Конструктивные решения систем вертикального и горизонтального озеленения

Е.К. Аксенова, Я.С. Яновая DOI: 10.24412/cl-35672-2021-1-0070

E.K. Aksenova, Y.S. Yanovaya

Конструктивные решения систем вертикального и горизонтального озеленения Architectural engineering of systems of vertical and horizontal planting

Ключевые слова: «зеленый» дизайн, система озеленения, фитостена, система полива, экокрыша. Keywords: «green» design, system of planting, phytowall, watering system, eco roof.

Аннотация: Статья посвящена технологиям вертикального и горизонтального озеленения зданий и сооружений. Раскрывается актуальность «зеленого» дизайна как одного из главных трендов в современном строительстве. Описываются конструктивные особенности устройства «зеленых» стен и кровель.

Abstract: The research is dedicated to technologies of vertical and horizontal planting of structures. The relevance of «green» design as one of chief trends in modern architecture is disclosed with the description of structural features of «green» wall and roof system.

В последнее время в связи с активным возведением высотных зданий и уплотнением застройки в крупных городах вопросы экологичности и создания комфортного микроклимата играют всё более важную роль. Совокупность мер по озеленению фасадов сводит к минимуму негативное воздействие высотного здания на окружающую среду. В частности, именно поэтому технологии вертикального и горизонтального озеленения и различные приемы фитодизайна набирают всё большую популярность в России и за рубежом. Использование растений в интерьере и на фасадах, а также проектирование «зеленых» кровель уже не первый год является одним из основных направлений мировой архитектуры. Актуальность озеленения обусловлена не только тем, что растительные элементы на стенах и кровлях будут эффектным дизайнерским решением, обыгрывающим фасад. Фитостены обеспечивают дополнительную звукоизоляцию, очищают воздух и защищают фасады зданий от температурных перепадов, ультрафиолетового излучения и сильного дождя. Использование озеленения на эксплуатируемых кровлях позволяет компенсировать дефицит участков земли при плотной застройке, что особенно актуально в мегаполисах. Однако возросший интерес к подобным архитектурным решениям обусловлен еще и экономической стороной вопроса. Исследования Ксении Агаповой, руководителя экспертной группы по внедрению экостандартов Гильдии управляющих и девелоперов, показали, что «зеленая» офисная недвижимость более привлекательна для арендаторов, а значит, более конкурентоспособна.

Родоначальником технологии вертикального озеленения, которая применяется сейчас во всем мире, можно назвать французского дизайнера-натуралиста Патрика Бланка, которому принадлежит идея создания «вертикальных садов». Свою систему вертикального крепления и выращивания растений он презентовал в 1994 году во время фестиваля ландшафтного дизайна в Париже, чем вызвал большой интерес общественности. Однако первый в мире патент на вертикальную фито-стену в современном ее понимании получил Стенли Харт Уайт еще в 1938 году.

Вертикальное озеленение может классифицироваться по различным критериям. Например, в зависимости от приемов размещения на фасадах зданий вертикальное озеленение может быть двух видов: сплошное и частич-

ное. К сплошному озеленению могут прибегать для того, чтобы скрыть дефекты постройки или замаскировать глухие стены и невыразительные фасады. Частичное озеленение несет декоративную функцию и служит для того, чтобы дополнить архитектурное решение, сделать его более выразительным.

Критерием классификации вертикального озеленения являются и задачи, возложенные на «зеленые» стены конкретного объекта, в зависимости от которых подбираются растения. Принципы подбора растений можно свести к следующим:

1. Функциональный принцип. Этим принципом подбора руководствуются, когда растения на фасаде нужны в силу функциональной необходимости - например, чтобы создать тень в помещениях с южной ориентацией, предотвратить перегрев стен здания, защитить от пыли и шума и т.д. При выборе растений учитываются их густота, высота, плотность листвы и подобные природные характеристики.

2. Экологический принцип. Здесь главным фактором являются условия среды, предпочтительные для каждого вида растений: температура, состав и плодородность почвы, освещенность, а также ориентация здания по сторонам света.

3. Декоративный принцип. Из названия понятно, что при таком подборе важен в первую очередь визуальный эффект от создания «зелёной» стены. Так, вертикальное озеленение может замаскировать недостатки фасада или же, напротив, подчеркнуть архитектурное решение здания. При таком подборе растений играют роль плотность и текстура листьев, а также продолжительность периода цветения. Кроме того, подобранные в композицию растения должны сочетаться по цвету, форме и своей структуре.

