«Легкие» городов. Организация и эксплуатация зеленой кровли

В последнее время появляется все больше информации о зеленых кровлях, материалах для их изготовления, специфике эксплуатации. Крупнейшая международная выставка строительной промышленности Batimat , прошедшая в Париже в ноябре 2005 г., показала, что это одно из самых актуальных направлений кровельной отрасли. Об этом же свидетельствует опыт градостроительства в развитых странах. Только в Нью-Йорке насчитывается более 8000 зеленых кровель. В Германии существуют федеральные законы, которые обязывают проводить озеленение крыш.

История зеленых кровель

Знаменитые «висячие сады Семирамиды» (около 600 г. до н. э.), считавшиеся «седьмым чудом света», представляли собой фактически первые зеленые кровли. Жители Скандинавии, Финляндии и европейской части России в старину утепляли дома, обкладывая их кусочками мха и дерна. В Западной Европе проблема сооружения крыш-террас на городских зданиях и их озеленения возникла как функционально-экономическая и социально-эстетическая в XVII в. В ХVIII в. знаменитый строитель Карл Рабитц устроил сад на крыше своего дома в Берлине.

В России первые висячие сады были устроены XVII в. в Московском Кремле, позднее у бояр Голицыных и Ордын-Нащокиных. Известен сад, сооруженный в Ростове Великом митрополитом Ионом между корпусами своего дворца. В XVIII в. прием устройства садов на крышах был использован в архитектуре Зимнего дворца, Малого Эрмитажа и Царского Села в Петербурге. В конце XIX в. идеями висячих садов было охвачено практически все купеческое сословие. Сады были на крыше чайного магазина на Мясницкой, на крыше Купеческого клуба на Малой Дмитровке (ныне театр Ленком) и доходного дома на Кузнецком мосту. Владелец ресторана на Дорогомиловской улице соорудил просторный сад, а через год еще более богатый сад с фонтанами и гротами открылся над кафе на Долгоруковской улице. Знаменитым стал первый десятиэтажный дом в Большом Гнездниковском переулке с садом и кинотеатром на крыше.

Крыша как ресурс для улучшения экологии городов

Согласно исследованиям, проведенным немецкими учеными Р. Шубертом и М. Майстерхаузом, 150 кв. м травяной кровли обеспечивают годовую потребность в кислороде для 100 человек. Если на кровле будут расти еще кусты и деревья, то 1 кв. м такой кровли вполне способен обеспечить кислородом одного человека в год. Зеленая кровля площадью 48 кв. м производит, к примеру, столько же кислорода, сколько дерево с кроной диаметром около 10 м. В зависимости от способа озеленения такая кровля может принимать от 40 до 80 % осадков и участвовать в естественном круговороте воды. Традиционная плоская кровля возвращает в атмосферу менее 1 % влаги, эксплуатируемая зеленая кровля – более 60 %.

В ряде европейских государств наблюдается настоящий бум на зеленые кровли. Этому способствует постоянное ухудшение экологической обстановки. «Строительный бум» в России провоцирует уничтожение зеленых массивов, снос детских и спортивных площадок. Все это необходимо восполнять – а стоимость земли постоянно растет, и гораздо более выгодным оказывается построить крупный торговый комплекс, нежели разбить парк отдыха.

Помимо соляриев, веранд и оранжерей на крышах-террасах могут быть сооружены теплицы и продуктивные сады, использующие тепло дома для роста растений. Эксплуатируемые крыши могут применяться для организации пешеходных зон, летних кафе, автостоянок, но даже в этих случаях все равно необходима зелень: летом покрытие может разогреваться до 80 и более °С, по крыше не только нельзя ходить, на ней даже сложно дышать.

Зеленые насаждения на крыше позволяют добиться звукоизоляции, пылепоглощения, создать в городе дополнительную среду обитания для представителей фауны.

Проблемы организации зеленых кровель

При устройстве сада на крыше возникает целый ряд проблем, в частности, постоянно высокий уровень влажности. Эксплуатируемые крыши должны обладать повышенной влагостойкостью и как можно более низким влагопоглощением. Это связано с тем, что проникновение в структуру утеплителя паров воды и влаги, многократные циклы «замораживания-оттаивания» в конечном итоге приводят к потере теплоизоляционных свойств и разрушению материала.

Несущие конструкции эксплуатируемой крыши должны выдерживать вес почвенного слоя и вес растений, экстраполированный во времени, другие эксплуатационные нагрузки, как правило, неравномерно распределенные по площади поверхности, а также ветровые нагрузки.

