Certain aspects of formation of green facades for high-rise development

Введение

В настоящее время вопросы экологизации застройки приобретает все большее практическое значение ^[1]. В России, как и во всем мире внедряются экологические нормативы и стандарты. Согласно ГОСТ Р 54964-2012 «Оценка соответствия. Экологические требования к объектам недвижимости», экологические требования к объектам недвижимости для России определены совокупностью базовых категорий. В контексте данной статьи рассмотрим три из них:

• инфраструктура и качество внешней среды;
• качество архитектуры и планировка объекта.

Одним из критериев оценки качества внешней среды является озелененность территории. Требованиями СП 42.13330.2016 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» определена площадь озеленения территорий общего пользования жилых районов из расчета не менее 6 м² на одного человека. Согласно пункту 7.4 ^[3], отношение площади озелененной придомовой территории к общей площади придомовой территории для микрорайонов многоэтажной застройки должно составлять не менее 25% вне зависимости от категории поселения.

Немаловажное значение имеет и эстетическая составляющая. Для оценки качества архитектуры и планировки строительного объекта в ^[2] введен критерий озеленение здания. К его индикаторам относятся озеленение крыши (рассчитанное в долях от общей площади кровли), наличие элементов вертикального озеленения, а также элементов мобильного озеленения.

В данной статье остановимся на вопросах формирования вертикального озеленения зданий.

Научный интерес к фасадному озеленению возник относительно недавно. Несмотря на это, в строительной практике уже давно предпринимаются попытки формирования вертикального озеленения зданий. «Зеленые» стены традиционно применялись для визуального преображения объектов зодчества. В большинстве случаев их устройство носило стихийный характер и реализовывалось в период эксплуатации или реконструкции здания. Пример такого решения приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Здание общежития факультета русского языка МГУ им. М.В.Ломоносова на Ломоносовском проспекте, Москва

В современной архитектуре формы фитофасадов отличаются многообразием. При выборе приемов озеленения необходимо учитывать климатические особенности региона застройки, а также архитектурно-строительные и объемно-пространственные характеристики строительного объекта. С целью обеспечения жизнеобеспечивающих, защитных, поддерживающих и формообразующих функций необходимым становится формирование специальных конструкций и элементов инженерно-технического оснащения.

Целью данной работы ставится выявление технических особенностей формирования вертикального озеленения с учетом тенденций строительства зданий средней и повышенной этажности.

Для реализации цели работы поставлена задача систематизировать конструктивные решения для вертикального озеленения фасадов с учетом высотного характера застройки на основании теоретического анализа.

Предметом исследования являются конструктивные решения для формирования озеленения фасадов.

Научная новизна заключается в комплексном обобщении опыта проектирования фитофасадов для многоэтажной застройки.

Обзор литературных источников

Роль озеленения для повышения экологических характеристик среды отмечалась в работах ^{[4, 5, 6]} и других. Часть исследований направлены на изучение вопросов экологизации среды для различных групп населения ^[7]. Особое значение формированию зеленого компонента в структуре застройки отводится при изучении вопросов «зеленого» строительства в статьях ^{[8, 9]} и прочих. Изучению природоинтегрированной и природоэквивалентной архитектуры, как специфическим направлениям в зодчестве посвящена работа ^[10]. Проблема заимствования природных форм в современной архитектуре также затрагивалась авторами в работе ^[11].

Внешняя вертикальная поверхность зданий имеет огромный потенциал с точки зрения формирования биопозитивной городской среды и ее экологизации. Об этом свидетельствует большое количество исследований в данной области. Роль вертикального озеленения в современной архитектуре рассматривалась в работах ^{[12, 13]} и других. Статья ^[14] посвящена вопросам формирования компенсационного озеленения при дефиците территориального ресурса на примере поверхностного озеленения зданий. В работах ^{[15, 16]} и прочих отмечается значение вертикального озеленения при формировании биопозитивной среды.

Работы Мхиторян К.О. ^[17] посвящены типологическим вопросам вертикального озеленения зданий. Также классификация форм вертикального озеленения отражена в статье Павловой В.А. ^[18], однако рассматривается в контексте озеленения внутреннего пространства здания.

Особое значение для изучения проблемы имеют технические аспекты формирования вертикального озеленения. Частично они были ранее затронуты в работах ^{[19, 20]}. Однако в большей степени касались горизонтального озеленения зданий, а также вопросов обеспечения качества среды. Некоторые вопросы конструктивного проектирования также освещались в работах ^{[13, 14]} и других.

Однако, полноценных исследований, посвященных техническим вопросам формирования фитофасадов, достаточно мало. Как правило, они не имеют системного подхода к анализу конструктивных решений для вертикального озеленения.

