Dachy zielone: efektywne, wielofunkcyjne narzędzie mitygacji i adaptacji miast do zmian klimatu
Dachy zielone to efektywne rozwiązania wielofunkcyjne, które stosowane na dużą skalę są pomocne w procesach ochrony klimatu (mitygacja) i adaptacji miast do jego zmian.
Stosując dachy zielone uzyskujemy efekt synergii, ponieważ mają one bardzo kompleksowe i wielofunkcyjne działanie i z ich stosowania wynikają liczne korzyści ekologiczne. Poniżej zostały podane argumenty, w tym wyniki badań naukowych.
Rozproszona retencja, wykorzystanie wody w miejscu opadu i opóźnianie spływu deszczówki do kanalizacji
Dachy zielone pomagają zapobiegać powodziom miejskim, ponieważ nie tylko retencjonują wody opadowe i roztopowe w miejscu opadu, ale również opóźniają spływ wody do kanalizacji i odbiorników końcowych, co jest szczególnie ważne w krytycznych momentach opadów nawalnych.
Potwierdzają to badania naukowe prowadzone na całym świecie. A co ważne, potwierdzają to również badania realizowane w polskich uwarunkowania klimatycznych prowadzone od 2009 r. przez dr hab. inż. Ewę Bursztę-Adamiak na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu.
Dachy zielone zagospodarowują wodę deszczową zanim spadnie ona na poziom gruntu.
Opóźniają spływ deszczówki do kanalizacji. W przypadku dachów tradycyjnych średnie opóźnienie odpływu z dachu wynosi 20 minut. Natomiast w przypadku dachów zielonych średnie opóźnienie odpływu wynosi 2,5 godziny – to bardzo cenne 2,5 godziny, kiedy mamy do czynienia z przeciążeniem systemów kanalizacyjnych.
Współczynnik spływu dla dachów tradycyjnych (uszczelnionych) przyjmuje wartości na poziomie 0,9 do 0,95. Co oznacza, że w czasie opadów z dachu uszczelnionego spływa 90% do 95% opadu, który na niego trafia.
Natomiast dla dachów zielonych w zależności od grubości warstw i nachylenia dachu ten wskaźnik kształtuje się w sposób podany poniżej.
W zależności od grubości warstw z materiałów sypkich oraz nachylenia dachu dla dachów zielonych można użyć podanych poniżej wartości orientacyjnych jako współczynnika spływu. W razie zastosowania warstw drenażowych z wysoką wydajnością odwodnienia, czy dachów o zwiększonej retencji (tzw. dachów retencyjnych, czy błękitnych) rzeczywiste współczynniki spływu mogą się różnić i z reguły wynoszą więcej. Należy przy tym zaznaczyć, że w zależności od lokalnych charakterystyk opadowych mogą wyniknąć wyższe lub niższe współczynniki spływu.
Współczynnik spływu dla dachów płaskich – jeśli nachylenie dachu zielonego wynosi do 5 stopni:
– dla grubości struktury większej niż 50 cm – współczynnik spływu wynosi 0,1, czyli 10% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 90% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 25 cm, do 50 cm – współczynnik spływu wynosi 0,2, czyli 20% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, 80% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 15 cm, do 25 cm – współczynnik spływu wynosi 0,3, czyli 30% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 70% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 10 cm, do 15 cm – współczynnik spływu wynosi 0,4, czyli 40% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 60% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 6 cm, do 10 cm – współczynnik spływu wynosi 0,5, czyli 50% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 50% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 4 cm, do 6 cm – współczynnik spływu wynosi 0,6, czyli 60% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 40% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 2 cm, do 4 cm – współczynnik spływu wynosi 0,7, czyli 70% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 30% jest zagospodarowane na dachu
Współczynnik spływu – jeśli nachylenie dachu zielonego wynosi powyżej 5 stopni:
– dla grubości struktury większej niż 10 cm, do 15 cm – współczynnik spływu wynosi 0,5, czyli 50% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 50% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 6 cm, do 10 cm – współczynnik spływu wynosi 0,6, czyli 60% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 40% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 4 cm, do 6 cm – współczynnik spływu wynosi 0,7, czyli 70% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 30% jest zagospodarowane na dachu
– dla grubości struktury większej niż 2 cm, do 4 cm – współczynnik spływu wynosi 0,8, czyli 80% wody opadowej, która spada na dach z niego spływa, a 20% jest zagospodarowane na dachu.