Кроме обычных для любого гидроизоляционного материала разрушающих факторов добавляются новые: микроорганизмы, химические вещества и корневые системы растений. К тому же, если в Европе и других регионах с умеренным и теплым климатом традиционные битумные кровельные материалы служат достаточно долго, то в России сроки безремонтной эксплуатации этих кровельных материалов гораздо короче. Исследования показали, что обыкновенная битумная мембрана способна противостоять корням растений не более шести недель.

Чтобы повысить устойчивость гидроизоляции, были разработаны специальные химические препараты – антикорневые добавки, которые внедряют в битумно-полимерное вяжущее в процессе производства гидроизоляционного материала и равномерно распределяют по всей его толщине. Они делают мембрану полностью непроницаемой для корней растений. Большинство существующих на данный момент битумно-полимерных гидроизоляционных корнестойких материалов для зеленых кровель используют именно этот метод защиты.

Существует вариант защиты кровли, при котором на гидроизоляционную мембрану наносят медную фольгу. В современных системах озеленения функцию гидроизоляции выполняет полимерная мембрана.

Перед установкой системы озеленения на крышу старого здания необходимо провести экспертизу кровли. Если кровля требует ремонта, необходимо выполнить его до установки системы озеленения, поскольку в отличие от обычной кровли ремонт многослойного кровельного пирога зеленой кровли, в случае возникновения протечки, требует больших усилий и средств.

Одним из уязвимых мест зеленых кровель является примыкание к вертикальным поверхностям. Во избежание протечек в этих местах край гидроизоляционного слоя должен быть поднят вдоль вертикальной поверхности.

Решение этих проблем лежит в строгом соблюдении проектных требований. Если требования нарушаются, возникают протечки, разрушается конструкция кровли, происходит загнивание грунта и растений, а также высыхание (или вымерзание) растительного слоя.

Интенсивные и экстенсивные зеленые кровли

Современные зеленые кровли можно разделить на два основных типа, в зависимости от способа озеленения и вида эксплуатации.

Интенсивные зеленые кровли представляют собой сад в полном смысле этого слова. Их озеленение включает в себя не только небольшие растения, но и кустарники и деревья.

При интенсивном озеленении конструкция здания должна выдерживать от 150 до 750 кг на кв. м, что накладывает серьезные ограничения на использование этого способа. Если прочность конструкции позволяет, можно устроить на крыше настоящий сад с водоемами, фонтанами и пышными клумбами, выложить дорожки, поставить скамейки. Можно посадить деревья высотой до 4 м – хвойные, лиственные. Естественно, крупным растениям и деревьям требуется более значительный плодородный слой, на крыше он может быть более 1 м. Слой дренажа составит не менее 20 см, кроме того, необходимо предусмотреть систему автоматического полива.
При экстенсивном озеленении используют только травяной покров или растения размещают в специальных емкостях с почвенным субстратом.

Доступ людей на такую крышу-газон, в принципе, не предполагается. Ходить можно только по специальным дорожкам. Особого ухода такое озеленение не требует. Растения используются почвопокровные, причем те, которые хорошо переносят разницу температур и недостаток влаги: седумы, камнеломки, некоторые луковичные или просто газонные травы.

Поверхность крыши защищают от корней растений специальной пленкой, которая не дает корням разрушать кровлю. А для уменьшения давления на нее вегетационного слоя используют геополотно, или геотекстиль. Параметры полотна, такие как плотность, толщина, структура, зависят от конструкции здания, т. е. предполагаемой нагрузки. Крыши с уклоном меньше чем 4? должны обязательно оборудоваться дренажной системой, иначе будет происходить застой воды в почве и, как следствие, увеличение нагрузки на крышу. В качестве основы для посадки растений насыпают плодородный слой или субстрат толщиной от 5 до 20 см, аналогичный обычным газонам. При ограниченной толщине, до 10 см, слой должен быть достаточно минерализован. Чтобы со временем субстрат не перемешался с дренажем, слои дренажа и субстрата также разделяют тонким геополотном.

Экстенсивный метод озеленения самый простой. Его часто используют на крышах промышленных предприятий в развитых европейских странах. А за городом этим способом озеленяют крыши гаражей, беседок, террас и различных хозяйственных построек. Постепенно на крыше образуется своеобразный газон, появляются другие растения, даже поселяются птицы.

