ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ СЕВЕРНЫХ РЕГИОНОВ

          Тренд "Экологическая Устойчивость» (ЭУ, от англ. EnvironmentalSustainability) задает экологические стандарты развитого мира на стыке решения экологических проблем и применения инновационных технологий. ЭУ – сложное понятие, предполагающее структурную перестройку экономики с повышением эффективности использования ресурсов, внедрением более совершенных безотходных технологий, с вторичным использованием отходов производства и потребления. Также ЭУ предполагает увеличение продолжительности и качества жизни - «парадигма здорового общества». Кроме того, ЭУ предполагает снижение антропогенного давления на окружающую среду за счёт уменьшения эмиссий, управления отходами, очистки территорий от «исторических загрязнений», предупреждения чрезвычайных экологических ситуаций и всестороннего совершенствования деятельности по охране окружающей среды на основе внедрения более эффективного экономического механизма (включая «зелёные инвестиции») и экосистемного трансрегионального принципа реализации программ устойчивого развития. Наконец, ЭУ предполагает сохранение и восстановление природной среды, экологических систем, ландшафтов и биологического разнообразия. Таким образом, ЭУ отнюдь не сводит все к понятию энергосбережения. 

          Вместе с тем две трети производимой энергии в стране идет на отопление, причем 70% этой величины составляют потери. Энергосбережение наиболее актуально климатических условиях Крайнего Севера. В настоящий момент в северных регионах широко применяются различные энергоэффективные технологии. Например, зеленые кровли ZinCo - газоны на крыше - улучшают ее теплозащитные качества и сокращают расход топлива на обогрев помещения. Теплоизоляция фасадов, герметизация оконных и дверных проемов материалами ROCKWOOL сокращают потери тепла вдвое.

          России необходимо внедрение экотехнологий, однако это требует привлечения существенных средств. Льготное кредитование и налогообложение могут использоваться в качестве стимулирующих инструментов и способствовать покрытию части издержек на развитие российской экоиндустрии. Сейчас в нашей стране создан Совет по экологическому строительству, который должен вырабатывать и утверждать в стране цивилизованные нормы экопроектирования. Кроме того, принят Федеральный закон об энергоэффективности, который теоретически способствует внедрению экометодов строительства и эксплуатации зданий.

          Разрушение бывшей советской промышленности привело к запустению значительных городских территорий – бывших промзон. Они исторически вписаны в городскую среду, по выражению архитекторов, «являются камертонами мест, поскольку жестко держат пространство». Реновация таких зон в нашей стране становится современной архитектурной экостратегией. Московские архитекторы, накопившие наиболее значительный, хотя не всегда положительный опыт в этой области, заявляют, что перспективы «зеленого» строительства в России могут появиться только при условии действенного вмешательства государства.

          Цель проектирования домостроения - получение экосертификата. От того, какой рейтинг получает постройка, прямо пропорционально зависит вся финансовая история объекта. В экопроектировании учитывается соотношение финансы–время, экологические дома на стадии строительства дороже на 10-15%. Однако они дешевле в эксплуатации, и дополнительные затраты окупаются в среднем через четыре года. Строящие собственный загородный дом для постоянного проживания несомненно, должны учитывать такую перспективу. Доказано, что важно уже на стадии выбора участка просчитать затраты на строительство и перспективную экономию за счет использования «зеленых» технологий. Однако пока этот экоконсалтинг является специализацией только западных компаний, которые рассчитывают возможность экономии ресурсов при строительстве и эксплуатации дома, снижения ущерба окружающей среде уже на этапе производства стройматериалов в природно-щадящем режиме, рассматривают сроки эксплуатации объекта и потери при его сносе-разборке-частичной утилизации.

          Существует множество энергоэффективных технологий в современном домостроении. В данной работе автор, вдохновленный экспедицией во Францию в августе 2011года, рассматривает более подробно технологию озеления крыш (рис.1).

Рис.1. Покрытия крыш в городах Берсби (дворец спорта) и Лион (школа), фото Кирса

Например, в городе Бордо крыша центра управления воздушным движением в аэропорту покрыта лавандой, фиолетовый цвет которой придаёт зданию контраст по сравнению с серым бетоном взлётно-посадочной полосы, создавая дополнительный ориентир для пилотов и привлекательный пейзаж для смотрящих сверху. Международная школа в Лионе с единственной в мире подвесной зелёной крышей - плоскость площадью 8 тыс кв. м парит над зданием на десятках тросов. Дворец спорта в Берси (PalaisOmnisportsdeParis-Bercy) имеет наклонные (45^о) стены, на которых пластиковая сетка удерживает торфом с газоном, подстригаемых при помощи газонокосилок, ездящих вверх-вниз за счёт системы тросов и блоков.

