Zielony dach w mieście – ekonomia w ekologicznym wydaniu

Budujemy po to, by żyć lepiej, wygodniej, ale też w poczuciu odpowiedzialności za przyszłe pokolenia. Ekologia w budownictwie jest obecnie równie ważna jak konstrukcja czy estetyka architektoniczna. 

Budownictwo zrównoważone

Chcąc przeanalizować budynek pod kątem jego wpływu na środowisko, nie można ograniczyć się jedynie do końcowego zużycia energii, lecz należy zbadać kompleksowo jego negatywny wpływ na środowisko na poszczególnych etapach powstawania, eksploatacji i rozbiórki. Jednym z przywoływanych podczas takiej analizy pojęć jest ślad węglowy, czyli miara sumy ilości dwutlenku węgla (CO₂) oraz metanu (CH₄), innych gazów (podtlenek azotu, sześciofluorek siarki oraz gazy z grup fluorowęglowodorowych i perfluorowęglowodorowych) wyemitowanych przez określone społeczeństwo, proces, czynność lub produkt. Obliczamy go jako ekwiwalent dwutlenku węgla (eCO₂), używając stuletniego potencjału globalnego ocieplenia (GWP1O0) [1].

Czytaj też: Ekologiczny aspekt piątej elewacji – wpływ konstrukcji dachu na klimat i mikroklimat

Budowa i eksploatacja budynków w Unii Europejskiej odpowiada za zużycie ponad 40% energii końcowej oraz emisję 35% gazów cieplarnianych do atmosfery. Budownictwo zrównoważone staje się więc nie tyle modą, co koniecznością.

Brian Edwards pisze o kierunku poszukiwań proekologicznych w architekturze, wskazującym na konieczność czerpania wzorców z kultur innych niż konsumpcyjna kultura zachodnia. Pryncypia tych poszukiwań ujęte są w czterech postulatach:

• wystarczalność – oznacza budowanie i wyposażenie budynków w to, co niezbędne i potrzebne; wg tej teorii nawet budynek niskoenergetyczny, jeżeli jego zużycie energii wskazuje na pewne jej marnotrawienie, nie może być postrzegany jako proekologiczny,
• odpowiedzialne zarządzanie – postulat oparty na filozoficznej przesłance, że żaden teren nie jest tylko prywatną własnością, czyli zarządzający nim jest odpowiedzialny wobec innych,
• odpowiedzialność społeczna – budowanie domów powinno służyć ludziom, a nie indywidualnym celom dewelopera,
• duchowość w projekcie – elementy doczesne i duchowe muszą stanowić integralną całość [2, 3].

Cele i postulaty architektury proekologicznej, których punkt ciężkości został przeniesiony na aspekty prośrodowiskowe, dość szczegółowo formułuje James Wines. Są to:

• racjonalnie mała skala budynków jako alternatywa dla miejskich megastruktur, odpowiedzialnych za pochłanianie energii, zasobów materiałowych i wody, lecz zaspokajających potrzeby związane z przyrostem ludności,
• wykorzystanie materiałów odnawialnych i zdolnych do recyklingu jako problem świadomego doboru materiałów budowlanych w fazie projektowej z myślą o powtarzalności ich stosowania,
• wykorzystanie materiałów o małej energii wbudowanej jako świadoma decyzja doboru materiałów pod kątem ich „biografii”, tzn. jak najniższej wartości energii potrzebnej do ich wytworzenia,
• wykorzystanie materiałów miejscowych jako pochodna poprzedniej problematyki, z akcentem na minimalizację energii potrzebnej do przetransportowania materiału budowlanego na teren budowy,
• oszczędność wody przez systemy odzysku, rozumiana jako efektywna gospodarka zasobami tzw. szarej wody (np. deszczówki), głównie w klimatach suchych,
• niskie koszty utrzymania budynku, postrzegane jako środek służący do ochrony kopalnych źródeł energii potrzebnych do kształtowania środowiska wewnętrznego budynku (np. ogrzewanie, chłodzenie),
• adaptacyjność budynku jako narzędzie służące do ograniczenia rozrostu terenów zabudowanych, do ochrony już istniejącej tkanki budowlanej, również w sensie kulturowym i formalno-przestrzennym,
• redukcja czynników niszczących warstwę ozonową – postulat mający oddalić największe zdaniem Winesa zagrożenie dla przyszłości ludzkiej egzystencji przez odwoływanie się do odpowiedzialnej postawy życiowej każdego człowieka; wiąże się również z problematyką doboru materiału, recyklingu i poszukiwań alternatywnych źródeł energii,
• ochrona środowiska naturalnego, traktowana jako jeden z najważniejszych postulatów ekologicznych i rozumiana m.in. jako konieczność zachowania terenów naturalnych w obszarach miejskich i walkę legislacyjną z dynamiczną ekspansją rynku budowlanego,
• energooszczędność jako wynik działania opartego na uwzględnieniu czynników otoczenia, głównie miejscowego klimatu i wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, uniezależniających budynek od źródeł kopalnych,
• orientacja słoneczna jako rozwinięcie postulatu energooszczędności, polegające na maksymalnym wykorzystaniu energii i światła słonecznego przez odpowiednie usytuowanie projektowanego budynku względem słońca,
• dostęp do transportu publicznego jako pośredni problem architektoniczny polegający na odpowiednim doborze lokalizacji projektowanych budynków z ukierunkowaniem na redukcję udziału transportu indywidualnego w celu oszczędności energii i poprawy jakości powietrza [2, 4].

Odpowiedzią na te postulaty jest próba integracji budynku ze środowiskiem naturalnym za pomocą dachów zielonych.

Biotyczne dachy mają szczególne znaczenie dla budynków lokalizowanych w strukturach miejskich, pozbawionych naturalnej zieleni. Dają one możliwość zwiększenia powierzchni biologicznie czynnej i zachowania ciągłości terenów zieleni w strefach silnie zurbanizowanych. Minimalizują również zjawisko tzw. miejskiej wyspy ciepła przez regulację wilgotności, pochłanianie zanieczyszczeń czy obniżanie temperatury. Ocenia się, że gdy latem temperatura tradycyjnie pokrytego dachu może dochodzić nawet do 80°C, dachy biotyczne nagrzewają się do ok. 25°C. Roczna amplituda temperatury w przypadku zielonych dachów wynosi 40–50°C, bitumicznych zaś aż 100°C.

Dostępne są rozwiązania w postaci gotowych systemów dostosowanych do różnych rodzajów dachów zielonych, np. do tradycyjnych dachów ekstensywnych niską, płytko ukorzenioną roślinnością (płaskich, odwróconych, o podwyższonej ochronie cieplnej, skośnych i stromych), dla dachów intensywnych o prostej w pielęgnacji roślinności (np. pole lawendy) lub zróżnicowanej, bardziej wymagającej pod względem pielęgnacji szacie roślinnej (tzw. ogród na dachu). Zieleń wprowadzona na powierzchnię dachu powoduje większe obciążenia dla konstrukcji budynku, a w efekcie konieczność użycia większej ilości materiałów. Dodatkowo ciężar ten wzrasta, gdy dach ma być publicznie dostępny, a więc trzeba uwzględnić obciążenia ludźmi. Niemniej jednak, ze względu na liczne zalety ekologiczne, technologia dachów zielonych jest rozwijana od wielu lat. Można ją uznać za ugruntowaną i sprawdzoną w praktyce [2].

