Преимущества зеленых фасадных систем

В настоящее время эффективное использование энергии чрезвычайно важно, помимо энергоснабжения. В зданиях энергия, затрачиваемая на системы отопления и охлаждения, увеличивается из-за ошибок проектирования и применения, воздействия окружающей среды и климатических условий. Рост населения и незапланированная урбанизация создают эффект острова тепла, который вызывает тревожные погодные условия, а также загрязнение воды, воздуха и шума. Поэтому на первый план выходит идея создания прочного союза природы и города для устойчивой городской жизни. В этом отношении системы озеленения вносят свой вклад в городской ландшафт и обеспечивают людям более комфортную жизнь. Эти системы, которые были изначально предпочтительные из-за их эстетичного внешнего вида и эффекта затенения, в настоящее время оцениваются и используются для энергосбережения, восстановления климата, поддержки биоразнообразия и долговечности строительных материалов [1].

Исследование  показали, что некоторые исследователи сосредотачиваются на энергосбережении в вертикальных системах озеленения. Зеленая стена, также называемая в литературе живой стеной, представляет собой систему, в которой обеспечивается почвенная и ирригационная инфраструктура для обеспечения непрерывности растений вдоль плоскости стены. Зеленая стена, с другой стороны, состоят из отдельного слоя от земли, где растение может удерживаться и перемещаться по фасаду без необходимости в почве и поливе. В другой работе сообщалось, что показатели энергосбережения для помещений с интегрированными зелеными растениями в ограждающие конструкции по сравнению с эталонными помещениями без зелени на 25 и 18% ниже летом и зимой соответственно [2]. Наиболее распространенными местами, где можно размещать растительность в зданиях, являются крыши, фасады, балконы, а также атриумы, где может быть выполнена внутренняя озеленение. 

2. Системы озеленения: методология и зеленые фасады

В этом контексте темы исследования охватывают классификацию, модели теплопередачи с точки зрения энергосбережения и выбор видов растений. Кроме того, под разными заголовками обсуждаются строительные приложения, энергетические и экологические преимущества, анализ затрат и проблемы с потенциальными решениями.

Зеленый фасад описывается как ряд зеленых структур, взбирающихся по фасаду либо естественным образом, либо с некоторыми опорными элементами. Классифицировали зеленые фасады как прямые и непрямые на основе существующих систем и особенностей конструкции. Зеленый фасад — это тип, в котором растения, такие как плющ, с маленькими липкими корнями, прикреплены к подходящим точкам крепления на поверхности стены и растут прямо на это. Непрямой зеленый фасад представляет собой систему, которая содержит опорные конструкции, такие как модульная решетка и непрерывные направляющие для растительности, часто с воздушным зазором между опорной конструкцией и стеной. Другая классификация, разделяет зеленые фасады на три разные системы; традиционные зеленые фасады, ДСГ и цветочные горшки по периметру. Опоры, используемые для ДСГ, представляют собой модульные решетчатые, проволочные и сетчатые конструкции.

Когда зеленые фасады исследуются с точки зрения энергосбережения, оценщики обращают внимание на три важных аспекта в качестве ключевых факторов: эвапотранспирация, эффект затенения и теплоизоляция. В другой работе были выражены четыре основных механизма для вертикальных систем озеленения (зеленые фасады и живые стены): влияние тени, обеспечиваемое растительностью, термическое сопротивление, поддерживаемое субстратом и растительностью, испарительное охлаждение, вызванное эвапотранспирацией, и изменение влияния ветра на построение через его блокировку. Предлагаемые в математической модели физико-тепловых процессов параметры: проникновение солнечной радиации через растительный покров; обмен инфракрасным излучением между небом и фасадом, землей и фасадом, фасадом и поверхностью зелени; конвекция от и к фасаду , эвапотранспирация с поверхности зелени, теплопроводность через фасад и аккумулирование тепла в фасадном материале [3].

Исследования систем озеленения имеют дело с широким спектром факторов, таких как форма и размер листьев, скорость роста, достижимая высота, устойчивость к температуре зимой, уход, ориентация или предпочтение солнцу, климатическая устойчивость и выбор почвы на основе видов растений. Тип вертикальной системы озеленения имеет важное значение, так как глубина почвы и поддерживающая структура также являются решающими факторами при выборе растений. Для вертикальных систем озеленения уход и условия окружающей среды важны для долгосрочной жизнеспособности растений и с точки зрения пожарной безопасности.

