Статья 'Анализ конструктивных и экономических особенностей систем вертикального озеленения' - журнал 'Урбанистика' - NotaBene.ru
по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Редакция и редакционный совет > Порядок рецензирования статей > Политика издания > Ретракция статей > Этические принципы > Политика открытого доступа > Оплата за публикации в открытом доступе > Online First Pre-Publication > Политика авторских прав и лицензий > Политика цифрового хранения публикации > Политика идентификации статей > Политика проверки на плагиат
Журналы индексируются
Реквизиты журнала

ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Урбанистика
Правильная ссылка на статью:

Анализ конструктивных и экономических особенностей систем вертикального озеленения

Колесников Александр Георгиевич

кандидат технических наук

доцент, кафедра городского, дорожного строительства и строительной механики, Юго-Западный государственный университет

305054, Россия, Курская область, г. Курск, ул. 50 Лет Октября, 94

Kolesnikov Aleksandr Georgievich

PhD in Technical Science

Associate Professor, Department of Urban, Road Construction and Structural Mechanics, Southwestern State University

305054, Russia, Kurskaya Oblast' oblast', g. Kursk, ul. 50 Let Oktyabrya, 94

ag-kolesnikov@mail.ru
Другие публикации этого автора
 

 

DOI:

10.7256/2310-8673.2021.1.32365

Дата направления статьи в редакцию:

10-03-2020


Дата публикации:

04-04-2021


Аннотация: В статье рассматриваются перспективные концепции формирования систем вертикального озеленения зданий и сооружений и проблемы разработки экологических подходов к созданию архитектурных объектов с применением инновационных средств высоких технологий. Объектом исследования выступают системы вертикального озеленения фасадов зданий и сооружений. Предметом исследования является анализ устройства различных систем вертикального озеленения, позволивший осуществить сравнительную оценку затрат. Особое внимание уделено конструктивным особенностям систем вертикального озеленения и функционированию их в зимний период времени. Для проведения исследования использовался метод системного анализа апробированных методик устройства систем вертикального озеленения по критериям вида используемого озеленения, способу монтажа, системам полива и дренажа, удобства эксплуатации, а также, по затратам на устройство. Выявлены подходы к созданию различных конструкций систем вертикального озеленения. Приведены сравнения систем как по техническим, так и по экономическим параметрам. Данные сравнений приводятся в табличной форме позволяет выбрать систему, учитывая различные параметры. Приведены решения, позволяющие использовать системы вертикального озеленения в зимний период для различных типов конструкций с указанием влияния специальных мероприятий на стоимость устройства систем. Приведены примеры воплощения рассмотренных концепций.


Ключевые слова:

вертикальное озеленение, эко-пространство, ресурсосберегающие концепции, фотосинтетические города, экологическая урбанизация, биоразнообразие, зелёные фасады, зелёные стены, вертикальный лес, гидропонные системы

Abstract: This article examines the promising concepts of formation of vertical greening systems for buildings and structures, as well as the problem of development of environmental approaches towards creating architectural sites using the advanced technological means. The object of this research is the system of vertical greening of facades of buildings and structures. The subject is the analysis of installation of various vertical greening systems, which allowed conducting a comparative assessment of costs. Special attention is given to the design peculiarities of vertical greening systems and their functionality during winter. The article employs the method of systematic analysis of tested techniques for the installation of vertical greening systems based on the criteria of the type of greening to be used, method of installation, irrigation and drainage systems, convenience of use, and cost. The author describes the approaches towards creating various designs of vertical greening systems; compares the systems by technical and economic parameters. These obtained results are presented in a tabular form for selecting the system, taking into consideration various parameters. The solutions are given that allow using the vertical greening systems during winter for various types of structures, indicating that the installation costs depend on the special measures to be used. The examples of implementation of the concepts under review are provided.


