Природосъобразни решения в училищата: зелен начин за адаптиране на сградите към изменението на климата в Solana de los Barros, Екстремадура (Испания)

Solana de los Barros е община, разположена в провинция Бадахос, която принадлежи към Естремадура, една от седемнадесетте автономни области на Испания.

Въз основа на климатичните модели, разработени от Междуправителствения комитет по изменение на климата и включени в Регионализираните сценарии за изменението на климата за Естремадура, както максималните, така и минималните средни температури в този регион се очаква да нараснат с приблизително 4 °C до края на 21^-ви век (сценарий с високи емисии — A2). Като се има предвид, че през най-горещите месеци температурата може да достигне 35 °C, от голямо значение е да се предприемат мерки за противодействие на топлинното увеличение, което може да се преживее вътре в сградите. Освен това се наблюдава намаляване на студените дни и увеличаване на горещите дни. Ако тази тенденция продължи, трябва да се очаква увеличение на топлинните вълни. Като се има предвид същият сценарий, се очаква годишните валежи да намалеят леко до края на 21^-ви век, като окончателният процент се очаква да бъде с 20 % по-нисък, отколкото понастоящем.

Очаква се училищните сгради да бъдат изправени пред множество предизвикателства през следващите десетилетия, като призовават за цялостно обновяване и по-добро разглеждане на мерките за изолация, за да се гарантира здравето и благосъстоянието на учениците и училищния персонал.

От гледна точка на изменението на климата управлението на отточните води представлява допълнително предизвикателство, което води до увеличаване на разходите за пречистване на отпадъчните води в канализацията и намаляване на наличните води във водоносните хоризонти.

Наред с изменението на климата, както вече беше признато след оценката на екосистемите на хилядолетието през 2011 г., през последните 50 години Испания премина през ускорен и безпрецедентен процес на промени в резултат на неустойчивостта на преобладаващия модел на икономическо развитие и свързания с него начин на живот. Насърчават се драстични промени в земеползването, които в момента са основният пряк двигател на влошаването на състоянието на екосистемите и загубата на биологично разнообразие в страната.

Общата цел на прилаганата NbS е да допринесе за повишаване на устойчивостта на сградите, използвани за образование в региона на Естремадура, на все по-честите периоди на недостиг на топлина и вода, причинени от изменението на климата в южноевропейските държави, като подобри благосъстоянието на студентите и персонала, работещи в този тип сгради.

За да се постигне тази обща цел, настоящият казус преследва редица конкретни цели:

1. Подобряване на познанията за NbS на ниво сгради.
2. Анализ на разходите и ползите от NbS като инструменти за адаптиране към изменението на климата.
3. Насърчаване на управленски действия за подобряване на прехвърляемостта на приложените решения чрез улесняване на тяхното включване в местните, регионалните и националните разпоредби.
4. Прехвърляне и възпроизвеждане на прототипите на NbS, приложени и изпитани в този казус, чрез инициативи за изграждане на капацитет за специализиран персонал.

Няколко NbS са проектирани, приложени и тествани в начално училище в Solana de los Barros (Бадахос, Естремадура, Испания), като част от проекта myBUILDINGISGREEN LIFE.

Приложените мерки могат да бъдат класифицирани в четири основни категории: зелени покриви, зелени фасади, вентилация и развитие на открити площи.

На първо място, в сградата на училището са внедрени зелени покриви. Зелените покриви са обещаващ вариант за намаляване на температурата в сградите, като същевременно се увеличава местното биологично разнообразие, като се прави жизнената среда по-приятна и се предоставя възможност за директно обучение за адаптиране към изменението на климата за учениците.

