Автори: Тетяна Ткаченко, доктор технічних наук, професорка; 
Віктор Мілейковський, доктор технічних наук, професор

---

Україна успішно відбиває навалу російської федерації, яка не дотримується ні правил, ні звичаїв війни. Наші Збройні Сили докладають неймовірних зусиль і звільняють одне за одним міста і села, куди повертається життя. На жаль, ворог засліплений жагою загарбництва і не думає ані про своє майбутнє, ані про майбутнє світу. Летять застарілі снаряди, термін придатності яких давно сплив. Летять вони на сховища палива, хімічні підприємства тощо. Тому забруднення довкілля на сьогодні безпрецедентне.

Завдяки успіхам Збройних Сил України задача відновлення нормального життя стає нагальною вже зараз, не чекаючи перемоги. І ця задача унікальна. Енергія для росії є теж зброєю масового враження. Цією зброєю вона намагається воювати проти всього світу без об’явлення війни. Тому нам конче потрібно стати енергонезалежною державою. А енергонезалежність – це в першу чергу ефективне споживання. І це – справа кожного громадянина нашої держави. Це – наш внесок у Перемогу, Перемогу на віки. І крім цього ще й слід відновити забруднене і пошкоджене довкілля. А з іншого боку, наша економіка сильно пошкоджена війною. Першим пріоритетом залишається військо. І на відновлення нормального життя фінансів катастрофічно не вистачає.

Виявляється, ця задача має рішення, відоме ще тисячоліття тому. Це – “зелені конструкції”, які поєднують будівельні конструкції з живими рослинами. У минулій публікації вже йшлося про перспективи “зеленого будівництва” у післявоєнному відновленні. Там розповідалося про багаторічну історію та зазначалися позитивні ефекти від “зелених конструкцій”,  Хотілося би більш детально зупинитися на цих ефектах.

 

Додаткова теплоізоляція

Принцип роботи теплоізоляції – знерухомити повітря. Повітря є однією з найменш теплопровідних речовин на Землі. Воно в основному переносить теплоту завдяки своєму рухові, що називається конвекцією. Тому якщо воно не буде рухатися, то теплові потоки будуть дуже малими. Щоб зупинити рух повітря треба заповнити простір великою кількістю перешкод або дрібних замкнених порожнин, наприклад, ворсинок або пінополіуретанових кульок. Так утеплює хутро, так зберігає нашу теплоту одяг, так працює і будівельна теплоізоляція. Точно так створюють додаткову теплоізоляцію і рослини [2]. При достатній щільності зростання вони забезпечують високий опір проходженню потоків повітря між ними, а значить, і теплоті. Таким чином зменшується споживання теплоти на опалення і кондиціонування повітря, а будівля стає більш енергоефективною. Математичне моделювання методами обчислювальної гідродинаміки показали, що опір теплопередачі шару добре розвинених ліан може при штилі досягати 0,7 м²·°С/Вт, що створює суттєву економію навіть для сучасних стін (3,3 м²·°С/Вт за [3]).

 

Охолоджувальний ефект

Теплоізоляція не гріє і не охолоджує, а лише утримує теплоту в приміщенні або ззовні. А рослини влітку ще й активно охолоджують поверхні стін, ще зменшуючи потребу в теплоті на кондиціонування повітря. Коли нам жарко, ми йдемо до водограю і відчуваємо прохолоду. Адже щоб випаруватися воді потрібна енергія, яку вона запозичує з навколишнього середовища. У результаті знижується температура. Цей процес називають терміном “випарне охолодження”. Рослини охолоджують себе й оточення точно таким же способом. Вони відкривають мікроскопічні продихи листочків і випаровують вологу, яку раніше коренями відібрали з землі. Ця спроможність рослин називається “охолоджувальний ефект” [2, 4].

 

     

Дослідження, виконані у Київському національному університеті будівництва і архітектури, показали, що газонна трава, яку висаджують на зелених покрівлях і терасах, дає охолоджувальний ефект 1...3,5 °С. Якщо ж навити на фасад дикий виноград, то його охолоджувальний ефект сягатиме 1,2...4 °С  [2, 4].