Keywords:

vertical gardening, eco space, resource saving concepts, photosynthetic cities, environmental urbanization, biodiversity, green facades, green walls, vertical forest, hydroponic systems

Введение

Городские районы обладают более пониженным биоразнообразием, чем пригородные экосистемы. Необходимость сохранения биологического разнообразия для сохранения видов и тот факт, что предпринимаемых усилий по организации охраняемых территорий недостаточно, привело к разработке новых экологических концепций и способов сохранения биоразнообразия Земли. Вертикальные системы озеленения создают условия для обитания животных и растений на земле, которые непосредственно используются людьми в качестве живого пространства. Они улучшают городское биоразнообразие и таким образом городскую среду, позволяя растительности колонизировать эти системы. Имитируя естественные вертикальные места обитания, они обеспечивают среду обитания для птиц и насекомых, отвечающие за множество функций и экосистемных услуг, например, опыления и биологического контроля. Они могут также использоваться, чтобы вырастить виды, которые могут решать конкретные функции, которых не хватает в городской среде, в основном ориентируясь на способность растений поглощать загрязнения из воздуха [1-3].

При сегодняшнем многообразии, представленных в проектировании городов, систем вертикального озеленения, наблюдается отсутствие систематизации систем и рекомендаций для выбора в условиях конкретного проектирования [4,5].

Анализ конструктивных решений вертикальных систем озеленения

Вертикальные системы озеленения состоят из конструкций, которые распределяют растительность, и прикреплены к фасаду здания или к несущим конструкциям [6]. В зависимости от типа растительности и используемых вспомогательных структур, вертикальные системы озеленения можно условно разделить на «зелёные фасады», «зелёные стены» и «вертикальный лес» (рис. 1).

Рисунок 1 - Классификация систем вертикального озеленения

В «зеленых фасадах» или «зеленых экранах», растительный покров формируется с помощью вьющихся растений или каскадного почвопокрова (рис.2).

Рисунок 2 - Система «зелёных фасадов»

Специально разработанные конструкции используются чтобы усилить крепление растений к стене здания или служат в качестве опоры для вьющихся растений. Обычно «зеленые фасады» укореняют у основания в грунт или в контейнеры, которые крепятся к стене на определенной высоте. Также используются контейнеры, установленные в уровне кровли с применением падающих зеленых каскадов.

Хотя живые стены были первоначально вдохновлены ростом эпифитных растений в тропических лесах, с течением времени, было установлено, что широкий спектр видов растений смогли приспособиться и расти соответственно на «зелёных фасадах». Растения, используемые на «зелёных фасадах», могут быть эпифитными (растущие на других растениях для механической поддержки, получая влагу и питательные вещества из воздуха, дождя, и иногда от органического или неорганического материала, который накапливается вокруг них) или литофитными (растущие на скалах и каменистых почвах и получающие питание из атмосферы). Папоротники, суккуленты, кустарники и травянистые и вьющиеся растения также могут быть использованы. Сверх декоративных видов, есть много успешных опытов посадки в структуре «зелёных фасадов» съедобных трав и овощей, салата, мяты, чабреца, земляники и др. [6].

«Зелёные стены» являются в общем более сложными структурами, в которых используются поддерживающие конструкции с различными методами крепления [7]. Для изоляции ограждающих конструкций фасада требуется устройство гидроизоляции. Также необходима оросительная сеть с установкой систем внесения удобрений, освещения и мониторинга.

Наиболее часто используемыми методами крепления растительности к опорной конструкции является ткань (фетра) и панели (боксы).

Конструкции «зелёных стен» по принципу работы можно разделить на три вида (рис.1) [8, 9]:

- войлочные системы (гидропонные);

- модульные системы (с использованием субстрата);

- контейнерные системы.

В основе конструкции, выполненной по войлочной (гидропонной) технологии лежит рама, которая закреплена непосредственно на декорируемом фасаде здания [8]. На раму устанавливаются пластины (в основном поливинилхлоридные) с закреплённым слоем с войлоком полиамидного волокна. К конструкции проводится система дренажа и система автоматизации капельного полива, которые включают в себя небольшие трубы и насосы, поставляющие воду и различные удобрения для растительности (рис.3).