Пилотната сграда тества три вида зелени покриви с разнообразие от над 25 местни растителни вида. Първото решение е обширен зелен покрив (mBiGCUVE 1), а второто решение е покрив с вътрешна въздушна камера, разположена между покрива и растителния субстрат (mBiGCUVE 2). Тестван е за поддържане на по-висока температура, като същевременно се подобряват нивата на влажност и по този начин се намаляват допълнителните нужди от напояване. Третото решение включва по-устойчив субстрат (MBIG-SUS), който позволява по-добра филтрация на дъждовната вода. Основната устойчивост на този субстрат се състои във факта, че той е съставен от рециклирани инертни материали за реализиране на отводняването на покрива. Два от тези зелени покриви използват излишната вода по гравитация, за да я направят достъпна за напояване.

Втората категория на NbS са зелените фасади. Внедрената система от зелени фасади включва система от плантатори, разположени върху метални конструкции, успоредни и перпендикулярни на фасадите на сградите. Включва катерене растения, които предпазват фасадата от слънчева светлина. Има и вертикална тента с минерален субстрат за вертикален растеж на растителността. Той включва растения за хидропонно напояване, които включват хранителни вещества в системата и позволяват растежа им върху минералния субстрат. Във вътрешния коридор на сградата е инсталирана закрита вертикална градина с голямо разнообразие от растителни видове, за да се поддържат адекватни нива на влажност и да се съдържат високите температури, изпитвани в тази стая. Тази система изисква непрекъсната поддръжка и подрязване, за да се избегне падането на стената поради наднормено тегло.

След това в сградата е включена вентилационна система, която позволява в училището да циркулира чист въздух през нощта и сутрешните часове (9:30—10:00/12:30—13:00). Индуцираната естествена вентилационна система е създадена чрез програмиране на автоматичното затваряне и отваряне на пет прозореца. Тази мярка охлажда околната среда и намалява концентрациите на CO2_в затворени помещения и благоприятства повторното окисление в класните стаи.

По-нататъшни интервенции бяха проведени в детската площадка на училището. В допълнение към засаждането на дървета за естествено засенчване бяха приложени няколко мерки, като например:

• Зеленчукова пергола: тя включва плантационна система, поставена върху метални конструкции, подобна на описаната за зелената фасада, но без закотвяне към фасадите на сградата. Включва широколистни катерачни растения.
• Пореста настилка: пропускливи повърхности, които подобряват проникването на дъждовна вода, намалявайки оттока в канализационната система. Този тип настилка също позволява растежа на естествена растителност.
• Дървени конструкции за засенчване на зони за отдих: тези структури са разположени в детски площадки с висока степен на заетост от учениците. Те са проектирани в сътрудничество с образователната общност на пилотната сграда.

За измерване на въздействието на решенията, приложени в пилотната сграда, е разработен план за мониторинг и са извършени измерванията. Тъй като NbS изисква много време, преди всички ефекти да станат измерими, схемата за мониторинг ще продължи след края на проекта, до пролетта на 2028 г. Тази дългосрочна схема за мониторинг е включена в плана след LIFE на проекта myBUILDINGISGREEN LIFE, който е на разположение в раздела с резултати на уебсайта на проекта. Беше създадена рамка от 22 показателя за измерване на: а) температурна промяна (вътрешна температура във вътрешността и в обвивката на сградата, външна температура и влажност и прогнозни икономии на енергия и отопление); б) управление на водите (прогнозни икономии, свързани с потреблението на вода и икономии в управлението на дъждовната вода); в) управление на зелени площи (повишено биологично разнообразие на растенията и животните и брой на възстановените местни растителни видове, подходящи за интегриране в зелени площи); г) качеството на въздуха в помещенията и намаляването на шума₍ нива на концентрация на CO2 в класните стаи, нива на шум отвън и нива на замърсяване чрез инсталиране на биологични индикативни видове и обучение за тяхното наблюдение); д) градско обновление (енергийна ефективност и увеличаване на зелените площи (повърхностна площ и процент) е) управление и участие (възприятие на гражданите за градския характер, брой образователни политики и стратегически планове за адаптиране към изменението на климата, които включват НБС и отворени процеси на участие); ж) социално сближаване (брой споразумения със заинтересованите страни за евентуални дейности по възпроизвеждане); з) обществено здраве и благосъстояние (намаляване на броя на отсъствията от ученици и отпуски по болест на учителите) и i) икономически възможности и заетост (брой създадени работни места, създаване на нови умения в самостоятелно заетите лица и предприятия, свързани с НБС в областта и намаляване на отсъствията на училищния персонал). Повече информация за мониторинговия план можете да намерите в специален видеоклип от онлайн обучението, създадено в рамките на проекта myBUILDINGISGREEN LIFE.

