Přírodě blízká řešení ve školách: zelený způsob, jak přizpůsobit budovy změně klimatu v Solana de los Barros, Extremadura (Španělsko)

Solana de los Barros je obec nacházející se v provincii Badajoz, která patří do Extremadury, jednoho ze sedmnácti autonomních společenství Španělska.

Na základě klimatických modelů vypracovaných Mezivládním panelem pro změnu klimatu (IPCC) a zahrnutých do regionalizovaných scénářů změny klimatu pro Extremaduru se očekává, že maximální i minimální průměrné teploty v tomto regionu vzrostou do konce 21. století přibližně o 4 °C (scénář^{s vysokými} emisemi – A2). Vzhledem k tomu, že v nejteplejších měsících může teplota dosáhnout 35 ° C, je velmi důležité přijmout opatření proti tepelnému nárůstu, který lze zažít uvnitř budov. Kromě toho byl pozorován pokles chladných dnů a nárůst horkých dnů. Pokud bude tento trend pokračovat, lze očekávat nárůst vln veder. Ve stejném scénáři se očekává, že roční srážky se do konce 21.^století mírně sníží, přičemž konečné procento by mělo být o 20 % nižší než v současnosti.

Očekává se, že školní budovy budou v nadcházejících desetiletích čelit mnoha výzvám, což vyžaduje kompletní renovaci a lepší zohlednění izolačních opatření k zajištění zdraví a pohody studentů a zaměstnanců škol.

Z hlediska změny klimatu představuje nakládání s odtokovou vodou další výzvu, která vede ke zvýšení nákladů na čištění odpadních vod v kanalizaci a snížení množství vody dostupné ve zvodnělých vrstvách.

Spolu se změnou klimatu, jak již bylo uznáno od hodnocení ekosystémů na konci tisíciletí v roce 2011, prošlo Španělsko za posledních 50 let zrychleným a bezprecedentním procesem změn v důsledku neudržitelnosti převládajícího modelu hospodářského rozvoje a životního stylu s ním spojeného. Byly podporovány dramatické změny ve využívání půdy, které jsou v současné době hlavní přímou příčinou zhoršování ekosystémů a úbytku biologické rozmanitosti v zemi.

Celkovým cílem realizované NBS je přispět ke zvýšení odolnosti budov využívaných pro vzdělávání v regionu Extremadura vůči stále častějším obdobím nedostatku tepla a vody způsobeným změnou klimatu v jihoevropských zemích a zlepšit pohodu studentů a zaměstnanců pracujících v tomto typu budov.

K dosažení tohoto obecného cíle sleduje tato případová studie řadu specifických cílů:

1. Zlepšování znalostí o nanotechnologiích na úrovni budov.
2. Analýza nákladů a přínosů NBS jako nástrojů pro přizpůsobení se změně klimatu.
3. Podpora opatření v oblasti správy s cílem zlepšit přenositelnost zavedených řešení usnadněním jejich začlenění do místních, regionálních a vnitrostátních předpisů.
4. Převedení a replikace prototypů NBS zavedených a testovaných v této případové studii prostřednictvím iniciativ v oblasti budování kapacit pro specializované zaměstnance.

Několik NbS bylo navrženo, implementováno a testováno na základní škole v Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Španělsko) v rámci projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Provedená opatření lze rozdělit do čtyř hlavních kategorií: zelené střechy, zelené fasády, větrání a rozvoj venkovních ploch.

Za prvé, ve školní budově byly realizovány zelené střechy. Zelené střechy jsou slibnou možností, jak snížit teplotu v budovách a zároveň zvýšit místní biologickou rozmanitost, zpříjemnit životní prostředí a poskytnout studentům možnost přímého učení o přizpůsobení se změně klimatu.

Pilotní budova testovala tři typy zelených střech s více než 25 původními druhy rostlin. Prvním řešením byla rozsáhlá zelená střecha (mBiGCUVE 1), zatímco druhým řešením byla střecha s vnitřní vzduchovou komorou umístěnou mezi střechou a vegetačním substrátem (mBiGCUVE 2). Byl testován, aby udržel vyšší teplotu a zároveň zlepšil úroveň vlhkosti a tím snížil nároky na pomocné zavlažování. Třetí řešení zahrnovalo udržitelnější substrát (mBiG-SUS), který umožňuje lepší filtraci dešťové vody. Hlavní udržitelnost tohoto substrátu spočívá v tom, že se skládá z recyklovaného kameniva pro realizaci odvodnění střechy. Dvě z těchto zelených střech využívají přebytečnou vodu gravitačně, aby byla k dispozici pro zavlažování.