Рисунок 3 - Схема (а) и пример (б) войлочной системы «зелёных стен»

В системе «зелёных стен», выполненных по модульной системе, на фасаде устанавливается рама по верх которой размещаются вертикальные стойки с кронштейнами для фиксации модулей с проектным шагом конструкции [9]. В раме разворачиваются гидропонная система орошения и система освещения. В модулях используются особые, заранее выращенные растения, приспособленные исключительно для вертикального роста (рис.4).

Рисунок 4 - Схема (а) и пример (б) модульной системы «зелёных стен»

Основа конструкции в системе контейнерного озеленения – это несущий гидроизолированный каркас, который можно разделить на три вида: каркасная сетка, встроенный каркасный стеллаж, переносной каркасный стеллаж с направляющими [9].

На каркасе фиксируется система полива, представляющая собой сеть из труб и ёмкостей с почвенным субстратом, в которые впоследствии высаживают растения. Для каждой ёмкости проводится личная оросительная трубка для подачи воды и удобрений. Система полива подключается к системе водоснабжения и канализации.

Рисунок 5 - Схема (а) и пример (б) каркасной системы «зелёных стен»

В связи с низким видовым разнообразием и плотностью растений, «зелененые фасады», как правило, требуют менее интенсивного обслуживания и защиты, чем «зелёные стены» [10].

При реализации «зелёных стен» существует возможность посадки зелёных насаждений как на месте после того, как эта конструкция крепится к стене, так и с помощью панелей с уже предварительно высаженным растительным материалом, которые готовятся перед посадкой в специально разработанных конструкциях (например, в теплицах). В каждом из этих случаев, растительная среда (субстрат) распределяется внутри кармана (если используется тканевая система) или панели. Системы, которые используют органические или неорганических субстраты наряду с минеральными питательными веществами для выращивания растений вне почвы, известны как беспочвенные или гидропонные системы.

В некоторых конфигурациях, растения не укореняются в субстрат, а корни непосредственно прикрепляются к ткани, превращаясь в единую систему гидропоники.

В целом, материалы, используемые для построения элементов вертикального озеленения, весьма разнообразны и могут поддерживать большое разнообразие видов растений [11]. В части размещения и установки, вертикальные системы озеленения, как правило, находятся на открытом воздухе и крепятся к наружной стене здания. Однако, существуют аналогичные решения и для озеленения внутренних стен и перегородок внутри зданий.

При устройстве системы озеленения по типу «вертикальный лес» зелёные насаждения высаживаются в ёмкости, расположенные на консольных участках плит перекрытий (рис.6). Ёмкости соединены системой дренирования. Поливка растений осуществляться установкой централизованной капельной системы орошения [12, 13].

Наиболее ярким примером могут служить жилые здания Bosco Verticale, построенные в Милане [14].

Рисунок 6 - Схема (а) и пример (б) системы «вертикального леса»

Выбор типа конструкции основываться не только на эстетических соображениях, но и на многих других факторах, таких, как системы выращивания, микроклиматические условия и воздействия солнца. Например, во внутренней живой стене, растения находятся в совершенно других условиях по сравнению с растениями в открытых живых стенах, поэтому используемые виды растений, как правило, отличаются. С другой стороны, виды зелёных насаждений, используемые в открытых системах вертикального озеленения, сильно различаться в зависимости от географического расположения, микроклимата, воздействия солнца и ветра, высоты т. д.

Проанализировав рассмотренные виды систем озеленения, опираясь на данные [8], можно составить рекомендации по их использованию (табл.)

Таблица

Сравнительная характеристика систем вертикального озеленения

Критерий сравнения

«Зелёные фасады»

«Зелёные стены»

«Вертикальный лес»

Войлочная система

Модульная система

Контейнерная система

Вид используемого озеленения

Сплошное озеленение

Сплошное или частичное озеленение

Сплошное или частичное озеленение

Сплошное или частичное озеленение

Частичное озеленение

Способ монтажа

Растительный покров формируется с помощью вьющихся растений или каскадного типа

Войлочные карманы, закреплённые на декорируемом фасаде

Модули

на кронштейнах рам, прикреплённык конструкции фасада

Контейнеры на

каркасной сетке, встроенном или переносном каркасном стеллаже.