W jaki sposób dachy zielone retencjonują wody opadowe
Jak pisze Ewa Burszta-Adamiak w swojej monografii „Zielone dachy jako element zrównoważonych systemów odwadniających na terenach zurbanizowanych“ (Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, 2014): Część wody dostającej się na zazielenioną połać dachu zostaje zatrzymana w substracie dachowym i w warstwie drenażowej (w przypadku zielonego dachu o konstrukcji wielowarstwowej), a następnie wykorzystywana jest przez rośliny do procesów życiowych. Część wody oddawana jest do atmosfery w procesie ewaporacji z powierzchni dachu i transpiracji z powierzchni roślin. Odpływ wody z zielonego dachu do odbiornika następuje po wyczerpaniu zdolności do przyjęcia wody przez warstwy konstrukcyjne.
W monografii możemy znaleźć też informacje, że funkcjonowanie zielonych dachów w aspekcie hydrologicznym obejmuje obok możliwości redukcji objętości odpływu (retencja wodna) także zmniejszenie szczytowej fali odpływu oraz opóźnienie spływu z dachu. Autorka monografii przywołuje badania prezentowane w literaturze, które wykazują spłaszczenie szczytowej fali odpływu na poziomie 60-90%, a opóźnienie odpływu w granicach od 5 min do ponad 2 godz.
Na świecie zostało przeprowadzonych wiele doświadczeń na zielonych dachach, których celem było badanie retencjonowania wody opadowej przez zielone dachy. Najwięcej badań nad funkcjonowaniem zielonych dachów przeprowadzono w USA, Kanadzie, Niemczech, Szwecji, Włoszech i Francji. Z danych publikowanych na podstawie tych badań wynika, że zdolności retencji wodnej dla dachów zielonych ekstensywnych mieszczą się w granicach 40-80%, natomiast dla dachów o charakterze intensywnym w granicach 80-90% wysokości warstwy opadu deszczu. Wyniki badań różnią się w zależności od typu i konstrukcji dachu oraz warunków klimatycznych. Przy czym efektywność retencyjna zielonego dachu zależy od kilku czynników: od pory roku (największa w miesiącach letnich), intensywności opadu, rodzaju i spadku zielonego dachu, grubości warstwy podłoża, na którym rosną rośliny (substratu) oraz zastosowanych gatunków roślin.
Również w Polsce w ostatnim czasie realizowane były projekty badawcze i prace naukowe na temat retencjonowania wód opadowych na dachach zielonych.
Najobszerniej opisane wydają się badania Ewy Burszty-Adamiak realizowane w okresie VI. 2009 – XII.2012 na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, które stały się podstawą przywołanego już powyżej opracowania „Zielone dachy jako element zrównoważonych systemów odwadniających na terenach zurbanizowanych“. Stanowiska badawcze zlokalizowane zostały na dachu budynku Centrum Naukowo-Dydaktycznego Uniwersytetu. Jak pisze autorka badań: Ponad 3,5-letni okres pomiarów, prowadzonych na stanowiskach badawczych z zielonymi dachami oraz na dachu referencyjnym (tradycyjnym), dowiódł efektywności zielonych dachów jako zrównoważonych systemów drenażu na terenach zurbanizowanych, w zakresie redukcji wielkości i dynamiki odpływu wód opadowych.
Wyniki innych badań realizowanych w Polsce można znaleźć m.in. w publikacjach Mrowca (2008), Szajdy i in. (2008) oraz Szajdy-Birnfeld i in. (2012).
Zielone dachy wchłaniają opady deszczu, opóźniają spływ deszczówki do kanalizacji, dzięki czemu jest ona mniej przeciążona, wspomagają miejskie systemy kanalizacyjne w krytycznych sytuacjach.
Warstwy na dachu zielonym, które biorą udział w procesie zagospodarowania wód opadowych, patrząc od góry:
-Rośliny (na skutek intercepcji i transpiracji)
-Substrat jako podłoże (zachodzi w nim filtracja, ewapotranspiracja, retencja)
-Warstwa drenażowo-retencyjna (w warstwie tej zachodzi retencja, odpływ).
