Ландшафтный дизайн для энергосбережения

11 ноября 2018

Столкнувшись с растущими расходами на электроэнергию, домовладельцы ищут способы экономии энергии в доме. Правильный ландшафтный дизайн поможет существенно повлиять на количество энергии, необходимой для поддержания комфорта в доме.

Для начала отметим:

Верное использование деревьев, кустарников, живых изгородей и искусственных сооружений может изменить климат вокруг вашего дома, чтобы уменьшить нагрев летом и потери тепла зимой.

Растения ограждают дом от зимних ветров и прикрывают его от летнего солнца. Зимние счета за отопление могут быть снижены на 25 процентов, а летние счета за электроэнергию - на 50 и более процентов.

Теплообмен

Теплообмен в доме происходит через три основных процесса:

1. проникновение воздуха (инфильтрация);
2. теплопроводность;
3. передача солнечной энергии через окна.

Рассмотрим их подробнее.

Воздушная инфильтрация

Первым процессом теплообмена между домом и улицей является инфильтрация воздуха - это прохождение наружного воздуха через щели вокруг окон и дверей или другие отверстия в стенах или перекрытиях дома. Через эти отверстия наружный воздух проходит благодаря перепадам давления, вызванным ветром снаружи дома.

Поверхности, которые обращены к ветру, подвергаются повышению давления воздуха по мере увеличения скорости ветра. Воздух поступает в дом через отверстия в этих поверхностях. Такой процесс вытесняет идентичное количество воздуха из дома через отверстия, находящиеся в противоположной ветру стороне.

Зимой, в самые ветреные и самые холодные дни, потери тепла из-за инфильтрации воздуха могут составлять до половины общих потерь.

Правильно расположенные растения могут уменьшить проникновение воздуха за счет снижения скорости ветра возле дома.

Кондукция

Второй процесс теплообмена - это теплопередача материалов, из которых построен дом.

Величина теплопроводности зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, толщины стен, площади поверхности, доступной для теплового потока, и разности температур между внутренней и внешней поверхностями стен дома. Грамотно спланированный ландшафтный дизайн помогает контролировать разницу температур между поверхностями стен и потолков и, таким образом, уменьшает теплопроводность.

Температура наружной поверхности контролируется в основном температурой наружного воздуха, скоростью ветра и энергией солнечного излучения.

Летом деревья и кустарники блокируют определённое количество энергии солнца, достигающей внешних поверхностей жилья, и, таким образом, уменьшить проходимость тепла в дом. Зимой солнечный свет помогает снизить скорость потери тепла за счет повышения наружной температуры стен. Блокирование холодных зимних ветров изгородями также снижает теплопроводность.

Солнечное излучение

Третий процесс теплообмена в доме - это передача солнечной энергии через окна.

Большие окна с восточной или западной стороны пропускают нежелательные прямые солнечные лучи летом. А большие окна с южной стороны помогают обогреть дом зимой.

Растительность вокруг дома регулирует попадание солнечной энергии на стены и кровлю в разные времена года.

К примеру, при низкой влажности и прохладных летних ночах правильный дизайн дома и ландшафтный дизайн могут уменьшить или устранить потребность в кондиционировании воздуха.

Летняя тень лучше всего обеспечивается стратегически расположенными растениями вдоль солнечных границ дома.

Закройте южную сторону кровли и поверхности стен, которые получают самый прямой солнечный свет в полдень, когда солнце находится высоко в небе. Также разместите растения так, чтобы затенять стены, которые обращены к востоку или западу. Эти стены получают прямые солнечные лучи утром и ближе к вечеру. Растительность, защищающая эти поверхности, перехватывает солнечную энергию, которая в противном случае перегреет дом. Кроме того, тень поддерживает температуру окружающей среды на несколько градусов ниже, нежели на солнце.

---

Обеспечение тени

Рекомендуемый способ обеспечить тень состоит в том, чтобы посадить лиственные деревья по дуге, охватывающей дом с восточной, юго-восточной, южной, юго-западной и западной сторон (Рисунок 1).

