Современные методы озеленения городского пространства позволяют решать проблемы экологии без сноса домов для создания нормативного количества озелененных зон. Одной из таких технологий являются вертикальные сады, которые выступают не только как украшение фасадов, но и очищают воздух, обеспечивают психологический комфорт, возвращая элементы природы в урбанистическую среду.

Формулирование целей статьи

Целью статьи является раскрытие конструктивных особенностей создания вертикальных садов и их классификация.

Изложение основного материала

Вертикальные сады можно рассматривать в двух основных категориях: зеленые фасады и живые стены. Категории можно разделить на подкатегории (рис.1).  Зеленые фасады состоят из выращенных растений, которые растут непосредственно на стене или в специально предназначенных емкостях для этих конструкций. С одной стороны, опорная конструкция может связывать растения с грунтом, и может обходиться без этой привязки. С другой стороны, в живых стенах модульные панели часто состоят из полипропиленовых пластиковых контейнеров, геотекстиля, которые не имеют связи непосредственно с грунтом вокруг здания, но имеют различные оросительные системы и питательные субстракты для хорошего роста растений [Green roof organization 2008) [1].

 Рис.1 Классификация вертикальных садов.

Кроме этого, вертикальные сады могут быть созданы при помощи других конструкций и со многими системами [2]. Эти системы включают в себя следующие структурные концепции (рис.авт.2).

Рис. 2 Конструкции, используемые при создании вертикальных садов.

   1. Зелёные фасады.

Зеленые фасады представляют собой тип зеленых стен (вертикальных садов), в которых преобладают вьющиеся растения и они созданы из каскадной растительности. Зеленые фасады могут быть привязаны к существующим стенам или построены в виде отдельно стоящих конструкций, таких как зеленые ограждения или колонны (Yeh 2012) [2] .

   1.1. Панельная система  зеленого фасада «Модульная решётчатая».

Строительный блок этой модульной системы представляет собой жесткую, легкую по весу трехмерную панель, изготовленную из оцинкованной  сварной стальной проволоки, которая поддерживает растения   глубиной панели и гранями сетки (рис.3). Эта система предназначена для сохранения зеленого фасада, приподнятого над поверхностью стены таким образом, что растительные материалы не наносят ущерба зданию, обеспечивая как бы «замкнутость» растений внутри конструкции и создания многочисленных опор для усиков растений внутри ячеек. Кроме того, такая конструкция позволяет сохранять тепло здания с прослойкой из воздушной мембраны между стеной здания и непосредственно конструкцией. Панели этой конструкции могут быть сложены и соединены между собой, чтобы покрывать большие площади, или быть сформированными для создания различных форм здания или кривых (рис.4). Они могут быть сделаны из переработанных материалов или стали, подлежащей вторичной переработке [3].

Рис.3 Панельная система зелёного фасада в форме панели (слева),

колонны (в центре) и изготовленная на заказ (справа)[4].

Поскольку панели являются жесткими, они могут охватывать различные структуры здания и также могут быть использованы для отдельно стоящих зеленых стен.

Рис. 4 Модульные решётчатые панели (слева) и изогнутая панель (справа)[4].

1.2. Системы зеленых фасадов из сетки и проволочных тросов и канатов.

При планировании создания такой системы широко используются металлические  и другие тросы и канаты в качестве опорных конструкций для растений (рис.5). Используемые натяжные сетки из этих материалов для зеленых фасадов предназначены для поддержки более высокого роста вьющихся растений с более плотной листвой. Эти сетки часто используются для поддержания медленно растущих растений, которые нуждаются в дополнительной поддержке. Такие системы позволяют натянуть канаты в более близких интервалах, чем стальные конструкции, рассмотренные выше. Обе указанных системы используют высокопрочные стальные  тросы, анкеры и дополнительное оборудование. Различные размеры и конструкции могут быть созданы путём использования гибких вертикальных и горизонтальных проволочных канатов и тросов, соединенных крестовыми зажимами (Yeh 2012)[2].

