Энергоэффективное благоустройство

Энергоэффективный ландшафтный дизайн – это вид ландшафтного дизайна , предназначенный для экономии энергии . Существует различие между заложенной в материалах энергией и построением ландшафта и энергией, потребляемой на поддержание и эксплуатацию ландшафта.

Терминология и определение

Ландшафтный дизайн часто относится к практике ландшафтного дизайна и садоводства , которая традиционно связана с проектированием участков с растительностью и ремеслами для эстетических, культурных, социальных и религиозных целей.

Ландшафтная архитектура и ландшафтная инженерия , с другой стороны, являются междисциплинарными и междисциплинарными профессиями, которые интегрируют технические аспекты, такие как география , экология , биология и инженерия , в дизайн ландшафта и его реализацию.

Энергоэффективное озеленение попадает в категорию последних и подчеркивает энергосбережение при эксплуатации участка или его создании. Среди различных терминов, термин «энергоэффективный ландшафтный дизайн» может относиться к снижению потребления энергии при обслуживании и эксплуатации ландшафта исключительно для пользователя/владельца участка. ^[1]^[2] или в более широком смысле для сохранения энергии глобальной окружающей среды, например, смягчения эффекта городского острова тепла с помощью отражающей поверхности (увеличение альбедо) или снижения потребности в очистке воды и сточных вод за счет использования проницаемого покрытия. Общие методы энергоэффективного ландшафтного дизайна включают снижение тепловой или охлаждающей нагрузки на здание за счет затенения, защиты от ветра и изоляции; управление водой; и использование растений или строительных материалов, которые требуют меньше энергии.

Методы и техники

К методам проектирования относятся:

Тень с деревьями

Посадка деревьев с целью создания тени , что снижает затраты на охлаждение. Необходимо хорошо изучить высоту взрослых деревьев и форму их кроны. Расположение деревьев должно быть спроектировано с учетом их высоты и высоты здания. Кроме того, когда деревья посажены ближе к окнам или стенам, они будут обеспечивать тень большую часть дня, поскольку Солнце постоянно меняет свое относительное положение по отношению к окну и деревьям. Однако сажать деревья слишком близко к зданию также нежелательно, так как может возникнуть опасность задеть надземные или подземные коммуникации. ^[2]

Имеет значение и тип листьев деревьев. Широколистные вечнозеленые растения, такие как южная магнолия, можно использовать для обеспечения густой тени круглый год. Однако вечнозеленые растения с игольчатыми листьями, такие как сосны и кедры, могут обеспечить лучшую циркуляцию воздуха, хотя их тень более редкая и более открытая. ^[2]

Тень деревьев можно использовать не только для снижения охлаждающей нагрузки в здании, но и на парковках, подъездных дорогах и игровых площадках. ^[3]

Ветрозащита

Посадка или строительство ветрозащитных полос для замедления ветров возле зданий, что снижает потери тепла. дома теряют тепло из-за инфильтрации Зимой . Ветрозащитные полосы должны быть спроектированы таким образом, чтобы перехватывать и перенаправлять зимние ветры до того, как они достигнут дома и открытых площадок с игровыми площадками или чувствительными растениями. Ветрозащитные полосы зимой также должны быть спроектированы так, чтобы они не блокировали солнечный свет в зимний период и не блокировали ветер летом. ^[3]

Укрытие стены кустарником или виноградной лозой

Посадка кустарников возле стены создает изолирующее воздушное пространство вокруг стены. Это аналогичная идея с использованием ветрозащитной полосы на деревьях. Кусты следует сажать на расстоянии не менее 2 футов (0,61 м) от стены, чтобы предотвратить проблемы с влажностью и насекомыми. ^[2]

Использование природных форм рельефа

Земляное укрытие является примером использования естественной формы рельефа и геологических условий для экономии энергии при строительстве конструкции. Считается, что экономить энергию можно разными способами: используя камень или сильный

грунт в качестве стены и грунт в качестве пола, стоимость строительства значительно снижается, поскольку для конструкции потребуется меньше несущего материала и нет необходимости в земляных работах и строительстве фундамента; стена и пол из натурального материала, скорее всего, будут иметь лучшую изоляцию, чем искусственные стена и пол; Натуральные стены и полы также могут снизить опасность пожара, поскольку их трудно воспламенить, что снижает потребность в антипиренах . ^[4]

В исследовании моделирования конструкции различной глубины, погруженной в землю, чтобы понять изолирующий эффект естественной стены и земли в холодном климате, ^[5] Было обнаружено, что коэффициент теплопередачи земляных стен и пола на 16–45 % ниже, чем у конструкции, полностью надземной.