Посадите тенистые деревья в зависимости от их высоты в зрелом возрасте так, чтобы они были правильно расположены и обеспечивали желаемое затенение. Расположение также зависит от формы кроны дерева, положения солнца, высоты крыши или стен, желаемых видов из окон, эстетической привлекательности всего ландшафта и наличия воздушных кабельных линий и подземных коммуникаций. Если ожидаемые высоту и форму растения не распланировать заранее, то в будущем местоположение дерева может вызвать проблемы.

Не размещайте деревья близко к зданию. Чем выше деревья, тем дальше их нужно сажать, чтобы защитить дом от пожара. Крупные деревья следует размещать в 10 метрах от дома. При посадке любых деревьев нужно выдерживать не менее 3 метров между краями будущих крон деревьев. Лиственные породы рекомендуется сажать над вечнозелеными растениями, если это не противоречит противопожарным требованиям.

Летняя тень для южной стороны крыши, как правило, зависит от наличия нависающих крон деревьев. Деревья, которые не нависают над кровлей, в полдень не дадут существенной тени из-за высокого положения солнца на небе. Таким образом, следует сажать тенистые деревья как можно ближе к дому для большей практичности.

Очень важно выбирать виды, которые слабо подвержены повреждениям.
Следует вовремя спилить деревья или обрезать ветви, оказавшиеся в больном, поврежденном, аварийном состоянии при опасении нанесения ущерба дому и коммуникациям.

Стоит также помнить, что листья, оказавшиеся в желобах водосточных систем, являются нежелательным следствием больших лиственных деревьев, растущих возле дома. Однако, с этой неприятностью достаточно легко справиться.

Деревья, которые обеспечивают тень летом, могут быть вредны зимой, если они блокируют солнечное тепло, попадающее в дом.
Следует делать верный выбор в пользу вечнозелёных либо листопадных деревьев.

Даже без листьев лиственные деревья могут уменьшить количество солнечного света более чем на треть. Тем не менее, зимнее солнце обычно ниже 45 градусов относительно горизонта, поэтому затенение будет происходить в основном от стволов деревьев, что совсем некритично.

По этой причине вдоль южного края дома сажайте только те деревья, которые необходимы для летней тени.

Следует обрезать ветки нижней части ствола так, чтобы обеспечить максимальный солнечный обогрев стен и крыши зимой (Рисунок 2).

Достаточно всего двух или трех больших лиственных деревьев с хорошо развитыми кронами.

Рост тенистого дерева является долгосрочным мероприятием. Чтобы обеспечить дом тенью скорее, смешайте быстрорастущие деревья с медленнорастущими, но более желанными деревьями на участке. По мере взросления медленнорастущих деревьев удаляйте быстрорастущие экземпляры.

Прикройте стены, которые смотрят на восток или запад, чтобы обеспечить тень. Используйте лиственные или вечнозеленые кустарники, или маленькие деревья, которые растут в высоту достаточно для того, чтобы затенить стену. Можно предпочесть вечнозеленые растения на западной стороне, чтобы обеспечить как летнюю тень, так и защиту от ветра зимой.

Защита от ветра

Другим важным элементом климата, который должен контролироваться ландшафтным дизайном, является ветер. Исследования, проведенные на Великих равнинах (США), показали, что до 25% экономии энергии на отопление возможно благодаря защите от ветра.

Правильно расположенные вечнозеленые растения могут существенно приглушить холодный ветер.

Определите особенно подверженные холодным ветрам стороны дома. Обычно прикрытия требуют северные и восточные стены.

Дистанция от посадки до дома зависит от планируемой высоты дерева. Оптимальное расстояние для снижения скорости ветра примерно в три раза больше высоты дерева. При этом ветрозащитная полоса может обеспечить разумную защиту на расстоянии, в шесть раз превышающем высоту дерева.

Дизайн и состав ветрозащитной полосы зависят от доступного пространства, а также от вида и размера деревьев. Там, где пространство ограничено, достаточно одного ряда вечнозеленых растений. Однако до пяти рядов нескольких вечнозеленых видов более эффективны. Расстояние между одно-, двух- и трехрядными насаждениями должно составлять 2 метра между деревьями.

При разработке ветрозащитной полосы, как элемента ландшафта, учитывайте форму дерева в зрелом возрасте.