Высаживаются в ёмкости, расположенные на консольных участках плит перекрытий

Система полива

Гидропонная система полива

Гидропонная система полива

Гидропонная система полива

Система труб, подведенная к системе водоснабжения

Система труб, подведенная к системе водоснабжения

Система дренажа

Не осуществляется

Осуществляется

Не осуществляется

Не осуществляется

Осуществляется

Эксплуатационный уход

Сложный доступ к поддерживающей конструкции

Легко смняемые элементы

Легко смняемые модули

Сложный доступ к системе инженерного обеспечения

Обеспечен доступ к ёмкостям с зелёными насаждениями

Возможность изменять декорацию

Необходимо производить демонтаж

Необходимо производить демонтаж

Изменение декорации посредством перестановки модулей

Изменение декорации путем перемещения контейнеров в различных комбинациях

Необходимо производить демонтаж

Экономический анализ различных решений вертикальных систем озеленения

Учитывая существующие различия между системами вертикального озеленения, анализ имеет большое значение для принятия правильного решения о типе системы, которая является наиболее подходящей для конкретного проекта [8]. Чтобы достичь этого должны учитываться такие факторы, как конструкция и климатические ограничения, воздействия на окружающую среду и связанные с ними затраты в течение всего жизненного цикла [14].

Зеленые фасады экономичнее и проще в установке и обслуживании (рис.7) [9]. Однако, «зелёные стены» обладают такими преимуществами, как возможность использовать широкое разнообразие видов, создание комплексного и более эстетичного дизайна (моделирование формы с помощью различных видов), быстрое получение полного покрытия стены после установки, а также улучшение температурного режима и шумоизоляции. Кроме того, в зависимости от выбранной системы, её эффективность с точки зрения необходимости поддерживающих конструкций, использования воды, выживаемости растений, а также изоляции или эстетических эффектов будут разными.

Например, тканевая система будет более гибкой (легче адаптироваться к фасаду) и легче, чем панели, но выживаемость растений зависит от надежной организации орошения [8].

Рисунок 7 - Процентное соотношение стоимости возведения различных систем вертикального озеленения (за единицу принята стоимость устройства «зелёных фасадов»)

При составлении гистограммы сравнения стоимости возведения различных систем вертикального озеленения учитывались затраты на возведение поддерживающей конструкции, подвод систем полива и дренирования (при наличии), грунта. Из-за большого разнообразия ассортимента, не учитывались затраты на сами растения. За единицу принята стоимость устройства «зелёных фасадов».

Гистограмма позволяет выбрать подходящий по затратам вариант вертикального озеленения. Однако, необходимо учитывать дополнительные расходы на эксплуатацию систем, в том числе в зимний период времени.

Эксплуатация систем вертикального озеленения в зимний период

Основным недостатком систем вертикального озеленение является то, что в условиях климата с продолжительным холодным периодом система не выполняет как эстетически - визуальные, так и эколого-энергосберегающие функции. Более того, это обстоятельство может ухудшить восприятие объекта (рис.8).

https://wallofflowers.files.wordpress.com/2011/09/living-wall-in-winter.jpg

Рисунок 8 - Элементы вертикального озеленения в зимний период

Для устранения этого недостатка, при устройстве систем вертикального озеленения по типу «зелёных стен» и «зелёных фасадов» подбираются специальные виды зелёных насаждений, выполняется невымерзающая конструкция стены, усложняется система полива и предусматриваются мероприятия по специальной подготовке растений к зимовке, что приводит к значительному удорожанию проектов [15-16].

При устройстве систем вертикального озеленения по типу «вертикального леса» ограждающие конструкции лицевых фасадов могут выполняться в виде двойного остекления светопрозрачными панелями (рис. 9).

