «зеленых крыш». Представлены данные по конструкции и конфигурации зеленой кровли, основные виды и стоимость установки. Описываются материалы, входящие в состав кровли. Выделяются как недостатки, так и преимущества установки «зеленых крыш».
Abstract. The technology of designing 'green roofs' is considered. Presents data on the design and configuration of the green roof, the main types and cost of installation. The materials that make up the roof are described. Both the disadvantages and advantages of installing "green roofs" are highlighted.
Ключевые слова: зеленые кровли, теплоизоляция, дренаж, фильтрация, экстенсивные сады, интенсивные сады, плоское озеленение, скатное озеленение.
Keywords: green roofs, heat insulation, drainage, filtration, extensive gardens, intensive gardens, flat gardening, slope gardening.
Жители современных городов с каждым годом все больше нуждаются в возможности дышать свежим воздухом. Но, к сожалению, найти источник этого воздуха с каждым годом становится все сложнее: попросту не хватает места для садов и парков из-за дефицита свободной площади. Устройство зеленых кровель позволяет частично решить эту проблему.
В настоящее время обустройство зеленых крыш при строительстве и реконструкции зданий приобретает все большую популярность, став одной из наиболее динамично развивающихся областей ландшафтной архитектуры. В связи с возникающим в крупных городах дефицитом земли и обострением экологической обстановки появляется необходимость рационального использования кровель зданий и сооружений, в частности при реконструкции, для создания архитектурно-ландшафтных объектов с использованием зеленых насаждений [1-4]. Благодаря современным технологиям зеленые кровли в настоящее время получают широкое распространение, при этом они не лишены интересного оригинального исполнения. Зеленые кровли не только утепляют кровлю, но и защищают ее
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
от перегрева и негативного воздействия ультрафиолетовых лучей, дождей (http://diz-cafe. com/ozelenenie/ozelenenie-kryshi.html).
Под термином «зеленые крыши» подразумевается частичное или полное заполнение кровли живыми растениями. Это могут быть как растения в контейнерах или кадках, так и высаженные в грунт.
Эксплуатируемая «зеленая крыша» с постоянным присутствием на ней людей обязательно ограждается парапетом высотой не менее 1,2 м.
Любая «зеленая крыша» состоит из нескольких слоев (Рисунок 1):
1. Основание. Представляет собой несущую конструкцию крыши. Рекомендуется создание небольшого наклона к водостоку.
2. Гидроизоляционный слой. Применяется для защиты несущих конструкций крыши, отделяя почвенный слой. Чаще всего это полимерные мембраны, полиэтиленовая пленка или жидкая резина.
3. Теплоизоляция. Теплоизоляционный слой может выполняться из пробковых плит, экструдированного пенополистирола или пенополиуретана.
4. Барьер для корней (корнезащитный слой). Защищает крышу от повреждений, которые могут нанести глубоко проросшие корни. Представляет собой полимерную пленку или фольгу, уложенную сверху слоя гидроизоляции.
5. Дренажный слой. Он задерживает количество воды необходимое для жизни растений.
6. Фильтрационный слой. Задерживает избыточное количество осадков. Отличным фильтром является геотекстиль. Более того, геополотно предотвращает смешение грунта и слоя дренажа.
7. Плодородный грунт. Грунты, используемые на крыше, должны быть легкими, теплыми, пористыми и влагоемкими.
8. Растения. Заключительный слой, придающий крыше законченный вид.
Декоративные растения Субстрат
Фильтрующий слой Дренажный слой Защитный слой Гидроизоляция
Утеплитель
Пароизоляция
Основание кровли
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
К важным условиям устройства «зеленой крыши» так же можно отнести полив и освещение растений.
При реконструкции зеленые кровельные системы устанавливают на железобетонное основание любого здания с крышей, градус уклона которой составляет от 0 до 12%. Затем кровлю покрывают слоем керамзита, цементно-песчаной стяжкой и праймером битумным. У производителей обязательной составляющей является два вида гидроизоляционного покрытия. Экструзионный пенополистирол обеспечивает защиту от тепловых потерь, водоотталкивание и высокую прочность. Специальная профилированная мембрана подпитывает растения влагой.