Большинство насаждений для защиты от ветров могут выполнять другие задачи. Они обеспечивают ограждение от посторонних глаз, когда они достигают 1,5-2,0 метров в высоту. Хорошо спланированные и находящиеся в хорошем состоянии растения, эстетически приятны.

Выбирайте виды деревьев и кустарников, которые обеспечивают защиту и пропитание для привлечения дикой фауны зимой.

Несмотря на то, что хвойные растения, посаженные ближе к дому, могут еще больше снизить влияние ветра, возможные засухи в регионах с высокой степенью риска пожара делают такую практику крайне нежелательной. В таких ситуациях стоит размещать вечнозеленые растения на расстоянии от 9 до 30 метров от дома. Чтобы избежать дальнейшего распространения огня, хвойные деревья следует сажать отдельно, а не в скоплениях.

Вечнозеленые растения содержат масло и смолу, которая делает их легковоспламеняющимися. Если участок находится в пожароопасном регионе, то такие деревья не следует высаживать под более крупными лиственными породами, поскольку хвойные послужат «розжигом» для больших листопадных деревьев, являющихся более огнеупорными.

Кустарники должны быть размещены на расстоянии 4-5 метров от строения или дома. Их не следует сажать пучками или в плотные ряды.

Вечнозеленые породы, посаженные рядом с домом, могут еще больше снизить влияние ветра. Если им позволить перерасти в густую изгородь, то распространение этих растений перед северной и восточной стенами обеспечит дополнительную изоляцию, создавая мертвое воздушное пространство (Рисунок 3). Например, если вход в дом подвергается воздействию сильных ветров, его можно укрыть вечнозелеными насаждениями.

Для достижения существенного эффекта от ветрозащитной полосы требуется значительное время на рост растений. А чтобы немедленно избавиться от воздействия ветра, постройте забор с рисунком открытого плетения (например, «плетение корзины»). Это создает благоприятно защищенную область с подветренной стороны, нежели сплошной забор. Сплошная ограда обеспечивает чрезмерно большую степень укрытия сразу за заграждением. К примеру, возле сплошного забора часто образуются заносы снега с оголёнными участками почвы - корневые системы растений в таких местах могут пострадать от морозов, что может привести к заболеванию или гибели дерева или кустарника.

Планирование ландшафта

Составьте эскиз дома и территории в масштабе с разрешением 20 мм на каждый метр. Определите стороны света: север, юг, восток и запад. Пометьте двери, окна и другие проёмы. Измерьте высоту дома.

Далее понаблюдайте, какое влияние оказывают солнце и ветер на участок. Помечайте направление ветра во время зимних вьюг. Обратите внимание на рисунки, сделанные нанесённым снегом, используя их в качестве индикатора направления зимних ветров. Добавьте направления ветра к своему плану, чтобы заблокировать эти потоки.

Наблюдайте за солнцем в разные времена года. Обратите внимание, как оно попадает в дом с 9 до 15 часов зимой. Именно в это время солнце становится отопительным устройством с проникающей тепловой энергией через окна с южной стороны.

Определите, как солнце попадает в дом летом, особенно ранним утром и ближе к вечеру. Это позволяет планировать тень, падающую на дом. Летом максимально блокируйте солнце за исключением солнечных батарей.

Чтобы максимизировать летнее затенение и зимнее солнечное отопление, выберите для посадки конкретные деревья в зависимости от их высоты в зрелом возрасте. Это определит правильное местоположение для максимальной эффективности. Выбирайте кустарники подобным образом.

Добавьте искусственные элементы ландшафта, подходящие для создания необходимой тени, но не угрожающие росту растений.

Используйте заборы, ветрозащитные насаждения и тенистые деревья, чтобы обеспечить солнечный карман на южной стороне дома, где во время солнечных и прохладных, но уютных зимних дней могут проводиться мероприятия на свежем воздухе. Солнечный карман (Рисунок 1) - отличное место для зимней веранды или теплицы.

Чтобы определить наилучшие и подходящие виды деревьев и кустарников для Ваших конкретных условий и потребностей, проконсультируйтесь со специалистами, работающими именно в Вашем регионе.