Naturbaserede løsninger i skolerne: en grøn måde at tilpasse bygninger til klimaændringerne på i Solana de los Barros, Extremadura (Spanien)

Solana de los Barros er en kommune beliggende i provinsen Badajoz, som tilhører Extremadura, en af de sytten selvstyrende regioner i Spanien.

På grundlag af klimamodeller udviklet af IPCC og medtaget i de regionale klimaændringsscenarier for Extremadura forventes både den maksimale og den minimale gennemsnitstemperatur i denne region at stige med ca. 4 °C inden udgangen af^{det 21. århundrede} (scenariet med høje emissioner — A2). I betragtning af at temperaturen i de varmeste måneder kan nå op på 35 °C, er det meget vigtigt at træffe foranstaltninger for at modvirke den termiske stigning, der kan opleves inde i bygninger. Desuden er der observeret et fald i kolde dage og en stigning i varme dage. Hvis denne tendens fortsætter, kan der forventes en stigning i hedebølgerne. I samme scenarie forventes den årlige nedbør at falde en smule ved udgangen af^{det 21. århundrede,} og den endelige procentdel forventes at være 20 % lavere end på nuværende tidspunkt.

Skolebygninger forventes at stå over for mange udfordringer i de kommende årtier, hvilket kræver fuldstændig renovering og bedre overvejelser om isoleringsforanstaltninger for at sikre elevers og skolepersonales sundhed og trivsel.

I et klimaændringsperspektiv udgør forvaltningen af afstrømningsvand en yderligere udfordring, der fører til en stigning i omkostningerne til spildevandsbehandling af kloakker og et fald i det vand, der er til rådighed i grundvandsmagasiner.

Sammen med klimaændringerne har Spanien i løbet af de sidste 50 år gennemgået en fremskyndet og hidtil uset ændringsproces som følge af uholdbarheden af den fremherskende økonomiske udviklingsmodel og den livsstil, der er forbundet hermed, hvilket allerede er anerkendt siden årtusindvurderingen af økosystemerne i 2011. Drastiske ændringer i arealanvendelsen er blevet fremmet, hvilket i øjeblikket er den vigtigste direkte årsag til forringelse af økosystemet og tab af biodiversitet i landet.

Det overordnede mål med det gennemførte NBS er at bidrage til at øge modstandsdygtigheden i bygninger, der anvendes til uddannelse i Extremadura-regionen, over for de stadig hyppigere perioder med varme- og vandknaphed som følge af klimaændringer i de sydeuropæiske lande og forbedre trivslen for studerende og personale, der arbejder i denne type bygninger.

For at nå dette overordnede mål forfølger dette casestudie en række specifikke mål:

1. Forbedring af kendskabet til NBS på bygningsniveau.
2. Analyse af cost-benefit af naturbaserede løsninger som klimatilpasningsværktøjer.
3. Fremme af forvaltningstiltag for at forbedre muligheden for at overføre de gennemførte løsninger ved at lette deres inddragelse i lokale, regionale og nationale bestemmelser.
4. Overførsel og kopiering af prototyper af NbS, der er implementeret og testet i dette casestudie, gennem kapacitetsopbyggende initiativer for specialiseret personale.

Flere NBS blev designet, implementeret og testet i en grundskole i Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Spanien), som en del af myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet.

De gennemførte foranstaltninger kan inddeles i fire hovedkategorier: grønne tage, grønne facader, ventilation og udvikling af udearealer.

For det første er der implementeret grønne tage i skolebygningen. Grønne tage er en lovende mulighed for at reducere temperaturen i bygninger og samtidig øge den lokale biodiversitet, hvilket gør levemiljøet mere behageligt og giver mulighed for en direkte læringserfaring om tilpasning til klimaændringer for eleverne.

Pilotbygningen testede tre typer grønne tage med en række mere end 25 indfødte plantearter. Den første løsning var et omfattende grønt tag (mBiGCUVE 1), mens den anden løsning var et tag med et indre luftkammer placeret mellem taget og vegetationsunderlaget (mBiGCUVE 2). Det blev testet for at bevare en højere temperatur, samtidig med at luftfugtigheden blev forbedret, hvilket reducerede behovet for kunstig vanding. Den tredje løsning omfattede et mere bæredygtigt substrat (mBiG-SUS), der giver mulighed for bedre filtrering af regnvand. Den vigtigste bæredygtighed af dette substrat ligger i det faktum, at det er sammensat af genanvendte granulater til realisering af tagafvanding. To af disse grønne tage genbruger overskydende vand ved hjælp af tyngdekraften for at gøre det tilgængeligt til kunstvanding.