Дренажный слой необходим для отвода излишков атмосферных осадков из растительного слоя и из мощения. При отсутствии дренажа вода скапливается в почве, и корни растений могут загнить. С другой стороны, слишком быстрый сток воды будет требовать более частого полива растений, чем в обычных условиях, где корни имеют доступ к грунтовым водам. Поэтому дренажный слой необходим и в отдельных емкостях — контейнерах для растений, в том числе и тогда, когда растительный слой распределен по всей поверхности крыши [2-3, 5].
Дренажный слой рассчитывается на отвод излишней воды, поскольку избыток воды так же вреден для растений, как и ее недостаток. Поэтому материалы, используемые для дренажа должны обладать большим объемом пор, не уплотняться под действием эксплуатационных нагрузок, не поддаваться гниению и окислительным процессам и быть стабильными в любую погоду В целом же дренажный слой при возможно малой толщине должен иметь небольшой вес. Особенно же важно объединение этих качеств в одном материале.
Для дренажного слоя в современных условиях используются искусственные вспученные и волокнистые материалы, например гранулы пенополистирола, пропитанные битумными эмульсиями, шарики из полистирола, нейлона, гигромуля и других синтетических материалов, их последних разработок два слоистых рулонных материала -гидрофельд и энкадрай. Толщина дренажного слоя из них сокращается до 4-10 см. Если же из них прессуются маты или плиты, то они имеют совсем незначительную толщину — всего 1-3 см при объеме пор не менее 50%.
Помимо синтетических материалов в качестве дренажа используют традиционные дренажные системы из перфорированных труб и решетки из пластика в виде пчелиных сот толщиной около 5 см со стороной шестигранника 30,5 см, укладываемые на слой гидроизоляции и отделенных от грунта фильтрующим слоем.
Последней составляющей в установке кровельной системы является термоскрепленный геотекстиль и непосредственно грунт с посаженной зеленью. Материалы, укрывающие элементы крыши, должны быть водонепроницаемыми и устойчивыми как к высокой температуре, так и к морозу, УФ-излучению и механическим повреждениям.
Выделяют несколько типов оформления крыш с помощью растений:
Озелененные крыши — это допущенные к эксплуатации крыши зданий, на которых обустроено лишь газонное покрытие.
Сады на крыше — это крыши зданий, на которых, помимо газона, разбиты настоящие мини-сады с дорожками, деревьями и кустарниками, цветниками и зонами отдыха. Они, в свою очередь, бывают двух видов:
Экстенсивные — предполагают высадку неприхотливых вечнозеленых растений. Толщина грунта при этом небольшая около 15 см. При этом дополнительного усиления кровли не производится т. к. вес грунта не превышает 20 кг/м2.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
Интенсивное озеленение — это настоящий сад, в котором обустраивают дорожки, места для отдыха, беседки, фонтаны, мини-водопады, небольшие водоемы (Ы*р:/^к-egida.ru/news?view=44347201).
Такой тип садов чаще всего создают на крышах высотных зданий, гостиниц, торговых центров и прочих масштабных объектов. При этом необходимо учитывать увеличенную нагрузку на вес покрытия и, при необходимости, выполнить усиление.
Плоское озеленение предусмотрено на плоских крышах. Озеленение при этом может быть любым (Рисунок 2).
Рисунок 2. Примеры плоского озеленения.
Скатное озеленение — обычно газонное, предусмотрено на скатных крышах и имеет свои преимущества — по скату избыточное количество воды легко стекает вниз, что позволяет частично пренебречь водонепроницаемыми покрытиями и дренажом.
