Dachy zielone a poprawa efektywności energetycznej budynków

Budynki odpowiadają za około 40% zużycia energii w UE i 36% emisji gazów cieplarnianych. Jedynie 1 procent budynków poddaje się co roku renowacji pod kątem efektywności energetycznej. Dlatego skuteczne działania w tym zakresie mają ogromne znaczenie w dążeniu do tego, aby Europa stała się neutralna klimatycznie [1]. Jednym z elementów kompleksowych modernizacji powinny stać się renowacje dachów.

Zalety zielonych dachów

Podstawowe zalety zielonych dachów, przyczyniające się do zapobiegania skutkom zmian klimatu, to:

• retencjonowanie wód opadowych i zmniejszanie ryzyka powodzi miejskich,
• ograniczanie tak zwanych miejskich wysp ciepła i niwelowanie negatywnych skutków tego zjawiska,
• a także wspieranie różnorodności biologicznej poprzez tworzenie w miastach siedlisk dla fauny i flory oraz systemów zielonych korytarzy.

Dachy pokryte roślinnością mają korzystny wpływ na oczyszczanie powietrza i poprawę efektywności energetycznej budynków, a co za tym idzie ograniczenie emisji CO₂ do atmosfery. Oszczędności energii w budynkach wyposażonych w takie dachy wynikają przede wszystkim z lepszej izolacji termicznej dachów wykończonych zielenią niż tych tradycyjnych – ze standardowym pokryciem.

Europejskie przykłady

W większości miast i państw europejskich rośnie świadomość potencjału zielonych dachów w zakresie poprawy efektywności energetycznej budynków i korzyści wynikających ze stosowania tego rozwiązania w celu zapobiegania skutkom zmian klimatycznych.
Przykładem może być Hamburg, który prowadzi bardzo przemyślane, strategiczne działania wspierające budowę zielonych dachów, jako narzędzia w walce z niekorzystnymi zmianami klimatu.

To hanzeatyckie miasto jest pierwszą niemiecką metropolią, która rozwinęła wszechstronną strategię zielonych dachów. Strategia, której celem było stymulowanie ich budowy, jest realizowana od kwietnia 2014 r. Jej założeniem było obsadzenie roślinnością aż 100 ha powierzchni dachowej w obszarze miejskim, co stanowi 70% wszystkich dachów, na których można zastosować tę technologię.

Projekt został zainicjowany przez Hamburskie Ministerstwo Środowiska i Energii we współpracy z Uniwersytetem HafenCity. Ministerstwo Środowiska i Energii zapewniło wsparcie finansowe potrzebne do stworzenia zielonych dachów – w sumie było to 3 mln EUR w latach 2015–2019. Do programu dotacyjnego były kwalifikowane zarówno renowacje dachów na budynkach istniejących, jak i budowa zielonych dachów na nowych obiektach [2].

Kolejnym przykładem są Czechy, gdzie budowa zielonych dachów jest dotowana w ramach programu „Nová zelená úsporám” (co można tłumaczyć jako „Nowe zielone oszczędności”), którego celem jest poprawa efektywności energetycznej istniejących budynków (renowacje) lub budowa nowych, energooszczędnych domów jednorodzinnych i wielorodzinnych. Takie dachy są więc traktowane jako jeden z elementów wpływających na lepszą efektywność energetyczną budynków.

Program powstał w latach 2009–2010 i od tamtej pory przeszedł szereg ulepszeń. Obecnie w ramach tego programu wsparcie budowy zielonych dachów jest udzielane w formie stałej dotacji w wysokości 800 CZK/m² powierzchni. Od maja 2020 r. podniesiono kwotę dotacji z pierwotnej kwoty 500 CZK/m². Obejmuje on realizację zielonych dachów w uprawie ekstensywnej, półintensywnej oraz intensywnej [3].

W Londynie, jak podaje Dusty Gedge, prezydent European Federation of Green Roof Associations, niemal trzy czwarte powierzchni miasta stanowią dachy. Tylko w samym centrum prawie 32% dachów może być zmodernizowanych z zastosowaniem technologii zielonych dachów. To pokazuje, jaki jest potencjał dachów, który może być wykorzystany w procesach mitygacji i adaptacji do zmian klimatu w tej metropolii. Podobnie może być w innych dużych miastach na świecie. Warto dodać, że w ostatnich 20 latach w Londynie powstało ­około 1,5 miliona metrów kwadratowych zielonych dachów [4].

Efektywność energetyczna budynków z zielonymi dachami

Zielone dachy nie nagrzewają się w takim stopniu jak wykończone standardowymi materiałami pokryciowymi. Badania prowadzone w Nowym Jorku (Rosenzweig i in. 2006 r.) wykazały, że w upalne letnie popołudnie temperatura powierzchni dachu pokrytego standardowym pokryciem może być nawet o 40°C wyższa od temperatury powierzchni zielonego dachu. Średnio (pomiary prowadzone w lipcu 2003 r.) temperatura powierzchni standardowego dachu była wyższa o 19°C w ciągu dnia i niższa o 8°C nocą od powierzchni zielonego dachu.

Z kolei temperatura wewnątrz budynku pokrytego zielonym dachem była w dzień średnio o 2°C niższa, a w nocy średnio o 0,3°C wyższa. Oznacza to oszczędność energii związaną z ograniczeniem strat ciepła przez stropodach w zimie oraz mniejszą potrzebę klimatyzowania pomieszczeń w lecie.

