Természetalapú megoldások az iskolákban: az épületek éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásának környezetbarát módja Solana de los Barrosban, Extremadurában (Spanyolország)

Solana de los Barros település Spanyolország 17 autonóm közösségének egyikéhez, Extremadurához tartozó Badajoz tartományban.

Az IPCC által kidolgozott és az Extremadura regionális éghajlat-változási forgatókönyveiben szereplő éghajlati modellek alapján ebben a régióban a maximális és a minimális átlaghőmérséklet várhatóan körülbelül 4 °C-kal emelkedik a 21.^század végére (magas kibocsátási forgatókönyv – A2). Tekintettel arra, hogy a legmelegebb hónapokban a hőmérséklet elérheti a 35 ° C-ot, nagyon fontos intézkedéseket hozni az épületekben tapasztalható hőnövekedés ellensúlyozására. Ezenkívül a hideg napok számának csökkenését és a forró napok számának növekedését figyelték meg. Ha ez a tendencia folytatódik, a hőhullámok növekedése várható. Ugyanezt a forgatókönyvet figyelembe véve az éves csapadékmennyiség várhatóan kismértékben csökkenni fog a 21.^század végére, és a végleges százalékos arány várhatóan 20%-kal alacsonyabb lesz a jelenleginél.

Az iskolaépületek az elkövetkező évtizedekben várhatóan számos kihívással fognak szembenézni, ami teljes felújítást és a szigetelési intézkedések jobb mérlegelését teszi szükségessé a diákok és az iskolai személyzet egészségének és jóllétének biztosítása érdekében.

Az éghajlatváltozás szempontjából a lefolyó víz kezelése további kihívást jelent, ami a szennyvízcsatornák szennyvíztisztítási költségeinek növekedéséhez és a víztartó rétegekben rendelkezésre álló víz mennyiségének csökkenéséhez vezet.

Az éghajlatváltozás mellett – amint azt a 2011. évi millenniumi ökoszisztéma-értékelés óta már elismerték – Spanyolország az elmúlt 50 évben gyorsított és példátlan változásokon ment keresztül a túlnyomórészt gazdasági fejlődési modell és az ahhoz kapcsolódó életmód fenntarthatatlansága következtében. Előmozdították a földhasználat drasztikus változásait, amelyek jelenleg az ökoszisztéma romlásának és a biológiai sokféleség csökkenésének fő közvetlen mozgatórugói az országban.

A végrehajtott NbS általános célja, hogy hozzájáruljon az Extremadura régióban oktatásra használt épületek ellenálló képességének növeléséhez a dél-európai országokban az éghajlatváltozás által okozott egyre gyakoribb hő- és vízhiány időszakaival szemben, javítva az ilyen típusú épületekben dolgozó diákok és személyzet jóllétét.

Ezen általános célkitűzés elérése érdekében ez az esettanulmány számos konkrét célkitűzést követ:

1. Az NbS ismereteinek bővítése az épületek szintjén.
2. A természetalapú megoldások mint az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás eszközeinek költség-haszon elemzése.
3. Olyan irányítási intézkedések előmozdítása, amelyek javítják a végrehajtott megoldások átültethetőségét azáltal, hogy megkönnyítik azok beépítését a helyi, regionális és nemzeti szabályozásokba.
4. Az ebben az esettanulmányban végrehajtott és tesztelt NbS prototípusainak átadása és megismétlése a szakosodott személyzet kapacitásépítésére irányuló kezdeményezések révén.

Számos NbS-t terveztek, valósítottak meg és teszteltek Solana de los Barros-ban (Badajoz, Extremadura, Spanyolország), a myBUILDINGisGREEN LIFE projekt részeként.

A végrehajtott intézkedések négy fő kategóriába sorolhatók: zöldtetők, zöld homlokzatok, szellőzés és kültéri területek fejlesztése.