К преимуществам устройства зеленых кровель при реконструкции можно отнести:
-улучшение экологии, т. к. зеленые насаждения очищают воздух, задерживая около 20% вредных примесей;
-повышение уровня шумоизоляции. Особенно актуально для зданий, расположенных вблизи автомагистралей, аэропортов и прочих источников шума;
-повышение уровня теплоизоляции т. к. зеленая кровля хорошо регулирует процессы теплообмена здания с окружающей средой;
-увеличение срока службы кровли, связанных с защитой от снежных мешков и подтоплений;
-эстетическая составляющая т. к. озеленение — это оригинальное и всегда запоминающееся оформление кровли с местами отдыха гостей и жителей.
К недостаткам зеленых крыш можно отнести:
Существенные траты, связанные с необходимостью усиления несущих конструкций и устройства озеленения; необходимость соблюдения правил безопасности; дорогостоящий уход за растениями.
Уход за «зелеными крышами» может включать расходы на устройства автоматических поливочных систем, специальные удобрения почвенного слоя, которые не вымоются дождевой водой и не будут загрязнять сточные воды.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
В связи с тем, что в настоящее время еще не накоплен достаточный опыт применения кровель с озеленением, при проектировании необходимо учитывать особенности эксплуатируемых кровель.
Для устройства таких кровель более экономичными (по единовременным затратам) являются совмещенные покрытия, однако они имеют ряд существенных недостатков:
-в процессе эксплуатации кровли с озеленением (посадка и уборка растений, перекопка почвы, полив, внесение удобрений, замена и перемещение емкостей с растениями и т. д.) элементы кровли подвергаются крайне тяжелым механическим, химическим и биологическим воздействиям, что приводит к нарушению целостности кровли (защитных слоев) и, как следствие, к проникновению воды (при ежедневном поливе растений) внутрь покрытия и к протечкам в помещения;
-ремонт совмещенных покрытий затруднен, т. к. требуется снятие и замена всех слоев (хотя и на отдельных участках — в месте протечки); сложно на время ремонта организовать защиту помещений от воды (дождя);
-применение токсичных материалов для химической защиты растений от вредителей и для подавления роста корней может привести к попаданию растворов этих веществ в помещения верхнего этажа здания;
-хранение инвентаря для ухода за растениями, запасной тары, емкостей, их ремонт требует устройства на кровле специального помещения,
Наиболее простое конструктивное решение эксплуатируемой кровли на крыше с не утепленным чердаком или техническим этажом. Такая кровля имеет ряд преимуществ перед кровлей на совмещенном покрытии:
-наличие чердака позволяет быстро определить место протечки в кровле и произвести ее ремонт, т. к. при этом ремонтируется только водоизоляционный ковер и его защитные слои;
-ремонт выполняется безболезненно для помещений верхнего этажа, т. к. в объеме чердака протекающую воду можно временно отвести в канализацию;
-объем чердака можно использовать для хранения инвентаря, запасных емкостей, ящиков, удобрений и других материалов; в случае необходимости сохранения в зимнее время крупных растений, высаживаемых в емкостях, возможно укрытие их от холода (и даже обогрев) в чердачном пространстве;
-чердак защищает помещения верхнего этажа от вредного воздействия гербицидов, применяемых для подавления роста корней и защиты растений;
-на чердаке можно расположить оборудование для автоматизированного полива озеленения.
При проектировании должны быть учтены дополнительные нагрузки на несущие конструкции при устройстве садов на искусственных основаниях. Вес почвенного слоя во влажном состоянии: -земля 10 см + гравий 5 см — 300 кг/м2; -земля 20 см + гравий 10 см — 600 кг/м2; -земля 40 см + гравий 10 см — 1000 кг/м2; -земля 80 см + гравий 10 см — 1800 кг/м2.
Вес влажной почвы в контейнерах (без учета веса контейнера, который зависит от используемого материала) при размерах контейнера
- 0,7x0,7x0,25 м — 200 кг;
- 1,0x1,0x0,25 м — 900 кг;
- 1,2x1,2x0,50 м —1300 кг;
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
- 1,5x1,5x0,80 м — 3400 кг.