          Озеленение крыш практикуется и в жарких и холодных климатических зонах уже много столетий, создавая дополнительную теплоизоляцию. В северных странах дворовые постройки теснились друг другу, причем большая общая крыша, покрытая слоем почвы и растительности, позволяла еще больше экономить топливо. В южных странах эта технология покрытия крыш использовалась для виных погребов и других хранилищ, чтобы защить продукты от жаркого солнца.

          При этом кровли могут иметь довольно резкий наклон (рис.2) [1][1]. В европейских странах испокон века озеленялись наклонные крыши. Профессор Петер Латц, заведующий кафедрой ландшафтной архитектуры Мюнхенского технического университета экспериментально доказал (город Кассель), что травы могут расти на поверхностях, находящихся под углом до 80 градусов. На практике максимальной величиной уклона, при котором можно сеять на крыше траву, является уклон в 45 градусов. При уклоне, превышающем 20 градусов, необходимо фиксировать субстрат при помощи специальных сеток.

          Опыт стран Европы доказывает, что большинство плоских крыш в современных городах можно превратить в зеленые террасы (рис.3). Петер Латц убежден, что озеленение крыш городских зданий полезно не только для человека, но и для городской экосистемы, поскольку растительность на крышах, дает пищу насекомым, которые в свою очередь служат пищей для птиц.

Рис.2. Примеры наклонных зеленых кровель в сельской местности.

          Перечисляя преимущества озеленения крыш, отметим, что оно особенно важно для крупных промышленных городов, поскольку не только улучшает микроклимат внутри здания, оказывает благоприятное психологическое воздействие, но и хорошо влияет на экологическую обстановку в городе. Современные архитекторы уверены, что серые бетонные кварталы угнетающе воздействуют на нервную систему живущих в них людей, в них зачастую не хватает зеленых насаждений. Замечено, что в городе погода отличается от загородной - в центре города теплее. В исключительных случаях при низком испарении влаги в жаркий солнечный день температура воздуха в городе может превышать температуру за городом на 6 градусов. Это происходит из-за разогрева кирпичных и бетонных поверхностей зданий. Зелененные крыши способны смягчить это воздействие. Однако, чтобы улучшить климат в городе, необходимо озеленить большинство городских крыш. Городской воздух обычно содержит большое количество пыли. Растительность на крыше осаждает пыль (1 кв.м. зелени удалит из воздуха около 0,5 кг мельчайших пылевых частиц в год). Кроме того озелененных крыш значительно снижает перепад температур на поверхности кровли, что продлевает срок службы изоляционного покрытия. В отдельных случаях перепад температур на поверхности плоской крыши может достигать 60 градусов в течение одних суток, а в течение года - до 100 градусов. Слой растительности уменьшает эти величины соответственно до 15 градусов в течение суток и 35 градусов в течение года. Растительный покров поглощает ультрафиолетовое излучение, что также положительно сказывается на сроке службы изоляции крыши. Однако необходимо использовать специальную основу, устойчивую к проникновению в нее корней растений. Звукоизоляция и шумопоглощение зеленых кровель могут быть использованы в промышленных зданиях или для устранения малоприятных звуков от находящегося сверху источника (звук самолета, например). Термоизоляция зеленых кровель является главных энергосберегающим фактором, так как ощутимо изменяет теплопроводность. Многослойный субстрат и слой растительности являются прекрасными термоизоляторами, плюс растения уменьшают теплопотери за счет конвекции, ограничивая доступ холодного ветра к верхней поверхности здания. В зимнее время дополнительной изоляцией служит снежный покров, однако основной эффект от озелененных крыш приходится на летнее время - помогает избежать перегрева помещений верхнего этажа, улучшает микроклимат в них за счет сглаживания перепадов температуры, при этом ощутимо снижаются затраты на кондиционирование воздуха.           Однако следует отметить также и недостатки озеленения крыш, среди которых основным считают невозможность визуального контроля состояния гидроизоляционного слоя, что усложняет ремонт кровли.

Рис. 3. Плоские городские крыши (Канада, Ванкувер), фото Кирса

          Различают интенсивное и экстенсивное озеленения кровель. Экстенсивное озеленение использует растения, которые не требуют полива и значительного ухода. Такое озеленение требует более тонкого слоя субстрата, а из растений выбираются невысокие травы или суккуленты, способные накапливать влагу (например, толстянки). Можно воспроизвести естественное сообщество растений, произрастающих рядом в естественных условиях. На хорошо изолированную кровлю насыпается слой питательного субстрата, перемешанного с семенами трав, а дальше все происходит само собой. Экстенсивное озеленение пригодно для кровель, способных выдержать лишь небольшие нагрузки.