Изпълнението на NbS е координирано от общинския съвет на провинция Бадахос и се осъществява от частно дружество, на което е възложено изпълнението на проекта. Тя беше подкрепена от експерти от испанския Национален съвет за научни изследвания (CSIC) по технически въпроси, свързани със сградите и при подбора и поддръжката на инсталациите. Фондация CARTIF, базирана във Валядолид (Испания), е един от водещите технически партньори по време на проектирането, внедряването и тестването на NbS.

Тези организации бяха подкрепени от местните власти, участващи в строителните проекти, и от училищния персонал, в който се изпълнява НБС. Те улесниха събирането на данни за потреблението на електроенергия, енергия или вода, отсъствията от ученици и учители и т.н. и подпомогнаха кампаниите за вземане на проби съгласно указанията на експертите на CARTIF и CSIC.

За изпълнението на НБС е необходимо активното участие на образователната общност на началното училище, за да се подпомогне тяхното проектиране, прилагането на системата за мониторинг и популяризирането на дейностите, организирани в пилотната сграда. Проведени бяха семинари с участието на учениците, техните родители и училищния персонал, за да се проектира НБС на детските площадки според техните действителни нужди. Учениците в това училище също участваха в някои инициативи за събиране на данни чрез практически класове, ръководени от техните учители по природни науки. Бяха използвани възможности за разпространение на значението на НБС за адаптиране на сградите към изменението на климата сред семействата и съседите на учениците.

Сред проявите за разпространение бяха организирани три изложби, за да се покажат приложените решения за образователната общност и жителите на околностите. Почти 100 души са присъствали на тези събития. Бяха организирани и конференция в Бадахос, конгрес в Мадрид и две онлайн кръгли маси, с общо присъствие от над 400 души. Освен това в различни медии бяха публикувани над 100 новинарски статии и беше обменена информация с различни платформи за знания относно адаптирането към изменението на климата на национално и международно равнище.

И накрая, бяха проведени два присъствени курса по зелени покриви и зелени фасади и онлайн курс за опита, придобит по време на изпълнението на НБС в училището, с общо присъствие от над 250 души.

Факторите, които благоприятстваха успеха на действията за адаптация, бяха плодотворното сътрудничество, създадено между партньорите по проекта и училищната общност. Тази среда за сътрудничество позволи да се разработят решения по индивидуален начин, като се отговори на действителните нужди на учениците и училищния персонал. Това позволи също така да се съберат данни, полезни за наблюдение на резултатите от адаптацията. Съставът на партньорите по проекта, обединяващ различни умения и експертен опит, също беше от решаващо значение за правилното проектиране и наблюдение на избраните мерки. Програмата за мониторинг, показваща окуражаващи резултати, също беше фактор за успех. Те могат да се използват за възпроизвеждане на тестваните решения в други училища и сгради.

Много местни, регионални и национални органи участваха в проучването на потенциала за преносимост на разработените и изпитани решения. Тези институции предоставиха съвети по няколко ключови аспекта, като например: I) включване на NbS в Каталога на строителните решения към националния кодекс за техническите сгради на градовете, ii) проектиране на общински и регионални разпоредби и данъчни стимули за насърчаване на използването на този вид решения, и iii) намиране на начини за сертифициране на сгради с NbS съгласно стандартите за устойчивост в сградите. След процеса на консултации бяха подписани декларации за интереси с 8 общини в провинция Бадахос (Испания), за да се насърчи използването на NbS за адаптиране към изменението на климата в обществените сгради в тези общини. Беше получено писмо за подкрепа от испанското Министерство на транспорта, мобилността и програмата за градовете, в което се потвърждава интересът към проекта и се предлагат съвети за бъдещото включване на NbS на проекта в Кодекса за техническо строителство.