Рис.5 Тросово-канатная система вертикальных садов в MFO Park Switzerland [5].

2. Живые стены.

Живые стены – в дальнейшем – био-стены или вертикальные сады. Система живых стен состоит из  предварительно подготовленных панелей с высаженной растительностью, которые образуют вертикальные модули или создают эффект «ковра». Эти панели могут быть изготовлены из пластика, пенополистирола, синтетической ткани, а также их глины, металла, бетона. Панели способны поддерживать большое разнообразие и высокую плотность посадки растений, которая может колебаться от нескольких десятков растений на один метр площади до нескольких сотен (200-300  растений на метр площади). Живые стены нуждаются в большем уходе, чем системы зеленых фасадов, из-за многочисленного разнообразия растений и их большей плотности посадки. Живые стены состоят из трёх составляющих: металлического каркаса, слоя ПВХ, и воздушного слоя (не нужна почва). Эта система прекрасно себя зарекомендовала при использовании на различных объектах во всем мире. Смесь растительности в такой системе состоит из многолетних цветов, низких кустарников, различных видов папоротников и разнотравья, мхов и т.д. (рис.6). Эта система хорошо работает в разных климатических условиях. Таким образом, выбор  видов растений позволит  лучше адаптироваться к преобладающим в той или местности климатическим условиям и позволит сделать содержание системы менее затруднительным [2]. В этой системе может использоваться автоматический полив и подпитка растений необходимыми жидкими и быстрорастворимыми в воде микроудобрениями, что позволяет сделать более простой и лёгкий уход за такой системой (Yeh 2012)[1,2].

 Рис. 6. Живая стена, установленная в Semiahmoo Library in South Surre (Ванкувер, Канада) [6].

3. Пейзажные стены.

Эти стены эволюция так называемых «берм» ландшафта и они являются стратегическим инструментом  в подходе к созданию «живой»  архитектуры. Пейзажные стены, как правило, наклонены, в отличие от вертикальных зеленых стен и имеют основной функцией подавление шума и стабилизацию склона (рис.7). Они структурированы в той или иной форме укладки материала, изготовленного из пластика или бетона с нишами для растущих растений [1].

Рис. 7 Пейзажные стены [7].

4.  Зелёные растительные мат – стены Патрика Бланка.

Зелёные растительные мат-стены являются уникальной формой зелёных стен, разработанными современным первопроходцем,  французским ученым Патриком Бланком [Patrick Blanc],  который запатентовал и ввел новый способ озеленения [8]. Он предложил перенести зелёный покров с горизонтальной плоскости на вертикальную – технологию, известную как «Вертикальные сады» (Vertical Garden System), что позволяет озеленить большие площади фасадов, а позже включить «Зеленые стены» непосредственно в интерьер зданий. Самым грандиозным проектом вертикального озеленения Патрика Бланка на сегодняшний день является оформление стен музея современного искусства на набережной Бранли в Париже. На стене общей площадью в 800 м² разместилось более 170 видов и 15 000 растений. Сад на набережной Бранли меняет свой внешний вид в зависимости от угла зрения.

Технологические особенности (грунт, орошение, свет).

Основной проблемой создания растительных стен стал поиск несущей плодородной основы, которая не будет осыпаться под действием гравитационных сил, ветра и дождя. Патрик Бланк использует полимерный войлок с микро капиллярной структурой, который проводит питательные вещества и воду от ирригационной системы. Вес одного квадратного метра конструкции, включая растения и опору, не превышает 30 кг, что позволяет их монтировать практически на любой стене. Основой сооружения является рама, которая крепится к стене. На ней размещаются поливинилхлоридные пластинки (толщиной 10 мм), на которых закрепляются 2 слоя (трёхмиллиметровых) с войлоком из полиамидного волокна. Капельный полив осуществляется с помощью насоса и конструкций из трубок питания. Система функционирует в замкнутом круге – корни растений берут необходимое количество влаги, а остаток влаги с помощью реверса накапливаются в нижней части емкости и снова возвращается в систему (рис.8).

