Náttúrulegar lausnir í skólum: græn leið til að laga byggingar að loftslagsbreytingum í Solana de los Barros, Extremadura (Spánn)

Solana de los Barros er sveitarfélag í héraðinu Badajoz sem tilheyrir Extremadura, einu af sautján sjálfstjórnarhéruðum Spánar.

Gert er ráð fyrir að bæði hámarks- og lágmarkshiti á þessu svæði aukist um u.þ.b. 4 °C við lok 21. aldar á grundvelli loftslagslíkana sem IPCC hefur þróað og eru hluti af svæðisbundnu^{loftslagsbreytingum} (Svæðisbundin loftslagsbreytingar fyrir Extremadura). Miðað við að á heitustu mánuðum getur hitastigið náð 35 °C er mjög mikilvægt að grípa til ráðstafana til að vinna gegn hitauppstreymi sem hægt er að upplifa inni í byggingum. Að auki hefur komið fram fækkun á köldum dögum og aukning á heitum dögum. Ef þessi þróun heldur áfram er búist við aukningu á hitabylgjum. Miðað við sömu atburðarás er gert ráð fyrir að árleg úrkoma muni minnka lítillega í lok 21.^aldar og reiknað er með að endanlegt hlutfall verði 20 % lægra en nú.

Gert er ráð fyrir að skólabyggingar standi frammi fyrir mörgum áskorunum á næstu áratugum, sem kalla á fullkomna endurnýjun og betri umfjöllun um einangrunaraðgerðir til að tryggja heilsu og vellíðan nemenda og starfsfólks skólans.

Með tilliti til loftslagsbreytinga er stjórnun afrennslisvatns aukin áskorun sem leiðir til hækkunar á kostnaði við hreinsun skólps í fráveitur og minnkun á því vatni sem er til staðar í veitum.

Ásamt loftslagsbreytingum, eins og áður hefur verið viðurkennt frá Þúsaldarvistkerfismati 2011, hefur Spánn á síðustu 50 árum gengist undir hraðari og fordæmalaus ferli breytinga sem afleiðing af ósjálfbærni ríkjandi hagþróunarlíkans og lífsstíls sem tengist því. Stuðlað hefur verið að róttækum breytingum á landnýtingu, sem eru nú helsti drifkraftur hnignunar vistkerfisins og taps á líffræðilegum fjölbreytileika í landinu.

Heildarmarkmið NbS er að stuðla að því að auka viðnámsþrótt bygginga sem notaðar eru til menntunar á Extremadura svæðinu á tíðari tímabil hita- og vatnsskorts af völdum loftslagsbreytinga í Suður-Evrópu, bæta vellíðan nemenda og starfsfólks sem vinnur í þessari gerð bygginga.

Til að ná þessu almenna markmiði miðar þessi rannsókn að ýmsum sértækum markmiðum:

1. Að auka þekkingu á NBS á byggingarstigi.
2. Greining kostnaðar-ábata af NbS sem loftslagsaðlögunartæki.
3. Að stuðla að stjórnunarháttum til að bæta framsalshæfi lausna, sem eru framkvæmdar, með því að greiða fyrir því að þær verði felldar inn í staðbundnar, svæðisbundnar og landsbundnar reglugerðir.
4. Flytja og endurtaka frumgerðir NbS sem innleiddar eru og prófaðar í þessari tilfellarannsókn, með framtaksverkefnum til að byggja upp getu fyrir sérhæfða starfsmenn.

Nokkrar NbS voru hannaðar, framkvæmdar og prófaðar í grunnskóla í Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura á Spáni), sem hluti af myBUILDINGISGREEN LIFE verkefninu.

Ráðstafanirnar, sem eru framkvæmdar, má flokka í fjóra meginflokka: græn þök, grænar hliðar, loftræsting og þróun útisvæða.

Í fyrsta lagi hafa grænir þakir verið innleiddir í skólabyggingunni. Græn þök eru efnilegur kostur á að lækka hitastigið í byggingum og auka líffræðilega fjölbreytni á staðnum, gera lífið skemmtilegra og veita nemendum kost á beinni námsreynslu um aðlögun að loftslagsbreytingum.