Czynniki wpływające na kształtowanie budynków

Do najważniejszych wymagań stawianych budynkom należą:

• bezpieczeństwo konstrukcji i użytkowników,
• bezpieczeństwo przeciwpożarowe,
• ochrona cieplna,
• dostosowanie układów funkcjonalnych do założonej technologii eksploatacji, spełniającej wymagania przyszłego użytkownika.

W zakresie bezpieczeństwa konstrukcji i użytkowników decydującą rolę odgrywają wyniki obliczeń, które powinny zapewnić taki stan wytężenia ustroju, aby zagwarantować niezbędne rezerwy wytrzymałościowe. Obecnie do wymiarowania konstrukcji stosuje się metodę stanów granicznych. W metodzie tej wyróżnia się:

• I stan graniczny, zwany stanem granicznym nośności, i
• II stan graniczny, czyli stan graniczny użytkowalności.

W przypadku I stanu granicznego suma wszystkich możliwych obciążeń działających na konstrukcję i jej elementy nie powinna przekroczyć wytrzymałości wbudowanych materiałów.

Wszystkie czynniki (m.in. przyjęte rozwiązania projektowe, wytyczne urbanistyczne i architektoniczno-budowlane, normy itp.) generują nie tylko koszty budowy, ale i koszty związane z późniejszą eksploatacją. Aby zatem w jak największym stopniu zoptymalizować projektowaną strukturę budowlaną, a w szczególności budynek mieszkalny, należy [5]:

• stworzyć bryłę budynku wkomponowaną w otaczającą przestrzeń,
• zharmonizować rozwiązania architektoniczno-konstrukcyjno-funkcjonalne i kosztowe,
• zminimalizować ingerencję w środowisko naturalne oraz stosować rozwiązania proekologiczne, przyjazne człowiekowi i przyrodzie.

Powyższe zasady odnoszą się nie tylko do ustroju, jakim jest cały budynek, ale również do poszczególnych jego składowych: ścian, stropów, dachów itp.

Dachy zielone

Kształtowanie różnego rodzaju elementów budowlanych jest procesem bardzo złożonym i wymaga wielopłaszczyznowego spojrzenia na to zagadnienie. Wznoszona struktura budowlana, a więc zarówno budynek, obiekt budowlany, jak i jego elementy składowe są efektem realizacji uwarunkowań zewnętrznych, które w sposób bezpośredni lub pośredni przyczyniają się do jego wyglądu, wytrzymałości i funkcjonalności [5]. Szczególną uwagę należy zwrócić na projektowanie dachów.

Dach to górna, najwyższa część obiektu budowlanego, mająca za zadanie przekrycie i osłanianie go przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych. Dach składa się z konstrukcji nośnej i pokrycia. W związku z powyższym należy zdefiniować użyte wcześniej podobne, lecz nietożsame określenia:

• pokrycie dachu – to zewnętrzna warstwa dachu narażona na działanie warunków atmosferycznych, za pokrycie służyć może roślinność charakterystyczna dla zielonego dachu,
• przekrycie dachu – to określenie nie tylko merytoryczne, funkcjonuje również w przepisach prawa. Do przekrycia (poza pokryciem, które jest jego integralną częścią) zalicza się całą konstrukcję dachu, łącznie ze stropem lub stropodachem, a także cały układ techniczny i poszczególne komponenty dachu (w tym specjalistyczne warstwy dachu zielonego).

Dach zielony to otwarta, porośnięta roślinnością powierzchnia, oddzielona od powierzchni gruntu poprzez budowlę bądź inną konstrukcję inżynieryjną. Termin „zielony dach” jest dosłownym tłumaczeniem angielskiego pojęcia green roof. Określenie to odnosi się do właściwości ekologicznych oraz zastosowania zieleni w postaci roślinności na całej powierzchni lub na wybranym jej fragmencie. Zdecydowanie bardziej obrazowe i precyzyjne jest niemieckie dachbegruenung, które dosłownie tłumaczy się jako: „zazielenianie dachów” (co w domyśle oznacza obsadzanie dachu roślinami). W języku polskim funkcjonują także określenia „roślinny dach” lub „dach z zielenią”, jak też „żyjący dach”, a nawet „dach ekologiczny”, będące synonimem zielonego dachu, a przy tym zdecydowanie lepiej precyzujące najbardziej charakterystyczny element konstrukcyjny tych instalacji.

Dach pokryty roślinnością charakteryzuje się tym, że:

• ma dodatni wpływ zarówno na komfort psychofizyczny użytkowników, jak i walory estetyczne, oraz odpowiada wymogom w dziedzinie ekologii,
• dzięki zastosowaniu warstw wegetacyjnych pracuje jako naturalny ekran dźwiękochłonny – doskonale tłumi dźwięki powietrzne,
• ma korzystny wpływ na jakość powietrza, szczególnie w aglomeracjach silnie zabudowanych,
• powoduje zwiększenie wilgotności powietrza w obszarach miejskich oraz poprawę mikroklimatu otoczenia,
• ma wpływ na sprawne funkcjonowanie systemów burzowych i odprowadzenia wody, ponieważ zatrzymuje ok. 2/3 wody opadowej, którą później przez odparowanie oddaje z powrotem do atmosfery,
• skutecznie chroni przed rozprzestrzenianiem się ognia,
• powoduje odzyskanie części terenu zielonego, utraconego pod zabudowę.

Na dachy zielone można stosować dwa rodzaje roślinności: zieleń ekstensywną i zieleń intensywną. Do zieleni ekstensywnej zalicza się taką roślinność, która w znacznym stopniu rośnie i rozwija się sama, bez ingerencji człowieka. Wykorzystuje się do tego rośliny mające zwiększoną odporność na skrajne warunki atmosferyczne i duże zdolności samoregeneracji. Zieleń intensywna wymaga natomiast aktywnej pracy i zaangażowania człowieka przy jej sadzeniu i pielęgnacji.

Dach zielony w rozumieniu technicznym to system warstw, począwszy od stropu, stropodachu lub płyty balkonowej (części nośnej przekrycia dachowego), aż po warstwy wierzchnie (którymi poza zielenią są również np. nawierzchnie, elementy małej architektury, place zabaw, zbiorniki wodne i inne). Każda z warstw dachu zielonego odpowiada za sprawowanie określonej funkcji w systemie (jedno- lub wielowarstwowym). Ponadto wiele warstw pełni równocześnie kilka funkcji i wzajemnie się uzupełnia.

Do podstawowych warstw dachu zielonego, niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania, zalicza się m.in.:

• warstwę hydroizolacji – jeżeli nie jest odporna na przerost korzeni, musi być przykryta specjalną folią przeciwkorzeniową; jest to warstwa łatwo zapalna – klasa E reakcji na ogień,
• warstwę drenażową – musi być zdolna do szybkiego odprowadzenia nadmiaru wody z dachu zielonego; warstwa ta, w przypadku zastosowania płyt drenujących i gromadzących wodę, ze względu na użyte materiały (np. HDPE lub polietylen PE) jest łatwo zapalna,
• warstwę wegetacyjną – składają się na nią specjalistyczne substraty – podłoża ogrodnicze, w których korzeni się roślinność i których parametry dobierane i określane są w zależności od zastosowanych roślin i pożądanych właściwości całego systemu dachu zielonego,
• w zależności od potrzeb, inne warstwy specjalistyczne, np. włókniny filtracyjne, maty ochronne, warstwy lub komponenty akumulujące wodę, warstwy dyfuzyjne,
• inne – zgodne z systemowymi rozwiązaniami poszczególnych rodzajów dachów zielonych,
• roślinność, której dobór uzależniony jest od rodzaju dachu zielonego,
• elementy uzupełniające, np. studzienki rewizyjne, zabezpieczenia antyerozyjne, tzw. przejścia instalacyjne, kotwy i inne.

