Zielone dachy i ściany a zagospodarowanie wód opadowych w mieście
Miasta są konglomeratem nawierzchni nieprzepuszczalnych dla wody, które konkurują z kurczącymi się przestrzeniami zieleni. Tymczasem zieleń zapewnia cień, chłonie wodę, dekoruje otoczenie i znacząco wpływa na podniesienie komfortu życia w mieście.
Zielona infrastruktura podnosi wartość ekonomiczną miejskiego krajobrazu. Dlatego połączenie „niewykorzystanej” powierzchni fasad i dachów z zielonymi systemami wydaje się być oczywiste.
Istnieje wiele przykładów potwierdzających, że budynki z zielonymi dachami lub ścianami sa bardziej energooszczędne, jeśli chodzi o ogrzewanie i chłodzenie. Jest to możliwe dzięki biologicznym funkcjom roślin. Jednak struktury architektoniczne, jakim są dachy zielone nie są łatwym „terenem” dla rozwoju roślin. Dlatego niektórzy pionierzy zielonej infrastruktury projektują budynki w formie bardziej „organicznej”.
Zrównoważony rozwój
Projektowanie w duchu zrównoważonego rozwoju stało się w ostatnich latach trendem w wielu miastach świata. Jego osią jest dążenie, aby wszystkie elementy wewnętrznego ekosystemu miasta tworzyły sieć wzajemnie wzmacniających się powiązań. W Berlinie na przykład, gdzie zrównoważony rozwój stał się wiodącym kierunkiem rozwoju miasta, oznacza to wysokie standardy życia w zielonej okolicy z zachowaniem typowej gęstości zabudowy. Czystość, zieleń są elementami, które każdy intuicyjnie uważa za ważne, ale jeśli chodzi o szczegóły, co to dokładnie oznacza? Jakich argumentów można użyć dla odparcia krytyki, że zasady zrównoważonego rozwoju są w tej chwili zbyt dalekie od realistycznych rozwiązań dla większości budynków?
Koncentrując się na retencji wody deszczowej i zazieleniania budynków, nasuwa się szereg pytań:
- Jeśli system zieleni powinien działać jako generator chłodzenia, to czy dopuszczalne jest używanie wody pitnej, jeśli nie ma wystarczającej ilości wody deszczowej?
- Czy możliwe jest zastąpienie wody deszczowej tzw. wodą szarą?
- Czy jest to prawnie dopuszczalne z punktu widzenia zagrożenia mikrobiologicznego dla mieszkańców?
- Dlaczego takie systemy są instalowane w wysoko rozwiniętych krajach i czy ta idea zarezerwowana jest tylko dla nich?
- Jakim wymogom należy sprostać, aby zastąpić starą kanalizację systemami zdecentralizowanego gospodarowania wodami opadowymi w mieście?
- Czy roślinność na dachach i fasadach wiąże się z wyższymi kosztami profesjonalnej obsługi ogrodniczej?
- Czy te bio-systemy są tańsze lub lepsze niż tradycyjna infrastruktura techniczna?
- Czy istnieje uzasadniona potrzeba wdrażania innowacyjnych produktów, jak mikropompy, systemy sterowania i zaawansowane produkty dla ogrodnictwa?
W początkowej fazie rozwoju przemysłu zaopatrzenia w wodę najważniejszym argumentem przemawiającym za techniczną infrastrukturą była korelacja zmniejszenia śmiertelności wraz ze wzrostem infrastruktury wodociągowej. Jednak dzisiaj podziemne systemy kanalizacyjne na całym świecie mają prawie 100 lat i wymagają bardzo kosztownych remontów. Ich rozmiar jest ogromny i nie ma możliwości, aby zająć się nimi w sposób centralny. Alternatywą staje się zarządzanie wodą deszczową poprzez zieloną infrastrukturę, która umożliwia zdecentralizowaną redukcję spływu z powierzchni nieprzepuszczalnych. Dzięki niej podczas silnych opadów można zmniejszyć ryzyko przepełnienia kanalizacji, co staje się ważnym czynnikiem redukcji kosztów wewnętrznej infrastruktury miasta.
Rodzaje zielonych ścian
Najprostszą wersją zielonych ścian są pnącza i liany oraz niektóre gatunki drzewiaste, jak bluszcz, które mają zdolność piąć się bezpośrednio po powierzchni fasady.
