Vegetačná strecha znižuje v lete teplotu krytiny o 35 °C a zadrží 83 % zrážok
Vďaka vegetačným povrchom dochádza na zastavaných mestských plochách k zníženiu teploty, sálania akumulovaného tepla z povrchu a tiež odtoku zrážok pri letných prívalových búrkach. Kvantifikácia týchto údajov bola cieľom výskumného projektu na Žilinskej univerzite. Merania potvrdili, že vegetačná strecha znižuje v lete teplotu krytiny o 35 °C a zadrží až 83 % zrážok.
Prínos vegetačných striech pre budovy z konštrukčného hľadiska je významný a v súčasnosti sa naň zameriava čoraz viac projektantov v súvislosti so zvyšovaním podielu zastavaných plôch a rastom mestských tepelných ostrovov. Vegetačné strechy znižujú spotrebu energie na vykurovanie a klimatizovanie miestností, znižujú emisie CO2, zabraňujú prehrievaniu konštrukcií a na rozdiel od hladkých strešných krytín zadržiavajú zrážkovú vodu, čím pomáhajú pri prívalových dažďoch extrémnemu tlaku na kanalizáciu.
Práve na tieto parametre sa zameral projekt Žilinskej univerzity UNIZA, ktorý začal už v októbri 2020 na obnovovanej streche bloku Stavebnej fakulty UNIZA, kde sa vytvorili skúšobné skladby systémových extenzívnych striech od rôznych výrobcov. Výsledky jesenného a zimného obdobia sme už publikovali, pred teplejším obdobím boli do experimentu zaradené aj merania teploty v blízkosti vegetácie, retencie dažďovej vody a zníženie odtoku pri letných prívalových búrkach.
Podmienky experimentu
Meracie miesto pozostáva zo vzoriek od viacerých výrobcov vegetačných striech, pred zimou 2020 boli zhotovené vzorky od firiem Knauf Insulation a Icopal, v júni 2021 bola doplnená skladba od Isoveru. „Metodológia experimentálneho merania vzoriek rôznych vegetačných striech pozostáva zo zdvojenia každej skladby za účelom merania teplotného režimu a retenčného (vodného) režimu. Kvôli technickým limitom sú merania takto rozdelené,“ vysvetľuje Ing. Peter Juráš, PhD. z Katedry pozemného staviteľstva a urbanizmu, ktorý projekt realizuje.
Pre meranie teplôt sú používané zapuzdrené termočlánky a snímače určené pre meranie vo vode, ktoré sú napojené na datalogger Fluke HYDRA 2638A. Zrážkomer je napojený na mikropočítač RaspberryPI. V obidvoch prípadoch je časový krok záznamu 1 minúta. Teploty vonkajšieho vzduchu a ďalšie klimatické parametre sú merané meteostanicou pracoviska autora v areáli UNIZA.
Okrem merania teplôt v jednotlivých vzorkách sú zabudované snímače aj pod nimi, vo vnútri strešného plášťa a tiež v rámci nemodifikovanej strechy zabudované do skladby počas obnovy strešného plášťa v roku 2019 pre porovnanie teplôt povrchu povlakovej krytiny a vo vnútri skladby.
Najľahší systém so substrátom z minerálnej vlny
V tomto príspevku sú výsledky merania vegetačnej strechy systému Knauf Insulation Urbanscape v letnom období. Komplexný systém zahŕňa všetky vrstvy od hydroizolácie, cez koreňovú membránu, odvodňovací, hydroakumulačný systém, substrát, až po vegetačnú vrstvu. Miesto klasického zemného substrátu využíva minerálnu vlnu a tak môže odľahčiť stavbu minimálne o 60 kg na m2 oproti bežnej extenzívnej streche.
Je ho teda možné aplikovať dodatočne takmer na všetky stavby. „Je najľahším ponúkaným systémom zelených striech na trhu, jeho inštaláciu však vždy odporúčame konzultovať vopred so statikom,“ dodáva Kamil Vinca, projektový manažér Knauf Insulation pre zelené strechy. Ako ďalej dodáva, vegetačný kryt tvorí zmes odolných rozchodníkov, v porovnaní s inštaláciou tradičného systému znižuje realizačné náklady o 30 % a vyžaduje si len minimálnu údržbu.