Конструктивно-технические аспекты форитрования вертикального озеленения зданий

Традиционно вертикальное озеленение представляет собой озеленение вертикальных конструкций здания – фасадов, однако в ряде случаев в качестве основы могут рассматриваться поверхности круто- отрицательного и положительного уклонов ^[21].

Первоначально для озеленения наружных стен зданий применялись лазающие, вьющиеся или ползучие растения ^[22]. Особенностью лазающих растений является достаточной малый земляной ком. Каркасом в этом случае, чаще всего, служили побеги растений, которые с помощью усиков закреплялись к конструктивным элементам здания. Для формирования вертикального озеленения без применения поддерживающего каркаса подходят гортензия лазающая, дикий виноград и другие.

Формирование озеленения с применением вьющихся и ползучих растений, напротив, требует устройства специальных элементов каркаса, за которые они будут цепляться и расти. При этом, выбор растения целесообразно определять в зависимости от площади поверхности, которую предполагается озеленить. При формировании сплошного озеленения рекомендуется использовать лазающие растения. Для озеленения отдельных участков применяются преимущественно ползучие растения.

Выбор ассортимента растений также зависит от высоты озеленяемых элементов фасада. Поскольку традиционно высадка растений предполагалась в уровне земли, высота озеленяемого фрагмента фасада весьма ограничена. Этими техническими особенностями обуславливается выбор ассортимента растений. Для озеленения одноэтажных зданий применяются растения с длиной побегов 2-5 м (например, душистый горошек, жимолость каприфоль, клематис и прочие). Для озеленения участков в пределах 2 этажей – более высокорослые культуры (например, хмель, плющ, дикий виноград и прочие) ^[23].

При формировании средне- и многоэтажной застройки существенно изменяются ее характеристики. Согласно классификации, принятой в 1976 году на симпозиуме CIB, здания и сооружения высотой до 30 м относятся к зданиям повышенной этажности, а выше 100 м – к высотным зданиям. Существенное изменение высоты озеленяемых объектов делает невозможным применение традиционных решений вертикального озеленения.

Это обусловлено тем, что становится необходимым разделять озеленяемую зону на высотные уровни, формируя на каждом из них самостоятельную систему. Высаживание растений на промежуточных высотных отметках требует формирование дополнительных посадочных емкостей с почвенным субстратом ^{[24, 25]}. Изменение степени воздействия природных факторов в связи с разницей высотных отметок ^[26] (ветрового режима, температурного режима, естественного освещения, УФ излучения и прочих) также может повлечь за собой необходимость формирования дополнительных защитных конструкций.

Вертикальное озеленение застройки повышенной этажности может быть реализовано при формировании конструкций 2 типов:

• поддерживающих, связанных со зданием с помощью дополнительных элементов крепления;
• жизнеобеспечивающих, структурно связанных со зданием-основой путем формирования специальных емкостей, заполненных почвенным субстратом.

В качестве поддерживающих конструкций для вертикального озеленения могут быть использованы обрешетки, канаты, тросы, прикрепленные к вертикальным конструкциям здания. Они предназначаются для формирования основы под наземную часть растения с учетом формальных признаков архитектурного сооружения. Крепление конструкций для озеленения может выполняться с помощью металлических крюков (петель) или анкеров и должно проектироваться с расчетом на вырывное усилие и срез.

При проектировании конструкций необходимо учитывать условия их работы, в силу чего возможно введение ограничений при подборе строительных материалов и предъявлении дополнительных требований по их отделке с учетом агрессивности воздействия среды.

В зависимости от реализуемой концепции, вертикальное озеленение может быть выполнено сплошным или в виде отдельных элементов, например, для озеленения простенков. В настоящее время разработано несколько типов фитомодулей, форма которых соответствует решению фасада. Целесообразно выделить 3 основные группы:

• с вертикальными поддерживающими элементами;
• с горизонтальными поддерживающими элементами;
• с вертикальными и горизонтальными поддерживающими элементами.

В случае использования горизонтальных или вертикальных поддерживающих элементов эстетических требований к каркасу, как правило, не предъявляется. В качестве материала конструкции применяется синтетический трос или стальная оцинкованная проволока. Такое решение подходит для выращивания дикого винограда, клематиса, хмеля, садового жасмина, жимолости, вечнозеленой розы и прочих.

Еще одним вариантом формирования каркаса фитомодуля с вертикальными поддерживающими элементами может быть шпалера из стволов других растений.

К конструкции с вертикальными и горизонтальными поддерживающими элементами напротив может являться элементом дизайна фасада (в случае прямоугольной, диагональной, типа «гармошка» или «лесенка» решетки) или самостоятельным формообразующим элементом. В данном случае основными материалами могут быть деревянная рейка с защитным покрытием или стали различного сечения, реже может быть использован синтетический трос.