Ze względu na rodzaj hydroizolacji pokrycia dachowe dzielimy na:

• wykonane z materiałów bitumicznych (rolowanych) – papy termozgrzewalne modyfikowane SBS, APP,
• wykonane z materiałów rolowanych z tworzyw sztucznych i kauczuku – membrany dachowe PVC oraz EPDM,
• bezspoinowe – wszelkiego rodzaju masy.

Najbardziej trwałe oraz wytrzymałe na jakiekolwiek uszkodzenia mechaniczne lub wynikające z pracy samego podłoża dachu zielonego są rozwiązania z zastosowaniem:

• układu hydroizolacji z pap bitumicznych, składającego się z co najmniej dwóch warstw,
• membrany EPDM.

Ze względu na warstwę izolacji termicznej dachy zielone dzielimy na:

• nieocieplone – niemające warstwy termoizolacji,
• docieplone, które z uwagi na położenie (układ) warstw, dzielimy na:
   – tradycyjne, standardowe, zwykłe lub klasyczne – z termoizolacją znajdującą się pod warstwą hydroizolacji,
   – odwrócone z termoizolacją znajdującą się nad warstwą hydro¬izolacji.

W zależności od spadku połaci dachowej można przyjąć następujący podział:

• dachy płaskie, których połać dachowa pochylona jest < 20%,
• dachy skośne, których pochylenie połaci dachowej zawarte jest w przedziale od 20 do 50%,
• dachy strome z połacią dachową pochyloną > 50%.

Omawianego spadku połaci dachowej nie należy jednak mylić i utożsamiać z:

• kątem nachylenia konstrukcji – podawanym w stopniach, a nie w procentach,
• stopniem nachylenia zazielenionej powierzchni – również podawanym w stopniach, a nie w procentach.

Zgodnie z definicją NOT PSDZ:

• płaskie dachy zielone – o nachyleniu do ok. 10° (to jest < 20%),
• skośne dachy zielone – mające spadek ok. 10°~25° (to jest ok. 20~50%),
• strome dachy zielone – o nachyleniu powyżej 25° (to jest ok. > 50%).

Ze względu na rodzaj zastosowanej zieleni (użytych roślin) dachy zielone dzielimy na:

• ekstensywne – nazywane są czasem eco roof, co wyraźnie podkreśla ich ekologiczny aspekt. Miąższość warstwy substratu waha się w tym przypadku od 2 do 20 cm. Z głębokością substratu związany jest też dobór gatunkowy roślin – odznaczają się one płytkim systemem korzeniowym oraz niedużymi wymaganiami pielęgnacyjnymi. Najczęściej wykorzystywane są tu gatunki z rodzaju Sedum oraz Sempervirum,
• intensywne – na ich określenie często używana jest nazwa roof garden (ogród na dachu), która odnosi się do sposobu użytkowania, oddając tym samym bardzo precyzyjnie istotę takiego założenia. Jest to związane z rodzajem i miąższością podłoża, asortymentem roślin (nie tylko trawy i byliny, ale też drzewa i krzewy), a także dodatkowymi elementami, jak baseny, oczka wodne, fontanny, rzeźby ogrodowe, altany, ławki, trejaże, pergole itp.

Wskazany powyżej podział w sposób istotny implikuje zagadnienia pożarowe. Dachy zielone intensywne z jednej strony zawierają wiele łatwo zapalnych elementów zagospodarowania, do których zaliczyć można m.in. drzewa, krzewy, altany, ławki, trejaże, pergole, z drugiej jednak mogą znajdować się na nich obiekty, np. baseny, oczka wodne, fontanny, które poza funkcją kompozycyjno-ozdobną, mogą pełnić funkcję elementów wykorzystywanych w ochronie przeciwpożarowej, pod warunkiem spełnienia dodatkowych uwarunkowań projektowo-technicznych, określonych w §5 rozporządzenia w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych z 2009 r. [6].

Historycznym przykładem zielonego dachu są warszawskie Arkady Kubickiego (FOT.), które powstały w latach 1818–1821. Łączyły się one z Zamkiem Królewskim, wpisując się w otaczające ogrody. Arkady Kubickiego to parterowy budynek z siedmioma arkadami. Ich sklepienie ma układ krzyżowy i zostało połączone z terenem przy zamku, tworząc stropodach mający wymiary 195×24 m. W 1995 r. podjęto decyzję o renowacji obiektu, który niszczał od wilgoci, przy budowie nie zastosowano bowiem odpowiednich izolacji [7].

Lekki dach zielony

Odmianą ekstensywnego dachu zielonego jest lekki dach zielony (RYS. 1).

Tradycyjny (ekstensywny) system zielonych dachów składa się z trzech warstw konstrukcyjnych:

• warstwy drenażowej,
• warstwy podłoża i
• maty rozchodnikowo-mieszanej.

Podłoże (mieszanka lawy, pumeksu i kompostu) wykonane jest zgodnie z Wytycznymi FLL.

Podstawową różnicą między tradycyjnym dachem ekstensywnym a lekkim dachem zielonym jest zastąpienie warstwy podłoża wełną skalną. Wełna skalna to lekka warstwa wegetacyjna do uprawy roślin na dachach zielonych, która stanowi zamiennik substratu dachowego, zgodnie z Wytycznymi FLL. Jest to specjalistyczne bezsubstratowe podłoże wegetacyjne, które dzięki magazynowaniu wody w strukturze zapewnia warunki stabilnej wegetacji roślin przy zapewnieniu minimalnego obciążenia dachu. Dzięki wyjątkowo dużej porowatości, wełna skalna doskonale przepuszcza wodę, co zapobiega powstawaniu jej zastoin. Unikalna budowa włókien pozwala na gromadzenie wody użytecznej dla roślin. Odporność na ogień – klasa A1 według PN EN 13501 – pozwala stosować ją jako skuteczne zabezpieczenie przeciwpożarowe. Wełna skalna jest odporna mikrobiologicznie oraz na działanie promieniowania UV.

Zalety dachu ekstensywnego w układzie bezsubstratowym:

• maksymalna waga dachu po nasiąknięciu to ok. 55 kg/m²,
• możliwość realizacji na konstrukcjach o nachyleniu od 0 do 15°,
• redukcja grubości warstwy konstrukcyjnej na etapie projektowania – ekonomizacja budowy,
• brak konieczności używania ciężkiego sprzętu do transportu i układania podłoża,
• uzyskanie dodatkowego bezpieczeństwa NRO.

Zastosowanie zielonych dachów ekstensywnych na terenach miejskich

Istnieje przynajmniej kilka powodów, dla których zielone dachy ekstensywne można zastosować na dachach płaskich wielkopłytowych osiedli mieszkaniowych.

Zielony dach ekstensywny w przestrzeni osiedla to:

• zwiększona powierzchna pokryta roślinnością w obszarze zabudowanym przy stosunkowo niskich nakładach finansowych,
• odtworzenie lokalnie występujących zbiorowisk roślinnych (np. łąkowych, ruderalnych, segetalnych) – zachowanie różnorodności gatunków fauny i flory,
• względnie niewielkie obciążenie konstrukcji,
• poprawa niekorzystnego mikroklimatu miasta (susza letnia, wyspy ciepła),
• zwiększona retencja – ograniczenie spływu powierzchniowego wody opadowej do systemu kanalizacji,
• poprawa izolacji termicznej i odporności ogniowej budynku,
• poprawa walorów wizualnych – roślinność łagodzi monotonię krajobrazu miejskiego, w którym dominują widoczne z wyższych kondygnacji szare połacie dachów [9].

