Зеленые кровли – явление не новое. Они были стандартной конструкцией во многих странах в течение сотен, если не тысяч лет, главным образом благодаря великолепным теплоизоляционным качествам плодородного слоя и дерна. В холодном климате Исландии и Скандинавии дерновые кровли помогали сохранять тепло в домах, в то время в жарких странах, таких например, как Танзания, ни сохраняют прохладу.
Вплоть до середины XX века зеленые кровли рассматривались как местная строительная практика. Однако в 1960-е годы озабоченность, связанная с ухудшающейся экологической обстановкой, а также быстрое сокращение площадей озеленения в крупных городах возродили интерес к зеленым кровлям, в первую очередь в Северной Европе.
В последние 15 лет была проведен ряд технических исследований, изучены противокорневые компоненты, мембраны, дренажные системы, легкие плодородные слои, а также приживаемость растений. Доказано, что правильно спроектированная и смонтированная зеленая кровля способна заменить или компенсировать ту зеленую среду на уровне земли, которой лишается крупный город в результате урбанизации. Использование зеленых кровель дают городу и другие преимущества – экологические, социальные, экономические и эстетические:
* понижение температуры городских кварталов (снижение эффекта «городского острова тепла»); * повышение качества городского воздуха, (уменьшение смога, снижение концентрации углекислого газа и пыли); * расширение среды обитания мелких животных, в частности местных разновидностей насекомых и птиц; * снижение пиковых значений и общего объема ливневого водостока благодаря способности зеленой кровли удерживать и сохранять ливневую воду; * улучшение качества ливневых вод; * снижение энергопотребления здания как в холодное время, так и летом; * повышение производительности труда благодаря возможности во время перерыва отдохнуть на островке живой природы; * улучшение эстетической привлекательности за счет созданной среды; * улучшение звукоизоляции (почва, растения и замкнутая воздушная прослойка служат отличной изоляцией звука).
Увеличение плотности застройки и повышение температуры окружающего воздуха по сравнению с загородными территориями – хорошо известное сегодня явление, которое получило название «городской остров тепла». Многие исследователи предсказывают, что зеленые кровли могли бы стать тем инструментом, с помощью которого можно снизить перегрев большого города в летнее время. Присутствие растительности на крыше точно имитирует природное окружение, увеличивая таким образом количество зелени, испаряющей влагу и создающей тень на поверхности крыши.
Испарение влаги растениями, расположенными на крышах, а также «затенение» кровель – основные факторы, влияющие на пассивное охлаждение кровель в жаркое время года. Как следствие этих факторов, снижается температура окружающего воздуха, поскольку меньшее количество тепла отражается обратно в атмосферу.
Растительность на городских крышах оказывается положительное воздействие и на качество окружающего воздуха, поскольку она «улавливает» твердые частицы, находящиеся в воздухе, а также связывает двуокись углерода – основного продукта «дыхания» города.
Зеленые кровли успешно становятся дополнительной средой обитания для различных редких и вымирающих видов животных. Сообщается, что в одном Лондоне на серии зеленых кровель биологи обнаружили более 50 видов пауков. В Германии на зеленых кровлях наблюдались места гнездования редких птиц. Таким образом, зеленые кровли могли бы помочь в повышении разнообразия живой природы, хотя это преимущество сильно зависит от географических особенностей.
Зеленая кровля – это пространство, созданное добавлением поверх традиционной кровельной системы дополнительных слоев плодородного грунта и растений. Не следует путать зеленую кровлю с традиционным садом на крыше, когда растения размещаются в отдельно стоящих контейнерах (кадках) на эксплуатируемой кровельной террасе или площадке для парковки.
Современная зеленая кровельная система должна содержать следующие слои (сверху вниз):
* растения, часто специально отобранные для особого применения; * сконструированную растительную среду (субстрат), которая в общем случае может и не содержать грунта; * ландшафтную или фильтрующую ткань, которая содержит корни растений и растительную среду, и в то же время пропускает воду; * специальный дренажный слой, иногда со встроенными резервуарами для воды; * жесткую теплоизоляцию XPS (Primaplex); * традиционную кровельную конструкцию с кровельной/гидроизоляционной мембраной с включенными противокорневыми добавками.
Различают два основных типа зеленых кровельных систем: экстенсивную и интенсивную. Они отличаются, главным образом, стоимостью, толщиной растительной среды и выбором используемых растений.
Экстенсивные зеленые кровли (часто неэксплуатируемые) характеризуются:
* малым весом; * низкими капитальными вложениями; * небольшим разнообразием применяемых растений; * минимальными требованиями по обслуживанию.