Недостаточное орошение и воздействие окружающей среды могут привести к высыханию растений, а распространение огня может представлять потенциальную опасность.

Выбор видов растений оказывает значительное влияние на характеристики вертикальных структур листвы. Характеристики растений можно разделить на четыре группы: структурные факторы, радиационные свойства, свойства растений и процессы. Кроме того, они заявили, что, если индекс площади листа, связанный со структурным параметром, высок, экономия энергии также высока. Еще одним эффективным фактором измерения тепловых характеристик является коэффициент покрытия, который определяется как процент площади, покрытой растениями, к общей площади поверхности.

3. Строительные применения зеленых фасадов

Популярность зеленого фасада растет день ото дня из-за физических, химических и биологических рисков, возникающих в городской жизни. Зеленый фасад защищает окружающую среду, поглощая пыль и загрязняющие вещества из воздуха, и играет важную роль в снижении уровня шума, отрицательно влияющего на здоровье человека. Кроме того, зеленый фасад обеспечивает устойчивую городскую жизнь, обеспечивая значительную экономию энергии в периоды нагрева и охлаждения зданий [4]. Зеленый фасад также разработан с учетом архитектурных и эстетических соображений. В результате зеленый фасад имеет много преимуществ, для более устойчивой экосистемы.

Было исследовано влияние применения зеленных фасадов на эффективность охлаждения в летнее время административного университетского городка . При оценке эффекта зеленого фасада наблюдалось тепловое улучшение со средним значением 1,1°C и максимальным значением 2,7°C в офисе, выходящем на юг, и средним значением 0,6°C и максимальным значением 1,9°C в северном офисе. перед офисом. Согласно результатам, воздух в промежутки создают микроклимат с более высокими температурами и более низкой относительной влажностью зимой и более низкими температурами и более высокой относительной влажностью летом.

4. Энергетические и экологические преимущества

Растения более выгодны, чем синтетические материалы, такие как металл или пластик для фасадов зданий, с точки зрения энергетических и экологических характеристик. В отличие от синтетических материалов растительный фасад обеспечивает прохладу в окружающих зданиях, так как не отражает тепло солнечного излучения [20]. Зеленый фасад помогает снизить энергопотребление зданий, обеспечивая контроль температуры здания на желаемых значениях . Поскольку он действует как барьер для передачи тепла изнутри наружу или снаружи внутрь, он помогает снизить затраты на отопление и охлаждение и, следовательно, количество потребляемой энергии в зданиях. Зеленый фасад также выполняет функцию акустического барьера, повышая внутренний комфорт и повышая стоимость недвижимости. Растения защищают фасады от присутствия ультрафиолетового излучения, влажности, высоких температурных колебаний и дождя [5]. Если оценить зеленый фасад с точки зрения экологических аспектов, можно подчеркнуть, что он способствует снижению загрязнения воздуха и эффекта городского острова тепла за счет улучшения качества воздуха, минимизации накопления пыли и тяжелых металлов в воздухе и фильтрации частиц в воздухе. В дополнение к этому зеленые фасадные растения выступают в качестве среды обитания для различных видов-колонизаторов и благодаря этой среде обитания помогают создавать здоровые жилые пространства и защищать городское биоразнообразие.

Согласно экспериментальным данным, вертикальные системы озеленения создают в полости микроклиматическую зону. Они также показали, что зеленые фасады  могут обеспечить снижение температуры на 0,4 ° C в дневном цикле для средней температуры воздуха в помещении. При наличии зеленого фасада можно сказать, что, хотя потребности зданий в охлаждающей энергии уменьшаются, тепловой комфорт может быть улучшен. По результатам экспериментальных испытаний, в комнате, покрытой зеленым фасадом, в ночное время наблюдалось повышение температуры на 1-3°C, чем в комнате без покрытия [6]. В исследовании было замечено, что 18% экономии энергии может быть достигнуто за счет дополнительного теплового сопротивления, поддерживаемого системой озеленения. 