Először is, zöld tetők kerültek kialakításra az iskola épületében. A zöldtetők ígéretes lehetőséget kínálnak az épületek hőmérsékletének csökkentésére, miközben növelik a helyi biológiai sokféleséget, kellemesebbé teszik a lakókörnyezetet, és lehetőséget biztosítanak a diákok számára az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodással kapcsolatos közvetlen tanulási tapasztalatokra.

A kísérleti épületben háromféle zöldtetőt teszteltek több mint 25 őshonos növényfajjal. Az első megoldás egy kiterjedt zöldtető (mBiGCUVE 1) volt, míg a második megoldás egy tető volt, amelynek belső légkamrája a tető és a növényzet szubsztrátuma (mBiGCUVE 2) között helyezkedett el. Azt tesztelték, hogy megtartja a magasabb hőmérsékletet, miközben javítja a páratartalmat, és ezáltal csökkenti a kiegészítő öntözési igényeket. A harmadik megoldás egy fenntarthatóbb szubsztrátot (mBiG-SUS) tartalmazott, amely lehetővé teszi az esővíz jobb szűrését. Ennek a szubsztrátumnak a fő fenntarthatósága abban rejlik, hogy újrahasznosított aggregátumokból áll a tető vízelvezetésének megvalósításához. E zöldtetők közül kettő gravitációs úton újrahasznosítja a felesleges vizet, hogy öntözésre alkalmassá tegye.

Az NbS második kategóriája a zöld homlokzatok. A megvalósított zöldhomlokzati rendszer magában foglalja az épülethomlokzatokra párhuzamos és merőleges fémszerkezeteken elhelyezett ültetők rendszerét. Ez magában foglalja a hegymászó növényeket, amelyek védik a homlokzatot a napfénytől. Van egy függőleges napellenző rendszer ásványi szubsztrátummal a függőleges növényzet növekedéséhez. Ez magában foglalja a hidroponikus öntözésre szolgáló növényeket, amelyek tápanyagokat tartalmaznak a rendszerbe, és lehetővé teszik azok növekedését az ásványi szubsztrátumon. Az épület belső folyosóján a megfelelő páratartalom fenntartása és a helyiségben tapasztalt magas hőmérséklet megfékezése érdekében számos növényfajtával ellátott beltéri függőleges kert került kialakításra. Ez a rendszer folyamatos karbantartást és metszést igényel, hogy elkerülje a fal leesését a túlsúly miatt.

Ezután egy szellőztető rendszert építettek be az épületbe, amely lehetővé tette a friss levegő áramlását az iskolában az éjszakai és reggeli órákban (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Az indukált természetes szellőzőrendszer öt ablak automatikus zárásának és nyitásának programozásával jött létre. Ez az intézkedés lehűti a környezetet, csökkenti a beltéri CO₂ koncentrációt, és elősegíti az osztálytermeken belüli újraoxigenizációt.

További beavatkozásokra került sor az iskola játszóterén. A természetes árnyékolást szolgáló fák ültetése mellett számos intézkedést hajtottak végre, például:

• Növényi pergola: magában foglal egy, a zöldhomlokzathoz leírthoz hasonló, fémszerkezetekre rögzített ültetőrendszert, de az épülethomlokzatokhoz való rögzítés nélkül. Ez magában foglalja a lombhullató hegymászó növényeket.
• Porózus útburkolat: áteresztő felületek, amelyek javítják az esővíz beszivárgását, csökkentve a szennyvízrendszerbe való lefolyást. Ez a fajta járda lehetővé teszi a természetes növényzet növekedését is.
• Rekreációs területek árnyékolására szolgáló faszerkezetek: ezek a struktúrák olyan játszótereken helyezkednek el, ahol a tanulók nagy számban vannak jelen. Ezeket a kísérleti épület oktatási közösségével együttműködve tervezték.