 Рис.8 Конструкция зелёной мат-стены Патрика Бланка [9].

5. Модульные живые стены и зеленые стены контейнерного типа.

Модульная система живых стен возникла частично из-за использования модулей для зелёных крыш как приложение с целым рядом технологических новшеств. Модульные системы живых стен состоят из квадратных или прямоугольных панелей разных размеров, которые содержат питательную среду для поддержки роста растительного материала. Модульные живые стены появились позже, чем ковровые вертикальные сады. При этом методе создания вертикальных садов растения располагаются в т. н. «Фитомодулях» – обычно это ящики из пластика или металла, в которые высаживаются растения с грунтом или без него, в зависимости от технологии. После высадки растений фитомодули должны находиться в горизонтальном положении несколько недель для укоренения растений, после чего их можно монтировать на стену. Этот метод позволяет избежать перелива воды и монтажа оборудования системы водоотвода. Вес такой конструкции составляет 45-95 кг /м². Растения для создания такого вертикального сада подбираются индивидуально, в зависимости от конкретных климатических условий и общего архитектурного решения. Преимущественно применяют низкорослые виды до 35 см. В качестве примера модульного вертикального озеленения может служить «Зеленая живая стена», которую разработал архитектор Эмилио Лобато (Emilio Lobato). Эта система была разработана на заказ и при поддержке компаний «Magla Architects», «Azahar Energy» и «Сeracasa» (рис.9).

Рис.9 Модульные живые стены архитектора Эмилио Лобато [10].

Размер каждой плитки (модуля) – один квадратный метр, что позволяет создать множество комбинаций растений. Технологию «живых зеленых стен» используют с другой технологией от компании «Ceracasa» – «бионической фарфоровой фасадной плиткой». Она выполнена из фарфора и поглощает солнечные лучи. Благодаря энергии солнца плитка впитывает загрязняющие вещества из воздуха. Эти технологии дополняют друг друга. «Бионическая фарфоровая плитка» фильтрует вещества, которые поступают к растениям «живой зеленой стены», контролируя их нормальный рост. Тестирования этой системы показали, что при ее использовании на 200 домах, более 2,6 миллионов кубических метров воздуха в год были бы обеззаражены и 400000 человек смогли бы дышать намного чище воздухом [11].

   Зеленые стены контейнерного типа (рис.10)

Внешний вид зданий, причем не только на момент сдачи в эксплуатацию, но и через 20, 50 лет, – очень важный вопрос: впечатление о городе, складывающееся у приезжих, в значительной степени зависит от его архитектурного облика. Но многие здания, построенные 20-30 лет назад, имеют довольно удручающий вид. Фасады, как панельных, так и кирпичных домов довольно быстро теряют свою привлекательность, и что наиболее важно теплозащитные свойства.

В настоящее время существует множество методов ремонта и восстановления фасадов. Рассмотрим наиболее современный и интересный способ, называемый «Вертикальные сады».

Система называемая «Вертикальные сады» являются весьма модным и развивающимся приемом современного ландшафтного дизайна: ими украшают фасады общественных зданий и частных резиденций, активно используют для оригинального оформления интерьеров. Данный метод создания живых стен принадлежит французскому ботанику Патрику Бланку. Еще в 1994 г. была первый раз реализована идея П. Бланка, и представлена им на парижском фестивале ландшафтного дизайна, где и получила признание общественности. Французский ботаник решил отойти от стандартного расположения растений на горизонтальных поверхностях и решил перенести их на вертикальные стены, разработав технологию, называемую «Вертикальный сад».

Система П. Бланка служит основой для ландшафтных дизайнеров при озеленении фасадов и стен. Эта система проста и гениальна, и благодаря множеству положительных сторон эксплуатации живые фасады набирают популярность в современной архитектуре. Наиболее очевидный плюс это исправление любого серого и невзрачного облика здания, дом, фасад которого украшен по технологии «Вертикального сада» приобретает яркую индивидуальность и запоминающийся внешний вид. Также  вертикальные сады обладают звукоизоляционными свойствами, и способностью регулировать температуру, то есть живой фасад создает своего рода экран, который в жаркую погоду не позволяет воздуху в здании сильно нагреваться, а в холод обогревает его. Так же растения на фасадах зданий очищают городской воздух от вредных примесей, а очистка воздуха является актуальным вопросом для крупных, промышленных городов.