Dachy zielone a gospodarowanie wody opadowej

Hektary dachów zabudowy miejskiej mają silny związek z nadmiernym spływem powierzchniowym wód opadowych, jaki daje się zaobserwować na terenie miast. Przekłada się to na duże obciążenie systemu kanalizacji, jej częste awarie, kosztowną konserwację itd. Nadmierny odpływ skutkuje także wzrostem zagrożenia powodziami, zanieczyszczeniem wód powierzchniowych i innymi zagrożeniami.

Model na RYS. 2 prezentuje stopniową modyfikację bilansu wód opadowych (wariant A, B, C i D) wraz ze wzrostem udziału ekstensywnej zieleni dachowej w powierzchni dachów wszystkich budynków wielorodzinnych przy założeniu, że są to dachy płaskie do ok. 9% spadku, pokryte bitumem.

Typowy bilans powierzchni terenu zabudowy wielorodzinnej obejmuje:

• 60% budynki (powierzchnie dachów),
• 20% nawierzchnie nieprzepuszczalne,
• 20% zieleń (razem 100% powierzchni).

Przyjęto, że woda opadowa każdorazowo podlega trzem zasadniczym procesom:

• parowaniu z powierzchni architektonicznych – ewaporacji (E) lub roślinności i gruntu – ewapotranspiracji (EVP),
• spływowi powierzchniowemu do systemu kanalizacji i rzek (S),
• retencji (R) – gromadzeniu wody w podłożu.

Wariant A (brak zielonych dachów ekstensywnych) wskazuje, że 55% wody opadowej z terenów zabudowy wielorodzinnej jest tracone na skutek nadmiernego spływu powierzchniowego do kanalizacji i rzek. Retencja jest bardzo ograniczona (ok. 80% powierzchni nieprzepuszczalnych).

Ekstensywne zielone dachy (wariant B = 20% udziału dachów zielonych, C = 50% udziału dachów zielonych i D = 100% udziału dachów zielonych) pomagają wyraźnie zredukować straty wody opadowej, zwiększając ewapotranspirację i retencję przy założeniu, że procentowy udział powierzchni zabudowy, nawierzchni i zieleni osiedlowej pozostaje każdorazowo taki sam.

W aspekcie hydrologii miejskiej najważniejszą rolą zielonych dachów jest redukcja odpływu wód opadowych dzięki jej retencjonowaniu. Przy udziale roślinności znaczna część wody ulega też parowaniu lub jest wykorzystana do procesów życiowych. Porównując różne badania zagraniczne, ogólnie można stwierdzić, że zielone dachy mogą zatrzymać od 15% do 90% wody opadowej, przy czym średnia retencja wynosi w granicach 50–60%. Skuteczność retencyjna zielonych dachów jest zależna od pory roku (największa w miesiącach letnich), intensywności opadu oraz rodzaju i spadku zielonego dachu, grubości warstw substratu, a także zastosowanego gatunku roślin [10–12].

Prawidłowo wykonany zielony dach chłonie lub magazynuje wodę prawie na wszystkich warstwach. Rośliny pobierają wodę za pomocą systemu korzeniowego, a dodatkowe jej ilości odparowują do atmosfery z powierzchni liści. Głównym elementem redukującym odpływ z zielonego dachu jest substrat. Stosowany do wielowarstwowych nasadzeń intensywnych musi charakteryzować się pojemnością wody w granicach 45–65%. Nadmiar wody z substratu odprowadzany jest do warstw drenażowych, gdzie zostaje zmagazynowany. Następnie woda zasila warstwę wegetacyjną z kruszywem wypełniającym kubełki, wykorzystując do tego podsiąk kapilarny. W przypadku ulewnych deszczy, jeśli drenaż wypełni się do połowy, woda przelewa się pod niego, gdzie zostaje przejęta przez matę chłonno-ochronną (TABELA 1).

Zdolności retencyjne zielonego dachu są uzależnione od specjalnie zaprojektowanej mieszanki gruntowej, nazywanej substratem. Objętość magazynowanej wody zależy od kruszywa mineralnego użytego w warstwie wegetacyjnej oraz w warstwach drenażowych. Maksymalna pojemność wodna substratu maleje, jeżeli nieodpowiednio dobrano frakcję kruszywa mineralnego oraz jeżeli porowatość – wewnętrzna struktura absorbującego materiału – jest niska. Dodanie piasku lub substancji organicznych, takich jak kompost, kora czy torf, może istotnie zwiększyć maksymalną pojemność. Warto zauważyć, że stosowanie zielonych dachów na terenach zurbanizowanych o współczynniku uszczelnienia terenu na poziomie 60–80% może znacząco zredukować spływ powierzchniowy, a co za tym idzie także ilość ścieków, kanałów kanalizacyjnych i oczyszczalni [13].

Wpływ dachów zielonych na klimat miasta

Ekstensywne dachy zielone wprowadzane w obszarach osiedli mieszkaniowych mogą skutecznie łagodzić negatywne cechy klimatu miasta. Chodzi tu np. o zjawisko tzw. wysp ciepła na terenach ścisłej zabudowy miejskiej, gdzie temperatury powietrza mogą być wyższe nawet o 8–10°C w porównaniu z terenami podmiejskimi. Głównym powodem tego stanu rzeczy jest nagrzewanie się betonowych i szklanych powierzchni, a szczególnie dachów budynków, odprowadzanie wody opadowej kanalizacją do rzek oraz bardzo ograniczona retencja wody. Podczas upalnego dnia dachy z tradycyjnym pokryciem bitumicznym akumulują znaczne ilości ciepła i szybko nagrzewają się. Natomiast zielony dach ekstensywny może odbijać niemal dwukrotnie więcej promieniowania słonecznego niż dach pokryty papą bitumiczną [8].

Zielone dachy a izolacja akustyczna

Porośnięte roślinnością powierzchnie zapewniają również izolację akustyczną, co jest szczególnie ważne na terenach miejskich. Ta właściwość zielonych dachów wykorzystywana jest m.in. na lotniskach, gdzie przykładami mogą być porty we Frankfurcie i Zurychu. Wartość stłumionego dźwięku zależy od właściwości użytego podłoża i grubości warstwy wegetacyjnej (substratu), w najkorzystniejszych warunkach może dochodzić do 50 dB.

Dotychczas nie przeprowadzono badań na temat zależności rodzaju podłoża od tłumionego hałasu, dlatego bierze się pod uwagę jedynie grubość warstwy wegetacyjnej. Przy warstwie substratu 12 cm dźwięki są tłumione o maksymalnie 40 dB, a przy warstwie 20 cm nawet o ok. 50 dB. Ustalenia te zakładają tłumienie hałasu ze źródeł ogólnych, czyli takich, jakie występują w większości na terenach miejskich (m.in. ruch lotniczy), nie dotyczy to jednak ruchu samochodów. Korzyści te zatem dotyczą nieruchomości, którym doskwierają hałasy dobiegające znad ich dachu. Chcąc zmierzyć koszt hałasu, używa się Indeksu Deprecjacji Wrażliwości Hałasu (ang. Noise Sensitivity Depreciation Index), stanowiący średni spadek procentowy całkowitej wartości nieruchomości za 1 decybel wzrostu poziomu hałasu powyżej poziomu odniesienia [14].