Den anden kategori af NBS er grønne facader. Det implementerede grønne facadesystem omfatter et system af plantageejere på metalkonstruktioner parallelt og vinkelret på bygningsfacader. Det omfatter klatreplanter, der beskytter facaden mod sollys. Der er også et vertikalt markisesystem med mineralsk substrat til vertikal vegetationsvækst. Det omfatter planter til hydroponisk kunstvanding, der inkorporerer næringsstoffer i systemet og tillader deres vækst på mineralsubstratet. I en intern korridor i bygningen er der installeret en indendørs lodret have med en bred vifte af plantearter for at opretholde passende fugtighedsniveauer og indeholde de høje temperaturer, der opleves i dette rum. Dette system kræver fortsat vedligeholdelse og beskæring for at undgå, at væggen falder på grund af overvægt.

Dernæst blev et ventilationssystem inkluderet i bygningen, så frisk luft kunne cirkulere i skolen i løbet af natten og morgentimerne (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Det inducerede naturlige ventilationssystem blev skabt ved at programmere den automatiske lukning og åbning af fem vinduer. Denne foranstaltning køler miljøet og reducerer de indendørs CO_{2-koncentrationer} og fremmer geniltning inde i klasseværelserne.

Der blev gennemført yderligere tiltag på skolens legeplads. Ud over plantning af træer til naturlig skygge er der gennemført flere foranstaltninger, f.eks.:

• Vegeteret pergola: Det omfatter et plantagesystem på metalkonstruktioner svarende til den, der er beskrevet for den grønne facade, men uden forankring til bygningsfacader. Det omfatter løvfældende klatreplanter.
• Porøs belægning: gennemtrængelige overflader, der forbedrer regnvandsinfiltrationen og reducerer afstrømningen til kloaksystemet. Denne type fortov giver også mulighed for vækst af naturlig vegetation.
• Trækonstruktioner til skyggelægning af rekreative områder: Disse strukturer er placeret på legepladser med en høj belægningsgrad af elever. De blev designet i samarbejde med pilotbygningens uddannelsesmiljø.

For at måle effekten af de løsninger, der er implementeret i pilotbygningen, er der udarbejdet en overvågningsplan, og målingerne er gennemført. Da det tager lang tid, før alle virkninger kan måles, vil overvågningsordningen fortsætte efter projektets afslutning indtil foråret 2028. Denne langsigtede overvågningsordning er medtaget i after-LIFE-planen for myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet, som findes i resultatafsnittet på projektets websted. Der blev opstillet en ramme med 22 indikatorer til måling af: a) temperaturændring (indendørs temperatur inde i og i klimaskærmen, udetemperatur og luftfugtighed samt anslåede energi- og varmebesparelser) b) vandforvaltning (anslåede besparelser i forbindelse med vandforbrug og besparelser i forbindelse med regnvandsforvaltning) c) forvaltning af grønne områder (øget plante- og dyrebiodiversitet og antal genvundne hjemmehørende plantearter, der er egnede til integration i grønne områder) d) indendørs luftkvalitet og støjreduktion (CO2-koncentrationsniveauer inde i klasseværelserne, støjreduktionsniveauer udefra og forureningsniveauer gennem installation af bioindikatorarter og uddannelse i observation heraf) e) byfornyelse (energieffektivitet og forøgelse af grønne områder (overfladeareal og procentdel)), f) forvaltning og deltagelse (borgernes opfattelse af bynatur, antallet af uddannelsespolitikker og strategiske planer for tilpasning til klimaændringer, der omfatter naturbaserede løsninger og åbne deltagelsesprocesser), g) social samhørighed (antal aftaler med interessenter om mulige replikeringsaktiviteter) h) folkesundhed og trivsel (reduktion af elevfravær og sygefravær for lærere) og i) økonomiske muligheder og beskæftigelse (antal skabte job, skabelse af nye færdigheder i selvstændige og NbS-relaterede virksomheder på området og reduktion af skolepersonalets fravær). Yderligere oplysninger om overvågningsplanen findes i en særlig video fra onlineuddannelsen, der er oprettet inden for rammerne af myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet.

