Dachy zielone. Konstrukcja dachów zielonych, warstwy, obciążenie

Dachy zielone opierają się przeważnie na systemie odwróconym, w którym w przeciwieństwie do tradycyjnej konstrukcji dachu warstwa izolacji termicznej umieszczona jest ponad izolacją przeciwwodną. Jaki jest układ warstw w dachach zielonych, jakie są obciążenia? Jak wygląda utrzymanie dachów zielonych?

Dachy zielone - konstrukcja

W konstrukcji dachu odwróconego, a taką konstrukcję ma dach zielony, warstwa izolacji termicznej umieszczona jest ponad izolacją przeciwwodną. Taki układ warstw powoduje, że warstwa hydroizolacyjna pracuje w stałej temperaturze, zbliżonej do panującej wewnątrz budynku, a warstwa termoizolacji stanowi jej dodatkową ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz działaniem warunków atmosferycznych. Taka konstrukcja dachów zielonych eliminuje osobną warstwę paroszczelną, zapobiegającą tworzeniu się pęcherzy pod hydroizolacją. Jej funkcję pełni sama izolacja przeciwwodna, której temperatura utrzymana jest powyżej temperatury punktu rosy, co eliminuje ryzyko kondensacji pary wodnej.

• Patrz też: Jak wykonać dach płaski w systemie odwróconym?

Wyjątkiem są dachy o małej pojemności cieplnej, np. konstrukcji metalowej, gdyż mogą ulegać znacznemu ochłodzeniu w czasie długotrwałych opadów, co może wywołać kondensację pary na spodniej warstwie metalu. Aby temu zapobiec, wystarczy zapewnić odpowiednią wartość oporu cieplnego. Dachy zielone można zakładać na budynkach nowych oraz już istniejących, należy jednak pamiętać o dostosowaniu obiektu do dodatkowych obciążeń. Konstrukcja takiego układu powinna spełniać kilka podstawowych kryteriów: być lekka, stabilna, zapewniać równowagę termiczną i hydrologiczną. Zastosowane do budowy materiały muszą charakteryzować się podwyższonymi parametrami technicznymi. Wynika to ze specyficznych warunków panujących w układzie, np. materiały ponad uszczelnieniem są stale wilgotne lub mokre, inne narażone na działanie kwasów humusowych i korzeni roślin oraz poddawane dużym obciążeniom.

• Patrz też: Wentylowany dach zielony - zalety konstrukcji

Dachy zielone warstwy

W zależności od rodzaju układu poszczególne warstwy dachów zielonych różnią się grubością, jednak w każdym można wyróżnić następujące składowe:

• izolacja przeciwwilgociowa, tzw. hydroizolacyjna – powinna spełniać swoją funkcję niezawodnie przez cały okres eksploatacji obiektu i charakteryzować się następującymi cechami: wodoszczelnością, odpornością na ściskanie i przerastanie korzeniami, hydrolizę oraz działanie kwasów humusowych, środków chemicznych i nawozów, a także wytrzymałością biologiczną. W tych warunkach najlepiej sprawdzają się membrany z kauczuku syntetycznego (EPDM) lub folie z polietylenu PE-HD. Warstwa ta może być również wykonana z papy samoprzylepnej SBS lub specjalnej z wkładką z miedzi;
• izolacja termiczna – chroni wnętrze obiektu przez stratami ciepła. W konstrukcji dachów zielonych mogą być zastosowane np. płyty XPS lub PIR, które są odporne na obciążenia ułożonego na nich układu i chronią warstwę hydroizolacji. Cechują się również małą nasiąkliwością, dzięki czemu nie są podatne na działanie wody i w pełni zachowują izolacyjność termiczną;
• warstwa przeciwkorzenna – nazywana również separująco-ochronną, może się składać z kilku warstw. Chroni warstwę hydroizolacji przed przerastaniem korzeni, uszkodzeniami mechanicznymi wynikającymi z obciążenia glebą lub żwirem, dodatkowo zabezpiecza przed uszkodzeniami podczas budowy i użytkowania. Wykonana jest najczęściej ze specjalnej membrany z polipropylenu lub PVC, o gr. 0,5 mm (roślinność ekstensywna) lub 0,8 mm (roślinność intensywna), może ją również stanowić papa wzmocniona wkładkami z folii metalowej lub specjalna mata chłonno-ochronna, która dodatkowo magazynuje wodę. Ponadto – w przypadku dachów odwróconych – stosuje się geowłókninę, umożliwiającą dyfuzję pary wodnej z warstwy termoizolacji;