Dachy biosolarne

Obudowa budynku jest korzystnym miejscem sytuowania aktywnych systemów pozyskiwania energii ze słońca (w strefach o właściwych warunkach ekspozycji słonecznej). Największe możliwości w tym zakresie dają powierzchnie dachowe oraz nachylone pod odpowiednim kątem powierzchnie elewacyjne, w dalszej kolejności elewacje płaskie (pionowe) o intensywnej insolacji [2] (TABELA 2).

Do rozwiązań helioaktywnych integrowanych z obudową budynku należą kolektory słoneczne oraz ogniwa fotowoltaiczne. Do niedawna systemy te stanowiły rodzaj instalacji umieszczanej na niezależnej konstrukcji, w żaden sposób niezwiązanej z formą budynku, zazwyczaj obniżając jej walory estetyczne. Ostatnie lata przyniosły znaczny postęp w zakresie możliwości harmonijnego integrowania, zarówno funkcjonalnego, jak i estetycznego tego rodzaju rozwiązań ze strukturą budynku [2] (RYS. 3).

Systemy fotowoltaiczne działają wydajniej w niższych temperaturach, które oferują zielone dachy ze względu na chłodzące efekty ewapotranspiracji. Lokalne systemy fotowoltaiczne stanowią bezemisyjne źródło energii dla budynku. Staranny dobór roślin w połączeniu z energią słoneczną może w rzeczywistości zwiększyć różnorodność biologiczną na zielonym dachu ze względu na zacienienie z paneli.

Zielone dachy i dachy z panelami słonecznymi są często uważane za odrębne – a nawet konkurencyjne – rozwiązania środowiskowe. Jednak praktyka łączenia tych dwóch technologii staje się coraz bardziej popularna na całym świecie. Współpraca, powszechnie nazywana dachami biosolarnymi, pomaga tworzyć bardziej wydajne miasta i zapewnia szerokie korzyści społeczne, gospodarcze i środowiskowe. Panele słoneczne wykorzystują przezroczyste szkło i ogniwa fotowoltaiczne do przekształcania surowej energii cieplnej słońca w energię elektryczną.

Energia słoneczna jest jedną z najpopularniejszych form energii odnawialnej, a instalacja paneli słonecznych na dachach budynków niesie ze sobą wiele korzyści:

• Niższe koszty energii elektrycznej – w zależności od liczby paneli i potrzeb elektrycznych budynku, dachy słoneczne są w stanie częściowo lub całkowicie zasilić odpowiednie budynki.
• Zerowa emisja – energia słoneczna nie wytwarza żadnych gazów cieplarnianych ani zanieczyszczeń wody, co czyni ją jedną z najczystszych form energii odnawialnej na rynku.

Badania wykazały, że zielone dachy zwiększają ilość energii słonecznej pozyskiwanej z paneli dachowych. W długie słoneczne dni panele fotowoltaiczne mogą faktycznie się nagrzać i zacząć tracić wydajność. Pobliska roślinność pomaga utrzymać mikroklimat na dachu w temperaturze zbliżonej do idealnej dla maksymalnej produkcji energii słonecznej.

Zielony dach i zjawisko fitoremediacji

Roślinność związana z zielonymi dachami ma również wpływ na zanieczyszczenie powietrza na obszarach miejskich. Wyznacznikami określającymi możliwości zielonego dachu do zmniejszania poziomu zanieczyszczeń jest jego powierzchnia oraz różnorodność użytych roślin, ponieważ niektóre gatunki pochłaniają więcej szkodliwych związków niż inne. Istotnymi czynnikami są także poziom zanieczyszczenia powietrza na danym terenie i klimat, jaki tam istnieje. Strefa klimatyczna jest ważnym czynnikiem, ponieważ obniżanie poziomu zanieczyszczeń powietrza przez rośliny jest zahamowane poza okresem wegetacyjnym, zwłaszcza, gdy na dachu utrzymuje się pokrywa śnieżna. Dlatego za podstawowy okres wegetacyjny w naszej strefie klimatycznej uznaje się 6 miesięcy.

W Polsce okres wegetacyjny (czas, w którym rozwijają się rośliny) wynosi od 190 dni w rejonach północnowschodnich do ponad 220 dni w rejonie południowo-zachodnim. Ze względu na tę rozpiętość, w zależności od regionu kraju, w którym znajduje się zielony dach, korzyści z tytułu zmniejszania zanieczyszczeń powietrza będą różne.

Każda roślina posiada zdolności fitoremediacji, czyli pochłaniania zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu. Szkodliwe pierwiastki, jakie usuwają lub przetwarzają rośliny to m.in. ołów (zaburzenia układu nerwowego i krwiotwórczego), miedź (w nadmiarze powodująca nadciśnienie tętnicze), kadm (gromadzony powoduje m.in. zaburzenia funkcji rozrodczych i metabolizmu), cynk (przy zatruciu powodujący osłabienie i niedokrwistość).

Zaletą fitoremediacji jest jej stosowanie w miejscu wysokiego stężenia zanieczyszczeń oraz fakt, że nie potrzebuje zaawansowanej infrastruktury technicznej. Fitoremediacja powoduje także obniżenie stężenia zanieczyszczeń, jakie trafiają do kanalizacji, dzięki czemu trafia do niej mniejszy ładunek substancji szkodliwych koniecznych do usunięcia przez oczyszczalnie ścieków.

Aby zwiększyć efektywność pochłaniania pyłów przez rośliny, dobiera się gatunki, które w większym stopniu oczyszczają powietrze. Niektóre rośliny, zwane hiperakumulatorami, potrafią przyswajać lub przetwarzać bardzo duże ilości zanieczyszczeń. Takim gatunkiem jest np. Tawlina jarzębolistna ‘Sem’ (Sorbaria sorbifolia ‘Sem’), która potrafi pochłonąć ponad 20 mg rakotwórczych pyłów na każdy 1 cm² swojej powierzchni. Do tego należałoby uwzględnić korzyści płynące z pochłaniania przez rośliny dwutlenku węgla (CO₂) [14].

Odporność ogniowa dachów zielonych

Zagadnienie bezpieczeństwa pożarowego implikuje szereg rozwiązań konstrukcyjnych oraz architektonicznych, niezbędnych do zachowania szczególnych wymagań stawianych obiektom budowlanym, w tym dachom zielonym, gdyż stanowią ich integralną cześć. Wymogi odporności ogniowej dachów, w tym dachów zielonych, określone są w dziale VI (pt. „Bezpieczeństwo pożarowe”) Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690, z późniejszymi zmianami). Przepisy w nim zawarte precyzują zależność pomiędzy przeznaczeniem obiektu budowlanego, sposobem jego użytkowania a wysokością i liczbą kondygnacji, a także położeniem w stosunku do poziomu terenu oraz innych obiektów budowlanych.

Nośność ogniowa (R) to zdolność elementu próbnego przekryć dachów (w analizowanym przypadku cały przekrój dachu zielonego – obejmujący wszystkie jego warstwy techniczne) do przenoszenia obciążeń w szczególności w trakcie działania wysokich temperatur (najczęściej ognia). Wyraża się ją w jednostce czasu, w której elementy nośne pełniące funkcje oddzielające zachowują nośność. Stan graniczny nośności ogniowej następuje, gdy element próbny przestaje spełniać swoją funkcję nośną wskutek zniszczenia mechanicznego lub utraty stateczności przez przekroczenie granicznych wartości przemieszczeń lub odkształceń spowodowanych działaniem wysokich temperatur.

