XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Крыши зелёного города

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Виноградова Т.П. 1

---

1Чаны

Карбашова К.П. 1

---

1МБОУ Чановская СШ№1

Работа в формате PDF

367.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы исследования.

Озеленение кровли — ответ на вызов текущего кризиса недоступности общественных пространств. Сад на крыше дома — это дополнительное пространство для отдыха и улучшение экологической ситуации в городе.

Это инженерная конструкция, которая позволяет организовывать пространство на крышах зданий, пригодное для посадки растений. Такая кровля может помочь в решении ряда проблем (проблем экономики, экологии – загрязнения воздуха, нехватка озелененных пространств), характерных для мегаполиса. В их числе:

• Уменьшение затрат энергии на отопление и кондиционирование зданий;

• Снижение эффекта «острова тепла»;

• Снижение нагрузки на ливневую систему города, засчет накопления жидкости в грунте;

• Улучшение шумоизоляции зданий;

• Устранение недостатка природных парковых зон в районах с плотной застройкой;

• Расширение полезной площади жилых и торговых зданий ;

• Формирование новых точек притяжения и общественных пространств для досуга и отдыха жителей.

Проблема, на решение которой направлено исследование.

Скептическое отношение к «зеленым крышам»; сомнения в безопасности эксплуатации и потенциальной экономии энергии на обогреве и кондиционировании жилья.

Объект и предмет исследования.

Объект исследования: участники команды.

Предмет исследования: «зелёные крыши», их преимущества и недостатки.

Цель исследовательской работы.

Цель - исследование преимуществ и недостатков применения «зелёных крыш»

Задачи исследовательской работы.

• Изучить технологию зеленой кровли

• Выдвинуть гипотезу исследования

• Подобрать оптимальные компоненты (материалы, покрытие, растения, растущие в нашей местности и т.д.) для моделей с зеленой кровлей и обычной крышей

• Определить методику проведения экспериментов

• Выполнить анализ экспериментальных данных

• Разработать алгоритм работы измерения и хранения экспериментальных данных.

• Автоматизировать измерение и хранение экспериментальных данных, получаемых с датчиков

• Выполнить обработку экспериментальных данных

• Разработать схему устройства моделей с зеленой кровлей и обычной крышей.

• Смоделировать и изготовить лабораторный стенд / макет / модель / 3D- модели для проведения экспериментов.

• Сделать выводы.

Гипотеза.

«Зелёные крыши» безопасны в эксплуатации, а также могут решить ряд проблем в мегаполисах.

Основные этапы работы, организация.

• Этап 1. Подготовительный.

• Этап 2. Планирование.

• Этап 3. Реализация исследования.

• Этап 4. Презентация исследовательской работы.

• Этап 5. Осмысление и оценка исследовательской работы.

Методы исследования.

Наблюдение, моделирование, сравнение, анализ полученных данных.

С помощью этих методов исследовательской работы изучаются конкретные явления или процессы, на основе которых формируются гипотезы, делается анализ, и формируются выводы.

Научная новизна исследования.

Создание макетов зеленой и обычной крыш с автоматической системой измерения и хранения экспериментальных данных, получаемых с датчиков температуры, располагаемых на поверхности крыш и внутри помещений. Выяснение способности технологии снизить перепады температуры внутри помещений при изменяющихся внешних погодных условий в течение времени по сравнению с обычной кровлей.

Теоретическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования могут дать нам понять, как же «зеленые крыши» решают проблемы современности.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования можно использовать в различных памятках и справочниках, а модели помогут узнать о преимуществах и недостатках применения «зелёных крыш» и наглядно показать, как такая инженерная конструкция позволяет организовывать место на крышах и решать ряд значимых, глобальных проблем.

Характеристика основных источников информации.

В своей исследовательской работе я использовала такие источники информации, как официальные и достоверные Интернет-ресурсы, электронные библиотеки (актуальные литературные источники).

ГЛАВА 1. ЧТО ТАКОЕ «ЗЕЛЕНЫЕ КРЫШИ»?

1. 1. Что такое зеленые крыши

«Зеленые крыши» — дословный перевод английского термина “green roofs”. Под ним подразумевается частичное или полное заполнение кровли живыми растениями. Это могут быть как растения в контейнерах или кадках, так и высаженные в грунт. Сегодня такое озеленение больше распространено в мегаполисах: на крышах торговых центров, офисных зданий, жилых высоток. Не так давно стали озеленять крыши загородных домов и хозяйственных построек.

1. 2. Виды зеленых крыш

Озелененные крыши - Это допущенные к эксплуатации крыши зданий, на которых обустроено лишь газонное покрытие.