Тази обновена училищна сграда се превърна в референция в района на Естремадура за устойчиво строителство, което да бъде последвано в бъдеще. Интересът към поддръжката му (предоставен от провинциалния съвет на провинция Бадахос и община Solana de los Barros) е много висок.

В същото време бяха срещнати и някои пречки, които забавиха някои от планираните задачи и наложиха да се търсят алтернативни решения, за да се продължи с изпълнението на проекта. Някои от тези пречки (необходими от високоспециализиран технически капацитет) могат да възпрепятстват потенциала за прехвърляне. Основните ограничаващи фактори са обобщени по-долу:

• Ограничена местна наличност на строителни дружества, които са в състояние да прилагат мерките. За да се реши този проблем, на национално равнище бяха определени специализирани дружества. Правилното изготвяне на строителния проект е от съществено значение. Колкото по-голяма е степента на детайлност, толкова по-успешен ще бъде проектът. Специализацията на работата (зелени покриви, системи за засенчване на NbS) изисква предварително проучване на пазара по време на изготвянето на проекта. Чрез контакт със специалисти в тази област е възможно да се получат предварителни условия и бюджети за изпълнение, които трябва да бъдат прехвърлени към проекта заедно с останалата част от необходимата работа. По този начин се избягват непредвидени проблеми с изпълнението или извънпазарни бюджети и евентуални публични търгове, които може да не бъдат възлагани.
• Неточен график на услугите по поддръжка. За поддържане на NbS е необходим постоянен мониторинг на тяхното състояние, особено в горещи периоди, за да се осигури напояване и наличие на вода.
• Конфликтни въпроси сред изпълнителите за експлоатация на системата за контрол на напояването и липса на технически умения за оптималното ѝ използване. Беше необходимо да се търсят дружества, специализирани в този вид операции на национално равнище, и да се организират търгове по подходящ начин.
• Някои от видовете, избрани за използване в NbS, показват, че не са подходящи за оцеляване при тези условия на околната среда. В хода на проекта някои от тези растителни видове бяха заменени с други видове от провинциални разсадници или чрез външни договори.
• Липса на някои важни данни за правилна оценка на някои резултати от адаптацията. В сградата не са били налични водомери за измерване на потреблението на вода преди и след въвеждането на NbS.
• Бавен и недостатъчен растеж на засенчени растителни пространства (девствени лози). НБС може да изисква много време, преди резултатите им да са измерими. В Кралската ботаническа градина (RJB-CSIC), специфична консултантска услуга за провинциалния съвет на провинция Бадахос, бяха разгледани специфични проблеми с ниската скорост на растеж на някои видове (лоненски арбур).
• Високи разходи за някои NbS. На лабораторно ниво е разработена пропусклива настилка с фотокаталитична дейност, но тя не е приложена в училището главно поради разходни причини.

Ползите от NbS, прилагани в сградата на училището, са много, което предполага, че тези видове решения могат да бъдат част от цялостен отговор на множество предизвикателства. Ползите включват спестяване на електроенергия и вода, увеличаване на местното биологично разнообразие, създаване на зелени коридори за опрашители и подобряване на естетиката на сградите. Използването на местни видове за озеленяване на сградите също предотвратява разпространението на инвазивни чужди видове.

Освен това NbS осигурява живи материали за образованието на учениците и се очаква да осигури по-добра концентрация и производителност на учениците, подобряване на благосъстоянието на училищните работници и акустична изолация на класните стаи. Някои от тези ползи могат да бъдат измерени само след няколко години и не винаги са парични, въпреки че тяхната стойност е безспорна.