Помимо земного укрытия, более простой способ воспользоваться преимуществами естественной формы рельефа — использовать геологию, например, горы, для создания тени.

Зеленые крыши

Часто ландшафтный дизайн и архитектура относятся к дизайну поверхности земли; во многих контекстах, в частности, рекомендации и темы по проектированию относятся к типичному жилому ландшафту в загородном доме, где есть двор (сад), подъездная дорога и дом. Однако в густонаселенных городских районах недостаточно места для ландшафтного дизайна. Таким образом, зеленые крыши становятся привлекательным вариантом, позволяющим добавить эстетики и зелени многолюдным городам. Зеленые крыши можно устанавливать не только в городах, но и там, где это возможно. В большинстве случаев решение о строительстве зеленых крыш основывается на местном климате и политике. Это связано с тем, что помимо эстетики, зеленые крыши часто используются из-за их способности сохранять энергию, например, для повышения изоляции крыши здания, удержания и проникновения дождевой воды и потенциального снижения эффекта городского острова тепла, когда они установлены в определенном масштабе. В Германии, например, отчасти из-за регулирования ЕС, 17% новых крыш представляют собой зеленые крыши. В Вашингтоне, округ Колумбия, зеленые крыши используются в качестве альтернативного метода удержания ливневых вод. ^[6]

Преимущества

Снижение энергопотребления здания за счет увеличения изоляции крыши. По общему снижению энергопотребления зеленая крыша будет иметь лучшие характеристики по сравнению с голой крышей в более холодном климате, где требуется отопление в ночное время. Снижение тепловой нагрузки на здание увеличивается по мере увеличения глубины грунта зеленой крыши, хотя увеличение глубины грунта будет означать более тяжелую крышу. С другой стороны, если в здании преобладает охлаждение, индекс площади листьев более важен. Зеленая крыша также оказывает заметное влияние на снижение пикового энергопотребления, а индекс площади листьев и глубина почвы положительно связаны с ее производительностью. ^[7]

Удержание дождевой воды и эвапотранспирация : 3-4 дюйма почвы могут удерживать около 1 дюйма дождевой воды. Это около 75% осадков в большинстве районов США. ^[8] Удерживая дождевую воду в почве, вода не станет стоком, а приведет к испарению.

Споры

Качество стока воды: когда зеленая крыша не способна удерживать количество осадков, избыток дождевой воды станет стоком. В ходе полевого эксперимента, в ходе которого загрязненная вода капалась в секцию зеленой крыши, чтобы имитировать осадки на зеленой крыше, отработанная вода была изучена и проанализирована. Было обнаружено, что, поскольку средний уровень концентрации взвешенных веществ, азота и фосфора в стоках воды с зеленых крыш значительно выше, чем в стоках с обычных крыш, обширные зеленые крыши станут источником загрязнения питательными веществами городской водной среды. ^[9]

Опасность пожара: зеленые крыши легче воспламеняются, чем обычные крыши; Вызывает опасение, что при возгорании зеленой крыши высокая температура может повредить саму конструкцию крыши. Мало того, что идея повреждения крыши противоречит принципам энергосбережения и устойчивого развития, пожар и повреждение крыши могут создать угрозу безопасности для жителей. До сих пор остается предметом споров относительно того, усугубит или смягчит последствия пожара зеленая крыша. Некоторые утверждают, что, поскольку растительность примерно на 95% состоит из воды, зеленая крыша фактически снижает вероятность возникновения пожара. С другой стороны, некоторые утверждают, что осенью и зимой, когда растительность сухая, опасность пожара увеличивается. Недавнее исследование с помощью математического моделирования показало, что ^[10] когда загорается сама растительность, тепло действительно проникает вниз (довольно медленно, поскольку теплопроводность почвы низкая), в конечном итоге повреждая саму крышу. Таким образом, ключ к тому, повредит ли горящая растительность крышу или нет, зависит от толщины почвы. Исследование также показало, что, установив слой гипса под слоем почвы, можно значительно снизить вероятность повреждения крыши.