Устройство таких конструкций подходит для выращивания дикого винограда (цепляющегося и нецепляющегося), клематиса, хмеля, садового жасмина, акебии, глицинии, жимолости каприфоль, розы вечнозеленой, актиндии китайской и других.

Рисунок 2. Пример устройства вертикального озеленения с применением поддерживающих сетчатых конструкций

Конструкции жизнеобеспечения представляют собой емкости, наполненные почвенным субстратом, предназначенные для высадки растений. Они могут быть выполнены как мобильными, так и стационарно связанными со зданием-основой ^[27]. При этом их формы и расположение в структуре архитектурного объекта подбираются индивидуально на этапе проектирования.

Перспективным направлением вертикального озеленения в многоэтажном строительстве является формирование элементов поверхностного озеленения – фитостен ^[17]. Растения, в этом случае, высаживаются в емкости с почвенным субстратом. Система конструктивных элементов различного функционального назначения (несущих, поддерживающих, жизнеобеспечивающих, ограждающих) позволяет формировать озеленение для различных высотных отметок. При этом ассортимент высаженных растений может включать не только вьющиеся растения, но и травянистые сорта, реже кустарники. Фактически конструкция представляет собой двойной фасад с озеленением внешней части.

Возможно выделить 3 варианта конструктивных систем фитофасадов:

• модульная;
• войлочная;
• контейнерная.

Рисунок 3. Примеры конструктивных решений фитофасадов

Рассмотрим каждую из систем в отдельности.

Модульная система состоит из навесного каркаса и посадочных модулей (кассет) с обязательным устройством слоя гидроизоляции. Несущие элементы каркаса проектируются на действие нагрузки от веса посадочных модулей с почвенным субстратом, а также ветрового давления и ветрового подсоса. В зависимости от конструктивной схемы можно выделить три основных типа навесных каркасов:

тип I – кронштейны, закрепленные на несущей части стены и профили (вертикальные и горизонтальные), закрепленные к кронштейнам;

тип II – вертикальные и горизонтальные профили, непосредственно закрепленные на несущей части стены;

тип III – анкерные шпильки и вертикальные профили, навешиваемые на шпильки.

Растения высаживаются в подготовленные гнезда, образуя при этом сплошной ковер озеленения. С целью уменьшения нагрузки, в модульной системе рекомендуется высаживать преимущественно почвопокровные растения. С целью облегчения ухода за растениями предусматривается система капельного орошения почвенного субстрата. Пример устройства модульной системы фитофасада приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Пример устройства модульной системы фитофасада

Основным отличием войлочной системы является устройство системы полива и орошения: она реализуется за счет войлочной прослойки, разделяющей водоподающую систему и субстрат. Оставаясь постоянно влажным, войлок препятствует полному высыханию почвогрунта, при этом не переувлажняя его.

В данном случае, посадка растений производится вертикально, что позволяет применять среднерослые растения.

Контейнерная система основана на принципах мобильного озеленения зданий ^[27]. В целях реализации вокруг здания возводится каркас. Его жесткость обеспечивается за счет соединения вертикальных поддерживающих элементов с горизонтальными площадками, обеспечивающими раскрепление конструкции со зданием-основой ^[13]. Расположение емкостей с растениями предусматривается непосредственно на площадках. Дополнительно площадки могут быть использованы для технического обслуживания или в качестве индивидуальных приквартирных пространств. Пример устройства контейнерной системы приведен на рисунке 5.

Выбор ассортимента растений при такой системе практически не ограничен. Однако, большим преимуществом пользуются ампельные или лазающие растения, что связано с большими декоративными качествами при реализации дизайнерских концепций.

Положительным аспектом является простота ухода за зелеными насаждениями: в этом случае он может осуществляться с внутренней части фасада, а не с внешней, как при других вариантах вертикального озеленения.

Рисунок 5. Пример устройства контейнерной системы фитофасада

Выводы

Формирование вертикального озеленения для застройки повышенной этажности имеет существенные отличия от озеленения малоэтажных зданий. При его устройстве необходимо учитывать особенности температурно-влажностного режима и освещенности. Однако, потребности в обеспечении показателей могут отличаться в зависимости от применяемого ассортимента растений. Также немаловажным аспектом проектирования фитофасадов является учет ветровой нагрузки.

Реализовать озеленение вертикальных поверхностей при повышении этажности застройки становится возможным посредствам формирования поддерживающих и жизнеобеспечивающих конструктивных элементов различных типов.

В зависимости от выбранного конструктивного решения фитофасада, вертикальное озеленение может полностью повторять архитектурные элементы фасада, либо быть самостоятельным формообразующим элементом.