Растительный субстрат, как правило, изготавливается из смеси песка, гравия, битого кирпича, керамзита, торфа, органических веществ и некоторого количества грунта. Толщина субстрата варьирует от 5 до 15 см, его вес в насыщенном влагой состоянии от 70 до 170 кг/м2.
Ввиду небольшой глубины субстрата и экстремального микроклимата на крышах, который напоминает пустыню, растения для зеленых кровель должны быть невысокими и выносливыми. Обычно это альпийские или местные растения, или растения из засушливых районов.
Обычно растения поливают и удобряют только до тех пор, пока они не примутся, т.е. в течение одного года. После этого периода меры по поддержанию зеленой кровли включают в себя только два посещения в год для прополки сорняков и проверки кровельной мембраны.
Интенсивные зеленые кровли чаще являются эксплуатируемыми. Они характеризуются большей толщиной субстрата, большим весом, более высокими капитальными затратами, широким разнообразием растений, большими требованиями к обслуживанию. Субстрат интенсивных кровель организуется на базе грунта глубиной 20–60 см с весом в насыщенном состоянии от 250 до 950 кг/ м2. Благодаря большей толщине субстрата ассортимент растений более разнообразен и может включать кустарники и деревья, с помощью которых можно организовать более сложную экосистему. Однако и требования к обслуживанию интенсивных кровель, особенно к их поливу, более высокие: необходимо предусматривать особые системы для полива. Рекомендуются профессиональные консультации конструкторов и ландшафтных дизайнеров, а также требуется опытный кровельщик для монтирования системы.
Эффективность зеленых кровель в плане снижения потребляемой энергии в регионах с жарким климатом хорошо известна. Однако в последние годы тепловая эффективность зеленых кровель подтверждена и в странах с холодным климатом, например в Норвегии, Финляндии, Канаде. Сегодня зеленые кровли из редких специализированных конструкций превращаются в хорошо продуманные, тщательно просчитанные кровельные системы. Они включают комбинацию компонентов инверсионной кровли, в том числе эффективную теплоизоляцию из плит экструдированного пенополистирола (Primaplex), современную кровельную мембрану. Поверх стандартного «инверсионного» набора укладываются такие компоненты как дренажный слой, фильтрующий геотекстиль, растительный субстрат и различные растения, предназначенные для жизни на крыше.
В Канаде (г. Оттава) проводились полевые испытания с целью сравнения температурных режимов традиционных плоских кровель, которые выступали в качестве эталона, и зеленых кровель. Эталонные кровли состояли из пароизоляционной пленки, уложенной поверх основания кровли, теплоизоляции (экструдированного пенополистирола), опорной панели, по которой укладывалась мембрана, и балласта.
Испытания показали, что кровельные мембраны традиционных плоских кровель испытывают температурные флуктуации, превышающие температуру окружающего воздуха. Зеленые кровли, в отличие от традиционных кровель, приводят к значительно меньшим флуктуациям температуры мембраны в течение всех 20 месяцев испытаний. Наиболее значительная разница температур наблюдалась в летние месяцы. Авторы исследования сделали вывод, что пониженные температурные флуктуации неизбежно должны привести к увеличению срока жизни кровельной мембраны в конструкции зеленой кровли.
Повышенные изменения температуры внешней (открытой) поверхности мембраны в традиционной кровельной структуре, очевидно, приводит к перегреву пространства под мембраной в летние месяцы и охлаждению зимой. Это приводит к повышенному потреблению энергии при нагреве здания в зимний период и при охлаждении в жаркое время года.
Исследования показали, что в среднем суточные флуктуации температуры мембраны составили около 6°С для зеленой кровли и 45°С – для стандартной кровли в течение того же периода (20 месяцев). Эти же испытания показали, что зеленая и традиционная плоская кровля схожи с точки зрения тепловой эффективности, когда кровля покрыта снегом. Это объясняется тем, что снег выступает эффективным теплоизоляционным материалом: слой снега толщиной в 25 мм обладает сопротивлением теплопередаче около 0,18 м°С/Вт.
Сопротивление теплопередаче – не единственный фактор, на который необходимо обратить внимание при выборе теплоизоляции для зеленой кровли. Такие факторы, как простота укладки, влагостойкость, механическая прочность (при деформациях и изгибах), устойчивость к агрессивным средам, стабильность характеристик – все это должно приниматься во внимание при выборе теплоизоляции. Жесткие плиты из экструдированного пенополистирола под маркой Primaplex объединяет все эти качества и оптимально соответствует тем жестким требованиям, которые предъявляются к теплоизоляции зеленых кровель.
Оценка стоимости зеленой кровли в течение ее жизненного цикла показывает, что она не превышает стоимости обычной кровли. Зеленые кровли являются своего рода инвестицией, которая приносит ряд социальных, экономических и экологических преимуществ, общественных и частных.
