Авторка: Тетяна Ткаченко, доктор технічних наук, професор,
завідувачка кафедри охорони праці та навколишнього середовища
Київського національного університету будівництва і архітектури

---

Вважається, що перехід до будівництва зелених будинків розпочався в Європі в 1970-х роках, після різкого підвищення цін на нафту. Насправді, приклади енергоефективного будівництва відомі ще раніше. У 17-18 ст. в Ісландії, у зв’язку з кризою дров, почали будувати будинки з ізольованими торфом дахами, на які висаджувалася дернова рослинність. Завдяки природній ізоляції тепловтрати зменшувались і будинки довго залишалися теплими. Парадоксально звучить, але першим пасивним будинком був не будинок, а корабель «Фрам» Нансена (1883). Завдяки гарної ізоляції стін, підлоги та вікон, у каютах завжди було тепло, незважаючи на температуру ззовні.

Піонерами в Північній Америці вважаються Вільям Шуркліф і Вейн Шик, які експериментували з суперізольованими будинками наприкінці 70-х років і на початку 80-х.

Трансформація зеленого будівництва пройшла шлях від будівель з низьким споживанням енергії – не більше 60 кВт·год/(м²·рік) – через пасивні будинки – не більше 15 кВт·год/(м²·рік) – до будівель «нульової енергії» – 0 кВт·год/(м²·рік) – та будинків «плюсової енергії» або «активних будинків». Останні – це будівлі, які за допомогою встановленого інженерного обладнання: сонячних батарей, колекторів, теплових насосів, рекуператорів, ґрунтових теплообмінників тощо – виробляють більше енергії, ніж самі споживають.

На сьогодні, нова редакція директиви Євросоюзу щодо енергетичних характеристик будівель (EPBD Recast) передбачає всі нові будівлі в ЄС будувати з практично «нульовими втратами» енергії. При цьому планується широке використання енергії з відновлюваних джерел.

Певні кроки щодо наближення до енергоефективності в будівництві вже прийняті та чинні в Україні. Це – Закон «Про енергетичну ефективність будівель» (2017 р.), ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель» тощо.

Головним пріоритетом зеленого будівництва є спорудження будівель і їхня експлуатація, яка не робить шкідливого впливу на навколишнє природне середовище. Це досягається за рахунок поєднання енергоефективного, екологічного та соціального аспектів будівництва. У багатьох країнах світу сучасне зелене будівництво регулюється спеціально розробленими зеленими стандартами. Найбільш розповсюджені та відомі з них BREEAM (Великобританія), LEED (США) та DGNB (Німеччина).

Війна в Україні привнесла нові вимоги до будівельної галузі. Багато дискусій ведеться з приводу того, яке саме потрібно будувати житло. На нашу думку, сьогодні на часі будівництво, яке відповідає зеленим стандартам.

Завданнями «зеленого будівництва» є:

• зменшення експлуатаційних витрат;
• зниження обсягів утворення відходів та підвищення ефективності їхньої утилізації;
• підвищення ефективності використання природних ресурсів;
• забезпечення безпеки і зменшення негативного впливу на здоров’я людини під час перебування у будівлі;
• зменшення викиду в атмосферу газів, що спричиняють парниковий ефект;
• попередження повеней та зсувів ґрунту;
• збільшення частки відновлюваних джерел енергії при експлуатації та обслуговуванні будівель.

Максимально наблизити будівлю до стандартів зеленого будівництва допомагають сучасні технології. Наприклад, зелені конструкції, що є поєднанням будівельних конструкцій і рослин: зелені покрівлі (рис. 1), фасадні зелені блоки [1] (рис. 2), вертикальне озеленення (рис. 3), зелені парковки [2] (рис. 4), озеленення схилів (рис. 5).

 

Рис. 1 – Авторська інверсійна «зелена покрівля» інтенсивного типу зі степовим фітоценозом

 

Рис. 2 – Система фасадного озеленення Vertigreen від ZinCо [1]: 1 – система поливу; 2 – модуль вертикального озеленення; 3 – кріплення; 4 – лист базової поверхні; 5 – алюмінієвий профіль; 6 – рослинний покрив; 7 – водоприймальний лоток

 

Дослідженнями, проведеними на кафедрі охорони праці та навколишнього середовища Київського національного університету будівництва і архітектури, встановлено, що зелені конструкції – перспективна енергоефективна технологія, яка:

• створює додаткову теплоізоляцію [3];
• має охолоджувальний ефект (1...3,5 К Lollium Perenne,  1,2...4 К – Parthenocissus, рис. 6-7 [3,4]);
• сприяє відбиттю в теплий період року сонячної радіації та перетворенню її на біомасу, а не на теплоту;
• утворює автоматичний сонцезахист у теплий період року з пропусканням сонячної радіації в холодний тощо [5,6].

Це зменшує навантаження на системи кондиціонування повітря та опалення.

 

Рис. 3 – Вертикальне озеленення фасаду ресторану “Боярін”, м. Бровари

 

Рис. 4 – Зелена парковка: 1 – родючий шар; 2 – газонна решітка; 3 – вирівнювальний піщаний шар; 4 – щебінь фракції 40-70 мм; 5 – піщане підґрунтя; 6 – геотекстиль; 7 — ґрунт

 

а – озеленення багаторічними травами	б – ярусне озеленення схилів

Рис. 5 – Приклади озеленення схилів
 

Рис. 6. Результати дослідження [7] охолоджувального ефекту райграсу пасовищного (Lolium perenne) в аеродинамічній трубі залежно від швидкості повітря:  

● – висота трави 40 и 123 мм, різні точки; ▲ – висота трави 399 мм, навколо центру моделі; ■ – висота трави 399 мм, кут з навітряного боку; ♦ - висота трави 399 мм, кут з завітряного боку ● – висота трави 40 и 123 мм, різні точки; ▲ – висота трави 399 мм, навколо центру моделі; ■ – висота трави 399 мм, кут з навітряного боку; ♦ - висота трави 399 мм, кут з завітряного боку

 

Рис. 7 Оцінка охолоджувального ефекту дикого винограду (Parthenocissus)

 

Під час війни з російською федерацією відбувається неконтрольований викид найрізноманітніших забруднювачів як безпосередньо від вибуху боєприпасів, а так і при пожежах, що виникають внаслідок їхнього влучання. Особливо великий обсяг забруднень виникає при горінні складів палива, зокрема нафтобаз. Як показали дослідження НАСА, рослини здатні поглинати забруднювачі як атмосферного повітря, так і внутрішнього повітря приміщень.