Рисунок 9 - Схема (а) и пример (б) фасадных систем с двойным остеклением

Расстояние между двумя рядами панелей выбирается в зависимости от растений, которые предполагается использовать для озеленения. Пространство между рядами остекления представляет собой теплицу или оранжерею, которая может эксплуатироваться круглый год. В теплый период времени наружные панели демонтируются или открываются, что превращает закрытую (внутреннюю) систему вертикального озеленения в открытую (внешнюю).

Это создает комфорт для посетителей, за счет визуально-эстетического общения с элементами живой природы.

Ограждающие конструкции лицевых фасадов в виде двойного остекления светопрозрачными панелями не усложняет систему полива и дренирования, подбор растений и не нуждается в дополнительных сезонных эксплуатационных мероприятиях. То есть, такая система не приводит к значительному удорожанию проекта озеленения при использовании в зимний период.

Заключение

Приведенный анализ различных систем озеленения позволяет подобрать конструкцию для конкретного объекта проектирования с учетом особенностей несущих конструкций и затрат на строительство. Представление данных в расширенной табличной форме позволяет выбрать систему, учитывая различные дополнительные параметры.

Представленный экономический анализ позволяет провести сравнительную оценку затрат на устройство систем вертикального озеленения различных типов.

Приведены решения, позволяющие использовать системы вертикального озеленения в зимний период для различных типов конструкций.

Библиография
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
References
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Предмет исследования
Предметом исследования является анализ конструктивных и экономических особенностей систем вертикального озеленения. Автору рекомендуется сделать больший акцент на рассмотрении экономического аспекта темы, так как в текущей редакции лишь косвенно приводится сравнение затрат на организацию систем вертикального озеленения.

Методология исследования
В статье представлен обзор различных систем вертикального озеленения. Описываются их конструктивные особенности и дается сравнительный анализ. Также приведена гистограмма, в которой отражены сравнительные затраты на установку разных видов систем вертикального озеленения. В статье отсутствует пункт, в котором описывается методология исследования, поэтому рекомендуется добавить данный раздел в статью.

Актуальность
В статье рассматривается актуальный для урбанистики вопрос, касающийся систем вертикального озеленения. В связи с тем, что городская среда характеризуется пониженным биоразнообразием, данные системы позволяют бороться с этой проблемой. В статье автор не только рассматривает конструкторские особенности различных систем озеленения, но и упоминает об экономической стороне вопроса. Таким образом, статья имеет не только теоретическую значимость, но и может быть полезной для применения на практике.

Научная новизна
В статье предлагается сравнительный анализ систем озеленения с точки зрения разных критериев. Данный сравнительный анализ имеет практическое значение для принятия правильного решения о выборе типа системы, учитывая конструкции и климатических ограничений, воздействия на окружающую среду и связанные с ними затраты.

Стиль, структура, содержание
Статья плохо структурирована: выделены только введение и библиография, отсутствуют подзаголовки. В связи с этим становится сложно следовать содержанию статьи. Необходимо структурировать статью и ввести разделы.
Стиль изложения в ряде случаев требует доработки в связи со сложными для восприятия конструкциями предложений (Например, «Необходимость сохранения биологического разнообразия для сохранения видов и тот факт, что предпринимаемых усилий по организации охраняемых территорий, чтобы предотвратить потерю разнообразия недостаточно, привело к разработке новых экологических концепций и способов сохранения биоразнообразия Земли»).
В работе присутствуют многочисленные пунктуационные ошибки (например, в самом первом предложении отсутствует запятая, в другом предложении есть лишний знак «Обычно, «зеленые фасады» укореняют у основания в грунт или в контейнеры, или промежуточные контейнеры, которые крепятся к стене на определенной высоте»). Необходимо исправить все ошибки.

Библиография
Среди источников литературы есть как отечественные, так и международные публикации. Рекомендуется добавить больше источников, посвященных непосредственно вопросу анализа экономического аспекта организации систем вертикального озеленения.

Выводы, интерес читательской аудитории
Статья может быть интересна широкому кругу читателей. Тем не менее, она может быть опубликована только после доработки.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.