Druhou kategorií NbS jsou zelené fasády. Realizovaný systém zelených fasád zahrnuje systém květináčů umístěných na kovových konstrukcích rovnoběžných a kolmých na fasády budov. Zahrnuje lezecké rostliny, které chrání fasádu před slunečním zářením. K dispozici je také vertikální markýza s minerálním substrátem pro vertikální růst vegetace. Zahrnuje rostliny pro hydroponické zavlažování, které začleňují živiny do systému a umožňují jejich růst na minerálním substrátu. Ve vnitřní chodbě budovy byla instalována vnitřní vertikální zahrada s širokou škálou rostlinných druhů, aby se udržela přiměřená vlhkost a omezily se vysoké teploty, které se v této místnosti vyskytují. Tento systém vyžaduje neustálou údržbu a prořezávání, aby se zabránilo pádu stěny v důsledku nadváhy.

Dále byl do budovy začleněn ventilační systém, který umožňoval cirkulaci čerstvého vzduchu ve škole v nočních a ranních hodinách (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Indukovaný systém přirozeného větrání vznikl naprogramováním automatického zavírání a otevírání pěti oken. Toto opatření ochlazuje životní prostředí a snižuje vnitřní koncentrace CO₂ a podporuje opětovné okysličení ve třídách.

Další zásahy byly provedeny na školním hřišti. Kromě výsadby stromů pro přirozené stínování bylo provedeno několik opatření, jako jsou:

• Vegetovaná pergola: zahrnuje sadbu na kovových konstrukcích podobnou té, která je popsána pro zelenou fasádu, avšak bez ukotvení k fasádám budov. Zahrnuje listnaté lezecké rostliny.
• Porézní dlažba: propustné povrchy, které zlepšují vsakování dešťové vody a snižují odtok do kanalizace. Tento typ chodníku také umožňuje růst přirozené vegetace.
• Dřevěné konstrukce pro zastínění rekreačních oblastí: tyto stavby se nacházejí na hřištích s vysokou obsazeností žáků. Byly navrženy ve spolupráci se vzdělávací komunitou pilotní budovy.

Za účelem měření dopadu řešení realizovaných v pilotní budově byl vypracován plán monitorování a byla provedena měření. Vzhledem k tomu, že NbS vyžaduje dlouhou dobu, než se všechny účinky stanou měřitelnými, bude monitorovací systém pokračovat i po skončení projektu, a to až do jara 2028. Tento dlouhodobý monitorovací program byl zařazen do plánu After-LIFE projektu myBUILDINGisGREEN LIFE, který je k dispozici v části s výsledky na webových stránkách projektu. Byl vytvořen rámec 22 ukazatelů pro měření: a) změna teploty (vnitřní teplota uvnitř a v obvodovém plášti budovy, venkovní teplota a vlhkost a odhadovaná úspora energie a tepla); b) hospodaření s vodou (odhadované úspory související se spotřebou vody a úspory při hospodaření s dešťovou vodou); c) obhospodařování zelených ploch (zvýšená biologická rozmanitost rostlin a živočichů a počet obnovených původních druhů rostlin vhodných pro začlenění do zelených ploch); d) kvalita vnitřního ovzduší a snížení hluku (úrovně koncentrace CO₂ ve třídách, úrovně snížení hluku zvenčí a úrovně znečištění prostřednictvím instalace biologických indikátorových druhů a školení v jejich pozorování); e) obnova měst (energetická účinnost a zvýšení zelené plochy (povrchová plocha a procentní podíl); f) správa a účast (vnímání městské přírody občany, počet vzdělávacích politik a strategických plánů pro přizpůsobení se změně klimatu, které zahrnují NBS a otevřené participativní procesy); g) sociální soudržnost (počet dohod se zúčastněnými stranami o možných replikačních činnostech); h) veřejné zdraví a dobré životní podmínky (snížení počtu absencí žáků a pracovní neschopnosti učitelů) a i) ekonomické příležitosti a zaměstnanost (počet vytvořených pracovních míst, vytváření nových dovedností v podnicích samostatně výdělečně činných a v podnicích souvisejících s NBS v této oblasti a snížení počtu absencí zaměstnanců škol). Více informací o plánu monitorování lze nalézt ve zvláštním videu z on-line školení vytvořeného v rámci projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Realizaci NBS koordinoval místní orgán, rada provincie Badajoz, a prováděla ji soukromá společnost, které byl projekt udělen. Podpořili ji odborníci ze Španělské národní rady pro výzkum (CSIC) v technických otázkách týkajících se budov a výběru a údržby zařízení. Nadace CARTIF se sídlem ve Valladolidu (Španělsko) byla jedním z předních technických partnerů při navrhování, implementaci a testování NbS.