Такие крыши подразделяются на:

 Плоское озеленение

Как уже можно догадаться, в данном случае речь идет о плоских крышах. На них можно ограничиться одним лишь озеленением, а можно разбить любой из садов с учетом прочности кровли.

 Скатное озеленение

Основой для этого типа озеленения служит скатная крыша. Тут полет фантазии ограничивается газонным покрытием или садом в экстенсивном исполнении.

• Сады на крыше - Это крыши зданий, на которых, помимо газона, разбиты настоящие мини-сады с дорожками, деревьями и кустарниками, цветниками и зонами отдыха. Они, в свою очередь, бывают двух видов:

В свою очередь сады подразделяются на:

 Экстенсивные

Самый простой вариант обустройства. Экстенсивные сады предполагают высадку неприхотливых растений — как правило, вечнозеленых.

 Интенсивные

А вот это уже настоящий сад. В нем можно обустроить дорожки, места для отдыха, беседки, фонтаны, мини-водопады, небольшие водоемы. Посадить тоже можно все, что нравится, начиная с цветов и заканчивая деревьями.

8 известнейших современных зданий с садами на крыше

1. City Hall в Чикаго

2. Отель Marina Bay Sands в Сингапуре

3. Торговый центр Selfridges в Лондоне

4. Дом муми-троллей в детском парке Akebono в Японии

5. ACROS Fukuoka

6. Центр Washington Mutual вСША

7. Сад на крыше в деревне Нью-Ланарк (Шотландия)

8. Бизнес-центр «Лига Парк» в Ростове-на-Дону

1. 3. Какие проблемы мегаполиса могут решить зеленые крыши?

• Затопления во время дождей

• Неустойчивая экономика

• Загрязнение воздуха

• Сильное прогревание воздуха летом

1. 4. Растения для высотных садов.

Культуры для контейнерного сада

Его заселить проще других, а у многих дачников уже имеется опыт создания контейнерного сада, ведь часто из городских квартир комнатные цветы на лето переезжают на балкон или лоджию.

Растения для экстенсивного сада

Поскольку такие сады не предполагают системы орошения, а слой грунта невелик, растения подбирают самые неприхотливые. Это очитки (седумы) и молодила. Они боятся переувлажнения, поэтому чаще всего ими украшают скатные крыши. Выбор суккулентных разнообразен как по форме, так и по цвету — есть где разгуляться фантазии начинающего садовода! Можно подобрать растения с серебристо-оливковым, темно-бордовым или ярко-зеленым цветом листвы.

Растения для интенсивного сада

Лучше использовать флору своей климатической зоны. Практически все цветы, декоративные травы, что растут на обычной клумбе, могут с успехом существовать на зеленой крыше. Система полива и достаточный слой почвенного субстрата позволяют это сделать. Стоит обратить внимание на морозостойкость растений, ведь в саду на крыше почва сильней промерзает зимой, чем в обычном саду. Поэтому выбирают более устойчивые к морозам сорта и тщательнее укрывают на зиму.

ГЛАВА 2. ЛАНДШАФТНЫЕ РЕШЕНИЯ И ПЛАНИРОВКА САДА

Нами был выбран интенсивный сад.

На стандартной крыше, плоской кровли, размером 50м.кв. и более, можно разместить большое количество элементов дизайна (помимо растительности, интенсивные сады могут включать в себя – бассейн с шезлонгами, место для выращивания растений (теплица), зона отдыха, гриль, столы, диваны, лавочки, освещение – уличные фонари, навесы, искусственные водопады, фонтаны, скульптуры и др.)

План, подготовленный нами, включает в себя наличие деревьев (береза повислая, клен, рябина, сосна, декоративная яблоня), кустарников (ирга, барбарис, сирень, кизильник блестящий, фигуры из растений ), декоративных цветов (гвоздика, георгина, гиацинт, гладиолус, гортензия, ирис). В качестве тропинок выступит эко-тротуар. В зону отдыха входят:

• гриль;

• столы и стулья;

• мини-водопад;

• фонтан;

• коврики для групповых занятий йоги;

• бассейн и шезлонги;

• уличное освещение;

• теплица;

• будка для отслеживания состояния озеленения, для поддержания температуры и влажности, для электричества, водоснабжения, кондиционирования.

• ГЛАВА 3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ И ЭКСПУАТАЦИИ «ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ»

Под размер крыши дома выкладываются слои:

1. плита покрытия

2. пароизоляция

3. утеплитель

4. гидроизоляция

5. два слоя корнезащитной фольги

6. защитный слой из полимерного материала

7. дренажный элемент

8. гранульный дренаж

9. фильтрующий слой

10. цементный раствор

11. плита мощения – экотротуар

12. почва

13. растительный субстрат

Крыша делится на несколько секторов:

1. первая зона отдыха (бассейн и шезлонги)

2. вторая зона отдыха (гриль и столы)

3. теплица

4. растительный декор и декор в виде скульптур, фонтана, мини-водопада

Приобретая посадочный материал с открытой корневой системой, нужно заранее позаботиться о его защите от иссушения и запастись подходящей тарой.

