«Зелені» живі стіни – аспекти енергоефективності

С. Шовкопляс

«Зелені» стіни виглядають приголомшливо, але їх зовнішня краса – далеко не єдина перевага. У цій статті наводяться деякі факти та дослідження, що підтверджують стійкість та екологічні переваги «зелених» стін. Сюди входить інформація про те, як «живі» стіни приносять користь людям та суспільству, допомагаючи зменшити забруднення повітря; чим вони корисні будинкам – пом'якшують температуру та поглинають шум, покращують мікроклімат в міській забудові, зменшують споживання енергії; як «живі» стіни допомагають домовласникам у зменшенні їхніх рахунків за опалення та охолодження, а також покращують оточуюче середовище

За останні 15 років концепція «зелених» дахів та стін перейшла від стану оригінальної візії створення «дружнього» урбаністичного середовища окремими архітекторами-диваками до визнаного засобу досягнення сталого дизайну будівель, і тепер ця концепція застосовується доволі широко. Цей перехід був зумовлений головним чином екологічної метою та намірами покращити показники енергоефективності будівель та рівня енергозбереження в них. Цей підхід виявив, що «зелені» стіни не просто візуалістична концепція, яка є приємною для ока на рівні підсвідомості, але й цілий комплекс технологій та технічних рішень, які охоплюють вирішення принаймні частини проблем з широкого кола аспектів сталого розвитку – від енергетичних, економічних до соціально-гуманітарних та навіть санітарно-гігієнічних питань в містах.

«Зелені» стіни та створення сталого середовища

«Живі» озеленені стіни – це чудова та дуже наочна демонстрація прикладу вирішення дуже багатьох питань щодо покращення стану довкілля в урбаністичному середовищі. От лише деякі переваги «зелених» стін, вкритих живими рослинами:

1. Стіни з «живими» рослинами є важливою складовою сталого розвитку урбаністичної інфраструктури.
2. Зменшують забруднення повітря в містах.
3. Виконують функцію візуального екранування, щоб приховати великі незграбні споруди.
4. Зменшують рахунки за опалення та охолодження для мешканців.
5. Ефективно долають негативний ефект «міського теплового острова» та поліпшують мікроклімат у міських кварталах.
6. Поглинають міський шум.
7. Сприяють підтриманню біорізноманіття в урбаністичній екосистемі.
8. Підвищують вартість нерухомості.

Ця інформація – витяг із звіту «Living Roofs and Walls. Technical Report: Supporting London Plan Policy. 2008.» («Живі» дахи та стіни. Технічний звіт: Підтримка політики Лондонського плану. 2008 р.), під яким стоять підписи мера Лондона, Головного розробника генерального плану розвитку Лондона та Головного архітектора Лондону.

«Зелені» стіни зменшують забруднення повітря в містах

Зростання кількості смертей через серцевий напад чи інсульт лікарі та гігієністи безпосередньо пов'язують з токсичним повітрям, більше за те – ситуація з якістю повітря в містах загалом дедалі погіршується. Забруднення повітря – це смертельне поєднання твердих частинок (ТЧ) переважно із сажі та мінерального пилу, а також таких токсичних газів, як діоксид азоту (NO₂), інші сполуки азоту та кисню (NO_х), озон (O₃), діоксид сірки (SO₂) та чадний газ (CO).

Вихлопні гази транспортних засобів є головним фактором забруднення повітря в наших містах і ТЧ, і газовими викидами. Забруднення особливо небезпечне на міських вулицях, де будівлі по обидва боки вулиці створюють так званий «вуличний каньйон», який затримує забруднення та підвищує їх концентрацію на рівні вулиць.

Дослідження Pugh, MacKenzie, Whyatt та Hewitt (2012 р.) показують, що створення «зелених» стін разом із «зеленими» дахами та вуличними деревами може зменшити концентрацію забруднюючих речовин у вуличних каньйонах на 60% для ТЧ та 40% для NOх (див. рис. 1).

Рис. 1. Зменшення концентрації шкідливих твердих та газоподібних забруднювачів у «вуличному каньйоні» завдяки рослинам на стінах та на даху

Тим часом дослідження архітектурної групи Arup (2016 р.) показали, що навіть лише самі «зелені» фасади без «зелених» дахів та вуличних дерев можуть призвести до локального зниження концентрації твердих частинок щонайменше на 10-20%. Це дуже важливий факт для щільного міського середовища, особливо зі старою забудовою.