4. Систематический принцип. Такой принцип подбора используется, когда особенно важно художественное единство композиции фитостены. В этом случае предпочтительны сочетания растений, обладающих сходством внешних признаков. Зачастую это достигается путем включения в композицию растений одного рода или вида.

Самым важным этапом на пути создания «зеленого» фасада является устройство системы крепления и полива растений. Эта система должна обеспечивать стабильное существование и развитие растительных элементов без необходимости постоянного ухода за ними.

На сегодняшний день распространены четыре системы вертикального озеленения, каждая из которых имеет свои особенности (рис. 1).

1. Войлочная или гидропонная система. Основой конструкции служит металлический каркас, прикрепленный непосредственно к фасадной стене здания. На каркас устанавливаются ПВХ пластины толщиной 10 мм. Затем прокладывается система компактных труб и насосов, с помощью которых будут производиться автоматический капельный полив и подача удобрений к растениям. Также предусматривается система дренажа. Последним настилается войлок из полиамидного волокна с разбивкой на карманы размером 20*20 см, куда и помещаются растения.

Достоинствами этой технологии являются дешевизна и простота в обслуживании. Кроме того, наличие систем полива и дренажа значительно упрощает ее эксплуатацию. Однако для того чтобы видоизменить декоративную стену, придется произвести полный демонтаж такой системы.

2. Еще одна система вертикального озеленения - контейнерная. В качестве несущего металлического каркаса может использоваться каркасная сетка, встроенный каркасный стеллаж или переносной каркасный стеллаж с направляющими. На каркас, закрепленный на стене, устанавливаются трубы, отвечающие за полив, и горшки с почвенным субстратом, куда высаживаются растения. К каждому горшку подводится отдельная трубка для подачи воды и удобрений.

Контейнерная система достаточно проста в установке и демонтаже, позволяет свободно изменять облик декоративной стены и конфигурацию горшков. Недостаток системы заключается в отсутствии системы дренажа, из-за чего важно постоянно следить за состоянием грунта.

3.Сравнительно недавно появилась модульная система вертикального озеленения. Технология ее сборки заключается в следующем: на фасадную стену крепится слой гидроизоляции, затем устанавливается рама, состоящая из вертикальных и горизонтальных направляющих с кронштейнами. На кронштейны крепятся модули с посаженной в них растительностью, между которыми прокладывается система капельного полива. Растения высаживаются не в грунт, а в специальный субстрат, что является особенностью данной системы.

Несмотря на существенный недостаток - очень высокую стоимость установки - модули дают широкие возможности в плане дизайна: их без труда можно заполнить новыми растениями, поменять местами или совсем убрать с фасада вместе с конструкцией, которая их держит. Еще одно преимущество - капельная система полива.

4. Многослойная система вертикального озеленения может применяться в зданиях со светопрозрач-ной оболочкой. Конструкция состоит из трех слоев. В качестве внутреннего слоя выступает раздвигающееся створчатое окно. Далее идет промежуточный слой, включающий в себя металлическую коробку с системой самополива и таймером, растения, вьющиеся по

стальным направляющим, и оконную раму с металлическими винтами. Внешний слой - это регулируемая реечная решетка.

Такая система выглядит очень эффектно, она допускает изменение декораций и выдерживает перепады внешней температуры, но ее значительный недостаток -сложный эксплуатационный уход.

Таким образом, несмотря на разнообразие существующих на сегодняшний день систем вертикального озеленения, единственного оптимального варианта нет, так как каждая система имеет свои «плюсы» и «минусы», и выбор подходящей системы зависит от бюджета и поставленных в проекте задач. В частности, модульная система лучше всего подойдет для частичного озеленения, а войлочная система чаще всего применяется для сплошного вертикального озеленения глухих фасадных стен и маскировки различных дефектов.