Tyto organizace byly podporovány místními orgány zapojenými do stavebních projektů a pracovníky škol, kde byla NBS realizována. Usnadnily shromažďování údajů o spotřebě elektřiny, energie nebo vody, nepřítomnosti studentů a učitelů atd. a pomáhaly při výběrových kampaních podle pokynů odborníků CARTIF a CSIC.

Provádění NBS vyžadovalo aktivní účast vzdělávací komunity základní školy s cílem podpořit její koncepci, zavedení monitorovacího systému a propagaci činností organizovaných v pilotní budově. Proběhly některé participativní workshopy se studenty, jejich rodiči a zaměstnanci školy, jejichž cílem bylo navrhnout NbS dětských hřišť podle jejich skutečných potřeb. Studenti této školy byli také zapojeni do některých iniciativ sběru dat prostřednictvím praktických tříd vedených jejich učiteli přírodovědných předmětů. Byly využity příležitosti k šíření významu NBS při přizpůsobování budov změně klimatu rodinám studentů a jejich sousedům.

V rámci diseminačních akcí byly uspořádány tři výstavy, jejichž cílem bylo ukázat realizovaná řešení vzdělávací komunitě a obyvatelům okolí. Těchto akcí se zúčastnilo téměř 100 lidí. Rovněž byla uspořádána konference v Badajozu, kongres v Madridu a dva online kulaté stoly s celkovou účastí více než 400 osob. Kromě toho bylo v různých médiích zveřejněno více než 100 zpráv a došlo k výměně informací s různými znalostními platformami o přizpůsobení se změně klimatu na vnitrostátní a mezinárodní úrovni.

Nakonec se uskutečnily dva osobní kurzy o zelených střechách a zelených fasádách a on-line kurz o zkušenostech získaných při zavádění NBS ve škole s celkovou návštěvností více než 250 osob.

Faktory, které upřednostňovaly úspěch adaptačních opatření, byla plodná spolupráce vytvořená mezi partnery projektu a školní komunitou. Toto prostředí pro spolupráci umožnilo navrhovat řešení na míru, která řeší skutečné potřeby studentů a zaměstnanců škol. To rovněž umožnilo shromáždit údaje užitečné pro sledování výsledků přizpůsobení. Složení partnerů projektu, které spojuje různé dovednosti a odborné znalosti, bylo rovněž zásadní pro řádné navrhování a monitorování vybraných opatření. Faktorem úspěchu byl rovněž monitorovací program, který vykazoval povzbudivé výsledky. Mohou být použity k replikaci testovaných řešení v jiných školách a budovách.

Mnoho místních, regionálních a celostátních orgánů bylo zapojeno do studie přenositelnosti navržených a testovaných řešení. Tyto instituce poskytly poradenství k několika klíčovým aspektům, jako jsou: i) začlenění NbS do katalogu stavebních řešení národního technického stavebního řádu měst, ii) navrhování obecních a regionálních předpisů a daňových pobídek na podporu používání tohoto typu řešení a iii) zjišťování způsobů certifikace budov s NbS podle norem udržitelnosti v budovách. Po konzultaci byla podepsána prohlášení o zájmech s osmi obcemi v provincii Badajoz (Španělsko) s cílem podpořit využívání NBS pro přizpůsobení se změně klimatu ve veřejných budovách v těchto obcích. Španělské ministerstvo dopravy, mobility a městské agendy obdrželo dopis o podpoře, který potvrdil zájem o projekt a nabídl poradenství pro budoucí začlenění projektu NbS do technického stavebního zákona.