«Зеленіі» стіни створюють чудові екрани, щоб приховати великі конструкції та зменшити шум. «Зелені» стіни та «зелені» фасади (вертикальні фрагментовані «зелені» стіни на будівлях) можуть допомогти деяким будинкам, автостоянкам, торговим центрам та складам мінімізувати візуально непривабливий вигляд. «Зелені» стіни також можуть допомогти пом'якшити потенційні неприємності від шуму через натовп людей чи від транспортних засобів або захистити будинки від забруднення транспортними засобами.

Одним з найкращих прикладів масштабного екранування за допомогою рослинності є величезна мережа двосторонніх «зелених» стін площею 1400 м² у лондонському торговому центрі Westfield, рис. 2.

Рис. 2. Двосторонній «зелений» екран у лондонському торговому центрі Westfield

У рамках своєї бізнес-стратегії «Плану стійкого розвитку» британський рітейлер «Marks and Spencer» впродовж десятиліття встановлює «живі» стіни в нових та існуючих магазинах. Найбільш відомими є «живі» стіни площею 300 м² у магазині M&S Flagship у Чеширському Оуксі, відкритому в 2015 р. «Жива» стіна допомогла цій споруді отримати сертифікат BREEAM як екологічній будівлі (див. рис. 3).

Рис. 3. Зовнішнє озеленення ТЦ Marks and Spencer, м. Оакс, графство Чешир, Англія

Примітні й інші магазини, що мають оздоблення «живими» стінами, включають існуючий магазин M&S в м. Ньюкаслі (система «живих» стін ANS, див. рис. 4), новий магазин M&S в Севеноукс (система «Біотектура») та магазини M&S Simply Food у Слоу, Гесволл, Освестрі та Еппінг (система «Scotscape»). Очікується, що M&S відновить будівництво нових ТЦ на початку 2021 р. Буде цікаво подивитися, чи в M&S продовжуватимуть використовуватися «живі» стіни й надалі.

Рис. 4. «Зелена» стіна на ТЦ Marks and Spencer в м. Ньюкасл, Англія

«Живі» стіни зменшують витрати на опалення та охолодження

Взимку через стіни та дах будинки втрачають температуру, а влітку всотують тепло через них та збільшують температуру всередині дому. «Зелені» стіни або фасади та дахи допомагають ізолювати будівлю, зменшуючи витрати, пов'язані з опаленням та охолодженням.

Згідно зі звітом ««Живі» дахи та стіни. Технічний звіт: Підтримка політики Лондонського плану. 2008 р.», затінення стін житлових будинків, може зменшити коливання температури на поверхні стіни на 10°C від показника 60°C чи на 5°C при температурі 30°C. Це дуже добре демонструється за допомогою тепловізійних зображень (рис. 5). Ті ділянки недавно створеної «зеленої» стіни, що щільніше вкривають поверхню рослинністю, мають набагато меншу температуру поверхні.

Рис. 5. Тепловізійне зображення «зеленої» стіни підтверджує теплоізоляційний ефект від озеленення

Крім того, «зелені» стіни та фасади створюють зону знерухомленого повітря, що прилягає до стіни та має дуже малу швидкість, а це може зменшити конвекцію на поверхні стіни до 75%. Зменшення швидкості потоку вздовж стіни взимку знижує потребу в опаленні до 25%.

Фактично, «зелена» стіна також захищає будівлю від дії сильних вітрів та від «продування» зовнішньої оболонки , зберігаючи властивість стін «дихати».

«Місця, де найбільше потрібне природне середовище – це, як правило, простори, в яких немає місця для традиційного озеленення. «Живі» стіни є ідеальним рішенням не тільки для поліпшення естетики, але й для покращення місцевого біорізноманіття, акустики та зменшення ефекту міського теплового острова» – коментує важливість якнайширшого використання «зелених» стін у щільній міській забудові Стів Макінтайр, старший консультант з питань міського середовища в компанії «ANS Global».

«Зелені» стіни допомагають боротися з ефектом міського теплового острова

У містах спекотніше, аніж у сільській місцевості – у найбільш густонаселених містах може бути на 10-12°C тепліше, особливо наприкінці дня. Це явище відоме як ефект міського теплового острова (urban heat island, UHI, також див. статтю «Как будут развиваться системы кондиционирования воздуха»), спричинений будівлями, дорогами, бруківкою та дахами, що поглинають та акумулюють тепло. Тим часом у сільській місцевості рослини допомагають затінити землю, одночасно забезпечуючи охолодження через випаровування та транспірацію («дихання») рослин. Це добре пояснюється діаграмою на рис. 6.