          Интенсивное озеленение подразумеваетс уход за растениями (полив, подкормка, подрезка и т.д.). Такое озеленение требует более толстого многослойного субстрата и может быть осуществлено на крышах, способных выдержать более значительные нагрузки. Более простая форма интенсивного озеленения предусматривает использование многолетних трав и низкорастущих декоративных кустарников. Растения требуют полива, прополки и регулярной подрезки. Состав и структура субстрата зависят от выбранных для посадки видов растений. Более сложная форма интенсивного озеленения позволяет вырастить на крыше настоящий сад с деревьями и кустарниками. Это возможно только в случае, если перекрытия способны выдерживать значительные нагрузки. В городах такое озеленение часто используется для подземных гаражей, так что прохожие зачастую и не предполагают, что деревья и кусты растут на крыше.

          При выборе способа озеленения определяющим фактором является прочность перекрытия. Учитывают как статические, так и динамические нагрузки, которые возникают при передвижении по крыше, а также нагрузки, возникающие под воздействием ветра и снежного покрова.

Во многих старых домах Европы перекрытия способны выдержать только незначительные дополнительные нагрузки. В отдельных случаях недопустимо даже устанавливать тяжелые кадки с растениями. В таких случаях необходимо укрепить перекрытия. В крайнем случае можно разместить растения там, где нагрузку примут несущие стены дома. В процессе укладки грунта нельзя сваливать его на кровле в одну кучу. В Европе существует рынок услуг квалифицированных специалистов, способных расчитать прочность кровли и выбрать того или иного способа озеленения. В исключительных случаях запрет на озеленение может быть наложен даже в случае плоской крыши.

          В простейшем случае для озеленения кровли используют ящики, собранные из деревянного бруса сечением 10х10 см. Вместо дна специальная плотная пленка, устойчивая к прорастанию корней. Такие материалы изготавливаются промышленно во многих стран Европы. При наличии перекрытия, способного выдерживать значительные дополнительные нагрузки (например, подземные гаражи), можно посадить деревья и кустарники, которые требуют толстого слоя субстрата. Здесь можно использовать как экстенсивное (в том числе аналогичное естественному), так и интенсивное озеленение. Для прохода людей делают дорожки, и садик может быть использован как место отдыха.

          Плодородный субстрат для озеленения крыш может представлять собой сложную многослойную структуру: поверх изоляционного слоя кровли укладывается слой специальной непрорастаемой пленки с целью защиты изоляции от растущих корней; между поверхностью кровли и непрорастаемым материалом обычно располагают слой химически нейтральной пленки; затем - еще один слой защитного материала, поверх которого насыпается дренажный слой; поверх дренажа слой фильтрующего материала, который позволяет избежать вымывания мелких частиц плодородного субстрата, а затем, наконец, сам субстрат. Такое строение почвы применяется для кровельных садов с высаженными в грунт деревьями и кустарниками, требующими значительного постоянного ухода. Такие сады предъявляют особые требования к прочности гидроизоляции, так как в этом случае ремонт кровли затруднен и требует немалых затрат.

          Чаще всего, однако, применяются более простые варианты строения почвы. Промышленность выпускает гидроизоляционные материалы, обладающие корнеустойчивостью. В этом случае поверх изоляции укладывается только защитная пленка, а на нее насыпается относительно более толстый слой плодородного субстрата, обладающего повышенной фильтрующей и дренажной способностью. В этом случае затраты резко уменьшаются.

          В среднем, простое интенсивное озеленение требует на 20% больше затрат, чем кровля без озеленения. Однако эти затраты компенсируются впоследствии за счет снижения расходов на отопление. Наприме, в Германии затраты составляют в случае экстенсивного озеленения в среднем 50-90 марок/кв. м., а при интенсивном - 100-200 марок/кв. м (плюс работы по усилению перекрытий в случае необходимости). Разумеется, в каждом конкретном случае эти цифры могут изменяться в сторону увеличения или уменьшения. Во многих городах Германии существуют программы финансирования озеленения крыш, особенно в индустриальных районах. Размеры материальной помощи, однако, в каждом городе разные. В Штуттгарте эта величина составляет 50% от реальных расходов (но не более чем 35 марок/кв. м). Во Франкфурте-на-Майне - 60% расходов (максимум 80 марок/кв. м). В Берлине на озеленение крыш выделена сумма свыше 1,5 миллионов марок. Существуют и определенные налоговые льготы. Так, согласно существующему налоговому законодательству, стоимость озеленения непосредственно прилегающей к дому территории при новом строительстве вычитается из общей суммы расходов на строительство при уплате налогов. Однако надо учитывать, что переоборудовать крышу или террасу уже существующего здания невозможно без разрешения на проведение работ по озеленению - требуется заключение специалистов о величине допустимых нагрузок на перекрытие. А если здание является памятником архитектуры, то разрешение не выдается.

