Введение

Энергоэффективное озеленение – это тип ландшафтного дизайна, разработанный с целью экономии энергии. Различают энергию, затраченную на производство материалов и создание ландшафта, и энергию, потребляемую при его обслуживании и эксплуатации.

Терминология и определение

Ландшафтное проектирование часто подразумевает практику ландшафтного дизайна и садоводства, традиционно связанные с оформлением территорий с использованием растительности и элементов декора в эстетических, культурных, социальных и религиозных целях. Ландшафтная архитектура и ландшафтная инженерия, в свою очередь, являются мульти- и междисциплинарными профессиями, которые интегрируют технические аспекты, такие как география, экология, биология и инженерия, в процесс проектирования ландшафта и его реализации. Энергоэффективное ландшафтное проектирование относится к последним категориям и акцентирует внимание на энергосбережении при эксплуатации или создании территории. В зависимости от контекста, энергоэффективное ландшафтное проектирование может подразумевать снижение энергопотребления при обслуживании и эксплуатации ландшафта, как в узком смысле – для пользователя/владельца территории, так и в широком – для сохранения энергии глобальной окружающей среды, например, смягчение эффекта городского теплового острова за счет использования отражающих поверхностей (повышение альбедо) или сокращение потребности в очистке воды и канализации путем применения водопроницаемых покрытий. Распространенные методы энергоэффективного ландшафтного проектирования включают снижение тепловой нагрузки или потребности в охлаждении зданий с помощью затенения, ветрозащиты и теплоизоляции; управление водными ресурсами; а также использование растений или строительных материалов, требующих меньших энергетических затрат.

Теней с деревьями

Посадка деревьев с целью создания тени, что позволяет снизить расходы на охлаждение. Необходимо тщательно изучить высоту взрослых деревьев и форму их кроны. Расположение деревьев следует проектировать, учитывая их высоту и высоту здания. Кроме того, при посадке деревьев ближе к окнам или стенам, они будут затенять большую часть дня, поскольку положение Солнца относительно окон и деревьев постоянно меняется. Однако сажать деревья слишком близко к зданию нежелательно, так как это может создать риск повреждения надземных или подземных коммуникаций.

Ветряная переправа

Посадка или строительство ветрозащитных полос для снижения скорости ветра вблизи зданий, что уменьшает теплопотери. Дома теряют тепло из-за инфильтрации зимой. Ветрозащитные полосы должны быть спроектированы так, чтобы перехватывать и отклонять зимние ветры до того, как они достигнут дома и открытых площадок с игровыми зонами или чувствительными растениями. Ветрозащитные полосы зимой также должны быть спроектированы таким образом, чтобы не затенять солнечный свет зимой и не препятствовать циркуляции воздуха летом. В исследовании, посвященном моделированию конструкции с различной глубиной заглубления в грунт для понимания теплоизоляционного эффекта естественных стен и земли в холодном климате, было установлено, что теплопередача через стены и пол, защищенные землей, на 16–45% ниже, чем у конструкции, полностью расположенной над землей. Помимо заглубления в землю, более простой способ использования естественного рельефа – использование геологических образований, таких как горы, для создания тени.

Зеленые крыши

Часто под ландшафтным дизайном и архитектурой понимают проектирование наземного пространства. Во многих случаях рекомендации и темы для проектирования касаются типичного жилого ландшафта в пригороде, где есть двор (сад), подъездная дорожка и дом. Однако в плотно застроенных городских районах недостаточно наземного пространства для ландшафтного дизайна. В этом случае зеленые крыши становятся привлекательным способом добавить эстетики и зелени в переполненные города. Зеленые крыши можно применять не только в городах, но и везде, где это возможно. Чаще всего решение о создании зеленых крыш принимается исходя из местных климатических условий и политики. Это связано с тем, что помимо эстетической функции, зеленые крыши часто используются для экономии энергии, например, для повышения теплоизоляции крыши здания, удержания и фильтрации дождевой воды, а также для потенциального снижения эффекта городского теплового острова при их установке в достаточном масштабе. Например, в Германии, отчасти благодаря требованиям ЕС, 17% новых крыш – это зеленые крыши. В Вашингтоне, округ Колумбия, зеленые крыши используются как альтернативный метод удержания ливневых стоков.