Gennemførelsen af NBS blev koordineret af den lokale myndighed, Badajoz provinsråd, og udført af en privat virksomhed, der blev tildelt projektet. Det blev støttet af eksperter fra det spanske nationale forskningsråd (CSIC) i tekniske spørgsmål om bygninger og til udvælgelse og vedligeholdelse af anlæg. CARTIF Foundation, der er baseret i Valladolid (Spanien), var en af de førende tekniske partnere under design, implementering og test af NbS.

Disse organisationer blev støttet af de lokale myndigheder, der var involveret i byggeprojekterne, og af det skolepersonale, hvor NBS blev gennemført. De lettede indsamlingen af data om el-, energi- eller vandforbrug, studerendes og læreres fravær osv. og bistod prøveudtagningskampagnerne efter anvisninger fra CARTIF- og CSIC-eksperterne.

Gennemførelsen af NBS krævede aktiv deltagelse af grundskolens uddannelsesmiljø for at støtte udformningen af dem, gennemførelsen af overvågningssystemet og fremme af de aktiviteter, der blev tilrettelagt i pilotbygningen. Der var nogle deltagende workshops med eleverne, deres forældre og skolens personale for at designe legepladsernes NbS i henhold til deres faktiske behov. Eleverne på denne skole var også involveret i nogle dataindsamlingsinitiativer gennem praktiske klasser ledet af deres videnskabslærere. Mulighederne for at udbrede kendskabet til NBS' betydning for tilpasningen af bygninger til klimaændringerne til elevernes familier og naboer blev udnyttet.

Blandt formidlingsarrangementerne blev der afholdt tre udstillinger for at vise de gennemførte løsninger til uddannelsessamfundet og beboerne i omgivelserne. Næsten 100 mennesker deltog i disse begivenheder. Der blev også afholdt en konference i Badajoz, en kongres i Madrid og to onlinerundbordsdiskussioner med i alt over 400 deltagere. Derudover blev der offentliggjort mere end 100 nyheder i forskellige medier, og der blev udvekslet oplysninger med forskellige videnplatforme om klimatilpasning på nationalt og internationalt plan.

Endelig blev der afholdt to ansigt-til-ansigt-kurser om grønne tage og grønne facader og et onlinekursus om erfaringerne fra implementeringen af NBS på skolen med et samlet fremmøde på mere end 250 personer.

Faktorer, der gjorde tilpasningsforanstaltningerne til en succes, var det frugtbare samarbejde mellem projektpartnerne og skolesamfundet. Dette samarbejdsmiljø gjorde det muligt at designe løsninger på en skræddersyet måde, der imødekommer elevernes og skolepersonalets faktiske behov. Dette gjorde det også muligt at indsamle data, der var nyttige til at overvåge tilpasningsresultaterne. Projektpartnernes sammensætning, der samler forskellige færdigheder og ekspertise, var også afgørende for en korrekt udformning og overvågning af de udvalgte foranstaltninger. Overvågningsprogrammet, der viste opmuntrende resultater, var også en succesfaktor. De kan bruges til at kopiere de testede løsninger i andre skoler og bygninger.

Mange lokale, regionale og nationale myndigheder blev inddraget for at undersøge mulighederne for at overføre de løsninger, der er udformet og afprøvet. Disse institutioner ydede rådgivning om flere centrale aspekter såsom: i) indarbejdelse af NbS i kataloget over byggeløsninger i den nationale tekniske byggelov for byer, ii) udformning af kommunale og regionale bestemmelser og skatteincitamenter for at tilskynde til anvendelse af denne type løsninger og iii) finde ud af, hvordan bygninger med NbS kan certificeres i henhold til bæredygtighedsstandarder i bygninger. Efter høringsprocessen blev der undertegnet interesseerklæringer med 8 kommuner i provinsen Badajoz (Spanien) for at fremme anvendelsen af naturbaserede løsninger til klimatilpasning i offentlige bygninger i disse kommuner. Der blev modtaget et støttebrev fra det spanske ministerium for transport, mobilitet og dagsorden for byerne, som bekræftede interessen for projektet og tilbød rådgivning om den fremtidige medtagelse af projektets NBS i den tekniske byggelov.