Szczelność ogniowa (E) to zdolność elementu próbnego do uniemożliwiania przenikania przez niego produktu pożarowego takiego jak gaz, dym, para i płomienie. Stan graniczny szczelności ogniowej następuje wówczas, gdy element próbny przestaje spełniać funkcję oddzielającą na skutek pęknięć oraz szczelin, przez które swobodnie przenikają płomienie oraz gorące gazy pożarowe.

Izolacyjność ogniowa (I) to zdolność elementu próbnego do przeciwstawienia się przewodzeniu ciepła. Stan graniczny izolacyjności ogniowej elementu próbnego następuje w chwili, gdy przestaje on spełniać funkcję oddzielającą na skutek przekroczenia granicznej wartości temperatury powierzchni nienagrzewanej.

W przypadku realizowania przekrycia dachu zielonego opartego na konstrukcji nośnej typu strop żelbetowy wskazać należy, że sam w sobie przenosi on większe obciążenia w trakcie działania wysokich temperatur i jest zaliczany najczęściej do klasy REI 120 lub REI 60 odporności ogniowej.

Aby zapewnić odporność ogniową dachu zielonego o podłożu drewnianym lub z płyt OSB, należy w każdym przypadku obudować od spodu przekrycie dachowe np. ogniochronnymi płytami gipsowo-kartonowymi, spełniającymi pożądaną odporność ogniową klasy EI 30 lub EI 60. Uzyskuje się w ten sposób parametr szczelności i izolacyjności ogniowej EI, co w przypadku całego układu przekrycia dachowego klasyfikuje się jako układ o odporności ogniowej RE 30. Ponadto konstrukcja drewniana powinna być zabezpieczona dostępnymi środkami ogniochronnymi w celu uzyskania wymaganego stopnia trudnozapalności. Dostępne w ofercie handlowej systemy dachów, w tym również dachów zielonych, są najczęściej przebadane jedynie dla kąta nachylenia konstrukcji do ok. 25°. Natomiast przekrycia dachowe o większym spadku połaci dachowej wymagają tzw. dopuszczenia jednostkowego (o ile założenia wymagań ogniowych nie były przyjęte już na etapie projektowania).

Relacje między scenariuszem odniesienia a oddziaływaniami termicznymi (wszystkie wyroby z wyjątkiem podłóg – którymi w przypadku dachów zielonych są również podesty) określono w sposób następujący:

• klasa F: wyroby, dla których nie określono właściwości z uwagi na reakcję na ogień, i nie zaliczono ich do jednej z klas: A1, A2, B, C, D, E, np. materiał drzewny jako element estetyczny, stwarzający odmienne mikrowarunki dla flory i fauny, lub umieszczone na dachu zielonym pocięte drewno z wywierconymi otworami w celu stworzenia warunków siedliskowych dla insektów (bioróżnorodności) bez jego impregnacji – oba rozwiązania stosowane są w praktyce szwajcarskiej,
• klasa E: wyroby odporne w krótkim czasie na działanie małego płomienia, bez jego istotnego rozprzestrzeniania się, np. materiał drzewny jako element estetyczny, a także stwarzający odmienne mikrowarunki dla flory i fauny, lub umieszczone na dachu zielonym pocięte drewno z wywierconymi otworami dla stworzenia warunków siedliskowych dla insektów (bioróżnorodności) w przypadku jego impregnacji – oba rozwiązania stosowane w praktyce szwajcarskiej;
• klasa D: wyroby spełniające kryteria klasy E i odporne w dłuższym czasie na działanie małego płomienia, bez jego istotnego rozprzestrzeniania, dodatkowo zdolne do przejęcia działania pojedynczego płomienia z dostatecznym opóźnieniem i ograniczonym rozprzestrzenianiem ognia,
• klasa C: podobnie jak klasa D, lecz spełniające bardziej surowe wymagania,
• klasa B: podobnie jak klasa C, lecz ostrzejsze kryteria, np. specjalistyczne substraty firm Bauder dla zazielenień ekstensywnych, GCL (Zin Co), KIK Krajewscy, stosowane na dachach zielonych.
  Uwaga! Inne substraty mogą mieć inną klasę reakcji na ogień, a nawet nie być w ogóle przebadane,
• klasa A2: te same kryteria jak klasa B według PN-EN 13823; dodatkowo w warunkach rozwiniętego pożaru wyroby nie powinny mieć znacznego udziału w obciążeniu ogniowym i rozwoju pożaru, np. płyta gipsowo-kartonowa,
• klasa A1: wyroby tej klasy nie powinny mieć udziału w żadnej fazie rozwoju pożaru, łącznie z pożarem rozwiniętym, powinny spełniać także wszystkie wymagania klas niższych; klasyfikacja uzupełniająca obejmuje dymotworczość i płonące krople/odpady, np. wełna mineralna lub szklana, stosowane jako termoizolacja dachu zielonego na wysokich budynkach.

Klasyfikacja w zakresie reakcji na ogień obejmuje następujące podziały:

• Niepalność.
• Stopień palności:
  – niezapalność,
  – trudnozapalność,
  – łatwozapalność.
• Stopień rozprzestrzeniania ognia:
  – nierozprzestrzenianie ognia,
  – słabe rozprzestrzenianie ognia,
  – silne rozprzestrzenianie ognia.

Z uwagi na stopień rozprzestrzeniania ognia badano i klasyfikowano takie elementy obiektów budowlanych, jak:

• ściany wewnętrzne i zewnętrzne przy działaniu ognia od strony pomieszczenia,
• ściany zewnętrzne przy działaniu ognia od strony elewacji,
• okładziny ścienne wewnętrzne i zewnętrzne na podłożu z materiałów niepalnych przy działaniu ognia od strony okładzin,
• dachy (w tym dachy zielone) przy działaniu ognia od strony pokrycia i okapu,
• izolacje rur i kanałów (również na dachach zielonych).

Pod względem stopnia rozprzestrzeniania ognia elementy obiektu budowlanego (tj. dachu, w tym dachu zielonego) klasyfikuje się jako:

• NRO nierozprzestrzeniające ognia – w obszarze działania źródła ognia mogą ulec spaleniu, a poza tym obszarem nie ulegają spaleniu; nie dopuszcza się spalania po czasie badania ani też występowania płonących kropli lub odpadów stałych, jest to wymóg spełniany przez praktycznie wszystkie dachy zielone realizowane w Polsce. Ponadto NRO mają np. specjalistyczne substraty firm Bauder dla zazielenień ekstensywnych, GCL (Zin Co), KIK Krajewscy.
  Uwaga! Inne substraty mogą mieć różną klasę reakcji na ogień, dlatego bezwzględnie wymagane jest ich przebadanie.
• SRO słabo rozprzestrzeniające ogień – mogą ulegać spalaniu poza obszarem działania źródła ognia w zakresie określonym w kryteriach oceny badania; nie dopuszcza się spalania po czasie badania ani też występowania płonących kropli i odpadów stałych. Przykładem może być np. ułożenie na dachu zielonym materiału drzewnego jako elementu estetycznego, również stwarzającego odmienne mikrowarunki dla flory i fauny, lub umieszczenia na dachu zielonym pociętego drewna z wywierconymi otworami dla stworzenia warunków siedliskowych dla insektów (bioróżnorodności) – oba rozwiązania stosowane w praktyce szwajcarskiej.
• ŚRO silnie rozprzestrzeniające ogień, które ulegają spalaniu poza obszarem działania źródła ognia, poza zakresem określonym w kryteriach oceny przyjętym dla elementów słabo rozprzestrzeniających ogień, po czasie badania lub z występowaniem płonących kropli lub odpadów stałych, co ma miejsce np. w przypadku dachów zielonych ekstensywnych (o niewielkiej miąższości), realizowanych na słomie jako pierwszej warstwie podłoża lub na wysuszonej trawie jako warstwie wegetacyjnej – stosowane w praktyce szwajcarskiej.