Рис. 6. Міський тепловий острів

«Зелені» стіни та дахи імітують рослинне покриття сільської місцевості, допомагаючи затінювати та охолоджувати будівлі від сонця, а в результаті ці споруди поглинають менше тепла та менше перегріваються у локальному тепловому острові.

Звіт «Живі» міста: «Зелена» оболонка будівель» від архітектурної групи Arup, 2016 р., наводить дані дослідження впливу «живих» стін та дахів у містах по всьому світу. Було встановлено, що «зелені» стіни / фасади ефективно відводять 50% сонячного випромінювання від стін будівлі. Це може допомогти зменшити UHI аж на 10°C в центрах міст з найбільш щільною забудовою.

«Зелені» стіни зменшують шумове забруднення

Доведено, що «живі» стіни ефективніше гасять звук знадвору, наприклад, дорожній рух, гучний натовп та шум від будівництва поруч, ніж більшість звичайних будівельних матеріалів. Дослідження «Evaluation of green walls as a passive acoustic insulation system for buildings» (Оцінка «зелених» стін як пасивної системи звукоізоляції будівель), опубліковане у 2014 р. в розділі «Прикладна акустика» видання «ScienceDirect», показало, що «зелені» стіни можуть поглинати до 40% звукової потужності та зменшити рівень звуку на 15 дБ(А).

Дослідження порівнювало акустичне поглинання «зеленої» стіни з цеглою, бетоном, штукатуркою, деревом, склом, мармуром та склопластиком. Єдиним матеріалом, який був ефективнішим за «живі» стіни, була фібергласова дошка товщиною 25 мм, яка зазвичай так і використовується для звукоізоляції). Результати дослідження наведені на графіку (див. рис. 7).

Рис. 7. Поглинання шуму «зеленою» стіною

«Зелені» стіни забезпечують біорізноманіття

«Живі» стіни покращують різноманітність, забезпечуючи джерелом їжі безхребетних (яких їдять птахи) та, створюючи цим середовище розмноження та гніздування безлічі істот, птахів та, можливо, кажанів. Це в свою чергу впливає на кількість та контроль розповсюдження небажаних комах, насамперед мух, комарів і тарганів.

Біорізноманіття створює певну екосистему, яка сама контролює чисельність корисних та шкідливих істот, не дозволяючи якимось (наприклад, шкідливим) видам занадто розмножуватися в міському середовищі. У захоплюючій дисертації Керолайн Чіке в 2014 р., яка вивчала біорізноманіття птахів у 22 зелених стінах та на 29 зелених фасадах у Великобританії, було встановлено, що вони зазвичай поселялися в житлових районах із «зеленими» стінами, аніж у подібних районах без «зелених» стін.

Всього було ідентифіковано 9 видів птахів, 13 видів равликів, 33 види павуків та понад 2600 морфо-специфічних форм комах, що отримали притулок завдяки «зеленим» фасадам та стінам. Але була значна різниця у видовій суміші між «зеленими» фасадами та власне «живими» стінами (див рис. 8), що навело дослідників на висновок, що ці два різновиди озеленення слід розглядати як різні та по-своєму важливі екосистеми. З'ясувалося також, що тип технічної системи, яка утворює «живу» стіну, має набагато менший вплив на чисельність видів, ніж різноманітність рослин, густота рослин та вік стіни.

Рис. 8. «Зелена стіна» в м. Лондон, облаштована для підвищення біорізноманіття в міському середовищі

«Живі» стіни або «зелені» стіни створюються шляхом прикріплення системи з каркаса із жолобів, кишень або килимків, прикріплених до внутрішньої або зовнішньої стіни чи огорожі, в яку висаджується безліч невеликих рослин. Ці рослини підтримують життєдіяльність за допомогою зрошувальної системи. «Живі» стіни також можуть складатися із сітки зі сталевих мотузок, що дозволяє в'юнким рослинам, вкоріненим в ґрунт на землі, повільно покривати стіну.