Війна пов’язана з постійним стресом від загрози життю та здоров’ю. Тому однією з умов відбудови зруйнованого житла є створення психологічного комфорту для людей. Це слід досягати максимальним наближенням штучного середовища до природних умов. Зовнішні та внутрішні зелені конструкції є найбільш доцільним засобом досягнення зазначеної мети.

Військові дії призводять до продукування значних обсягів будівельного сміття, зокрема битої червоної цегли. Її можна використовувати як дренаж і один з компонентів субстрату для  зелених покрівель та ландшафтного дизайну.

У результаті військових дій відбувається масове порушення автомобільних шляхів разом з дощовим водовідведенням. Відновлення цих інженерних систем пов’язане з великими затратами коштів. На сьогодні альтернативою цим системам є концепція міста-губки, тобто максимальне використання площ для поглинання дощової води. Нами запропоновано спеціальні зелені конструкції для автодоріг – дощові сади-смуги (рис. 8).

 

Рис. 8. Дороги з дощовими садами-смугами

 

У рамках грантової програми Erasmus + ClimED розроблено математичну модель та додаток для Copernicus CDS Toolbox, що дозволяють визначити необхідну ширину цих садів залежно від обсягу опадів для більшості міст України та Європейського Союзу. Як показали розрахунки, для умов Києва це лише 11 % ширини дороги. На відміну від зливоприймачів, сади збиратимуть воду вздовж усього автошляху. Це сприятиме більшій надійності дорожнього руху.

Розроблено і ефективно впроваджено зелену покрівлю з вітчизняних будівельних матеріалів. Ця покрівля успішно функціанує протягом понад 16 років. Спостереження показали, що рослини на ній ефективно розвиваються і мають фенотип 4...5 балів за шкалою Туманова, тобто мають привабливий зовнішній вигляд і активно розмножуються. У рамках грантової програми Erasmus + ClimED розроблено математичну модель та додаток для Copernicus CDS Toolbox, що дозволяють оцінити стан розвитку рослин для різних міст України та Європейського союзу.

Випускаюча кафедра охорони праці та навколишнього середовища Київського національного університету будівництва та архітектури має потужній науково-викладацький склад та готує спеціалістів з таких затребуваних спеціальностей як 101 Екологія та 183 Технології захисту навколишнього середовища.

Ми пропонуємо плідну співпрацю з Міністерством розвитку громад та територій України в напрямку розроблення системи нормування впровадження зелених конструкцій в умовах будівництва України. Це дозволить систематично впроваджувати їх у населені пункти України. Зокрема, пропонуються такі напрямки нормування:

• стандарт сертифікації будівель за зеленими критеріями;
• стандарт щодо впровадження зелених конструкцій;
• методика оцінювання енергоефективності конструкцій для енергетичного балансу будівель, де буде враховано позитивні властивості зелених конструкцій;
• стандарт щодо автомобільних шляхів, обладнаних дощовими садами-смугами.

Кафедра охорони праці та навколишнього середовища може виконувати оцінювання екологічних збитків для територій від військових наслідків.

Висновки. Зелені конструкції є перспективним напрямком зеленого будівництва, що має значний потенціал відновлення країни після активних військових дій. Для досягнення максимальної ефективності необхідне систематичне впровадження різних видів цих конструкцій, що вимагає відповідної нормативної бази.

---

Література:

1. Vertigreen® - система вертикального озеленения для внутреннего и наружного применения. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zinco.com.ua/system/vertigreen/. – Дата доступу: 25.09.2017.

2. Устройство экопарковки. – 2011. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroypraym.ru/arhitektura/landshaftnyj-dizajn/1434-ustroystvo-ekoparkovki.html. – Дата доступа: 26.05.2022.

3. Tkachenko T. M., Mileikovskyi V. O. Methodology of Thermal Resistance and Cooling Effect Testing of Green Roofs // Songklanakarin Journal of Science and Technology. - 2020, No 42(1). – P. 126-146. https://doi.org/10.14456/sjst-psu.2019.7

4. Т. М. Ткаченко, В. О. Мілейковський, О. М. Гунченко. Оцінка заощадження енергії та непрямого зменшення викидів CO2 вертикальним озелененням //  // Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Вип. 31. – Київ: КНУБА, 2019. – С. 16-23.

5. Tkachenko T. M., Mileikovskyi V. O. Geometric Basis of the Use of “Green Constructions” for Sun Protection of Glazing. // ICGG 2018 - Proceedings of the 18th International Conference on Geometry and Graphics. - Milan, Italy, August 3-7, 2018. – pp. 1096-1107.

6. Tkachenko T. M., Mileikovskyi V. O. Assessment of Light Transmission for Comfort and Energy Efficient Insolation by “Green Structures” // ICGG 2020 — Proceedings of the 19th International Conference on Geometry and Graphics. São Paulo, 18-22 January 2021. - Advances in Intelligent Systems and Computing. - Iss. 1296 – Р. 139-151. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-63403-2_13