Tato zrekonstruovaná školní budova se stala referencí v regionu Extremadura pro udržitelnou výstavbu, která má být dodržována v budoucnu. Zájem o její údržbu (poskytovaný radou provincie Badajoz a obcí Solana de los Barros) je velmi vysoký.

Zároveň se objevily určité překážky, které zpozdily některé plánované úkoly a vyžadovaly hledání alternativních řešení, aby bylo možné pokračovat v realizaci projektu. Některé z těchto překážek (potřeba vysoce specializované technické kapacity) by mohly bránit potenciálu přenositelnosti. Hlavní omezující faktory jsou shrnuty níže:

• Omezená místní dostupnost stavebních společností schopných provádět opatření. Za účelem řešení tohoto problému byly na vnitrostátní úrovni určeny specializované společnosti. Správné vypracování stavebního projektu je nezbytné. Čím větší je úroveň detailů, tím úspěšnější bude projekt. Specializace práce (zelené střechy, stínící systémy NbS) vyžaduje předchozí průzkum trhu během přípravy projektu. Kontaktováním odborníků v oboru je možné získat předběžné podmínky a rozpočty pro realizaci, které musí být převedeny do projektu spolu se zbytkem potřebné práce. Tím se zabrání nepředvídaným problémům s prováděním nebo netržním rozpočtům a možným veřejným nabídkovým řízením, která nemusí být zadána.
• Nepřesné plánování služeb údržby. Pro udržení NbS je nezbytné neustálé monitorování jejich stavu, zejména v horkých obdobích, aby bylo zajištěno zavlažování a dostupnost vody.
• Konfliktní otázky mezi dodavateli pro provoz systému řízení zavlažování a nedostatek technických dovedností pro jeho optimální využití. Bylo nezbytné hledat společnosti specializované na tento druh operací na vnitrostátní úrovni a vhodným způsobem organizovat veřejná nabídková řízení.
• Některé druhy vybrané pro použití v NbS se ukázaly jako málo vhodné k přežití v těchto environmentálních podmínkách. V průběhu projektu byly některé z těchto rostlinných druhů nahrazeny jinými druhy z provinčních školek nebo prostřednictvím externích smluv.
• Chybí některé klíčové údaje pro řádné posouzení některých výsledků přizpůsobení. Vodoměry nebyly v budově k dispozici pro měření spotřeby vody před a po zavedení NbS.
• Pomalý a nedostatečný růst zastíněných rostlinných ploch (panenská réva). NbS může vyžadovat dlouhou dobu, než budou jejich výsledky měřitelné. Specifické problémy s nízkou mírou růstu některých druhů (vinný altán) řešila Královská botanická zahrada (RJB-CSIC), zvláštní poradenská služba pro provinční radu Badajoz.
• Vysoké náklady některých NbS. Propustná dlažba s fotokatalytickou aktivitou byla vyvinuta na laboratorní úrovni, ale nebyla ve škole realizována především z nákladových důvodů.

Výhody NbS realizované v budově školy jsou mnohonásobně, což naznačuje, že tyto typy řešení mohou být součástí holistické reakce na více výzev. Přínosy zahrnují úspory spotřeby elektřiny a vody, zvýšení místní biologické rozmanitosti, vytvoření zelených koridorů pro opylovače a zlepšení estetiky budov. Využívání původních druhů k ozelenění budov také zabraňuje šíření invazních nepůvodních druhů.

NBS navíc poskytuje živý materiál pro vzdělávání žáků a očekává se, že zajistí lepší koncentraci a výkonnost studentů, lepší pohodu pracovníků ve školách a akustickou izolaci učeben. Některé z těchto přínosů lze měřit až po několika letech a nejsou vždy zpeněžitelné, i když jejich hodnota je nesporná.