Badania przeprowadzone dla budynków wielopiętrowych w Madrycie (Alcazar i Bass, 2005 r.) wykazały, że oszczędność energii wynosi 0,5% w sezonie grzewczym oraz 6% w sezonie letnim. Obecność zielonego dachu pozwala na obniżenie temperatury w pomieszczeniach pod nim średnio o 2–5°C [5, 6], natomiast 20 cm warstwa substratu i 20–40 cm warstwa roślinności ma identyczne właściwości izolacyjne co 15 cm warstwa wełny mineralnej [7, 8].

Dachy zielone mają więc wpływ na redukcję emisji CO₂ do atmosfery – obniżając temperaturę, przyczyniają się do oszczędności energetycznych, co pozwala na redukcję CO₂ emitowanego przy produkcji energii. Ponadto roślinność posadzona na dachach pochłania CO₂ i w procesie fotosyntezy produkuje tlen, filtrując przy tym zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu.

Rola dachów zielonych w strategii Fala Renowacji

Potwierdzeniem roli jaką będzie miała zielona infrastruktura, w tym dachy zielone w realizacji strategii Fala Renowacji jest list,jaki prezes Światowej Sieci Zielonej Infrastruktury (World Green Infrastructure Network – WGIN) prof. Manfred Koehler otrzymał z DG ENER opracowującej i realizującej politykę Komisji Europejskiej w zakresie energii. WGIN aktywnie włączało się w opracowywanie strategii Fala Renowacji i będzie współpracować przy jej implementacji.

W liście Komisji Europejskiej skierowanym do WGIN została podkreślona rola tzw. Nature Based Solution (NBS) i znalazło się potwierdzenie, że rozwiązania oparte na zasobach przyrody są wyróżnione wśród głównych obszarów interwencji i prowadzą do zdecydowanych działań umożliwiających szerokie spektrum zmian w ramach Fali Renowacji. Z ramienia polskich organizacji z WGIN współpracuje Polskie Stowarzyszenie „Dachy Zielone”, którego prezes dr inż. Marta Weber-Siwirska jest członkiem zarządu Światowej Sieci Zielonej Infrastruktury.

Produkcja energii na zielonych Dachach

Mówiąc o efektywności energetycznej w kontekście dachów zielonych, warto podkreślić, że zastosowanie paneli fotowoltaicznych na dachu obsadzonym roślinnością podnosi efektywność działania samej instalacji solarnej [9]. Zachodzi tu efekt synergii podczas wytwarzania prądu – stosunkowo niska temperatura powierzchni zazielenionej (w porównaniu do dachów tradycyjnych) prowadzi do mniejszego nagrzewania modułów fotowoltaicznych, co poprawia ich sprawność.

Przed podjęciem decyzji o budowie zielonego dachu na istniejącym budynku trzeba sprawdzić kilka istotnych elementów związanych ze stanem technicznym samego dachu oraz całego budynku. Pomocne w tym mogą być odpowiedzi na poniższe pytania:

• Przede wszystkim, czy stan techniczny i konstrukcja istniejącego budynku i jego dachu wytrzymają obciążenie warstwami zielonego dachu, w sytuacji ich pełnego nasycenia wodą?
• Czy zastosowano lub można zastosować izolację wodochronną, która jest odporna na przerastanie przez korzenie roślin?
• Czy, jeśli istniejący dach płaski jest np. balastowany żwirem, to po zdemontowaniu tej warstwy będzie można ułożyć lekki zielony dach mający tę samą wagę, co znajdująca się do tej pory na dachu warstwa żwiru?

Powyżej zasygnalizowano jedynie kilka kwestii, na które należy zwrócić uwagę, podejmując decyzję o renowacji dachu i zastosowaniu na nim technologii zielonego dachu. Przy czym należy zaznaczyć, że nie wyczerpują one tego zagadnienia. Każdy projekt renowacji dachu należy rozpatrywać indywidualnie, biorąc pod uwagę stan i dane techniczne konkretnego budynku, we współpracy z architektem i konstruktorem, a także z dostawcą technologii zielonego dachu i wykonawcą

Jak pokazują doświadczenia z licznych miast europejskich, jeśli zachodzi potrzeba renowacji budynku, poprawy jego efektywności energetycznej i stworzenia zielonego dachu na istniejącym obiekcie, to zastosowanie mogą mieć specjalistyczne systemy lekkich dachów zielonych, które są dostępne także w Polsce.

Literatura

1. „Fala Renowacji – korzyści wynikające z kompleksowej modernizacji energetycznej budynków”, „IZOLACJE” 10/2020, s. 21–26.
2. K. Wolańska, „Strategia zielonych dachów miasta Hamburg”, wywiad z Klausem Hoppe z Wydziału Architektury Krajobrazu i Zieleni Miejskiej Urzędu Środowiska i Energii miasta Hamburg, ZielonaInfrastruktura.pl (dostęp 12.11.2020 r.).
3. sfzp.cz/zvysujeme-dotaci-na-zelene-strechy (dostęp 09.11.2020 r.).
4. Dusty Gedge, „World Green Roof Day”, www.worldgreenroofday.com (dostęp 09.11.2020 r.).
5. Y. Harazono, „Effect of rooftop vegetation using artificial substrates on the urban climate and the termal load of buildings”, „Energy and Building” 15–16/1990/91, s.435–442.
6. R. Kumar, S. Kaushik, „Performance evaluation of green roof and shading for thermal protection of building”, „Energy and Building”, 40/2005, s. 505–511.
7. N. H. Wong, Y. Chen, „Tropical urban heat islands. Climate, buildings and greenery”, Nowy Jork 2009.
8. M. Kuhn, „Rooftop greening”, „Eco Architecture”, 1996.
9. FLL, „Wytyczne dla dachów zielonych – wytyczne do projektowania, wykonywania i utrzymywania dachów zielonych”, DAFA 2020.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!