W Europie Środkowej liczba gatunków takich roślin jest ograniczona. Najlepszym materiałem dla pnączy, jeśli chodzi o konstrukcję fasady budynku, jest cegła. Większość nowoczesnych materiałów budowlanych nie ma struktury odpowiedniej dla wspinania się roślin i może ulec zniszczeniu poprzez wrastanie korzeni w materiał.
Typowym przykładem rośliny wspinającej się jest 100-letni bluszcz na starym młynie w Neubrandenburgu. Efekt izolacyjny tej rośliny, zmierzony w sposób termograficzny w podczerwieni, potwierdza chłodzenie latem oraz ocieplenie nawet do 5ºC podczas ekstremalnej zimy. Równie sprawdzającym się gatunkiem jest Wisteria sinensis (Glicynia chińska), która jest w stanie pokryć całą fasadę budynku, jednak wymaga silnej podpory i przycinania.
Znane są projekty, w których glicynie zostały posadzone w skrzyniach, ale ograniczona powierzchnia do ukorzenienia się rośliny zmniejesza jej wzrost na fasadzie.
Drugi rodzaj zielonych ścian obejmuje rośliny wymagające struktur, po których mogłyby się piąć, przykrywając elewację budynku. Zazwyczaj nie są tak wysokie, jak gatunki drzewiaste. W większości przypadków potrafią pokryć małą powierzchnię. Popularnymi gatunkami są wiciokrzewy i róże, niemniej i tu występuje ograniczona ilość gatunków nadających się do takich nasadzeń.
Trzecim typem zielonych ścian są ogrody wertykalne, czyli tzw. „żywe ściany”. Tworzą je gatunki roślin, które nie mają zdolności wspinania się. Należą do nich paprocie, oplątwy czy orchidee. Te sztuczne zielone struktury wymagają zazwyczaj szczególnej uwagi i bardzo starannych prac ogrodniczych. Przykłady takich zielonych ścian istnieją na całym świecie. W większości przypadków służą one celom dekoracyjnym, lecz jest również kilka projektów, w których wykorzystano ich skuteczność w chłodzeniu przez parowanie, jak np. Forum Blanc Mesnil pod Paryżem. Technologia ogrodów wertykalnych ma wysoki potencjał dla wizjonerskich rozwiązań, także w zakresie chłodzenia budynków oraz tłumienia miejskiego hałasu.
Autor: Manfred Köhler
Około 100-letni bluszcz na starym młynie w Neubrandenburgu
Dachy zielone
Istnieją dwa rodzaje dachów zielonych:
- ogród na dachu z typowymi roślinami ogrodowymi wymagający intensywnych zabiegów pielęgnacyjnych,
- ekstensywny dach zielony (EGR),stosowany w celu osiągnięcia korzyści ekologicznych, a nie estetycznych. Takie konstrukcje są możliwe na praktycznie wszystkich dachach płaskich. EGR charakteryzuje się niskim kosztem utrzymania.
Ekstensywne dachy zielone mogą być projektowanew celu polepszenia gospodarki wodamiopadowymi. Taki dach powinien pozwalać na magazynowanie jak największej ilości wody i jak najbardziej spowolniony jej spływ. Czynnikiem decydującym o doborze roślinności na dach ekstensywny jest odporność na suszę.
Jak działają zielone dachy i ściany?
Efektywność pnączy i ogrodów wertykalnych w aspekcie zarządzania wodą opadową zależy od objęości fitomasy (łodygi, liście i kwiaty) oraz wielkości korzeni i ilości gleby. Efekty osiągane przez gatunki wspinające się można porównać z drzewami. Jeśli celem zielonej ściany jest chłodzenie budynku, należy zapewnić ciągły dostęp wody do jej korzeni. W przypadku zieleni wertykalnej we wnętrzach konieczny jest także dodatkowy system spryskiwania liści. Badania prowadzone na zielonej ścianie budynku Instytutu Fizyki w Berlinie - Adlershof wykazały, że przeciętna roczna ewaporacja z około 146 m³ zieleni pozwala zaoszczędzić 51,6 MWh energii na adiabatyczne chłodzenie budynku. Z kolei skuteczność ekstensywnych dachów zielonych zależy od wielkości i grubości systemu.