Porovnanie v jarných a letných dňoch
Uvedené výsledky merania teplôt na povlakovej krytine v tejto streche, označené ako Knauf krytina, sú porovnané so strechou bez vegetácie, teda jednoplášťovou plochou strechou s parozábranou a mechanicky kotvenou krytinou z mPVC fólie, ktorá je označená ako bezVEGE krytina. Pre porovnanie boli vybraté charakteristické dni jednotlivých ročných období a klimatických podmienok:
– jarný deň 1. apríl 2021,
– jarný deň 19. jún 2021,
– letný deň po nočnom daždi 25. júl 2021,
– letný deň s vlhkou skladbou 26. júl 2021.
Výsledky z merania retencie dažďovej vody sú zobrazené z dažďov 25. – 26. jún 2021. Porovnaný je okamžitý odtok a celkový úhrn dažďa meraný na streche.
Prechodné obdobie prináša väčšie rozkyvy
Pri bezvegetačnej streche sú jar a jeseň charakterizované vysokými teplotnými rozkyvmi. Teplota krytiny pod vegetačnou strechou tiež nie je ustálená ako v zime, ale reaguje na denný priebeh povrchovej teploty. Rozdiel maximálnych denných teplôt medzi vegetačnou a bezVEGE krytinou je 35 – 38 °C, rozdiel maximálnej teploty na povrchu vegetácie a povlakovej krytiny na jar je približne 7 °C. Fázový posun teplotného kmitu je cca 2,5 hodiny.
Pokles teploty je následne pozvoľnejší, spôsobený akumulačnou schopnosťou vegetačného súvrstvia. Táto schopnosť je však výraznejšia pokiaľ skladba obsahuje určité množstvo akumulovanej vody, ak je súvrstvie suché, teploty stúpajú súbežne (19. jún).
V lete väčší fázový posun
V letnom období rozdiel medzi maximami vegetačnej a bezvegetačnej strechy ostáva na 35 °C, rozdiel medzi maximom teploty vegetácie a teploty na povlakovej krytine sa pohybuje pomedzi 5 – 7 °C, no fázový posun vegetačnej strechy je až 3 – 4 hodiny, čo znamená, že teplotné maximum dosahuje až v poobedňajších hodinách, kedy sa už vzduch ochladzuje.
Teplotný rozkyv je rádovo nižší ako pri bezvegetačnej streche a závisí znovu od obsahu vody v skladbe. Dážď je viditeľný v skokovom znížení teplôt (25. júl), najprv na povrchu vegetácie a po pretečení cez dosku aj znížením teploty na povrchu krytiny.
Retencia dažďovej vody
Zobrazené výsledky ukazujú na podstatný prínos z hľadiska retencie dažďovej vody: skladba dokáže zadržať veľké percento dažďovej vody a filtráciou cez jednotlivé vrstvy podstatne znižuje rýchlosť odtoku zo strechy. To má pozitívny vplyv na možné zahltenie kanalizačnej siete, v kontexte stále častejšie sa vyskytujúcich prívalových dažďov, striedaných obdobiami bez zrážok.
Zníženie odtoku vody je v rozpätí 75 – 80 %, až do 83 % pri analyzovanom daždi a suchej skladbe. V obidvoch prípadoch sa jednalo o dažde s vyšším úhrnom (nad 30 mm). Pri nižších úhrnoch v rámci leta dokázala skladba väčšinou absorbovať všetok dážď.
„Namerané výsledky ukazujú na výrazný pozitívny vplyv vegetačnej strechy tak na teplotný, ako aj na vodný režim. Skladba dokáže zadržať podstatnú časť vody z bežného dažďa (80 %) a zadržať vodu filtrovaním v rozpätí od približne dvoch hodín. Tento čas aj retencia sa samozrejme znižuje v závislosti od dĺžky trvania zrážok, respektíve od ich opakovania,“ uzatvára Ing. Peter Juráš, PhD.
Autor: Ing. Peter Juráš, PhD. Katedra pozemného staviteľstva a urbanizmu Žilinská univerzita,
Zdroj foto: Ing. Peter Juráš, PhD. Žilinská univerzita
Zdroj: PR článok Knauf Insulation, s.r.o.