• warstwa drenażowa pozwala na odprowadzenie nadmiaru wody opadowej do sytemu retencyjnego lub spustami dachowymi poza obiekt. Służy również zabezpieczeniu warstw glebowych przed przesychaniem, a także je napowietrza. Musi być wykonana z materiału niestanowiącego bariery dla korzeni roślin, np. lawy wulkanicznej, keramzytu, pumeksu lub specjalnych mat drenażowych (kubełkowych) o różnych wysokościach i stopniu gromadzenia wody. Materiałem nadal często stosowanym, choć niepolecanym ze względu na duży ciężar i małą zdolność gromadzenia wody, jest żwir;
• warstwa filtrująca – służy do oczyszczania wody przenikającej do niżej położonych warstw. Ma zapobiegać wypłukiwaniu drobnych cząstek z warstwy wegetacyjnej i zamulaniu warstwy drenującej. Jednocześnie musi zapewniać prawidłowy przepływ wody pomiędzy warstwami. Dobrze w tej funkcji spełnia się biologicznie i chemicznie obojętna geowłóknina o gramaturze min. 200 g/m², która powinna cechować się dobrą przenikalnością dla wody oraz korzeni roślin i dużą odpornością na gnicie;
• warstwa wegetacyjna – to podłoże zapewniające roślinom warunki do prawidłowego rozwoju. W zależności od rodzaju roślinności na dachu stosuje się odpowiednie mieszanki, tzw. substraty, które muszą spełniać wymagania określone przez Niemieckie Towarzystwo Naukowo-Badawcze Krajobrazu i Rolnictwa FLL. Wytyczne te stanowią punkt odniesienia dla projektowania i wykonywania dachów zielonych w większości krajów świata. Dobrze dobrany substrat powinien składać się z komponentów mineralnych, porowatych, mrozoodpornych, o wysokiej zdolności magazynowania wody opadowej w warstwie wegetacyjnej, jednocześnie gwarantując odpływ jej nadmiaru do drenażu. Sprawdzą się tu minerały nasiąkliwe, np. lawa wulkaniczna, pumeks, perlit, wermikulit, zeolit, chalcedonie. Mogą to być również materiały otrzymywane sztucznie – keramzyt, popiołyryty, lub z recyklingu – żużel. Kształt i rozmiar stosowanych materiałów ma duże znaczenie ze względu na wpływ na wodoprzepuszczalność.

Według FLL zawartość frakcji cząstek o średnicy poniżej 0,063 mm (gliny i iły) nie może przekraczać 15% masy dla dachu ekstensywnego i 20% dla intensywnego. Wynika to z faktu, że substrat bardziej gliniasty przy dużym zawilgoceniu staje się plastyczny, zbryla się i twardnieje, po wyschnięciu utrudniając przepływ wody i wzrost roślin. Całkowita eliminacja tych cząstek z mieszanki jest jednak niewskazana, ponieważ ma pozytywny wpływ na zdolność wiązania wody i składników pokarmowych oraz podsiąkania kapilarnego. Ponadto substrat powinien zawierać substancje organiczne, przy czym należy pamiętać, że ze względu na ciągły proces rozkładu mają one tendencję do kurczenia się, a co za tym idzie – zmianę objętości całej warstwy. Jest to zjawisko naturalne i dopuszczalne, jednak jego zakres ograniczają wytyczne FLL, zgodnie z którymi osiadanie warstwy substratu grubości do 50 cm nie może przekroczyć 10% nominalnej jej grubości, a dla warstwy powyżej 50 cm–5 cm. Innym wymaganiem dotyczącym zawartości substancji organicznej w mieszance jest jej długoterminowa odporność na ściskanie. Dopuszczalna kompresja substratu o grubości 30–50 mm powinna wynosić do 20% nominalnej grubości jego warstwy, zaś w przypadku grubszej – nie więcej niż 10 mm. Warstwa wegetacyjna stanowi kluczowy czynnik wpływający na kondycję porastającej dach roślinności, dlatego musi być specjalnie do niej dobrana – nie może to być zwykła ziemia kwiatowa. Jeżeli chodzi o grubość warstwy substratu, z zasady przyjmuje się, że dla zazielenienia intensywnego nie może wynosić mniej niż 10% wysokości rośliny.