A kísérleti épületben alkalmazott megoldások hatásának mérése érdekében nyomonkövetési tervet dolgoztak ki, és elvégezték a méréseket. Mivel az NbS-nek hosszú időre van szüksége ahhoz, hogy az összes hatás mérhetővé váljon, a nyomonkövetési rendszer a projekt végét követően 2028 tavaszáig folytatódik. Ez a hosszú távú monitoring rendszer bekerült a myBUILDINGisGREEN LIFE projekt After-LIFE tervébe, amely elérhető a projekt honlapjának eredményoldalán. 22 mutatóból álló keretet hoztak létre a következők mérésére: a) hőmérséklet-változás (beltéri hőmérséklet a külső térelhatárolókon belül és belül, kültéri hőmérséklet és páratartalom, valamint becsült energia- és fűtésmegtakarítás); b) vízgazdálkodás (a vízfogyasztáshoz kapcsolódó becsült megtakarítások és az esővíz-gazdálkodás terén elért megtakarítások); c) zöldterület-gazdálkodás (a növények és állatok fokozott biológiai sokfélesége, valamint a zöldterületekbe való integrálásra alkalmas, helyreállított őshonos növényfajok száma); d) a beltéri levegő minősége és zajcsökkentés (CO₂ koncentrációszintek az osztálytermeken belül, külső zajcsökkentési szintek és szennyezési szintek bioindikátor fajok telepítése és megfigyelésük oktatása révén); e) városrehabilitáció (energiahatékonyság és a zöldterület növelése (felület és százalékos arány)); f) kormányzás és részvétel (a polgárok városi jellegről alkotott képe, az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra irányuló oktatási politikák és stratégiai tervek száma, amelyek magukban foglalják a természetalapú megoldásokat és a nyílt részvételi folyamatokat); g) társadalmi kohézió (az érdekelt felekkel a lehetséges replikációs tevékenységekről kötött megállapodások száma); h) közegészségügy és jóllét (a tanulói hiányzások és a tanári betegszabadságok számának csökkentése), valamint i) gazdasági lehetőségek és foglalkoztatás (létrehozott munkahelyek száma, új készségek kialakítása a területen működő önálló vállalkozóknál és a természetalapú megoldásokhoz kapcsolódó vállalkozásoknál, valamint az iskolai személyzet hiányzásának csökkentése). A nyomonkövetési tervről további információk találhatók a myBUILDINGisGREEN LIFE projekt keretében létrehozott online képzésről készült külön videóban.

Az NbS végrehajtását a helyi önkormányzat, Badajoz tartományi tanácsa koordinálta, és egy magánvállalat hajtotta végre, amely elnyerte a projektet. A projektet a Spanyol Nemzeti Kutatási Tanács (CSIC) szakértői támogatták az épületekkel kapcsolatos műszaki kérdésekben, valamint az üzemek kiválasztásában és karbantartásában. A valladolidi (Spanyolország) székhelyű CARTIF Alapítvány volt az egyik vezető műszaki partner az NbS tervezése, megvalósítása és tesztelése során.

Ezeket a szervezeteket támogatták az építési projektekben részt vevő helyi hatóságok és az iskola személyzete, ahol az NbS-t végrehajtották. Elősegítették a villamosenergia-, energia- vagy vízfogyasztásra, a diákok és tanárok távollétére stb. vonatkozó adatok gyűjtését, és a CARTIF és a CSIC szakértőinek jelzéseit követve segítették a mintavételi kampányokat.

Az NbS megvalósításához az általános iskola oktatási közösségének aktív részvételére volt szükség azok megtervezésének, a monitoringrendszer megvalósításának és a kísérleti épületben szervezett tevékenységek előmozdításának támogatása érdekében. Volt néhány részvételen alapuló workshop a diákokkal, szüleikkel és az iskolai személyzettel, hogy megtervezzék a játszóterek NbS-ét a tényleges igényeiknek megfelelően. Ennek az iskolának a diákjai is részt vettek néhány adatgyűjtési kezdeményezésben a természettudományos tanáraik által vezetett gyakorlati órákon keresztül. Kihasználták annak lehetőségét, hogy terjesszék a természetalapú megoldások fontosságát az épületeknek az éghajlatváltozáshoz való hozzáigazításában a diákok családjai és szomszédai körében.