«Зеленые» крыши существуют уже давно - порядка нескольких веков. Идея и технология озеленения кровли, столь распространенные в современной архитектуре, были заимствованы из опыта скандинавских стран. В отличие от традиционных «зеленых» крыш древней Скандинавии, где наибольшую опасность для кровли представлял недостаточно прочный материал, в современных реалиях используются усиленные и облегченные конструкции, что позволяет нивелировать главный недостаток самых первых версий подобных крыш. Чтобы крыша не проломилось под тяжестью грунта, на каркас устанавливается несущий настил чаще всего из недорогих материалов вроде деревянных досок или ДСП. Также необходимо учитывать, что дополнительная нагрузка «зеленых» крыш приходится не только на сам каркас кровли, но и на весь фундамент дома, поэтому фундамент должен быть значительно усилен.

Устройство «зеленой» кровли - достаточно трудоемкое и финансово затратное решение. Для обеспечения ее нормального функционирования на плиту покрытия необходимо уложить восемь слоев из качественных материалов: пароизоляцию, утеплитель, гидроизоляцию, защитный слой (препятствует прорастанию корней), дренажную систему (чаще всего для этого используют утрамбованный песок/щебень, либо же геотекстильное покрытие), фильтр, грунт, растения. Для правильной и дозированной подачи воды поверх дренажа устанавливаются дополнительные фильтры для мелких частиц. Следом устанавливается специальная георешетка, сдерживающая грунт от осыпания и сползания на скатных крышах (рис. 2).

Учитывая, что «зеленые» крыши в прямом смысле являются живым организмом, для их здорового жизнеобеспечения необходима система сбалансированного накопления и отвода излишней воды. Для подобных целей лучше всего подойдут дренажные системы, описанные выше.

Чтобы конструкция кровли выдержала вес «зеленой» крыши, грунт должен быть легким. Как правило, для этого используют смесь торфа и песка, так как песок делает смесь более устойчивой, а торф позволяет облегчить нагрузку. Так как сам по себе грунт находится

в неестественной среде обитания, в нем необходимо поддерживать должный уровень минеральных веществ при помощи удобрения почвы.

Виды растений, которые предполагается высаживать на озелененной кровле, напрямую влияют на выбор толщины грунта. Например, для высаживания газона потребуется 5 см грунта, в то время как для выращивания овощей, цветов и кустов оптимальна толщина грунта в 30 см. Так как на крыше здания будет избыток солнечного света и отсутствие защиты от ветра, то к выбору растений для «зеленых» крыш нужно подходить грамотно. Привлекательно выглядят крыши, засаженные, как правило, мхом, морозостойкой травой и некоторыми видами цветов (душица, флоксы, лаванда). Если же на крыше планируется высаживать деревья, то они должны быть карликовыми и иметь небольшую корневую систему. Растения, пригодные для высаживания на крышах, должны быть как морозостойкими, так и устойчивыми к засушливым погодным условиям, а также иметь мочковую корневую систему. Для того чтобы озеленение крыш и фасадов благополучно переносило зиму, подбираются неприхотливые и приспособленные к местному климату растения.

Выделяют три типа озелененных крыш: экстенсивный (слой субстрата небольшой), полуинтенсивный (чуть более значительный слой субстрата, подходит для выращивания кустарников) и интенсивный (с глубоким слоем субстрата, достаточным для посадки небольших деревьев).

В проектах частных домов чаще используется экстенсивное озеленение. Для такого озеленения не нужен ни усиленный уход, ни большая толщина грунта, что является весомым аргументом при выборе типа озелененной крыши. Для того чтобы поддерживать экстенсивный тип озеленения в хорошем состоянии, требуется всего раз в год удобрять почву. При данном типе озеленения используют, как правило газон, который придает крыше декоративность.

При интенсивном типе озеленения крыши высаживают высокие растения: кусты и деревья, что позволяет организовывать на крышах зданий небольшие парки и оригинальные зоны для отдыха. Интенсивное озеленение требует постоянного ухода и полива. Обычно устраивать подобные крыши целесообразно в общественных зданиях, например ресторанах и торговых центрах. При этом для ухода за растениями нанимаются специалисты. Для обеспечения безопасности находящихся на крыше людей необходимо устанавливать ограждающие перила.