W zależności od rodzaju roślinności i miąższości podłoża EGR możne zatrzymywać od 11 do 30 l wody/m². Współczynnik retencji na tego typu dachach w Europie Centralnej szacowany jest w granicach 50-70% rocznych opadów (przy opadzie rzędu 600 mm rocznie EGR może zatrzymać od 300 do 420 l wody/m²). Szybkość parowania dachu tradycyjnego w porównaniu do EGR kształtuje się na poziomie 1:10. Bilanse energetyczne dokonane na podstawie wyników badań eksperymentalnych dachów ekstensywnych na budynku uniwersytetu w Neubrandenburgu wykazują, że 1 metr zazielenionego dachu może wygenerować oszczędności rzędu 14 euro (biorąc pod uwagę cenę gazu w Niemczech w 2006 roku). Możliwe jest to dzięki parowaniu po dniu deszczowym jedynie w okresie letnim, więc przy założeniu maksymalnej wydajności. Jeśli chcielibyśmy uzyskać stały efekt parowania, przydatne może okazać się dodatkowe nawadnianie, co jednak w praktyce bardzo rzadko się zdarza. Jeśli występują dłuższe okresy suszy, co jest normalne podczas miesięcy letnich, EGR spełnia wyłącznie funkcję ochrony i izolacji budynku.
Wymagania dla zielonej infrastruktury jako systemu zarządzania wodami deszczowymi
Zielone infrastruktury, takie jak zielone ściany i ekstensywne dachy zielone z założenia funkcjonują w warunkach ekstremalnych. Przeżyć mogą jedynie wtedy, gdy pielęgnacja jest dostosowana do ich specyficznych potrzeb. We wczesnym etapie badań nad EGR uważano, że nie wymagają pielęgnacji, co jednak okazało się niesłuszne. Podstawy pielęgnacji, zgodnie z wytycznymi FLL z 2007 roku, zalecają coroczną kontrolę, nawożenie i w razie potrzeby pielenie raz lub dwa razy do roku. Z kolei dachy intensywne wymagają takiej samej pielęgnacji jak ogrody naziemne.
Starannej pielęgnacji wymagają także zielone ściany – niezbędne jest nawadnianie, nawożenie, prowadzenie i ochrona roślin. Zielone fasady wymagają profesjonalnej opieki ogrodniczej, ponieważ życie rośliny przy budynku różni się od jej rozwoju w środowisku naturalnym. Wilgotność powietrza i wiatr są inne, pnącza mogą być zniszczone przez owady. Jeśli rośliny sadzone są w skrzyniach, zazwyczaj ilość podłoża glebowego jest zbyt mała, aby zapewnić im długotrwały rozwój.
Skuteczne zarządzanie wodą opadową z dachów zielonych praktykowane jest np. w Portland w stanie Oregon. Miasto przekonało właściciela terenu o powierzchni około 300 hektarów, by stworzył dachy zielone na wszystkich budynkach. Pozwoliło to na zmniejszenie kosztów budowy kanalizacji o około 30%. Właściciel ponosi także mniejsze wydatki na energię, oszczędzając około 600 tysięcy USD. Inwestycja w ekstensywne dachy zielone okazała się dobrą decyzją z punku ekonomicznego punktu widzenia.
Na uniwersytecie Ryerson w Toronto opracowano bilans korzyści dla miasta przy założeniu, że 50% budynków zostanie pokryte zielenią. Korzyści w aspekcie zarządzania wodą opadową podczas burz to redukcja spływu wody do systemu kanalizacji o 15%, co oznacza oszczędności na poziomie 750 tysięcy USD rocznie.
Wiekowe systemy kanalizacji wymagają modernizacji w wielu wysoko rozwiniętych miastach zachodniej Europy, z kolei w krajach ASEAN, gdzie następuje bardzo szybki wzrost gospodarczy, szybko rosną koszty zaopatrzenia w wodę i jej odprowadzania. Poszukuje się tańszych, łatwiejszych do naprawy ekologicznych rozwiązań. Zielone dachy i ściany należą do rozwiązań najbardziej skutecznych.
Zielona infrastruktura przynosi wiele korzyści. Gospodarowanie wodą opadową jest jedną z nich. Dachy zielone mogą być zintegrowane z obliczaniem opłat za odprowadzanie wody deszczowej. Ten instrument podatkowy, rozwijający się w Niemczech w ciągu ostatnich dekad, bardzo dobrze sprawdza się w wielu miastach Ameryki Północnej.
Inne kraje mogą podążać za tym przykładem. Warto także pamiętać, że zielone fasady mogą pełnić funkcję nie tylko estetyczną. Wymagają pielęgnacji, lecz zapewniają cień, dodatkowo chłodząc budynki i poprawiając mikroklimat. Jest to system o szczególnym charakterze, jednak do tej pory skorzystało z tego rozwiązania tylko kilka projektów.