Wyroby i elementy budowlane klasyfikowane są dodatkowo w zakresie:

• dymotwórczości (dlatego w Polsce słoma nie jest dopuszczana jako pierwsza warstwa podłoża dachu zielonego ekstensywnego).
  Dym to niejednorodna mieszanina, w której jedna z substancji (cząstki stałe) jest rozproszona w drugiej (ośrodkiem rozpraszającym jest gaz) – zawiesina bardzo drobnych cząstek stałych w gazie. Cząsteczki dymu mogą być układami złożonymi, które stanowią np. kropelki cieczy, fragmenty ciała stałego oblepione cieczą albo smolistą substancją. Zazwyczaj powstaje w wyniku niecałkowitego spalania i często towarzyszy ogniowi. Na dachu zielonym utrudnia akcję ratowniczą, gdyż ogranicza widoczność.
  Określanie dymotwórczości pierwotnie polegało na wyznaczaniu w warunkach eksperymentalnych tzw. gęstości optycznej, czyli osłabienia natężenia światła przechodzącego przez warstwę dymu. Obecnie sposób określania dymotwórczości opisany jest w normie PN-89/B-02856 „Metoda badania właściwości dymotwórczych materiałów”. Wskazuje ona, jak oceniać te właściwości na podstawie osłabienia (zmiany) kontrastu wzorca optometrycznego,
• toksyczności produktów spalania,
• kapania i odpadania pod wpływem ognia.

Niepalne wyroby i materiały to produkty pochodzenia nieorganicznego, zawierające nie więcej niż 1% masy lub objętości homogenicznie rozprowadzonego materiału organicznego, lub wyroby wykonane z kilku materiałów niepalnych. Jeżeli wyrób powstał w wyniku klejenia wielu materiałów niepalnych, ilość użytego kleju nie może przekraczać 0,1% masy bądź objętości wyrobu.

Kryteria użytkowe dla dachów zostały określone w decyzji Komisji Europejskiej. Wprowadza się trzy odrębne metody badań, które scharakteryzowano w raporcie CEN (CR 1187:2001). Badania oparto na metodach: t1, t2, t3, t4, co odpowiada następującym oddziaływaniom:

• t1 – płonąca głownia (metoda niemiecka),
• t2 – płonąca głownia + wiatr (metoda francuska),
• t3 – płonąca głownia + wiatr + promieniowanie cieplne (metoda szwedzka),
• t4 – metoda trzystopniowa wymagająca przeprowadzenia kolejno badań t1, t2, t3, tj. płonąca głownia + wiatr + promieniowanie cieplne (metoda brytyjska).

Na mocy decyzji Komisji Europejskiej wprowadzone są następujące klasy dachów:

• B_ROOF (t1), F_ROOF (t1),
• B_ROOF (t2), F_ROOF (t2),
• B_ROOF (t3), C_ROOF (t3), D_ROOF (t3), F_ROOF (t3).

Przekrycia dachów, w tym dachów zielonych, spełniające kryteria grupy B i niespełniające jednego lub więcej kryteriów grupy A, klasyfikuje się jako słabo rozprzestrzeniające ogień (SRO). F_ROOF (t1) – takie przekrycia dachów klasyfikuje się jako silnie rozprzestrzeniające ogień (ŚRO) [17].

W zakresie odporności ogniowej przekryć dachów zielonych oraz stopnia rozprzestrzeniania ognia wymagania wynikają z obowiązujących przepisów techniczno-budowlanych, zawartych w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Przekrycie dachowe (bez względu na formę i układ czy też budowę) podlega powyższym wymaganiom prawnym.

Budowa dachu zielonego jest trudniejsza i bardziej skomplikowana niż budowa dachu bez roślinności, gdyż dach zielony składa się z układu większej liczby poszczególnych, silnie zależnych od siebie specjalistycznych warstw. Tym samym budowa dachu zielonego wymaga staranniejszego sprawdzenia odporności ogniowej poszczególnych komponentów w ich wzajemnej korelacji. Trudniejsze jest wobec tego również jego badanie pod kątem oddziaływania ognia zewnętrznego, ze względu na zastosowanie materiałów palnych (TABELA 3).

§221 ust. 1 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie przewiduje, że „nad pomieszczeniem zagrożonym wybuchem należy stosować lekki dach, wykonany z materiałów co najmniej trudno zapalnych, o masie nieprzekraczającej 75 kg/m² rzutu, licząc bez elementów konstrukcji nośnej dachu, takich jak podciągi, wiązary i belki”.

Z przyczyn konstrukcyjnych jest to warunek wyjątkowo trudny do spełnienia i możliwy jedynie w przypadku dachów zielonych ekstensywnych ze specjalnie wyprodukowanym substratem lekkim.

Układ urbanistyczny Warszawy a Miejskie Wyspy Ciepła (MWC)

W ramach projektu KLIMADA („Przygotowanie założeń strategii adaptacji sektorów wrażliwych na zmiany klimatu”) realizowanego w Instytucie Ochrony Środowiska Państwowego Instytutu Badawczego i finansowanego przez Ministerstwo Środowiska i Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej wykonano symulacje intensywności MWC do 2100 r. Symulacje przeprowadzono dla scenariusza A1B zmian klimatu, dla modeli MPI-M-REMO-ECHAM5 oraz DMI-HIRHAM5-ARPEGE.

W wyniku analiz stwierdzono, że wartości średnie oraz uśrednione wartości maksymalne wskaźnika UHI powinny do końca XXI wieku utrzymywać się w Warszawie na poziomie zbliżonym do obecnego. Należy jednak założyć nieznaczny jego wzrost związany ze wzrostem wielkości miasta. Uwzględniając wzrost liczby mieszkańców Warszawy w tempie podobnym do obserwowanego w pierwszej dekadzie obecnego wieku, można przyjąć, że w 2030 r. miasto będzie liczyło 1790 tys., w 2060 r. – 1900 tys., a pod koniec wieku – nieco ponad 2 mln mieszkańców [19].

Na podstawie dokumentów planistycznych wyznaczono rozmieszczenie po 2070 r. tych form zagospodarowania terenu Warszawy, które mają wpływ na powstanie, intensywność i zasięg przestrzenny miejskiej wyspy ciepła. Większość terenów wolnych od zabudowy lub zajętych pod zabudowę niską luźną jest w planach rozwoju miasta przeznaczona pod zabudowę niską zwartą. Wyraźnemu zwiększeniu ulegnie także odsetek terenów z zabudową przemysłową oraz śródleśną [18].

Rozwoju dużych aglomeracji nie da się powstrzymać, ale da się zniwelować negatywne skutki tego rozwoju. Jednym ze sposobów jest zwiększenie udziału zieleni w przestrzeni miejskiej. Zielony dach znakomicie spełnia to zadanie.