 

 

Автоматичне управління сонячною радіацією

Що не менш важливо, листопадні рослини автоматично керують сонячними променями [5, 6]. Влітку листя частково відбиває сонячне проміння. Іншу частку рослини поглинають і використовують як енергію для зростання (фотосинтез), а не перетворюють на теплоту. Фасад, на якому щільно навито рослини, не нагрівається сонцем. Якщо ж рослини ще не встигли заполонити фасад, він все ж буде нагріватися, але значно менше, ніж без рослин. Таким чином ще зменшиться потреба в енергії на кондиціонування повітря. На зиму листопадні рослини скидають листя. Для сонячних променів відкривається доступ до фасаду. Обігрів фасаду зменшує втрати теплоти при опаленні, а за сприятливих умов ще й додатково обігріває будівлю. І за цю автоматизацію прийдеться сплатити лише один раз на рік прибиранням листя. Для порівняння, автоматичні маркізи коштують понад 20 тисяч гривень.

 

Відновлення довкілля, покращення здоров’я і душевного стану

Рослини насичують повітря киснем і очищують його від забруднень, сприяючи найшвидшому відновленню довкілля та покращенню якості внутрішнього повітря приміщень [7]. Вони виділяють фітонциди – особливі нешкідливі для тварин і людей речовини, які знищують хвороботворні мікроорганізми і віруси, покращуючи наше здоров’я. А крім цього, рослини створюють найбільш природне середовище у нашому полі зору. У такому оточенні нервова система заспокоюється, з’являється відчуття комфорту й душевної рівноваги. Це особливо важливо після такої важкої та кровопролитної війни, коли ворог цілить усюди, не розбирає, де військові, а де мирні. Пропонуємо назвати це ефектом пасивної реабілітації.

 

Управління дощовою водою       

Також “зелені конструкції” є важливим елементом боротьби з затопленням доріг у містах. Чому на автомагістралях, що йдуть крізь села, немає зливового водовідведення? Бо в селі достатньо відкритого ґрунту для поглинання дощової води. А у щільно забудованих мікрорайонах у кращому випадку залишають невеличкі газони. Тому й приходиться будувати системи зливового водовідведення. Ці системи виявилися недостатньо надійними навіть у найрозвиненіших країнах. Послухаємо, що каже радіо в американському серіалі “Servant” (“Прислуга”), перший сезон, шоста серія, 5 хв. 12 с.: “Дощовій каналізації в центрі нашого міста вже понад 100 років, і сьогодні кінець-кінцем вона сказала “з мене досить” (пер. авт.). І це в США. Саме тому у 2005 році індійський фахівець Ван Ройджен увів термін “місто-губка” для концепції максимального використання наявних площ для природного поглинання дощової води. У 2013 р. цю концепцію офіційно прийняв Китай, і з тих пір він і є світовим лідером у її впровадженні. В Україні проблема поглиблюється воєнними руйнуваннями. Тому післявоєнне відновлення міст у міста-губки може вирішити цю проблему.

 

 

Місто планується з використанням засобів-губок, здатних поглинати воду: “зелені покрівлі”, водопропускні покриття, екопарковки, дощові сади тощо. У Київському національному університеті будівництва і архітектури розроблено нові зелені конструкції – дощові сади-смуги. Вони здатні швидко вилучити воду з автодоріг без утворення потоків, а також поглинути енергію автівки, яка відскокує при можливій дорожньо-транспортній події.

 

1 – проїзжа частина; 2 – тротуар; 3 – дощовий сад-смуга

 

Дуже приємно, що розглянуті біотехнології поступово набирають обертів в Україні. Зокрема, у Києві начальник Управління екології та природних ресурсів КМДА Олександр Возний ініціював програму озеленення фасадів “Місто живих стін” [8], яка на сьогодні охопила практично всі райони. Такі ініціативи дуже корисні і приносять свої плоди. Але якщо впроваджувати “зелені конструкції” систематично і науково обґрунтовано, то ефект буде на порядки вищим. Саме для цього виконується цикл унікальних досліджень позитивних ефектів “зелених конструкцій” і розробляються проєкти нових нормативних документів у галузі “зеленого будівництва” для умов України.