Na zdjęciu dach zielony w uprawie ekstensywnej z użyciem mat rozchodnikowych na jednym z budynków przy biurowcu w Krakowie. Fot.: APK Dachy Zielone
Przeciwdziałanie i niwelowanie negatywnych skutków miejskiej wyspy ciepła
Dachy zielone nie nagrzewają się w takim stopniu jak tradycyjne. Badania prowadzone w Nowym Jorku (Rosenzweig i in. 2006) wykazały, że w upalne letnie popołudnie temperatura powierzchni dachu standardowego może być nawet o 40°C wyższa od temperatury powierzchni dachu zielonego. Średnio (pomiary prowadzone w lipcu 2003) temperatura powierzchni dachu standardowego była wyższa o 19°C w ciągu dnia i niższa o 8 stopni nocą od powierzchni dachu zielonego. To pokazuje jaki jest potencjał dachów zielonych, jeśli chodzi o przeciwdziałanie zjawisku miejskiej wyspy ciepła, w przypadku stosowania tych rozwiązań na dużą skalę.
Pochłanianie zanieczyszczeń i dwutlenku węgla
Dachy zielone przyczyniają się również do redukcji zanieczyszczeń zawartych w miejskim powietrzu – zarówno tych gazowych, jak i pyłowych. Można mówić o efekcie bezpośrednim, ponieważ roślinność występująca na dachach zielonych produkuje tlen w procesie fotosyntezy, pochłaniając przy tym CO2.
Dzięki dachom zielonym następuje także oczyszczenie powietrza z pyłów (kurz, sadza, dym), które osadzają się na powierzchni roślin, a na skutek opadów atmosferycznych zostają spłukane do gruntu. Źródła podają różne szacunki – według „English Nature” (2003) 1 m2 zielonego dachu redukuje masę pyłu zawieszonego w ciągu roku równą 0,2 kg, według badań Johnsona i Newtona (1996) może to być nawet 0,5 kg.
Mitygacja i ochrona klimatu, neutralność klimatyczna miast – poprawa efektywności energetycznej budynków i ograniczenie emisji CO2 do atmosfery
Dachy zielone mają również pośredni wpływ na redukcję CO2 – obniżając temperaturę przyczyniają się do oszczędności energetycznych, co pozwala na redukcję zanieczyszczeń (przede wszystkim CO2) emitowanych przy produkcji energii. Oszczędności energii w budynkach wyposażonych w zielone dachy wynikają przede wszystkim z lepszej izolacji termicznej dachu. W okresach zimowych oznacza to oszczędności energii związane z ograniczeniem strat ciepła przez strop, w okresach letnich zaś mniejszą potrzebę klimatyzowania pomieszczeń.
Badania przeprowadzone dla budynków wielopiętrowych w Madrycie (Alcazar i Bass, 2005) wykazały, że oszczędności energii wynoszą 0,5% w sezonie grzewczym oraz 6% w sezonie letnim. Wykonanie zielonego dachu pozwala na obniżenie temperatury w pomieszczeniach pod nim średnio o 2–5°C. Natomiast 20 cm warstwa substratu i 20–40 cm warstwa roślinności ma identyczne właściwości izolacyjne co 15 cm warstwa wełny mineralnej.
To bardzo ważna rola dachów zielonych w procesach mitygacji, ochrony klimatu przed dalszymi zmianami.
Mitygacja i ochrona klimatu, neutralność klimatyczna miast – produkcja energii na zielonych dachach solarnych
Zastosowanie paneli fotowoltaicznych na dachu obsadzonym roślinnością podnosi efektywność działania instalacji solarnych. Jest to korzystne ze względu na efekt synergii przy wytwarzaniu prądu – stosunkowo niska temperatura powierzchni zazielenionej (w porównaniu z dachami tradycyjnymi) prowadzi do mniejszego nagrzewania modułów fotowoltaicznych, co poprawia ich sprawność.
Zrównoważone budownictwo, neutralność klimatyczna miast
Mniejsza dzienna różnica temperatur, słabsze oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego czy uszkodzeń gradowych na pokrycia dachów nawet dwukrotnie wydłuża trwałość materiałów hydroizolacyjnych użytych na dachu i ogranicza tym samym zaśmiecanie środowiska.
