Fale upałów i ulewne deszcze, które nasilają się w wyniku zmian klimatu oraz związane z nimi szkody powodziowe to jedne z największych wyzwań dla miast w XXI wieku. Duże, uszczelnione obszary nagrzewają się szybko latem i nie mają możliwości zatrzymywania wody deszczowej. Szara infrastruktura powinna być jedynie ostatecznością, a należałoby częściej wybierać znane od dawna zielone, niebieskie i niebiesko-zielone alternatywy, które są w stanie ograniczyć spływanie wody deszczowej do kanalizacji i poprawić mikroklimat dzięki naturalnej wydajności chłodzenia. Systemy dachów zielonych to rozwiązanie na miarę naszych czasów i potrzeb, jednak tylko wtedy, gdy są one właściwie dobrane.
fot. Optigrün
Kryteria wyboru właściwego zielonego dachu
Każdy system zielonego dachu jest projektowany z myślą o konkretnym celu, czy to najlżejsza możliwa konstrukcja, czy zwiększona bioróżnorodność lub maksymalna retencja wody deszczowej… Nasuwa się jednak pytanie: w jakim stopniu poszczególne konstrukcje przyczyniają się do spełnienia wymagań miast w odniesieniu do zmian klimatycznych?
Dwa niezwykle ważne kryteria oceny wkładu zielonego dachu w projektowanie obszarów miejskich odpornych na zmiany klimatu to zdolność parowania i związana z nią wydajność chłodzenia. Maksymalizacja parowania przez roślinność i przez podłoże przywraca naturalny obieg wody i zmniejsza ryzyko zalania poprzez zminimalizowanie objętości spływu. Jednocześnie odparowanie wody latem daje naturalny efekt ochłodzenia, co może zauważalnie poprawić mikroklimat.
Wyniki niedawno opublikowanego badania naukowego pokazują, że nie wszystkie zielone dachy są takie same. Zbadano cztery różne systemy dachu zielonego pod kątem ich zdolności parowania i chłodzenia:
– zielony dach o szczególnie lekkiej konstrukcji i małym zbiorniku wody (1)
– zielony dach o średniej grubości podłoża i średnią zdolnością gromadzenia wody (2)
– zielony dach o umiarkowanej grubości podłoża i z akumulacją wody (3)
– zielony dach ze średnim magazynowaniem wody i z grubą warstwą podłoża (4).
fot. Optigrün
Zdolność parowania zielonych dachów
Latem, kiedy wydajność chłodzenia jest szczególnie ważna, zielone dachy odparowują do 4,88 l/dzień/m². Istnieją jednak zasadnicze różnice między poszczególnymi systemami zielonych dachów. Można je przypisać przede wszystkim wielkości i rodzajowi warstwy magazynującej wodę, grubości podłoża i roślinności. Większa mata retencyjno-drenażowa zwiększa zdolność parowania – pokazuje to porównanie dachu naturalnego i dachu retencyjnego, dwóch ekstensywnych systemów, które w tym badaniu różnią się jedynie wielkością warstwy retencyjnej. Ekstensywne zielone dachy z dużą zdolnością magazynowania wody, dachy retencyjne, odparowują z podobną intensywnością jak intensywne zielone dachy.
Chociaż ogród dachowy o grubości podłoża 15 cm i roślinności trawiastej ma znacznie grubszą strukturę niż dach retencyjny, ten ostatni osiąga podobnie wysokie wartości parowania jak dach zielony intensywnie ze względu na szczególnie wydajną matę retencyjno-drenażową.
fot. Optigrün
Chociaż lato 2021 r. było deszczowe, w drugiej połowie czerwca nastąpiła również dłuższa pora sucha. Ze względu na brak wody średnie wartości parowania z dachu ekonomicznego i naturalnego są tylko nieznacznie wyższe niż w maju i lipcu. Z drugiej strony dach retencyjny i ogród dachowy wykazują znacznie zwiększoną zdolność parowania. Większa mata retencyjno-drenażowa jest zatem wyraźną zaletą dachów zielonych w porze suchej, ponieważ roślinność pozostaje żywotna, a zdolność chłodzenia poprzez parowanie rozwija się w pełni właśnie w tych okresach.