Висновки: зелені конструкції є можливістю підвищити енергоефективність та екологічність будівель, покращити стан нашого здоров’я та душевний стан. Вони є перспективною технологією післявоєнного відновлення.

У наступній статті обговоримо наші можливості самим взяти участь у озелененні наших будинків. Адже часто приходиться чути, що “зелені конструкції” – це дуже добре, але лише для еліти, а для нас це недосяжно дорого. Насправді вони покривають весь спектр будівництва.

---

Література

1. Ткаченко Т. Перспективи зеленого будівництва у майбутньому відновленні України. Децентралізація [Електронний ресурс]. URL: https://decentralization.ua/news/15011. Заголовок з екрану. Дата публікації 31.05.2022 17:34. Архівна копія http://web.archive.org/web/20221207220213/https://decentralization.ua/news/15011

2. 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

3. ДБН В.2.6-31:2016. Теплова ізоляція будівель. Чинні від 01.05.2017. Київ: Укрархбудінформ, 2016. III.30 с. URL: https://dbn.co.ua/load/normativy/dbn/1-1-0-13 (чинність подовжено до завершення воєнного стану)

4. Ткаченко Т. М., Мілейковський В. О., Гунченко О. М.. Оцінка заощадження енергії та непрямого зменшення викидів CO2 вертикальним озелененням. Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. Вип. 31. Київ: КНУБА, 2019. С. 16-23. https://doi.org/10.32347/2409-2606.2019.31.16-23

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. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95588-9_94

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://doi.org/10.1007/978-3-030-63403-2_13

7. Tetiana Tkachenko, Viktor Mileikovskyi, Adam Ujma, Oleksii Tkachenko. The selection of plantings in the process of reclamation and revitalization of post-war damage to the natural environment in the Donbas area. Construction of optimized energy potential. 2022. Vol. 11. P. 163-170. https://doi.org/10.17512/bozpe.2022.11.19

8. У столиці триває еко-ініціатива «Місто живих стін», кияни можуть долучатися [Електронний ресурс]. URL: https://kyivcity.gov.ua/news/u_stolitsi_trivaye_eko-initsiativa_misto_zhivikh_stin_kiyani_mozhut_doluchatisya/. Заголовок з екрану. Дата публікації 27 липня 2022 року, 16:39. Архівна копія http://web.archive.org/web/20221203145744/https://kyivcity.gov.ua/news/u_stolitsi_trivaye_eko-initsiativa_misto_zhivikh_stin_kiyani_mozhut_doluchatisya/

 

Про авторів:

Тетяна Ткаченко, докт. техн. наук, професорка, старша дослідниця, завідувачка кафедри технологій захисту навколишнього середовища та охорони праці Київського національного університету будівництва і архітектури, академікиня Академії технічних наук України та Академії Будівництва України, знана в Україні та далеко за її межами експертка в галузі зелених конструкцій, зелених стандартів та енергоефективності, постійно бере участь у міжнародних проєктах і грантових програмах в галузі зеленого будівництва, кліматичних змін і сталого розвитку, в міжнароджних наукових конференціях, симпозіумах, круглих столах, форумах тощо, викладає курси лекцій у міжнародних тренінгових програмах під егідою ООН за підтримання провідних світових держав.

Віктор Мілейковський, докт. техн. наук, професор, старший дослідник, професор кафедри теплогазопостачання і вентиляції Київського національного університету будівництва і архітектури, академік Академії технічних наук України та Академії Будівництва України, спеціаліст у галузі енергоефективності будівництва, опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, а також моделювання методами обчислювальної гідродинаміки, постійно бере участь у міжнародних наукових конференціях, симпозіумах, круглих столах, форумах тощо, викладає курси лекцій у міжнародних тренінгових програмах під егідою ООН за підтримання провідних світових держав.