Вес травяного покрова — 2 ... 5 кг/м2; одного кустарника — 5 кг; небольшого дерева — 10 ... 20 кг.
Детали и конструкции, дающие значительные нагрузки (крупные контейнеры, холмы), следует располагать над колоннами, несущими стенами. Бетонные декоративные стенки нужно ориентировать поперек плит перекрытий, распределяя нагрузку от них на несколько плит.
При проектировании зеленой кровли необходимо так же учитывать вес техники и складируемого на покрытии материала.
Итак, озелененные крыши поглощают дождевую воду (снимая таким образом нагрузку с канализационных систем и не давая относительно чистой дождевой воде смешаться со сточными водами), обеспечивают защиту от городского шума и от холода, а также защищают здания от перегрева в жару что, помимо естественного повышения комфорта, значительно снижает затраты на кондиционирование и в несколько раз продлевает жизнь самих крыш, спасая их от погодных воздействий. Кроме того, «зеленые крыши» служат украшением городов и средой обитания городской фауны.
Источники:
(1). СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.
(2). СП 17.13330.2011 Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76.
Список литературы:
1. Титова Н. П. Сады на крышах. М.: ОЛМА-ПРЕСС Гранд, 2002. 112 с.
2. Хайруллин И. З. Современная зеленая кровля // Проблемы сохранения и преобразования агроландшафтов: материалы Международной интернет-конференции, посвященной 225-летию со дня рождения С. Т. Аксакова. 2016. С. 239-242.
3. Раминская Ю. А., Петерс Е. В. Применение зеленых кровель в современной архитектуре // Проблемы строительного производства и управления недвижимостью: сборник материалов III международной научно-практической конференции. Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева. 2014.
4. Якушина О. В., Пашкова Л. А. Использование «зеленых кровель» // Актуальные вопросы науки и техники: студенческая международная научно-практическая конференция. 2014. С. 237-240.
5. Рафо T. A. et al. Green Roof Design Techniques to Improve Water Use under Mediterranean Conditions // Urban Science. 2019. V. 3. №1. P. 14. DOI: 10.3390/urbansci3010014.
References:
1. Titova, N. P. (2002). Sady na kryshakh. Moscow, OLMA-PRESS Grand, 112.
2. Khairullin, I. Z. (2016). Sovremennaya zelenaya krovlya. In Problemy sokhraneniya i preobrazovaniya agrolandshaftov: materialy Mezhdunarodnoi internet-konferentsii, posvyashchennoi 225-letiyu so dnya rozhdeniya S. T. Aksakova, 239-242.
3. Raminskaya, Yu. A., & Peters, E. V. (2014). Primenenie zelenykh krovel' v sovremennoi arkhitekture. In: Problemy stroitel'nogo proizvodstva i upravleniya nedvizhimost'yu: sbornik materialov III mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Kuzbasskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet im. T. F. Gorbacheva.
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 5. №5. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/42
4. Yakushina, O. V., & Pashkova, L. A. (2014). Ispol'zovanie zelenykh krovel'. In Aktual'nye voprosy nauki i tekhniki: studencheskaya mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. 237-240.
5. Paço, T. A., Cruz de Carvalho, R., Arsénio, P., & Martins, D. (2019). Green Roof Design Techniques to Improve Water Use under Mediterranean Conditions. Urban Science, 3(1), 14. doi:10.3390/urbansci3010014.
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 19.04.2019 г. 23.04.2019 г.
Ссылка для цитирования:
Сайд А. Н., Логинова П. А., Леонова А. Н. Зеленая кровля - особенности проектирования и преимущества эксплуатации // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №5. С. 247-253. https://doi.org/10.33619/2414-2948/42/33.
Cite as (APA):
Said, A, Loginova, P., & Leonova, A. (2019). Green Roof - Design Features and Operational Benefits. Bulletin of Science and Practice, 5(5), 247-253. https://doi.org/10.33619/2414-2948/42/33. (in Russian).