Do konce roku 2023 (přibližně dva roky od provedení) však první výsledky monitorovacích činností naznačují tyto výsledky:

• Zvýšení o 1 991,20 m² plochy zeleně a 451,70 m² propustné dlažby v pilotní budově.
• Snížení průměrné teploty ploch se zelenými střechami o 5,4 °C ve srovnání s plochami bez vegetace.
• Snížení teploty uvnitř učeben pod 27 °C (doporučená hodnota pro vnitřní tepelnou pohodu) v září po instalaci NbS. Během nejteplejších měsíců června, července a srpna tohoto cíle nebylo dosaženo, ale teplota se ve srovnání s předchozí situací snížila. Očekává se, že požadovaného snížení bude dosaženo v nadcházejících letech, kdy bude stav vývoje vegetace optimální.
• Snížení ztráty dešťové vody odtokem z průměrných 13 % v situaci bez zásahů na 3 % v budově s realizovanými řešeními.
• Nárůst o 77 živočišných druhů (hlavně létající hmyz, mouchy, komáři a Hymenoptera) a kolonizace dalších 16 původních rostlinných druhů v renovované budově ve srovnání s předchozí situací. Údaje o biologické rozmanitosti budou ještě pozitivnější po letech zrání ekosystémů vytvořených přírodě blízkými řešeními.

Pokud jde o náklady, nejvýznamnější podíl zahrnuje materiály potřebné pro instalaci prototypů a náklady na zaměstnance zapojené do různých fází návrhu, provádění, monitorování a šíření NBS.

Počáteční náklady na realizaci řešení na metr čtvereční (m2)jsou: 130.40-301.83 €/m² pro zelené střechy, 88.59-105.51 €/m² pro zelené fasády, 54.29 €/m² pro odvodňovací chodníky, 2,862.04 €/m² pro automatizovaná okna, 252.71 €/m² pro zeleninové pergoly a asi 400 €/m² pro výsadbu stromů (v závislosti na druhu, který má být vysazen). Byly provedeny některé hrubé odhady nákladů na údržbu, které byly zahrnuty do plánu After-LIFE (výsledkováčást internetových stránek projektu).

Hlavní právní rámec, který upravuje zelenou infrastrukturu ve Španělsku, se skládá z těchto nařízení:

• Španělský technický stavební zákon. Je to regulační rámec, který stanoví základní požadavky na kvalitu, které musí budovy splňovat ve vztahu k bezpečnosti a obyvatelnosti stanovené v zákoně 38/1999 ze dne 5. listopadu stavebního nařízení (LOE).
• Španělská národní strategie pro zelenou infrastrukturu a konektivitu a ekologickou obnovu. Vstoupila v platnost v červenci 2021 a je strategickým plánovacím dokumentem, který upravuje zavádění a rozvoj zelené infrastruktury ve Španělsku a stanoví harmonizovaný správní a technický rámec pro celé španělské území, včetně námořních vod pod vnitrostátní svrchovaností nebo jurisdikcí.
• Španělský národní plán pro přizpůsobení se změně klimatu (PNACC) na období 2021–2030. Jedná se o základní plánovací nástroj na podporu koordinovaných opatření proti dopadům změny klimatu ve Španělsku. PNACC zahrnuje NbS jako požadované možnosti pro města, územní plánování a budovy.

Realizace tohoto projektu začala v roce 2019 výběrem pilotní budovy a skončila v roce 2021 realizací NBS ve vybrané škole. Šíření, monitorování a práce na začlenění NbS do stavebního zákona probíhaly v následujících letech a očekává se, že potrvají do roku 2028.

Pilotní budovu spravuje rada provincie Badajoz a obec Solana de los Barros.  Za předpokladu, že je NbS dobře udržována, je její životnost odhadována na více než 30 let.

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

Laymanova zpráva - myBUILDINGisGREEN

Výsledek projektu C1 – základní zpráva o pilotních budovách

Výsledek projektu C5.2 – Zprávy (4) o doporučeních pro setkání odborníků

Výsledek projektu C5.5 – Plán replikovatelnosti zkušeností s programem LIFE-myBUILDINGisGREEN

Plnění projektu C5.6 – Finanční plán replikovatelnosti zkušeností LIFE-myBUILDINGisGREEN