Do budowy dachów zielonych używa się materiałów z recyklingu, a jako podłoża substratów z kruszyw naturalnych, redukując w ten sposób ślad węglowy budownictwa.
Funkcja społeczna, poprawa jakości życia mieszkańców, ochrona zdrowia
Przykłady ogólnodostępnych dachów zielonych zrealizowanych w Polsce (np. na takich obiektach jak: Biblioteka Uniwersytetu Warszawskiego, Centrum Nauki Kopernik, Centrum Spotkania Kultur i Galeria Zamek w Lublinie, Filharmonia w Białymstoku, Międzynarodowe Centrum Kongresowe i Muzeum Śląskie w Katowicach, przedszkola, galerie handlowe, szkoły) oraz roślinnych ścian (np. wertykalny ogród Urzędu Miasta we Wrocławiu przy ul. Świdnickiej, czy pionowy ogród zlokalizowany w obrębie katowickiego rynku) wskazują, że dachy zielone i roślinne ściany poprawiają jakość życia mieszkańców, przyczyniają się do poprawy ich zdrowia (fizycznego i psychicznego) i pełnią funkcje społeczne. Można też organizować farmy miejskie na dachach budynków i skracać tym samym łańcuchy dostaw żywności od pola do stołu.
Stosując dachy zielone w miastach uzyskujemy efekt synergii i spójności z ważnymi strategiami europejskimi z 2020 i 2021 roku, związanymi z zagadnieniem adaptacji do zmian klimatycznych.
Unijna strategia na rzecz bioróżnorodności 2030. Przywracanie przyrody do naszego życia, w której Komisja Europejska wzywa europejskie miasta liczące co najmniej 20 tys. mieszkańców do opracowania ambitnych planów zazielenienia obszarów miejskich.
W strategii tej zielone dachy zostały wymienione wprost jako zielone przestrzenie miejskie (obok parków, ogrodów, miejskich gospodarstw rolnych), które – zapewniają wiele różnych korzyści dla ludzi oraz stwarzają również możliwości dla przedsiębiorstw i zapewniają schronienie dla przyrody. Ograniczają zanieczyszczenie powietrza, zanieczyszczenie wody i hałas, zapewniają ochronę przed powodziami, suszami i falami upałów oraz utrzymują więź między człowiekiem a przyrodą
Strategia na rzecz Fali renowacji w celu poprawy charakterystyki energetycznej budynków
14 października 2020 Komisja Europejska przyjęła Strategię na rzecz Fali renowacji w celu poprawy charakterystyki energetycznej budynków. Budynki odpowiadają za około 40 procent zużycia energii w UE i 36 procent emisji gazów cieplarnianych. Jedynie 1 procent budynków poddaje się co roku renowacji pod kątem efektywności energetycznej, dlatego skuteczne działania w tym zakresie mają podstawowe znaczenie dla tego, aby Europa stała się neutralna klimatycznie. Wdrożenie strategii Fala renowacji ma doprowadzić do zwiększenia wskaźników renowacji budynków co najmniej dwukrotnie w ciągu najbliższych dziesięciu lat. Rozwiązania oparte na przyrodzie (w tym dachy zielone) są wyróżnione wśród głównych obszarów interwencji w zakresie tej strategii.
Dachy zielone jako rozwiązania wielofunkcyjne w nowej strategii UE na rzecz adaptacji do zmian klimatycznych
24 lutego 2021 Komisja Europejska przyjęła nową strategię UE w zakresie przystosowania się do zmian klimatycznych. Zielone dachy zajmują ważne miejsce w tej strategii, jako element błękitno-zielonej infrastruktury, która wspomaga przystosowanie zasobów budowlanych do procesów adaptacyjnych.
Walka ze skutkami zmian klimatycznych, bioróżnorodność, transformacja energetyczna to główne cele unijnej perspektywy na lata 2021-2027. Samorządy w Polsce planując przyszłe zadania, powinny więc stosować dachy zielone (najlepiej w połączeniu z panelami fotowoltaicznymi), by móc skutecznie sięgać po unijne pieniądze.
Autor: Katarzyna Wolańska, redaktor prowadząca ZielonaInfrastruktura.pl
Przeczytaj też:
Dachy zielone w procesach adaptacji miast do zmian klimatu – dobre wzory