Активная застройка зеленых зон, расширение городов и увеличение транспортного потока делают проблему экологии среды все более значимой. «Зеленый» дизайн в архитектуре - это один из вариантов решения данной проблемы. Растительные элементы на фасадных поверхностях не только эффективны, но и красивы, необычны. Появились целые концепции озеленения городов, такие как «Город-лес» и «Вертикальный лес», который был воплощен в Милане. Городской многоэтажный лес возвел известный архитектор Стефано Боэри, по

Рис. 1. Системы вертикального озеленения: а) войлочные системы; б) контейнерные системы; в) модульные системы; г) многослойные системы

подсчетам самого архитектора и специалистов в области ботаники, эти здания воссоздали целый гектар леса. Однако технологии озеленения в нашей стране сейчас не столь широко применяются, но, возможно, в будущем они нас будут больше радовать.

2.

3.

4.

Библиография:

1. Брагина В.И. Вертикальное озеленение зданий и сооружений / В.И. Брагина, З.П. Белова, В.М. Сидоренко. - Киев: Буд1вельник, 1980. - 127 с.: ил. - (Быть городам образцовыми). Завадская Л.В. Вертикальное озеленение / Л.В. Завадская. -Москва: Издательский Дом МСП, 2005 - 128 с.: ил. - (Советы специалистов). - ISBN 5-7578-0259-6.

Козеева А.А. Технологии вертикального озеленения / А.А. Ко-зеева // Вестник ландшафтной архитектуры. - 2016. - №7. -С. 32-34.

Хуснутдинова А.И. Технология вертикального озеленения / А.И. Хуснутдинова, О.П. Александрова, А.Н. Новик. - Текст: электронный // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2016. - №12 (51). - URL: https://unistroy.spbstu.ru/ userfiles/files/2016/12(51)/2_husnutdinova_51.pdf (дата обращения: 18.04.2021).

Manso, M. Green wall systems: A review of their characteristics / M. Manso, J. Casto-Gomes. - Text: electronic // Renewable and sustainable energy reviews. - 2015. - January. - Pp. 863-871. - URL: https://www.researchgate.net/publication/266078897_Green_wall_ systems_A_review_of_their_characteristics (дата обращения: 18.04.2021).

5.

Рис. 2. Состав слоев озелененной кровли

П.М. Жук DOI: 10.24412/cl-35672-2021-1-0071

P.M. Zhuk

Биотехнологии в архитектурном материаловедении Biotechnology in Architectural Materials Science

Ключевые слова: биотехнологии, архитектурное материаловедение, жизненный цикл, строительные материалы. Keywords: biotechnology, architectural materials science, lifecycle, building materials.

Аннотация: В статье классифицированы подходы, связанные с применением живых организмов на разных этапах жизненного цикла, в области архитектурного материаловедения. Предложены два типа классификаций биотехнологий в архитектурном материаловедении.

Abstract: Approaches related to the use of living organisms at different stages of the life cycle in the field of architectural materials science are classified in the article. Two types of biotechnology classifications in architectural materials science are proposed.

В связи с ростом инновационной составляющей в создании объектов современной архитектуры и подходом к обеспечению их устойчивости все чаще появляются новые направления в разработке строительных материалов, одним из которых является участие живых организмов на различных стадиях жизненного цикла. Причем участие в технологических процессах, связанных со строительными материалами, могут принимать представители царств бактерий, грибов, растений и животных. В связи с этим актуальны классификация биотехнологических процессов и обсуждение связанного с ними терминологического аппарата в области архитектурного материаловедения.

Наиболее рациональным с точки зрения материало-ведческого подхода является классификация биотехнологий в привязке к жизненному циклу производимой продукции, начиная с используемого сырья и заканчивая переработкой или утилизацией материалов на завершающей стадии. По этому признаку биотехнологии

в архитектурном материаловедении можно подразделить на группы, приведенные в таблице 1.

Как следует из представленной в таблице 1 информации, первые две группы имеют лишь опосредованное отношение к биотехнологиям, так как живые организмы либо не участвуют в жизненном цикле, либо участвуют лишь при формировании сырьевой базы. Одним из примеров использования возобновляемого сырья в архитектуре являются теплоизоляционные материалы из овечьей шерсти. На этапе обработки с шерстью осуществляют такие важные технологические операции, как очистку (включая частичное освобождение от жиров), прочесывание, обработку антисептиками и анти-пиренами (при необходимости), а также формирование изделий с возможным введением в состав полиэстеро-вых волокон. Для придания формы также используют погружение овечьей шерсти в латексное молочко на основе натурального каучука. В качестве защиты от моли и иных насекомых, которых привлекают белко-