Denne renoverede skolebygning er blevet en reference i Extremadura-regionen for bæredygtigt byggeri, der skal følges i fremtiden. Interessen for dens opretholdelse (som varetages af provinsrådet i Badajoz og Solana de los Barros kommune) er meget stor.

Samtidig stødte man også på nogle hindringer, som forsinkede nogle af de planlagte opgaver og gjorde det nødvendigt at finde alternative løsninger for at gå videre med gennemførelsen af projektet. Nogle af disse hindringer (behov for højt specialiseret teknisk kapacitet) kan hindre muligheden for overførsel. De vigtigste begrænsende faktorer er sammenfattet nedenfor:

• Begrænset lokal tilgængelighed af byggefirmaer, der er i stand til at gennemføre foranstaltningerne. For at løse dette problem blev der identificeret specialiserede virksomheder på nationalt plan. Den korrekte udformning af byggeprojektet er afgørende. Jo større detaljeringsgrad, jo mere vellykket bliver projektet. Specialiseringen af arbejdet (grønne tage, NbS skyggesystemer) kræver forudgående markedsundersøgelser under udarbejdelsen af projektet. Ved at kontakte fagfolk på området er det muligt at opnå forudgående betingelser og budgetter for gennemførelsen, som skal overføres til projektet sammen med resten af det nødvendige arbejde. Derved undgås uforudsete gennemførelsesproblemer eller budgetter, der ikke er på markedet, og eventuelle offentlige udbud, der ikke kan tildeles.
• Ukorrekt planlægning af vedligeholdelsesydelser. For at opretholde NbS er konstant overvågning af deres tilstand nødvendig, især i varme perioder for at sikre kunstvanding og tilgængeligheden af vand.
• Konflikt mellem kontrahenter om driften af vandingskontrolsystemet og mangel på tekniske færdigheder til optimal anvendelse heraf. Det var nødvendigt at søge efter virksomheder, der er specialiseret i denne type operationer på nationalt plan, og at tilrettelægge offentlige udbud på en passende måde.
• Nogle af de arter, der blev udvalgt til brug i NbS, viste sig at være dårligt egnede til at overleve under disse miljøforhold. I løbet af projektet blev nogle af disse plantearter erstattet af andre arter fra provinsgartnerier eller gennem eksterne kontrakter.
• Mangel på vigtige data til korrekt vurdering af visse tilpasningsresultater. Der var ikke vandmålere til rådighed i bygningen til måling af vandforbruget før og efter implementeringen af NbS.
• Langsom og utilstrækkelig vækst af skyggefulde planteområder (jomfruer). NbS kan kræve lang tid, før deres resultater er målbare. Specifikke problemer med lav vækstrate for visse arter (vinmarker) er blevet behandlet af Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), en særlig konsulenttjeneste for provinsrådet i Badajoz.
• Høje omkostninger ved nogle NbS. Et gennemtrængeligt fortov med fotokatalytisk aktivitet er blevet udviklet på laboratorieniveau, men er ikke blevet implementeret i skolen primært af omkostningsårsager.

Fordelene ved NbS implementeret i skolebygningen er mange, hvilket tyder på, at disse typer løsninger kan være en del af et holistisk svar på flere udfordringer. Fordelene omfatter besparelser i el- og vandforbruget, øget lokal biodiversitet, etablering af grønne korridorer for bestøvere og forbedring af bygningsæstetik. Brugen af hjemmehørende arter til at gøre bygningerne grønnere forhindrer også spredning af invasive ikkehjemmehørende arter.

Desuden leverer NbS levende materialer til elevernes uddannelse og forventes at forbedre elevernes koncentration og ydeevne, forbedre skolearbejdernes trivsel og den akustiske isolation af klasseværelserne. Nogle af disse fordele kan kun måles efter nogle år og er ikke altid omsættelige, selv om deres værdi er ubestridelig.