Дополнительная структурная нагрузка: большинство старых зданий не были рассчитаны на дополнительную собственную нагрузку на зеленую крышу. Если на строительство дополнительной несущей конструкции зеленых крыш расходуется больше энергии, чем энергии, сэкономленной за счет улучшения изоляции и удержания воды, это противоречило бы идее энергосбережения. Согласно исследованиям, распространенные на рынке типы зеленых крыш увеличивают нагрузку на кровлю от 1,2 до 2,43 кН на квадратный метр. ^[11]

Водопроницаемое (пористое/проницаемое) покрытие

Многие тротуары в городских и пригородных зонах непроницаемы, что, вероятно, приведет к загрязнению ливневых стоков. На территории, предшествующей застройке, в среднем 50% ливневых вод приводит к эвапотранспирации , 5% - к поверхностному стоку и 45% - к инфильтрации , тогда как на территории после застройки только 35% ливневых вод приводят к эвапотранспирации, а 50% - к испарению. сток и 15% инфильтрация. Это изменение вызвало различные проблемы, такие как наводнения, ущерб инфраструктуре из-за быстрого движения воды и загрязнение воды . ^[12]

Однако при использовании проницаемого покрытия количество просачивающихся ливневых вод на территории после застройки будет увеличено, а количество загрязняющих веществ в фильтрованной воде может быть уменьшено; таким образом, проблему можно смягчить. На конференции Low Impact Development 2008 ASCE провело два стендовых исследования для изучения эффективности проницаемого бетонного покрытия с блокировкой с точки зрения скорости потока воды и роли микробных колоний в удалении загрязняющих веществ в микросреде пористого покрытия. ^[13] Эксперимент показывает в среднем 84% относительного общего удаления взвешенных твердых частиц (TSS), однако увеличение относительного удаления с течением времени предполагает потенциальное накопление твердых частиц, что может привести к засорению системы и ее отказу. Данные по удалению загрязняющих веществ подтвердили вывод предыдущего исследования о том, что годовой сток загрязняющих веществ с подъездных дорог был на 86% ниже для проницаемых подъездных дорог, чем для непроницаемых подъездных дорог.

К типам проницаемого покрытия относятся: ^[12]

Пористый асфальт

Преимущество: Относительно низкая стоимость; Легкий доступ к материалу; Рабочие имеют в этом опыт

Недостаток: подвержен повреждению водой; Обычно используется только в краткосрочной перспективе; Низкая относительная прочность

Водопроницаемый бетон

Преимущество: Высокая структурная прочность; Легкий доступ к материалу

Недостаток: Медленный процесс строительства; Высокая первоначальная стоимость

Бетоноукладчик с проницаемым блокирующим покрытием

Преимущество: простота конструкции, эстетика, простота обслуживания и ремонта.

Недостаток: Высокая стоимость; Может использоваться только для низкоскоростной дороги.

Сетка тротуарная

Преимущество: Широкий ассортимент продукции; Относительно недорого; Простота обслуживания и ремонта

Недостаток: обычно ограничен парковочными местами.

Выбор между различными типами проницаемого покрытия зависит от потребностей проекта, имеющихся материалов и оборудования, а также бюджета.

Эффективное и умное освещение

Освещение объекта с помощью полностью отключаемых светильников, датчиков уровня освещенности и высокоэффективных светильников.

Ориентация структуры

Солнце встает на востоке, движется на юг и садится на западе. Таким образом, практическое правило проектирования состоит в том, чтобы избегать окон, выходящих на юг, при попытке уменьшить охлаждающую нагрузку здания и увеличивать окна, выходящие на юг, при попытке уменьшить тепловую нагрузку здания. Однако реальность сложнее. Солнце восходит на востоке и садится на западе только в дни осеннего и весеннего равноденствия , а в течение большей части года Солнце немного перемещается на юг и восток в зависимости от того, лето сейчас или зима, и от того, находится ли наблюдатель в северном полушарии или в северном полушарии. Южное полушарие. ^[14]

Чтобы обеспечить максимальную производительность сайта, дизайнеру необходимо хорошо понимать местный климат и расположение объекта относительно экватора.