Wydajność chłodzenia przez parowanie
Systemy zielonego dachu o wysokiej wydajności parowania mają największą naturalną wydajność chłodzenia: zarówno temperatura podłoża, jak i temperatura powietrza na poziomie wegetacji są znacznie niższe w przypadku dwóch systemów zielonego dachu o wysokiej wydajności parowania.
Jest to widoczne nie tylko w pojedyncze upalne dni, ale dla całych miesięcznych średnich. W celu przedstawienia „średniego dnia czerwcowego” utworzono średnio 30 pojedynczych dni na każdą godzinę: podczas gdy powietrze przy powierzchni dachu zielonego ekstensywnego o niskiej grubości warstwy substratu w godzinach południowych osiąga średnią temperaturę prawie 30°C, przy dachu retencyjnym mierzy tylko 22°C. Różnica temperatur powietrza między dachem ekonomicznym a dachem retencyjnym wynosi średnio ponad 3,5 °C w południe.
fot. Optigrün
Oprócz zdolności parowania różnice te można również przypisać wilgotności podłoża: System dachowy ze stałą akumulacją wody ma średnią wilgotność podłoża 26,5%, a zatem jest o 10% wyższy niż system dachu zielonego o identycznej strukturze, ale z mniejszą warstwą magazynującą wodę. Wysokie wartości wilgotności podłoża wynikają z techniki, która umożliwia powrót wody zmagazynowanej w przestrzeni retencyjnej do warstwy podłoża: tak zwane mostki kapilarne łączą warstwę magazynującą wodę z podłożem i umożliwiają jej unoszenie się za pomocą sił kapilarnych. Utworzony w ten sposób pasywny system nawadniania umożliwia szczególnie wysokie tempo parowania nawet w czasie, gdy wysychają inne systemy zielonego dachu.
fot. Optigrün
Systemy dachu zielonego – wyniki badań decydujące przy wyborze
Z jednej strony wyniki pokazują, że istnieją duże różnice między różnymi systemami zielonych dachów pod względem ich wpływu na mikroklimat. Ponadto badanie dostarcza ważnych wskazówek, które elementy zielonego dachu odgrywają szczególnie ważną rolę w adaptacji miast do zmian klimatu: odpowiednia warstwa magazynująca wodę nie tylko zapewnia bujną zieleń w porze suchej, ale także odciąża kanalizację miejską, zapobiega zalaniu poprzez zatrzymywanie wody deszczowej i zapewnia maksymalną wydajność odparowywania i chłodzenia. Nawet dachy z grubymi warstwami podłoża i roślinnością trawiastą mogą przywrócić naturalny obieg wody, mimo iż są bardziej podatne na stres suszy.
W związku z tym nie tylko istotna jest różnica, czy dach jest zielony, czy nie, ale także, który system dachu zielonego został użyty do jego zazieleniania!
Na stacji pomiarowej utworzonej w ramach prezentowanego badania wciąż gromadzone są dane, które przyczyniają się do lepszego zrozumienia mikroklimatu dachów zielonych. Takie informacje są niezbędne do zrozumienia szerokiej gamy systemów zielonych dachów i podejmowania właściwych decyzji dotyczących projektowania zrównoważonych i przyjaznych miast w dobie zmian klimatycznych.
Autorzy:
Dominik Goessner
Kierownik Działu Badań i Rozwoju, Zarządzanie Produktem | Optigrün International AG
Milena Mohri
Badania i rozwój, Zarządzanie produktem | Optigrün International AG
Więcej informacji na stronie: www.optigruen.pl