Ved udgangen af 2023 (ca. to år efter gennemførelsen) tyder de første resultater af overvågningsaktiviteterne imidlertid på følgende resultater:

• Forøgelse af 1,991,20 m² grønt areal og 451,70 m² permeabel belægning i pilotbygningen.
• Reduktion på 5,4 °C i gennemsnitstemperaturen på overflader med grønne tage sammenlignet med overflader uden vegetation.
• Reduktion af temperaturen inde i klasseværelserne til under 27 ° C (anbefalet værdi for indendørs termisk komfort) i september, efter installationen af NbS. I de varmeste måneder juni, juli og august blev dette mål ikke nået, men temperaturen er faldet i forhold til den tidligere situation. Den ønskede reduktion forventes opnået i de kommende år, hvor vegetationsudviklingen er optimal.
• Reduktion af regnvand tabt gennem afstrømning fra gennemsnitligt 13 % i situationen uden indgreb til 3 % i bygningen med de implementerede løsninger.
• Stigning på 77 dyrearter (hovedsagelig flyvende insekter, fluer, myg og Hymenoptera) og kolonisering af yderligere 16 hjemmehørende plantearter i den renoverede bygning i forhold til den tidligere situation. Data om biodiversitet vil være endnu mere positive efter flere års modning af de økosystemer, der er skabt af de naturbaserede løsninger.

Med hensyn til omkostninger omfatter den største andel de materialer, der er nødvendige for installationen af prototyperne, og omkostningerne til det personale, der er involveret i de forskellige faser af udformningen, gennemførelsen, overvågningen og formidlingen af NBS.

De indledende omkostninger til implementering af løsningen pr. kvadratmeter (m²) er: 130,40-301,83 €/m² for grønne tage, 88,59-105,51 €/m² for grønne facader, 54,29 €/m² for dræning af fortove, 2,862,04 €/m² for automatiske vinduer, 252,71 €/m² for grøntsagspergola og ca. 400 €/m² for plantning af træer (afhængigt af de arter, der skal plantes). Der blev foretaget nogle grove skøn over vedligeholdelsesomkostningerne, som blev medtaget i planen for perioden efter LIFE (resultatafsnittet på projektets websted).

Den vigtigste retlige ramme, der regulerer den grønne infrastruktur i Spanien, består af følgende forordninger:

• Den spanske lov om tekniske bygninger. Det er de lovgivningsmæssige rammer, der fastsætter de grundlæggende kvalitetskrav, som bygninger skal opfylde i forhold til sikkerhed og beboelighed, der er fastsat i lov 38/1999 af 5. november i byggeforordningen (LOE).
• Den spanske nationale strategi for grøn infrastruktur og konnektivitet og økologisk genopretning. Den trådte i kraft i juli 2021 og er det strategiske planlægningsdokument, der regulerer gennemførelsen og udviklingen af grøn infrastruktur i Spanien og fastlægger en harmoniseret administrativ og teknisk ramme for hele det spanske område, herunder farvande under national højhedsområde eller jurisdiktion.
• Den spanske nationale plan for tilpasning til klimaændringer (PNACC) 2021-2030. Det er det grundlæggende planlægningsinstrument til fremme af en koordineret indsats mod virkningerne af klimaændringerne i Spanien. PNACC omfavner NbS som ønskede muligheder for byer, byplanlægning og bygninger.

Gennemførelsen af dette projekt begyndte i 2019 med udvælgelsen af pilotbygningen og sluttede i 2021 med gennemførelsen af den nationale grundskole på den udvalgte skole. Formidlingsaktiviteter, overvågningsaktiviteter og arbejder med at indarbejde NbS i bygningsreglementet fandt sted i de følgende år og forventes at vare indtil 2028.

Pilotbygningen vedligeholdes af Badajoz provinsråd og Solana de los Barros kommune.  Forudsat at NbS er velholdt, anslås dens levetid at være over 30 år.

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

Betænkning af Layman - myBUILDINGisGREEN

Projektleverance C1 – Referencerapport om pilotbygningerne

Projektleverance C5.2 — Rapporter (4) om anbefalinger til ekspertmøder

Projektleverance C5.5 – Replikabilitetsplan for LIFE-myBUILDINGisGREEN-oplevelsen

Projektleverance C5.6 – Finansieringsplan for reproducerbarheden af LIFE-myBUILDINGisGREEN-oplevelsen