Въпреки това до края на 2023 г. (около две години след изпълнението) първите резултати от дейностите по наблюдение показват следните резултати:

• Увеличение с 1 991.20^m 2 зелена площ и 451,70 m 2^{пропусклива} настилка в пилотната сграда.
• Намаляване с 5,4 °C на средната температура на повърхностите със зелени покриви в сравнение с тези без растителност.
• Намаляване на температурата в класните стаи до под 27 °C (препоръчителна стойност за вътрешен топлинен комфорт) през септември, след инсталирането на NbS. През най-горещите месеци юни, юли и август тази цел не е постигната, но температурата е намаляла в сравнение с предишната ситуация. Очаква се желаното намаление да бъде постигнато през следващите години, когато състоянието на развитие на растителността е оптимално.
• Намаляване на загубата на дъждовна вода от средно 13 % в ситуацията без намеса до 3 % в сградата с приложените решения.
• Увеличение на 77 животински вида (главно летящи насекоми, мухи, комари и Hymenoptera) и колонизация на 16 допълнителни местни растителни вида в реновираната сграда в сравнение с предишната ситуация. Данните за биологичното разнообразие ще бъдат още по-положителни след години на съзряване на екосистемите, създадени от природосъобразните решения.

По отношение на разходите най-значителният дял включва материалите, необходими за инсталирането на прототипите, както и разходите за персонала, участващ в различните етапи на проектиране, изпълнение, мониторинг и разпространение на NbS.

Първоначалните разходи за прилагане на разтвора на квадратен метър (m²) са: 130.40—301,83 EUR/^{m 2} за зелени покриви, 88,59—105,51 EUR/m² за зелени фасади, 54,2 EUR/m² за дренажни настилки, 2, 862,04 EUR/m² за автоматизирани прозорци, 252,71 EUR/m² за зеленчукова пергола и около 400 EUR/m² за засаждане на дървета (в зависимост от видовете, които ще бъдат засадени). Направени са някои груби оценки на разходите за поддръжка, които са включени в плана след LIFE (раздел „Резултати“ на уебсайта на проекта).

Основната правна рамка, която регулира зелената инфраструктура в Испания, се състои от следните регламенти:

• Испански технически строителен кодекс. Именно регулаторната рамка установява основните изисквания за качество, на които трябва да отговарят сградите по отношение на безопасността и обитаемостта, установени в Закон 38/1999 от 5 ноември на строителния регламент (LOE).
• Испанската национална стратегия за екологосъобразна инфраструктура и свързаност и екологично възстановяване. Той влезе в сила през юли 2021 г. и е документът за стратегическо планиране, който урежда въвеждането и развитието на екологосъобразна инфраструктура в Испания, като установява хармонизирана административна и техническа рамка за цялата испанска територия, включително морските води под национален суверенитет или юрисдикция.
• Испанският национален план за адаптиране към изменението на климата (PNACC) за периода 2021—2030 г. Той е основният инструмент за планиране за насърчаване на координирани действия срещу последиците от изменението на климата в Испания. PNACC приема NbS като желани варианти за градовете, градоустройството и сградите.

Изпълнението на този проект започна през 2019 г. с подбора на пилотната сграда и приключи през 2021 г. с изпълнението на НБС в избраното училище. Дейностите по разпространение, мониторинг и дейности за включване на NbS в строителния кодекс се проведоха през следващите години и се очаква да продължат до 2028 г.

Пилотната сграда се поддържа от провинциалния съвет на провинция Бадахос и община Solana de los Barros.  При условие че NbS е добре поддържана, нейният полезен живот се оценява на повече от 30 години.

Miguel Vega

Royal Botanic Garden (RJB-CSIC)

Calle Claudio Moyano, 2

Madrid 28014, Spain

E-mail: miguel.vega@rjb.csic.es / proyectos_bec@rjb.csic.es

Лаимен доклад - myBUILDINGISGREEN

Резултат от проекта C1 — Доклад за базовата линия на пилотните сгради

Резултат от проекта C5.2 — Доклади (4) от препоръки за експертни срещи

Резултат от проекта C5.5 — План за възпроизводимост на опита на LIFE-myBUILDINGISGREEN

Резултат от проекта C5.6 — Финансов план за възпроизводимостта на опита на LIFE-myBUILDINGISGREEN