По прибытии на место посадочных работ саженцы следует как можно быстрее прикопать.

Размеры посадочных ям должны соответствовать особенностям корневых систем растений.

Соблюдать агротехнику высадки растений и кустарников.

Постановка скульптур - бетонное основание / бетонные островки.

Техника безопасности при обслуживании кровли

Если Вы никогда ранее не очищали кровлю от мусора или снега, тогда лучше доверить это специалистам. Обязательным является присутствие страховки. Обслуживать кровлю безопасней, если на ней установлен специальный мостик с перилами и ограждениями. Поднимаясь наверх помните, что на территории должен находиться еще один человек, который будет подсказывать и подавать необходимые инструменты. Регулярная проверка -Очищать от засохших веток, листьев и другого мусора. Также очищается водоотвод и кровельные воронки, от застоя воды. Удобрения - применять их достаточно дважды в год. Также после установки зеленой кровли не забываем поливать ее дважды в неделю. Последующие разы - по мере необходимости.

ГЛАВА 4. ДОРОЖНАЯ КАРТА ПРОЕКТА

После подготовки теоретической части:

• Выбор подходящего здания (плоская кровля).

• Проверка конструкции крыши на установку всех выбранных слоев.

• Выбор и покупка растений, подходящих для данных условий.

• Демонтаж крыши.

• Установка гидро- и теплоизоляции.

• Установка водотоков.

• Укладка грунта, высадка растений.

• Декорирование рабочих поверхностей для дальнейшего использования.

• Постройка зоны отдыха и развлечений (аренда торговых киосков/мест для тренировок).

• ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ

(Приложение)

ГЛАВА 6. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ «ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ»

Преимущества:

• Улучшение экологии самого здания и территории вокруг него: зеленые насаждения очищают воздух, задерживая около 20% вредных примесей.

• Повышение уровня шумоизоляции. Особенно актуально для зданий, расположенных вблизи автомагистралей, аэропортов и прочих источников шума.

• Повышение уровня теплоизоляции: зеленая кровля хорошо регулирует процессы теплообмена здания с окружающей средой. Зимой тепло задерживается, а летом дом находится в приятной прохладе.

• Дополнительное место для отдыха и дополнительная площадь для реализации садоводческих идей.

• Увеличение срока службы кровли. Растения и грунт в определенной степени защищают крышу от воздействия негативных факторов: влаги, снега, солнечных лучей и т. д.

• Защита от снежных завалов и подтоплений. Растения в этом случае принимают на себя удар и частично задерживают снежные отвалы и дождевую воду.

• Эстетическая составляющая. Озеленение — это оригинальное, всегда запоминающееся оформление кровли.

• Травяное покрытие — это дополнительное утепление и звукоизоляция крыши.

• Такое покрытие действительно является пожароустойчивым и возгорание за счёт попадания огня на крышу практически невозможно.

• Крыши, представляющие собой мини-сады, предлагают дополнительную зону для отдыха, что особенно актуально для домов с небольшими участками, как в коттеджных посёлках. Подобное озеленение крыш становится всё более популярно в многоэтажных мегаполисах, которые ещё называют «бетонно-стеклянными муравейниками», где очень мало природных и парковых зон.

Недостатки:

• Существенные траты. Придется заплатить за укрепление крыши и ее покрытие. Также потратиться придется на систему автоматического полива, поскольку не очень удобно поливать крышу вручную.

• Необходимость неуклонно соблюдать правила безопасности.

• Тщательный подбор растений и уход за ними. Не каждое растение способно расти в подобных условиях и радовать своим внешним видом.

• Зеленые крыши подходят не к каждому оформлению участка.

• Такие кровли тяжелее всех остальных, поэтому требует особой прочности конструкции дома и самой крыши.

• Требуется постоянный, профессиональный уход за растениями.

• Это дорогостоящий вариант ввиду применения огромного объема строительных материалов.

• В наших климатических условиях такие крыши можно использовать или наслаждаться зеленью максимум 4-5 месяцев в году.

• В зимний период крыши с зелёным покрытием больше задерживают снег на крыше и создают экстремальную нагрузку на них.