• system odprowadzenia nadmiaru wody z dachu, w którego skład wchodzą wpusty wewnętrzne i zewnętrzne, rynny dachowe oraz przelewy awaryjne. Aby zapewnić naturalny spływ wody, wykonuje się ok. 2-procentowy spadek w kierunku punktów jej odbioru (wpustów). Mogą one transportować ciecz do rury spustowej prowadzonej pionowo wewnątrz budynku i połączonej z kanalizacją zewnętrzną (metoda grawitacyjna), kierować ją poziomym odcinkiem przewodu umieszczonym pod stropodachem aż do rury spustowej umieszczonej wewnątrz lub na zewnątrz budynku (metoda podciśnieniowa) albo stanowić przepust w attyce, połączony z bocznymi, zewnętrznymi rurami spustowymi. Liczbę i rozmieszczenie wpustów reguluje norma DIN 1986-100. Dla powierzchni dachów z odwodnieniem wewnętrznym stosowane są wytyczne dla dachów płaskich, które nakładają wymóg stosowania minimum dwóch odpływów lub jednego wpustu przelewowego, niezależnie od wielkości dachu;
• nawierzchnie piesze i pieszo-jezdne są bardzo często układane na dachach użytkowych. Dzięki wykorzystaniu wytrzymałych na ściskanie płyt drenujących możliwe jest połączenie powierzchni zielonych z utwardzanymi, np. kostką brukową. Znacznie wyższe wymagania stawia się układom, po których ma się odbywać ruch pojazdów mechanicznych. W takim wypadku niezwykle ważne jest uwzględnienie, oprócz obciążeń statycznych, także poziomych, wywoływanych przez hamowanie, skręcanie i przyspieszanie pojazdów;
• zazielenienie, czyli roślinność dobierana w zależności od typu układu – ekstensywnego lub intensywnego. W przypadku pierwszego z nich są to gatunki wymagające minimalnej pielęgnacji oraz niewielkiej przestrzeni do rozwoju korzeni (np. mchy i trawy). Drugi natomiast pozwala na wykorzystanie drzew i krzewów, a nawet wykonanie oczka wodnego, co wymaga o wiele więcej pracy i pielęgnacji. Roślinność na dachu znacznie częściej narażona jest na niekorzystne warunki środowiska, takie jak silne porywy wiatrów czy wyższa temperatura powietrza. Powodują one zwiększenie utraty wody, zatem gatunki proponowane w takiej lokalizacji muszą posiadać naturalne mechanizmy obronne. Są nimi np. liście i pędy pokryte warstwą wosku lub włoskami, które zapobiegają nadmiernemu parowaniu, albo grube liście ułatwiające gromadzenie wody. Dotyczy to zwłaszcza gatunków przeznaczonych do zastosowania na dachach ekstensywnych, ponieważ w przypadku dachów intensywnych nie ma specjalnych ograniczeń związanych z doborem roślin. Należy jednak pamiętać o specyficznych warunkach panujących w tym środowisku i uwzględnić czas, jaki inwestor może poświęcić na zabiegi pielęgnacyjne. Najlepiej zatem decydować się na rośliny stanowisk słonecznych, znoszące czasową suszę.

Patrz też: Jak posadzić na zielonym dachu drzewo?

Dachy zielone - obciążenie

Ograniczeniem dla dachu zielonego jest nośność konstrukcji obiektu, na którym powstaje. Podczas projektowania dachu pokrytego roślinnością należy uwzględnić obciążenia od wszystkich warstw układu nasączonych wodą wraz z ciężarem objętościowym zieleni. W przypadku powierzchni, na których ruch pieszy będzie odbywał się tylko w celu konserwacji i pielęgnacji, dodatkowe obciążenia nie muszą być uwzględniane. Natomiast te wywołane użytkowaniem dachów przystosowanych do przebywania ludzi, według DIN 1055, przyjmuje się na poziomie 3,5 kN/m². Inną wartością, jaką należy uwzględnić, jest obciążenie śniegiem. Określa się ją również na podstawie wskazanej normy, biorąc pod uwagę lokalizację obiektu (strefa obciążeń śniegiem) oraz jego wysokość.

Ciężar układu zazielenienia ekstensywnego

Ciężary układów dla przykładowego substratu grubości 20 i 40 cm

Dachy zielone - utrzymanie

Można wyróżnić 3 fazy pielęgnacji dachów zielonych:

1. Powykonawcza - rozpoczyna się po posadzeniu roślin i trwa ok. roku, aż do odbioru i ekspertyzy technicznej dachu, a na celu ma zapewnienie prawidłowego wzrostu roślinności.2. W stadium rozwoju - kontynuacja poprzedniej (lub w przypadku jej pominięcia staje się pierwszą) i wykonuje się ją do momentu osiągnięcia odpowiedniego stopnia rozwoju roślin oraz pokrycia zielenią 90% powierzchni dachu. 3. Zachowawcza - polega na utrzymaniu osiągniętego poziomu rozwoju roślin.

Faza powykonawcza jest szczególnie ważna, aby osiągnąć docelowy stan wegetacji. Etap ten w przypadku dachów z zielenią ekstensywną składa się przeważnie z 2–4 etapów prac. Obejmuje:

• nawadnianie początkowe podczas kiełkowania nasion i wzrostu roślin,
• usuwanie chwastów,
• koszenie,
• nawożenie,
• dosiewanie lub dosadzanie roślin w pustych miejscach,
• uzupełnianie substratu,
• czyszczenie elementów systemu odprowadzania wody, itp.

Inwestor może zrezygnować z tego etapu, wówczas od razu po nasadzeniu następuje odbiór techniczny, jednak w takim przypadku wykonawca nie bierze odpowiedzialności za niewłaściwe pokrycie dachu zielenią.

Zielone dachy typu ekstensywnego nie wymagają specjalistycznej pielęgnacji poza okresowym koszeniem lub pieleniem. Inaczej jest w przypadku ogrodów na dachach, które potrzebują regularnego nawadniania. Pomimo dużej zdolności gromadzenia wody przez substraty dachy intensywne nie są w stanie zabezpieczyć wody z opadów na czas suszy, dlatego na dachach porośniętych trawnikami montuje się instalację z tryskaczami, a na tych, na których rosną drzewa i krzewy – systemy z liniami kroplującymi.Koszty nawadniania w przypadku dużych powierzchni są dosyć wysokie, dlatego w celu zoptymalizowania zużycia wody stosuje się dodatkowe sterowniki, np. czujniki deszczu czy wilgotności substratu.