Преимущества

Сокращение энергопотребления здания за счет повышения теплоизоляции крыши: в общем объеме снижения энергопотребления зеленая крыша покажет наилучшие результаты по сравнению с обычной крышей в холодном климате, где требуется ночное отопление. Снижение тепловой нагрузки здания увеличивается с увеличением глубины почвенного слоя зеленой крыши, однако увеличение глубины почвенного слоя приводит к увеличению веса крыши. С другой стороны, если здание преимущественно нуждается в охлаждении, более важным становится индекс листовой поверхности. При снижении пикового энергопотребления зеленая крыша также оказывает заметное влияние, и ее эффективность положительно связана как с индексом листовой поверхности, так и с глубиной почвенного слоя. Удержание дождевой воды и испаропотока: 7,6-10,2 см почвы могут удержать около 2,5 см дождевой воды, что составляет примерно 75% осадков в большинстве регионов Соединенных Штатов. Удерживая дождевую воду в почве, мы предотвращаем ее сток и способствуем испаропотоку.

Противоречия

Качество стока воды: когда зеленая крыша не способна удержать объем осадков, избыточная дождевая вода превращается в сток. В полевом эксперименте, где загрязненная вода капала на участок зеленой крыши для имитации дождя, изучалась и анализировалась фильтрационная вода. Было установлено, что поскольку средний уровень концентрации взвешенных веществ, азота и фосфора в стоке воды с зеленых крыш значительно выше, чем в стоке с обычных крыш, экстенсивные зеленые крыши могут стать источником загрязнения питательными веществами в городской водной среде. Пожароопасность: зеленые крыши могут воспламеняться легче, чем обычные крыши; существует опасение, что при возгорании зеленой крыши высокая температура повредит несущую конструкцию крыши. Повреждение крыши противоречит не только принципам энергосбережения и устойчивого развития, но и сам пожар и повреждения могут создать угрозу безопасности для жильцов. Остается предметом дискуссий, усугубит ли зеленая крыша последствия пожара или смягчит их. Некоторые утверждают, что поскольку растительность состоит примерно на 95% из воды, зеленая крыша фактически снижает риск возгорания. С другой стороны, другие считают, что осенью и зимой, когда растительность сухая, пожароопасность возрастает. Недавнее исследование, проведенное с использованием математического моделирования, показало, что при возгорании самой растительности тепло проникает вниз (относительно медленно, поскольку теплопроводность почвы низкая), в конечном итоге повреждая саму крышу. Таким образом, ключевым фактором, определяющим, повредит ли возгоревшаяся растительность крышу, является толщина почвенного слоя. Исследование также показало, что установка слоя гипса под почвенным слоем может значительно снизить вероятность повреждения крыши. Дополнительная нагрузка на конструкцию: большинство старых зданий не рассчитаны на дополнительную постоянную нагрузку от зеленых крыш. Если для создания дополнительной несущей конструкции для зеленых крыш требуется больше энергии, чем экономится благодаря улучшенной теплоизоляции и удержанию воды, это противоречит идее энергосбережения. Согласно исследованиям, распространенные типы зеленых крыш на рынке увеличивают нагрузку на крышу на 1,2–2,43 килоньютона на квадратный метр.

Больше информации

Энергоэффективные методы ландшафтного дизайна включают использование местных материалов, компостирование и измельчение отходов непосредственно на участке для сокращения затрат на вывоз зеленых отходов, использование ручного инструмента вместо бензинового, а также применение засухоустойчивых растений в засушливых регионах, приобретение посадочного материала у местных производителей для снижения энергозатрат на транспортировку и другие подобные приемы.