5. Анализ затрат

Стоимость применения зеленого фасада обычно покрывает расходы на установку, эксплуатацию, техническое обслуживание и утилизацию. Расходы на установку и техническое обслуживание систем озеленения, как правило, выше по сравнению с традиционными системами облицовки. Однако при проведении сравнительного анализа стоимости жизненного цикла этих систем все условия, непосредственно влияющие на жизнь человека, такие как экономические, экологические, социальные и медицинские, должны оцениваться вместе. Например, материал покрытия, который производится с меньшими затратами, чем зеленая стена, может быть более опасным для окружающей среды, тогда как визуально эстетичный материал может не обеспечивать превосходной звукоизоляции. Таким образом, «зеленая стена» может считаться экономически эффективной технологией с точки зрения экологических, социальных и медицинских преимуществ, которые она обеспечивает.

Сравнив преимущества зеленых фасадов с затратами на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание, утилизацию и налоги. Согласно результатам, наиболее важными экономическими показателями являются увеличение стоимости имущества и снижение затрат на энергию по сравнению с ежегодными затратами на техническое обслуживание и производство биомассы. 

6. Проблемы и решения

Основные проблемы систем зеленого фасада можно классифицировать как экономические, обрезка и орошение, пожаробезопасность и рост насекомых. Если оценивать зеленый фасад с экономической точки зрения, то эта система дороже других технологий покрытия. Затраты на зеленый фасад включают первоначальную стоимость растения, а также расходы на питательные вещества и систему полива. Если выбрана система непрямого зеленого фасада, затраты на строительство добавляются к общей системе. Сокращение этих первоначальных затрат на установку и техническое обслуживание очень важно с точки зрения обеспечения устойчивого применения зеленого фасада. Лучшая мера предосторожности, которую можно предпринять для этой цели, — это выбрать наиболее подходящее растение для данного региона. Если выбрана система непрямого зеленого фасада, строительная система должна быть изготовлена из оптимальной толщины и наиболее экономичного материала. 

Одной из наиболее важных проблем при использовании зеленого фасада являются системы орошения. Системы орошения доставляют воду и питательные вещества к корням растений, позволяя им расти. Как первоначальные затраты на настройку, так и затраты на техническое обслуживание во время использования требуют значительных бюджетов. Количество воды, потребляемой в процессе полива, также имеет значение. Самый важный способ сократить эти расходы — выбрать растение, которое нуждается в наименьшем количестве воды в регионе, где применяется зеленый фасад. Кроме того, можно применять методы капельного орошения для снижения расхода воды и затрат на установку.

Обрезка растений, используемых в зеленых фасадах, представляет трудности, особенно в высотных зданиях. Когда растения, получившие достаточное количество воды и питательных веществ, продолжают расти и не обрезаются, они занимают слишком много места и прибавляют в весе. Это ставит под угрозу структуру и устойчивость системы зеленого фасада. По этой причине растения следует регулярно обрезать. Интервалы обрезки можно увеличить, выбрав подходящие древесные растения с минимальным ростом ветвей.

Еще одна проблема, которую необходимо учитывать, чтобы система зеленого фасада была устойчивой, — это пожарная безопасность. Система пожарной безопасности – это мера, направленная на то, чтобы здание и его зеленые стены были сохранены с минимальным ущербом в случае возможного пожара. Конструкционные материалы, используемые в системах непрямых зеленых фасадов, могут привести к обрушению системы даже при небольших пожарах. Чтобы решить эту проблему, некоторые страны внесли поправки в свои законы о пожарах. В соответствии с новыми законами вместо пластиковых панелей были выбраны алюминиевые панели. Правительства всех стран должны пересмотреть свои законы о пожарах и обязать использовать огнеупорные материалы и негорючие краски.

7. Заключение

В этом исследовании представлен обзор зеленых фасадов с точки зрения методологии, приложений, анализа затрат и проблем. Зеленый фасад – одна из наиболее подходящих и эффективных технологий облицовки зданий, из-за его превосходных преимуществ, таких как энергосбережение, тепло- и звукоизоляция, экологические преимущества и эстетичный внешний вид. Основные проблемы системы зеленого фасада могут быть перечислены как экономические, обрезка и орошение, пожаробезопасность и рост насекомых.