Разработчики системы утверждают, что растения находящиеся на фасаде здания работают не хуже, а иногда даже лучше стандартных дорогостоящих изоляций. Зеленые фасады долго хранят тепло и защищают здание от ветра, что в условиях холодных российских зим является большим преимуществом.

«Вертикальный сад» – это размещенные на вертикальной поверхности композиции из различных видов растений. Данная технология используется для оформления как внутренних, так и внешних стен зданий.

Так же значительным преимуществом метода созданного Патриком Бланком является уход от традиционных методов размещения декоративных растений с использованием  массивных емкостей с грунтом, закрепляемых на озеленяемой поверхности.

Бланк задумался над вопросом : «а действительно ли растениям нужна почва?» и пришел к выводу, что почва – всего лишь механическая поддержка. Растениям важны только вода и минералы, которые находятся в этой почве, а также свет и углекислый газ для фотосинтеза. На основе этого наблюдения исследователь начал искать материал, подходящий для жизни растений.

По результатам многих экспериментов, проведенных в поисках материала, который заменил бы грунт, П. Бланк выбрал стойкий и долговечный полимерный войлок.

Система «Вертикального сада» представляет собой металлическую раму с водонепроницаемым каркасом из пластика, толщиной не более нескольких сантиметров. Поверх пластика идут слои полимерного войлока с заранее проделанными отверстиями, для саженцев и семян. Пластик оберегает стену от корней растений.  Система трубок обеспечивает растениям капельный полив и снабжает их питательными веществами. Водосточный желоб, устроенный у основания стены собирает жидкость, которую не впитали растения. Из желоба жидкость вновь попадает в систему труб, что обеспечивает системе работу по замкнутому кругу.(Система представлена на рисунке 1)

Рисунок 1.

На протяжении 3х-4х месяцев  после посадки живая стена требует ухода, после этого времени растительность может существовать сама. Для подпитки растений разработан специальный комплекс минералов, включающий в себя все необходимые питательные вещества. Так же ученым был спроектирован фильтр для системы полива, благодаря которому кальций, находящийся в  воде не засорял систему трубок.

На данный момент система «вертикальных садов» Патрика Бланка нашла широкое распространение за рубежом, однако,в отечественной практике такой опыт  наблюдается крайне редко. Это объясняется рядом причин: особенности климата, консерватизм заказчиков, отсутствие исследований и разработок и т.п.  Вследствие чего образуется недостаток адаптированных методов применения инновационных технологий.  Это пагубно влияет на экологию города и общий вид городской среды.

Сейчас вертикальные сады получают распространение как способ внутренней отделки помещений, это решает ряд вопросов связанных с климатом в России. Но, на мой взгляд, климат России с её суровыми зимами сделает наши вертикальные сады более интересными и разнообразными. В Европе для создания таких садов в основном используют растения тропиков и субтропиков, но это не обязательное условие, главное чтобы у растений была развитая корневая система и они не нуждались в большом количестве почвы. Например, горные растения Алтая растут практически на камнях и прекрасно переживают зиму, а их яркие цветы украсят любой фасад. А основа изо мха станет отличным фоном для ярких цветов, а так же поможет растениям пережить зиму, защищая их корни от холода, и не оставит вертикальный сад зимой вялым и безжизненным.

Обладая отличными теплоизоляционными свойства мох защитит от холода не только корни растений, но и стены здания, и благодаря конструкции вертикального сада, которая не позволяет растениям соприкасаться со стенами, не нанесет им ни какого ущерба.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что устройство вертикальных садов на фасадах Российских домов является перспективным направлением, как в области ландшафтного дизайна, так и в области дизайна городской среды и архитектуры.