Tilraunabyggingin prófaði þrjár gerðir af grænum þökum með ýmsum meira en 25 tegundum plantna. Fyrsta lausnin var umfangsmikið grænt þak (mBiGCUVE 1) en seinni lausnin var þak með innra lofthólfi á milli þaksins og gróðurundirlagsins (mBiGCUVE 2). Það var prófað að halda hærra hitastigi, en einnig bæta rakastig og draga þannig úr hjálparáveitu kröfum. Þriðja lausnin innihélt sjálfbærara undirlag (MBIG-SUS) sem gerir ráð fyrir betri síun regnvatns. Meginsjálfbærni þessa undirlags liggur í þeirri staðreynd að það er samsett úr endurunnum samtölum til að ná fram afrennsli þaksins. Tvö af þessum grænu þökum endurnýta umframvatn með þyngdaraflinu til að gera það aðgengilegt fyrir áveitu.

Annar flokkur NbS er grænn facades. The innleitt græna facades kerfi felur í sér kerfi planters sett á málm mannvirki samsíða og hornrétt á að byggja framhlið. Það felur í sér klifra plöntur sem vernda framhliðina frá sólarljósi. Það er einnig lóðrétt awning kerfi með steinefni undirlag fyrir lóðréttan gróðurvöxt. Það felur í sér plöntur fyrir hydroponic áveitu sem fella næringarefni inn í kerfið og leyfa vöxt þeirra á steinefni undirlag. Í innri gangi byggingarinnar hefur lóðréttur innanhússgarður með fjölmörgum plöntutegundum verið settur upp til að viðhalda nægilegu rakastigi og innihalda háan hita sem er reyndur í þessu herbergi. Þetta kerfi krefst áframhaldandi viðhalds og pruning til að koma í veg fyrir fall á vegg vegna ofþyngdar.

Því næst var loftræstingakerfi innifalið í húsinu sem gerði kleift að dreifa fersku lofti í skólanum að nóttu til og á morgnana (9:30-10:00/12:30-13:00). Náttúrulegt loftræstikerfi var búið til með því að forstilla sjálfvirka lokun og opnun fimm glugga. Þetta kælir umhverfið og dregur úr styrk CO2_innanhúss og stuðlar að endursúrun inni í kennslustofunni.

Frekari aðgerðir voru gerðar á leikvelli skólans. Auk þess að gróðursetja tré til náttúrulegrar skyggingar hafa nokkrar ráðstafanir verið gerðar, s.s.:

• Gróðursett Pergola: það felur í sér planter kerfi sett á mannvirki úr málmi svipað og lýst er fyrir græna framhlið en án akkeri til að byggja framhlið. Það felur í sér deciduous klifurplöntur.
• Gropinn gangstígur: gegndræp yfirborð sem bætir íferð regnvatns og dregur úr afrennsli í skólpkerfið. Þessi tegund gangstéttar gerir einnig kleift að rækta náttúrulegan gróður.
• Mannvirki úr viði til skyggingar á tómstundasvæðum: þessi mannvirki eru staðsett á leiksvæðum með miklum fjölda nemenda. Þau voru hönnuð í samvinnu við menntasamfélagið í tilraunaverkefninu.