Korzyści ze stosowania dachów zielonych

Dachy zielone pełnią szereg wzajemnie powiązanych funkcji, wywołując różnorodne korzystne efekty, które można zaszeregować do trzech głównych kategorii:

• efekty ekologiczne (środowiskowe),
• efekty ekonomiczne i ochronne,
• efekty społeczne, związane z planowaniem miast i przestrzeni otwartych.

Podstawowe efekty ekologiczne:

• redukcja zjawiska miejskiej wyspy ciepła, głównie poprzez ewapotranspirację,
• odbijanie promieniowania słonecznego, zacienianie oraz inne wpływy,
• spowalnianie odpływu wód opadowych, tworzenie zbiorników retencyjnych, przywracanie naturalnego obiegu wody oraz poprawa mikroklimatu w wyniku transpiracji i ewaporacji oraz zacieniania,
• możliwość recyklingu ścieków szarych (odzysku wody do określonych celów),
• wiązanie pyłu i zanieczyszczeń powietrza (na zasadzie fitoremediacji), redukcja powstawania pyłu w porównaniu z dachami ze zwietrzałym pokryciem albo z balastem żwirowym,
• redukcja CO₂ bezpośrednio i pośrednio poprzez ograniczanie zużycia energii na ogrzewanie, a zwłaszcza chłodzenie, umożliwienie tworzenia bioróżnorodności na terenach zabudowanych.

Najważniejsze efekty ekonomiczne:

• zwiększenie trwałości konstrukcji dachu i jego warstw hydro- oraz termoizolacyjnych w wyniku ograniczenia wahań temperatury, zablokowania dostępu promieniowania UV, zmniejszenia wpływu zjawisk wilgotnościowych i oddziaływania zanieczyszczeń,
• zmniejszenie uszkodzeń izolacji wodochronnej (pokrycia dachowego) powodowanych zewnętrznymi (eksploatacyjnymi) oddziaływaniami mechanicznymi, wpływem opadów atmosferycznych (deszczu, gradobicia) i ssania wiatru,
• ochrona przed iskrami i przepływem ciepła,
• zwiększanie ochrony cieplnej zimą i w szczególności latem, co wpływa na zmniejszenie zużycia energii na ogrzewanie i chłodzenie,
• retencja wody deszczowej, zmniejszenie kosztów odprowadzania ścieków,
• odciążanie miejskiego systemu kanalizacyjnego,
• możliwość oszczędności wody przeznaczonej np. do spłukiwania toalet lub podlewania roślin poprzez wykorzystanie wody z recyklingu ścieków szarych,
• poprawa izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych, redukcja hałasu miejskiego poprzez ograniczenie odbijania fal dźwiękowych,
• zwiększenie wydajności instalacji fotowoltaicznych w wyniku wyparnego chłodzenia dachu,
• ochrona przed elektrosmogiem i promieniowaniem telekomunikacji mobilnej,
• zmniejszenie odblasków światła słonecznego i podniesienie komfortu wizualnego,
• zwiększanie wartości nieruchomości dzięki atrakcyjnemu zazielenieniu budynków,
• punkty w systemach certyfikacji ekologicznej, takich jak LEED i BREEAM,
• polepszanie wizerunku właścicieli i użytkowników budynków wskutek postrzegania ich odpowiedzialnych działań zgodnych z zasadami zrównoważonego rozwoju.

Główne efekty społeczne:

• powiększanie otwartych obszarów zielonych bez zwiększania powierzchni działek,
• odzyskiwanie obszarów zielonych i przestrzeni otwartych (jako forma rekompensaty na terenach, które zostały zabudowane albo zamknięte), zapewniających tymczasowe lub stałe siedliska dla roślin i zwierząt,
• poprawa wyglądu terenów miejskich (a także wiejskich) poprzez wprowadzenie dodatkowych roślin oraz stref zielonych w celu podkreślenia formy i faktury elementów przestrzennych,
• zapewnianie widocznym dla otoczenia dachom płaskim bardziej naturalnego wyglądu niż dachy ze zwietrzałym pokryciem albo z balastem żwirowym,
• możliwość wykorzystania zielonych dachów użytkowych (z możliwością dostępu) jako dodatkowych miejsc odpoczynku, spotkań, uprawiania sportu, zabaw,
• „terapia ogrodnicza” polegająca na wpływie widoku roślinności na zmniejszenie stresu lub przyspieszenie procesu powrotu do zdrowia, zagospodarowanie wolnego czasu pracą przy uprawie roślin [20].

Literatura

1. A. Kaliszuk-Wietecka, „Budownictwo zrównoważone. Wybrane zagadnienia z fizyki budowli”, PWN, Warszawa 2017.
2. J. Marchwiński, K. Zielonka-Jung, „Współczesna architektura proekologiczna”, PWN, Warszawa 2012.
3. B. Edwards, „Sustainable Architecture”,,,Architectural Design”, Vol. 71, 04.2001.
4. J. Wines, „Green Architecture”, Taschen, Koln 2000, s. 65–66.
5. „Budownictwo ogólne”, t. 4, praca zbiorowa pod kierunkiem dra hab. inż. Wiesława Buczkowskiego, Arkady, Warszawa 2010.
6. A.J. Rabiński, M.P. Woszczyk, „Bezpieczeństwo pożarowe dachów zielonych a zagadnienia formalnoprawne”, „Murator” 1/2015.
7. M. Bartkowicz, „O tym, jak na przestrzeni dziejów powstawały zielone dachy”, www.pomyslnadom.pl
8. Laboratorium Dachów Zielonych, www.dachyzielone.pl
9. J. Łukasiewicz, „Zielone dachy ekstensywne jako adaptacja powierzchni straconej w osiedlach mieszkaniowych”, „Dachy Zielone” 3/2010.
10. N. Dunnet, A. Clayden, „Rain Gardens. Managing water sustainably in the garden and designed landscape”, Timber Press, Portland, London 2008.
11. W. Ernst, I. Weigerding, „Oberflächenentwässerung, Gewässerentlastung durch ökologische/ökonomische Planung”, „Bundesblatt” 34 (11), 1985, s. 722–732.
12. A. Teemusk, Ü. Mander, „Rainwater runoff quantity and quality performance from a greenroof: The effects of short-term events”, „Ecological engineering” 30, 2007, s. 271–277.
13. I. Polańska, M. Piskorek, „Zielone dachy w walce z lokalnymi podtopieniami”, „Zieleń Miejska” 11/2010.
14. M. Żaryn, Ł. Nawrot, „Zrównoważony rozwój czy efektywność ekonomiczna – wybrane aspekty realizacji inwestycji w „zielone dachy” w Polsce, Biuletyn Stowarzyszenia Rzeczoznawców Majątkowych Województwa Wielkopolskiego, nr 1–2/35-36.
15. R. Krippner, „The Building Skin as Heat and Power Generator”, [w:] „Building Skins” pod red. Ch. Schitticha, Birkhauser, Basel–Boston–Berlin 2006, s. 47–59.
16. Materiały informacyjne producenta https://www.icbprojects.co.uk.
17. A. Rabiński, M. Woszczyk, „Bezpieczeństwo pożarowe dachów zielonych a zagadnienia formalnoprawne”, „Informator Budowlany Murator” 12/2014.
18. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690).
19. K. Błażejczyk, M. Kuchcik, P. Milewski, J. Szmyd, W. Dudek, A. Błażejczyk, B. Kręcisz, „Miejska wyspa ciepła w Warszawie”, Informator PAN IGiPZ, Warszawa 2014.
20. M. Gaczek, S. Fiszer, „Dachy zielone – korzyści i mankamenty”, „Builder” 11/2015.