Больше, чтобы включить

Энергоэффективные методы озеленения включают использование местных материалов, компостирование и измельчение на месте для сокращения зеленых отходов вывоза , ручные инструменты вместо бензиновых, а также могут включать использование засухоустойчивых насаждений в засушливых районах, закупку сырья у местных производителей , чтобы избежать энергия в транспорте и подобные методы.

Пример

В соответствии с соглашением с городом о создании устойчивого и устойчивого ландшафта Массачусетский технологический институт инициировал несколько проектов по повышению энергоэффективности , в том числе:

Посадка деревьев и использование крон деревьев для создания тени для пешеходов, что также даст учащимся больше стимулов для прогулок.
Ландшафтные фильтры добавляются для (частичной) очистки дождевой воды.
Для борьбы с паводком установлены накопители ливневой воды.
Более светлый цвет покрытия для уменьшения эффекта теплового острова

См. также

Внешние ссылки

Устойчивый жилой дизайн: руководство по ресурсам повышения энергоэффективности

Ссылки

^ Мэнсфилд, Робин (1996). «Энергоэффективное озеленение» . Мягкие технологии: альтернативные технологии в Австралии (56): 24–25. ISSN 0810-1434 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ДельВалле, Терри Б.; Брэдшоу, Джоан; Ларсон, Барбра; Руперт, Кэтлин К. (9 июля 2008 г.). «Энергоэффективные дома: Ландшафтный дизайн: FCS3281/1050 финансового года, 6/2008» . ЭДИС . 2008 (5). doi : 10.32473/edis-fy1050-2008 . ISSN 2576-0009 . S2CID 245098464 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хувен, Густав А. ван дер (ноябрь 1982 г.). «Энергоэффективное озеленение» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ «Земляные дома» . Lowimpact.org . Проверено 15 декабря 2021 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Березин, ДВ (01.12.2019). «Землезащитное воздействие на жилище в условиях холодного климата: имитационный и теоретический подходы» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 687 (5): 055042. Бибкод : 2019MS&E..687e5042B . дои : 10.1088/1757-899x/687/5/055042 . ISSN 1757-8981 . S2CID 213946214 .
^ Челик, Сердар; Морган, Сьюзен; Рецлафф, Уильям А. (апрель 2010 г.). «Анализ энергосбережения различных систем зеленой крыши» . Конференция IEEE по зеленым технологиям 2010 г. стр. 1–4. дои : 10.1109/GREEN.2010.5453802 . ISBN 978-1-4244-5274-3 . S2CID 23090814 .
^ Моряк, Дэвид Дж.; Элли, Тимоти Б.; Гибсон, Макс (13 сентября 2011 г.). «Изучение энергетического воздействия решений по проектированию зеленой крыши на здание – исследование моделирования зданий в четырех различных климатических условиях» . Журнал строительной физики . 35 (4): 372–391. дои : 10.1177/1744259111420076 . ISSN 1744-2591 . S2CID 108512300 .
^ Джонсон, Питер (сентябрь 2008 г.). «Показатели эффективности зеленой крыши» (PDF) .
^ Лю, Вэнь; Вэй, Вэй; Чен, Вэйпин; Део, Равинеш К.; Си, Цзяньхуа; Си, Хайян; Ли, Баофэн; Фэн, Ци (сентябрь 2019 г.). «Влияние субстрата и растительности на качество ливневых стоков с обширных зеленых крыш» . Журнал гидрологии . 576 : 575–582. Бибкод : 2019JHyd..576..575L . doi : 10.1016/j.jгидроl.2019.06.061 . ISSN 0022-1694 . S2CID 197576248 .
^ Гержова; Бланше; Дагенайс; Коте; Менар (19 сентября 2019 г.). «Поведение теплопередачи систем зеленой крыши в условиях пожара: численное исследование» . Здания . 9 (9): 206. doi : 10.3390/buildings9090206 . hdl : 20.500.11794/66393 . ISSN 2075-5309 .
^ Касконе, Стефано; Катания, Федерико; Гальяно, Антонио; Скиуто, Гаэтано (май 2018 г.). «Комплексное исследование эффективности зеленой крыши при модернизации существующих зданий» . Строительство и окружающая среда . 136 : 227–239. дои : 10.1016/j.buildenv.2018.03.052 . ISSN 0360-1323 .
^ Перейти обратно: ^а ^б «Проницаемые тротуары» (PDF) . Проницаемый тротуар .
^ Роу, Эми А.; Борст, Майкл; О'Коннор, Томас П. (26 апреля 2012 г.). «Оценка системы проницаемого покрытия» . Развитие с низким уровнем воздействия на городскую экосистему и защиту среды обитания . стр. 1–9. дои : 10.1061/41009(333)25 . ISBN 9780784410097 .
^ «Строительство для оптимальной энергетики» . www.nachi.org . Проверено 16 декабря 2021 г.