Кровельный пирог зеленой крыши

– Гидроизоляционный слой. Для надежной гидроизоляции используют полимерные кровельные мембраны (ЭПДМ, ПВХ) в связи с их высокой климатической, химической, биологической стойкостью и долговечностью.
– Дренажный слой. Выполняет функции первичной или дополнительной корневой защиты, обеспечивает отвод воды. В зависимости от типа растительности применяют высокопрочные рулонные материалы на основе HDPE, в менее ответственных случаях – плиты из перфорированного полистирола или засыпку гравием.
– Фильтрующий слой предназначен для предотвращения засорения дренажа частицами растительной почвы. В качестве фильтрующего слоя может быть использован геотекстиль.
– Почвенный слой с растительностью. Озеленение следует осуществлять только растениями с так называемыми мочевидной (горизонтальной) корневой системой (увеличивает устойчивость растения). Для посадки крупных растений могут создаваться растительные ямы или шахты, которые размещают внутри чердака (или технического этажа). Это дает возможность при необходимости обеспечить обогрев корневой системы, оставляя растения зимовать на крыше.
Растение должно быть адаптировано к климатическим условиям, устойчиво к промышленным и транспортным загрязнениям, хорошо переносить колебания влажности и довольствоваться бедными почвами, потому что высотные сады очень хлопотно поливать, осушать и удобрять. Надо иметь в виду, что на высоте нескольких десятков метров ветрено, воздух суше, чем у поверхности земли, и зимние холода ощущаются сильнее.

Комментарий эксперта

ПРОБЛЕМЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕЛЕНОЙ КРОВЛИ – ОТ НЕПРАВИЛЬНОГО МОНТАЖА ИЛИ НЕТОЧНЫХ РАСЧЕТОВ

Современные системы озеленения кровель отличает малый вес готовой конструкции (не более 60 кг на 1 кв. м во влагонасыщенном состоянии, с учетом высаженных растений), очень простая система монтажа. Причем на плоской кровле зеленые участки можно комбинировать с различного рода постройками, дорожками, декоративными элементами и т.д.

Зеленые кровли обладают характеристиками, которые не только не уступают обычным кровлям, но и превосходят их. Так, экономия на отоплении зимой и на кондиционировании летом с лихвой окупает, так скажем, не самую низкую стоимость возведения зеленой кровли. Высокие характеристики по гидроизоляции и теплоизоляции делают систему зеленых кровель идеальным решением задачи возведения экологичной, долговечной и очень надежной кровли.

В качестве плюсов можно также отметить эстетику, микроклимат на крыше, отсутствие битума, который раскаляется на солнце. И, кроме того, зеленых крыш у нас пока нет, поэтому те «первопроходцы», которые решатся на монтаж таких крыш, будут неизменно привлекать к себе внимание.

В России подавляющее большинство зданий, как вновь строящихся, так и старого фонда, имеют плоскую кровлю, а значит, являются резервом «легких» для городов. Система озеленения FlorDepot (Германия) легко монтируется даже на скатные кровли с некоторыми ограничениями, основное из которых: максимальный угол наклона скатов кровли – 45°. В 2005 г. компания FlorDepot презентовала систему озеленения фасадов, которую в период зимней эксплуатации можно временно заменять системой вентилируемого фасада.

Нами опробовано и будет рекомендоваться заказчикам использование седумов как приоритетного рода растений при устройстве зеленой кровли. При этом делается «микс» из 3-4 сортов седумов. Они цветут в разное время, и даже если один вид растений погибнет, то другие активно заполнят его место. Это многолетние растения, они живут до 70 лет и могут обходиться без воды до 40 дней. В системе содержится определенное количество влаги, которой растения подпитываются в период неблагоприятных погодных условий.

Проблемы, возникающие при эксплуатации зеленой кровли, в основном, идут от неправильного монтажа или неточного расчета нагрузки системы на стропильную конструкцию и плиты перекрытий. Некоторые проблемы могут появиться, если на крышу залетают семена деревьев, поэтому любая зеленая кровля все же нуждается в наблюдении и периодическом обслуживании, чтобы удалять проросшие ростки деревьев в зачаточном состоянии. Если попадают семена травянистых растений, то седум их вытесняет, ведь, в сущности, это сорняк.

Под системой выполняется обычный кровельный пирог, который заканчивается гидроизоляцией. Дальше идет корнезащитная пленка – специальная темная пленка, препятствующая прорастанию корней в гидроизоляцию и несущие конструкции. Качество пленки проверяется корнями льна. Лен – растение, у которого самые агрессивные корни. В случае плоской кровли должна быть обеспечена классическая система внутреннего водостока.

Следующий слой – растительный коврик, через его нижнюю часть излишки воды попадают на пленку и уходят в водосток по естественному уклону. Этот коврик является в то же время фильтром, благодаря чему в водосток попадает чистая вода. Если речь идет о плоской кровле, то дальше можно насыпать грунт, толщина которого варьируется в зависимости от типа используемых растений. В качестве грунта мы применяем субстрат, в состав которого входят лава, специальные минеральные добавки и питательные вещества. По плотности он таков, что вода его не размывает. Он легче обычного грунта в несколько раз. Если речь идет о скатных крышах, то для того чтобы грунт не смывало, применяются решетки (ПВХ) наклонного озеленения. В ячейки этих решеток непосредственно засыпается субстрат и высаживаются растения.