Також вибір рослин може включати такі види, які мають посилені фітонцидні властивості. Тобто, окрім створення кліматичного ефекту, поглинання вуглекислого газу, насичення киснем та всотування мікрочастинок пилу, рослини на «живих» стінах ще й дезінфікують повітря. Можливо саме цей факт на фоні пандемічної загрози й стане невдовзі тим головним «мотивуючим» поштовхом, що прискорить розповсюдження «зелених» стін, попри всі їхні очевидні енергоефективні переваги.

Озеленення міст сприяє збільшенню вартості нерухомого майна

Рясна зелена рослинність, яка прикрашає міланський будинок «Bosco Verticale», що італійською мовою означає «вертикальний ліс», допомогла цьому шедевру архітекторів Барреки та Джованні Ла Варри стати іконою стилю для прихильників стійкого архітектурного дизайну. На фото (див. рис. 9) – багатоповерхова будівля «Bosco Verticale» у м. Мілан з «зеленими» стінами та рослинами на балконах й терасах, що була нагороджена в 2014 р. премією «International Highrise Award» за те, що є «найкрасивішою та інноваційною висоткою в світі». За даними Forbes, наприкінці 2020 року квартира в пентхаусі в «Bosco Verticale» здорожчала та тепер коштує щонайменше 17,5 мільйонів доларів.

Рис. 9. Багатоповерхова озеленена будівля «Bosco Verticale» в м. Мілан, Італія

Перспективи та масштабність

Незважаючи на те, що перший патент на систему облаштування «живої» стіни на багатоповерховій будівлі був виданий м-ру Стенлі Харту Уайту ще в 1938 році, але й у новому тисячоліття «зелені» стіни поки що не стали архітектурним мейнстрімом. Проте з тієї пори «зелені» стіни направду стали популярнішими у всьому світі, стаючи дедалі більшими за розмірами та ефектнішими.

«Поширеною помилкою є думка, що «жива» стіна – це сучасний винахід, тоді як це було винайдено понад 80 років тому. Уявіть, як різноманітно та захопливо виглядали б наші міста сьогодні, якби архітектори, забудовники, проєктувальники та уряд повсюди зробили «живі» стіни основними засобами для розвитку міст протягом останніх 80 років. Чи нам би загрожувала така серйозна кліматична катастрофа, що насувається сьогодні, якби протягом восьми десятиліть ми будували свої міста «зеленими», а не сірими?» – риторично запитує Джеймс Бітті, виконавчий директор групи Pritchard & Pritchard.

На сьогодні світовим рекордом найбільшого проєкту «живої» стіни є проспект Халіфа, Катар, завершений у 2020 р., що охоплює загальну площу 7000 м² (див. рис. 10). «Зелена» стіна тут «одягає» в пишну зелень похилі сторони великої піднятої розв'язки дороги. Вражають не тільки розміри, але й система життєзабезпечення для рослин на стіні в країні, де температура повітря часто сягає більше +50°C. Тобто, окрім неперевершеного розміру – це наразі найекстремальніше місце для розташування «живої» стіни у світі.

Рис. 10. Нинішнім світовим рекордом найбільшого реалізованого проєкту з «живих» стін є проспект Халіфа, Катар, загальна площа якого становить 7000 м²

Цей короткий огляд дозволяє зробити деякі висновки.

По-перше. «Живі» стіни, фасади, дахи, огородження, екрани тощо – це не данина моді на екологічність. Такі рішення мають суттєвий економічний та енергоощадний ефект. Вони впливають на витрати енергії на опалення, охолодження, покращують якість повітря та створюють сприятливий мікроклімат у міських кварталах, зменшують рівень шумового забруднення, зменшують навантаження від опадів на каналізаційну мережу, запобігають ризику локальних підтоплень у міських кварталах, сприяють створенню систем збору та накопичення прісної води від атмосферних опадів, що окрім поливу може використовуватись на інші технічні цілі, тощо.

По-друге. Ефект від «зелених» стін має синергетичний характер, адже окрім суто економічних наслідків він несе ще й позитив у соціо-гуманітарній сфері, створюючи цілюще середовище для життя окремих людей та цілої спільноти.

По-третє. Це рішення, що потребує певної технології та знань, дуже добре узгоджується з використанням інших засобів сталого дизайну – використання ВДЕ, зменшення енерговитрат та підвищення загальної енергоефективності тощо.

Бум на «зелені» стіни ще попереду.

Джерело: публікації видання Pritchard & Pritchard

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 2 736