          Тем не менее, озеленение крыш в последнее время набирает обороты, поскольку сады и газоны, расположенные наверху небоскрёбов, промышленных или общественных зданий сулят массу выгод (рис.4) [2][2]. Например, снижение эффекта «городского теплового острова», когда тысячи крыш, как правило, покрытых чёрным гудроном, чёрным рубероидом или чем-то похожим, сильно нагреваются солнечными лучами, повышая температуру воздуха в самом городе и ближних окрестностях, изменяя климат региона. Снижение количества воды, затопляющей улицы при ливнях. Приятные глазу места отдыха и прогулок, которые даже могут дать небольшой урожай обитателям здания.

Рис. 4. Городские зеленые кровли: слева Вена (KalkeVillage),

справа Чикаго (Сити-холл), фото Кирса

          Кирс считает, что главным препятствием развития озеленения кровель является не экономика (дороговизна), а психология людей. Что, якобы в ознании людей зеленая крыша ассоциируется с запущенностью и неухоженностью, что мало современных архитекторов, способных правильно продвигать идею зеленых кровель. Обычно подобное озеленение - самоотверженная инициатива снизу, редко поддерживаемое/субсидируемое государством.

          Возвращаясь к теме экологической устойчивости, в той части понятия, где речь идет о качестве жизни, следует вслед за Белобородовым сказать, что вектором государственной политики в России должна стать семья. Во всех средствах массовой информации она должна преподноситься в позитивном виде, как двое родителей (причем мужчина и женщина) и не менее троих детей. Поэтому градостроительная и жилищная политика в стране должны поменяться. Надо забыть о таком явлении, как многоэтажные дома: только малоэтажные частные постройки с большими наделами земли, потому что для жизни нужен большой простор, особенно в такой стране, как Россия, которая исторически складывалась за счет чувства родной земли и постоянного прирастания новыми территориями [3][3]. Если намеченное Белобородовым политическое направление будет принято правительством, то технологии энергоэффективного домостроения будут больше востребованы в нашей стране, нежели сейчас. Можно ожидать, что проекты, рассмотренные ниже (рис.5,6,7.) будт полезны для более подробного изучения, для развития собственного российского опыта энергоэффективного домостроения.

          Так, например, архитектор Питер Замтор (PeterZumthor) покрыл травой термальные бани в швейцарских Альпах, тем самым, при взгляде со стороны, скучное когда-то бетонное здание, слилось с естественными горными склонами (рис.5).

Рис. 5. Купальня в Альпах, фото Кирса

Простой газон на крыше может превратиться в органичный элемент архитектуры. Однако по мнению японского архитектора Терунобу Фудзимори (TerunobuFujimori), что так происходит не всегда- часто растения на крышах современных зданий не гармонируют с архитектурой строения потому, что сады на крыше создают экологи, которые не всегда понимают искусство, а растения и здание должны и могут выглядеть хорошо, и в тоже время современно.

          Несомненно информация, приведенная в данной работе, будет полезной не только для тех, кто принимает политические решения на различном государственном уровне, но и простым обывателям, которые задумываются о перспективах для жизни своей семьи, своих потомков - где и как, в жилье какого качества предстоит им жить.

Рис. 6. Европейские сельские дома с зелеными кровлями

Рис. 7. Европейские сельские дома с зелеными кровлями

          Русскому народу присущи такие черты как смекалка, находчивость, предпримчивость. Нигде в мире не было изобретено печи, подобной нашей русской печи-лежанки, которая до сих пор «бьет рекорды» по показателям кпд, энергоэффективности. Благодаря нашей русской печи русские люди заселяли суровые северные территории, создавали комфортные условия проживания, которые привлекали к нам коренное население – так мирно создавалась российская территория, которая простерлась аж в русскую Америку, на Аляску. Представьте, что может создать этот народ, если вспомнит свой замечательный старинный опыт домостроения и изучит новые западные технологии.