Í því skyni að mæla áhrif þeirra lausna sem framkvæmdar voru í tilraunaverkefninu hefur verið unnið að vöktunaráætlun og gerðar voru mælingarnar. Þar sem NbS þarf langan tíma áður en öll áhrifin verða mælanleg mun vöktunaráætlunin halda áfram eftir lok verkefnisins til vors 2028. Þetta langtíma eftirlitskerfi hefur verið innifalið í Eftir-LIFE áætlun myBUILDINGISGREEN LIFE verkefnisins, sem er aðgengileg í niðurstöðum hluta verkefnisins. Settur var rammi með 22 vísum til að mæla: a) hitabreytingar (hitastig inni og í hjúpi byggingarinnar, hitastig og raki utandyra og áætlaður orkusparnaður við hitun), B) vatnsstjórnun (áætlaður sparnaður í tengslum við vatnsnotkun og sparnað í stjórnun regnvatns), C) stjórnun á grænu svæði (aukin líffræðileg fjölbreytni plantna og dýra og fjöldi endurheimtra upprunalegra plöntutegunda sem henta til aðlögunar á grænum svæðum), d) loftgæði innanhúss og minnkun hávaða (styrkur CO₂ í kennslustofum, minnkun hávaða utan frá og mengunarstig með uppsetningu lífvísistegunda og þjálfun í athugunum þeirra), e) endurnýjun þéttbýlis (orkunýtni og aukning á grænu svæði (yfirborðssvæði og hundraðshluti)), f) stjórnunarhætti og þátttaka (skilning borgaranna á eðli þéttbýlis, fjöldi menntastefna og stefnumótandi áætlanir um aðlögun að loftslagsbreytingum sem fela í sér NbS og opin þátttökuferli), g) félagsleg samheldni (fjöldi samninga við hagsmunaaðila um hugsanlega eftirmyndunarstarfsemi), H) lýðheilsu og vellíðan (minnkun á fjölda fjarvista nemenda og veikindaleyfa kennara) og i) efnahagslegra tækifæra og atvinnu (fjöldi starfa sem skapast, sköpun nýrrar færni í sjálfstæðum atvinnurekstri og NbS-tengdum fyrirtækjum á svæðinu og fækkun fjarvista starfsmanna í skólanum). Nánari upplýsingar um vöktunaráætlunina er að finna í sérstöku myndbandi frá netþjálfuninni sem búin er til innan ramma myBUILDINGISGREEN LIFE verkefnisins.

Framkvæmd NbS var samræmd af sveitarstjórn, Badajoz Provincial Council, og framkvæmd af einkafyrirtæki sem hlaut verkefnið. Það var stutt af sérfræðingum frá spænska National Research Council (CSIC) í tæknilegum málum um byggingar og val og viðhald plantna. CARTIF Foundation, með aðsetur í Valladolid (Spánn), var einn af leiðandi tækniaðilum við hönnun, framkvæmd og prófun NbS.

Þessar stofnanir voru studdar af sveitarfélögum sem tóku þátt í framkvæmdum og af starfsfólki skólans þar sem NbS var hrint í framkvæmd. They facilitated collect data about electricity, energy or water consumption, student and teacher absences, etc., and assisted the sampling campaigns following indications from the CARTIF and CSIC experts.

Framkvæmd NbS þurfti að taka virkan þátt í menntasamfélagi grunnskólans til að styðja við hönnun þeirra, framkvæmd eftirlitskerfisins og eflingu þeirrar starfsemi sem skipulögð er í tilraunaverkefninu. Það voru nokkrar vinnustofur með nemendum, foreldrum þeirra og starfsfólki skólans til að hanna NbS leiksvæðin í samræmi við raunverulegar þarfir þeirra. Nemendur í þessum skóla tóku einnig þátt í gagnasöfnunarverkefnum með hagnýtum bekkjum undir forystu vísindakennara sinna. Notuð voru tækifæri til að miðla mikilvægi NbS við aðlögun bygginga að loftslagsbreytingum að fjölskyldum og nágrönnum nemenda.

Á meðal miðlunarviðburðanna voru þrjár sýningar skipulagðar til að sýna útfærðar lausnir fyrir menntasamfélagið og íbúa umhverfisins. Um 100 manns mættu á þessa viðburði. Einnig var haldin ráðstefna í Badajoz, þingi í Madríd og tveimur hringborðum á netinu, þar sem alls mættu rúmlega 400 manns. Að auki voru meira en 100 fréttir birtar í ýmsum fjölmiðlum og var upplýsingum miðlað með ýmsum þekkingarvettvangi um loftslagsaðlögun á landsvísu og á alþjóðavettvangi.

Að lokum voru haldin tvö námskeið á grænum þökum og grænum framhliðum og netnámskeið um þá reynslu sem fengist hefur við innleiðingu NbS við skólann, þar sem samtals mættu 250 manns.