A disszeminációs rendezvények közül három kiállítást szerveztek, hogy bemutassák a megvalósított megoldásokat az oktatási közösségnek és a környék lakóinak. Közel 100 ember vett részt ezeken az eseményeken. Egy badajozi konferenciát, egy madridi kongresszust és két online kerekasztal-beszélgetést is szerveztek, amelyeken összesen több mint 400-an vettek részt. Emellett több mint 100 hírt tettek közzé különböző médiákban, és nemzeti és nemzetközi szinten információkat cseréltek az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodással foglalkozó különböző tudásplatformokkal.

Végül két személyes tanfolyamot tartottak zöldtetőkről és zöldhomlokzatokról, valamint egy online tanfolyamot az NbS iskolai megvalósítása során szerzett tapasztalatokról, összesen több mint 250 fő részvételével.

Az alkalmazkodási intézkedések sikerét a projektpartnerek és az iskolai közösség közötti gyümölcsöző együttműködés segítette elő. Ez az együttműködési környezet lehetővé tette a megoldások testreszabott megtervezését, a diákok és az iskolai személyzet tényleges igényeinek kielégítését. Ez lehetővé tette az alkalmazkodás eredményeinek nyomon követéséhez hasznos adatok gyűjtését is. A projektpartnerek összetétele, amely egyesíti a különböző készségeket és szakértelmet, szintén döntő fontosságú volt a kiválasztott intézkedések megfelelő megtervezéséhez és nyomon követéséhez. A biztató eredményeket felmutató monitoringprogram szintén sikertényező volt. Használhatók a tesztelt megoldások más iskolákban és épületekben történő lemásolására.

Számos helyi, regionális és nemzeti hatóságot bevontak a tervezett és tesztelt megoldások átadhatósági potenciáljának tanulmányozásába. Ezek az intézmények számos kulcsfontosságú kérdésben nyújtottak tanácsot, például: (i) az NbS beépítése a városok nemzeti műszaki építési szabályzatának építési megoldások katalógusába, (ii) önkormányzati és regionális szabályozások és adókedvezmények kidolgozása az ilyen típusú megoldások használatának ösztönzése érdekében, és (iii) annak feltárása, hogy miként lehet az NbS-sel rendelkező épületeket az épületek fenntarthatósági szabványai szerint tanúsítani. A konzultációs folyamatot követően Badajoz tartomány (Spanyolország) 8 településével írtak alá érdekeltségi nyilatkozatokat annak érdekében, hogy előmozdítsák az NbS használatát az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás érdekében az említett települések középületeiben. A spanyol Közlekedési, Mobilitási és Városfejlesztési Minisztérium támogató levelet kapott, amelyben megerősítette a projekt iránti érdeklődést, és tanácsot adott a projekt NbS-ének a műszaki építési szabályzatba való jövőbeli felvételére vonatkozóan.

Ez a felújított iskolaépület az Extremadura régióban referenciává vált a fenntartható építéshez, amelyet a jövőben követni kell. Fenntartása iránti érdeklődés (amelyet Badajoz tartományi tanácsa és Solana de los Barros önkormányzata biztosít) nagyon magas.

Ugyanakkor olyan akadályok is felmerültek, amelyek késleltették a tervezett feladatok egy részét, és szükségessé tették alternatív megoldások keresését a projekt végrehajtásának folytatása érdekében. Ezen akadályok némelyike (nagyon speciális műszaki kapacitásra van szükség) akadályozhatja az átruházhatósági potenciált. A főbb korlátozó tényezőket az alábbiakban foglaljuk össze:

• Az intézkedések végrehajtására képes építőipari vállalatok helyi elérhetősége korlátozott. E probléma kezelése érdekében nemzeti szinten szakosodott vállalatokat azonosítottak. Alapvető fontosságú az építési projekt helyes megszövegezése. Minél nagyobb a részletesség, annál sikeresebb lesz a projekt. A munka szakosodása (zöldtetők, NbS árnyékoló rendszerek) előzetes piackutatást igényel a projekt kidolgozása során. A területen dolgozó szakemberekkel való kapcsolatfelvétel révén előzetes feltételeket és költségvetéseket lehet szerezni a végrehajtáshoz, amelyeket a szükséges munka többi részével együtt át kell vinni a projektbe. Ezzel elkerülhetők az előre nem látható végrehajtási problémák vagy a piacon kívüli költségvetések, valamint az esetlegesen nem odaítélhető közbeszerzési pályázatok.
• A karbantartási szolgáltatások pontatlan ütemezése. Az NbS fenntartásához folyamatosan ellenőrizni kell állapotukat, különösen a forró időszakokban, hogy biztosítsák az öntözést és a víz rendelkezésre állását.
• Konfliktusos kérdések az öntözésvezérlő rendszer működtetésével foglalkozó vállalkozók között, valamint a rendszer optimális használatához szükséges technikai készségek hiánya. Nemzeti szinten fel kellett kutatni az ilyen típusú műveletekre szakosodott vállalatokat, és megfelelő módon meg kellett szervezni a közbeszerzési pályázatokat.
• Az NbS-ben való felhasználásra kiválasztott fajok közül néhányról kiderült, hogy nem alkalmasak az ilyen környezeti körülmények közötti túlélésre. A projekt során e növényfajok egy részét más, tartományi faiskolákból származó fajokkal vagy külső szerződésekkel helyettesítették.
• Néhány kulcsfontosságú adat hiánya bizonyos alkalmazkodási eredmények megfelelő értékeléséhez. Az épületben nem álltak rendelkezésre vízmérők az NbS bevezetése előtti és utáni vízfogyasztás mérésére.
• Az árnyékos növényi terek lassú és elégtelen növekedése (szűz szőlő). Az NbS-nek hosszú időre lehet szüksége ahhoz, hogy eredményei mérhetők legyenek. A Badajoz Tartományi Tanács tanácsadó szolgálata, a Királyi Botanikus Kert (RJB-CSIC) foglalkozott az egyes fajok (szőlőültetvények) alacsony növekedési ütemével kapcsolatos konkrét problémákkal.
• Egyes NbS-ek magas költségei. Laboratóriumi szinten fotokatalitikus hatású, áteresztő burkolatot fejlesztettek ki, de az iskolában főként költségvonzat miatt nem valósult meg.

Az iskolaépületben megvalósított NbS számos előnnyel jár, ami arra utal, hogy az ilyen típusú megoldások a számos kihívásra adott holisztikus válasz részét képezhetik. Az előnyök közé tartozik a villamosenergia- és vízfogyasztás megtakarítása, a helyi biológiai sokféleség növelése, zöld folyosók létrehozása a beporzók számára, valamint az épület esztétikájának javítása. Az őshonos fajok használata az épületek zöldítésére szintén megakadályozza az idegenhonos inváziós fajok terjedését.

Emellett az NbS élő anyagokat biztosít a tanulók oktatásához, és várhatóan javítja a diákok koncentrációját és teljesítményét, javítja az iskolai dolgozók jóllétét és az osztálytermek akusztikai elszigeteltségét. Ezen előnyök némelyike csak néhány év elteltével mérhető, és nem mindig pénzben kifejezhető, bár értékük vitathatatlan.

2023 végére (körülbelül két évvel a végrehajtás után) azonban a nyomonkövetési tevékenységek első eredményei a következő eredményekre utalnak:

• A kísérleti épületben 1 991,20 m2 zöldfelület és 451,70 m2 áteresztő burkolat növelése.
• A zöldtetős felületek átlaghőmérsékletének 5,4 °C-os csökkenése a növényzettel nem rendelkező felületekhez képest.
• Az osztálytermi hőmérséklet csökkentése 27 °C alá (a beltéri hőkomfort ajánlott értéke) szeptemberben, az NbS telepítését követően. Június, július és augusztus legmelegebb hónapjaiban ez a célkitűzés nem valósult meg, de a hőmérséklet a korábbi helyzethez képest csökkent. A kívánt csökkenést várhatóan az elkövetkező években érik el, amikor a növényzet fejlettségi állapota optimális.
• A lefolyás miatt elvesztett esővíz mennyiségének csökkentése a beavatkozás nélküli helyzetben mért átlagosan 13%-ról 3%-ra az épületben a megvalósított megoldásokkal.
• 77 állatfaj (főként repülő rovarok, legyek, szúnyogok és himenopterák) növekedése és további 16 őshonos növényfaj kolonizációja a felújított épületben a korábbi helyzethez képest. A biológiai sokféleségre vonatkozó adatok még pozitívabbak lesznek a természetalapú megoldások által létrehozott ökoszisztémák évekig tartó érését követően.

Ami a költségeket illeti, a legjelentősebb rész magában foglalja a prototípusok telepítéséhez szükséges anyagokat, valamint az NbS tervezésének, megvalósításának, nyomon követésének és terjesztésének különböző szakaszaiban részt vevő személyzet költségeit.

A megoldás négyzetméterenkénti (m²) megvalósításának kezdeti költségei a következők: 130,40–301,83 €/m² a zöldtetőkre, 88,59–105,51 €/m² a zöld homlokzatokra, 54,29 €/m² a járdák leeresztésére, 2,862,04 €/m² az automatizált ablakokra, 252,71 €/m² a növényi pergolára és körülbelül 400 €/m² a faültetésre (az ültetendő fajtól függően). Néhány hozzávetőleges becslés készült a karbantartási költségekről, amelyeket belefoglaltak a LIFE utáni tervbe (a projekt honlapjánakeredményekkel foglalkozó része).

A spanyolországi zöld infrastruktúrát szabályozó fő jogi keret a következő rendeletekből áll:

• A spanyol műszaki építési szabályzat. A szabályozási keret határozza meg azokat az alapvető minőségi követelményeket, amelyeknek az épületeknek meg kell felelniük az építési rendelet (LOE) november 5-i 38/1999. sz. törvényében meghatározott biztonság és lakhatóság tekintetében.
• A zöld infrastruktúrára, a konnektivitásra és az ökológiai helyreállításra vonatkozó spanyol nemzeti stratégia. 2021 júliusában lépett hatályba, és a zöld infrastruktúra spanyolországi végrehajtását és fejlesztését szabályozó stratégiai tervezési dokumentum, amely harmonizált igazgatási és technikai keretet hoz létre Spanyolország teljes területére vonatkozóan, beleértve a nemzeti felségterület vagy joghatóság alá tartozó tengeri vizeket is.
• Az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra vonatkozó spanyol nemzeti terv (2021–2030). Ez az alapvető tervezési eszköz az éghajlatváltozás hatásai elleni összehangolt fellépés előmozdítására Spanyolországban. A PNACC magában foglalja az NbS-t, mint a városok, a várostervezés és az épületek kívánt lehetőségeit.

E projekt végrehajtása 2019-ben kezdődött a kísérleti épület kiválasztásával, és 2021-ben fejeződött be az NbS kiválasztott iskolában történő végrehajtásával. A következő években terjesztési tevékenységekre, nyomonkövetési tevékenységekre és az NbS építési szabályzatba való beépítésére irányuló munkálatokra került sor, amelyek várhatóan 2028-ig tartanak.

A kísérleti épületet Badajoz tartományi tanácsa és Solana de los Barros önkormányzata tartja karban.  Feltéve, hogy az NbS jól karbantartott, hasznos élettartama a becslések szerint több mint 30 év.

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

Laikus jelentés - myBUILDINGisGREEN

C1 projekteredmény – A kísérleti épületek alapjelentése

C5.2. sz. projekteredmény – A szakértői ülésekre vonatkozó ajánlásokról szóló jelentések (4)

C5.5. projektcélkitűzés – A LIFE-myBUILDING projekt replikálhatósági terveZöld tapasztalatok

C5.6. projekteredmény – Pénzügyi terv a LIFE-myBUILDINGisGREEN tapasztalatok megkettőzhetőségére