• Заключение

«Зелёные» крыши в виде травяных кровель на скатных крышах у частных домов это крайне редкое явление в нашей климатической полосе. Это вполне объяснимо – ведь не все готовы вкладывать столько сил, средств и времени в её обустройство и уход, ради нескольких месяцев неповторимого вида и красоты дома. Как правило, подобные дома встречаются в Скандинавии, попадаются в Карелии – практически все они выполнены из бревна или лафета больших сечений, что позволяет дому выглядеть органично с окружающим ландшафтом. Чаще можно встретить плоские крыши с мини садиками в виде наставленных цветочных горшков и ящиков. Они проще в уходе и легче зимуют. Для облегчения нагрузки на крышу зимой, все горшки и ящики можно убирать с крыши.

В качестве партнеров проекта рассматривается помощь администрации района, а также помощь людей, увлеченных идеей, готовых вложить силы.

Результатом проекта является исследование о пользе зеленых крыш и способе их создания. Идея может прижиться в нашей стране, благодаря своей экономической и экологической полезности, но требует доработок и финансовой поддержки.

Обустройство «живых» крыш требует специальных знаний и навыков, дабы такая специфическая кровля не навредила дому и правильно функционировала.

Список литературы

1. Блохина, Д. В. ЗЕЛЕНЫЕ КРЫШИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ /Д. В. Блохина // Форум молодых ученых. – 2022. – № 6 (70). – С. 46- 56.

2. Зинченко М. С. ПРЕИМУЩЕСТВА ЗЕЛЕНОЙ КРОВЛИ В ГОРОДСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ / М. С. Зинченко // Форум молодых ученых. –2022. –№ 6 (70). – С. 138-142.

3. Кириллова А. В. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНЦЕПЦИИ “ЗЕЛЕНОГО” СТРОИТЕЛЬСТВА / А. В. Кириллова // Академическая публицистика. – 2022. – № 4-2. – С. 244-251.

4. Лозикова Ю. Г. ЭКСПЛУАТИРУЕМЫЕ КРОВЛИ КАК ФАКТОР УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ГОРОДОВ / Ю. Г. Лозикова, И. А. Ситак // Актуальные проблемы инженерных наук : материалы IX (66-й) ежегодной научно-практической конференции Северо-Кавказского федерального университета. – Ставрополь, 2022. – С. 117-123.

5. Осетрина Д. А. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ В АРХИТЕКТУРЕ / Д. А. Осетрина, Ю. К. Савельева // Вопросы устойчивого развития общества. – 2022. – № 8. – С. 1053-1058.

6. ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЗЕЛЕНЫХ КРЫШ В АНГЛИИ И РОССИИ / Т. И. Фролова, А. В. Антончук, В. Ф. Антуфьева, П. С. Протазанова // Наукосфера. – 2022. – № 1-2. – С. 120-125

7. Печенкина Е. А. ОЗЕЛЕНЕНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ: ЗЕЛЕНЫЕ КРЫШИ / Е. А. Печенкина // Лучшая научная статья 2022 : сборник статей XLVII Международного научно-исследовательского конкурса. – Пенза, 2022. – С. 52-55.

8. Ретеюм А. А. ГОРОДСКАЯ СРЕДА БУДУЩЕГО / А. А. Ретеюм // Вестник Университета Правительства Москвы. – 2022. – № 2 (56). – С. 3-9.

9. СТАНДАРТЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЗЕЛЕНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА / К. Н. Васильченко, В. В. Денисова, А. А. Кожемянченко, К. П. Лобода, В. М. Рублева // Экономика и предпринимательство. – 2022. – № 3 (140). –С. 1358-1360.

10. Тарасова, О. Г. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕЛЕНОЙ КРОВЛИ / О. Г. Тарасова // Итоги научно-исследовательской работы за 2021 год. : материалы Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Кубанского ГАУ. – Краснодар, 2022. – С. 159-162.

11. Чеканина Е. А. «ЗЕЛЕНАЯ» КРЫША КАК РЕАЛЬНЫЙ ШАГ К ЭКОЛОГИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА / Е. А. Чеканина // Водные ресурсы - основа глобальных и региональных проектов обустройства России, Сибири и Арктики в XXI веке : материалы Национальной научно-практической конференции с международным участием: сборник статей. – Тюмень, 2022. – С. 151-155.

12. Шарипова Г. И. ОЗЕЛЕНЕНИЕ КРОВЛИ: ТЕХНОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА / Г. И. Шарипова // Студенческий журнал. – 2022. – № 3-2 (173). – С. 106-108.

13. Сады на крыше: история и современность [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://7dach.ru/FrolovaEkaterina/sady-na-kryshe-istoriya-i-sovremennost-128022.htm

14. Зеленые крыши: чем они полезны городу и как сделать такую в своем доме | РБК Тренды [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/green/5eba7f579a79475d2ffc0284

15. Приложение

СЛОИ «ПИРОГ» ЗЕЛЕНОЙ КРОВЛИ

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