[1] Мэнсфилд, Робин (1996). «Энергоэффективное озеленение» . Мягкие технологии: альтернативные технологии в Австралии (56): 24–25. ISSN 0810-1434 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ДельВалле, Терри Б.; Брэдшоу, Джоан; Ларсон, Барбра; Руперт, Кэтлин К. (9 июля 2008 г.). «Энергоэффективные дома: Ландшафтный дизайн: FCS3281/1050 финансового года, 6/2008» . ЭДИС . 2008 (5). doi : 10.32473/edis-fy1050-2008 . ISSN 2576-0009 . S2CID 245098464 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б Хувен, Густав А. ван дер (ноябрь 1982 г.). «Энергоэффективное озеленение» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[4] «Земляные дома» . Lowimpact.org . Проверено 15 декабря 2021 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[5] Березин, ДВ (01.12.2019). «Землезащитное воздействие на жилище в условиях холодного климата: имитационный и теоретический подходы» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 687 (5): 055042. Бибкод : 2019MS&E..687e5042B . дои : 10.1088/1757-899x/687/5/055042 . ISSN 1757-8981 . S2CID 213946214 .

[6] Челик, Сердар; Морган, Сьюзен; Рецлафф, Уильям А. (апрель 2010 г.). «Анализ энергосбережения различных систем зеленой крыши» . Конференция IEEE по зеленым технологиям 2010 г. стр. 1–4. дои : 10.1109/GREEN.2010.5453802 . ISBN 978-1-4244-5274-3 . S2CID 23090814 .

[7] Моряк, Дэвид Дж.; Элли, Тимоти Б.; Гибсон, Макс (13 сентября 2011 г.). «Изучение энергетического воздействия решений по проектированию зеленой крыши на здание – исследование моделирования зданий в четырех различных климатических условиях» . Журнал строительной физики . 35 (4): 372–391. дои : 10.1177/1744259111420076 . ISSN 1744-2591 . S2CID 108512300 .

[8] Джонсон, Питер (сентябрь 2008 г.). «Показатели эффективности зеленой крыши» (PDF) .

[9] Лю, Вэнь; Вэй, Вэй; Чен, Вэйпин; Део, Равинеш К.; Си, Цзяньхуа; Си, Хайян; Ли, Баофэн; Фэн, Ци (сентябрь 2019 г.). «Влияние субстрата и растительности на качество ливневых стоков с обширных зеленых крыш» . Журнал гидрологии . 576 : 575–582. Бибкод : 2019JHyd..576..575L . doi : 10.1016/j.jгидроl.2019.06.061 . ISSN 0022-1694 . S2CID 197576248 .

[10] Гержова; Бланше; Дагенайс; Коте; Менар (19 сентября 2019 г.). «Поведение теплопередачи систем зеленой крыши в условиях пожара: численное исследование» . Здания . 9 (9): 206. doi : 10.3390/buildings9090206 . hdl : 20.500.11794/66393 . ISSN 2075-5309 .

[11] Касконе, Стефано; Катания, Федерико; Гальяно, Антонио; Скиуто, Гаэтано (май 2018 г.). «Комплексное исследование эффективности зеленой крыши при модернизации существующих зданий» . Строительство и окружающая среда . 136 : 227–239. дои : 10.1016/j.buildenv.2018.03.052 . ISSN 0360-1323 .

[:2-12] Перейти обратно: ^а ^б «Проницаемые тротуары» (PDF) . Проницаемый тротуар .

[13] Роу, Эми А.; Борст, Майкл; О'Коннор, Томас П. (26 апреля 2012 г.). «Оценка системы проницаемого покрытия» . Развитие с низким уровнем воздействия на городскую экосистему и защиту среды обитания . стр. 1–9. дои : 10.1061/41009(333)25 . ISBN 9780784410097 .

[14] «Строительство для оптимальной энергетики» . www.nachi.org . Проверено 16 декабря 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]