Þættir sem studdu árangur aðlögunaraðgerða voru árangursríkt samstarf sem skapast meðal verkefnasamstarfsaðila og skólasamfélagsins. Þetta samstarfsumhverfi gerði kleift að hanna lausnir með sérsniðnum hætti og takast á við raunverulegar þarfir nemenda og starfsfólks skólans. Þetta gerði einnig kleift að safna gögnum sem eru gagnlegar til að fylgjast með aðlögunarniðurstöðum. Samsetning verkefnisins, sem sameinar mismunandi færni og sérþekkingu, var einnig mikilvæg til að hanna og fylgjast með völdum aðgerðum. Vöktunaráætlunin, sem sýndi góðan árangur, var einnig árangursríkur þáttur. Þeir geta verið notaðir til að endurtaka prófaðar lausnir í öðrum skólum og byggingum.

Mörg staðbundin, svæðisbundin og innlend yfirvöld tóku þátt í að rannsaka yfirfærslumöguleika þeirra lausna sem voru hannaðar og prófaðar. Þessar stofnanir veittu ráðgjöf um nokkra mikilvæga þætti eins og: I) innlimun NbS í skránni yfir byggingarlausnir í landsbundnum tæknilegum byggingarlögum borga, ii. að hanna sveitarstjórnar- og svæðisreglur og skattaívilnanir til að hvetja til notkunar þessarar tegundar lausna og iii. finna leiðir til að votta byggingar með NbS samkvæmt sjálfbærnistöðlum í byggingum. Eftir samráðsferlið voru undirritaðar áhugayfirlýsingar við 8 sveitarfélög í Badajoz (Spánn) til að stuðla að notkun NbS fyrir loftslagsaðlögun í opinberum byggingum í þessum sveitarfélögum. Stuðningsbréf var fengið frá spænska samgöngu-, samgöngu- og borgarráðstefnan sem staðfestir áhuga á verkefninu og býður upp á ráðgjöf um framtíðar skráningu NbS verkefnisins í Technical Building Code.

Þessi endurbætta skólabygging hefur orðið tilvísun í Extremadura svæðinu um sjálfbæra byggingu sem fylgja á í framtíðinni. Áhugi á viðhaldi þess (sem Badajoz héraðsráðið og Solana de los Barros sveitarfélagið) er mjög mikill.

Á sama tíma voru einnig fyrir hendi hindranir sem seinkaði sumum af fyrirhuguðum verkefnum og gerðu það nauðsynlegt að leita annarra lausna til að halda áfram með framkvæmd verkefnisins. Sumar af þessum hindrunum (þörf á mjög sérhæfðri tæknilegri getu) gætu hindrað yfirfærslugetu. Helstu takmarkandi þættir eru teknar saman hér að neðan:

• Takmörkuð staðbundin framboð af byggingarfyrirtækjum sem geta framkvæmt ráðstafanirnar. Til að takast á við þetta mál voru sérhæfð fyrirtæki skilgreind á landsvísu. Rétt skipulagning á byggingarframkvæmdum er nauðsynleg. Því meiri nákvæmni, því meiri árangur verður verkefnið. Sérhæfing vinnunnar (græn þök, NbS skyggingarkerfi) krefst fyrri markaðsrannsókna við gerð verkefnisins. Með því að hafa samband við sérfræðinga á þessu sviði er hægt að fá fyrirfram skilyrði og fjárhagsáætlun fyrir framkvæmd, sem verður að flytja til verkefnisins ásamt restinni af nauðsynlegri vinnu. Þetta kemur í veg fyrir ófyrirséð vandamál við framkvæmd eða fjárhagsáætlun utan markaðar og möguleg opinber útboð sem ekki er hægt að gera.
• Ónákvæmar áætlanir um viðhaldsþjónustu. Til að viðhalda NbS er nauðsynlegt að fylgjast stöðugt með ástandi þeirra, einkum á heitum tímabilum til að tryggja vökvun og aðgengi að vatni.
• Átök meðal verktaka til að reka áveitu eftirlitskerfi og skortur á tæknilegri færni fyrir bestu notkun þess. Nauðsynlegt var að leita að fyrirtækjum sem sérhæfa sig í slíkum aðgerðum á landsvísu og skipuleggja opinber útboð á viðeigandi hátt.
• Sumar tegundirnar sem valdar voru til notkunar í NbS leiddu í ljós að þær henta illa til að lifa af við þessar umhverfisaðstæður. Á meðan á verkefninu stóð var sumum þessara plöntutegunda skipt út fyrir aðrar tegundir frá gróðrarstöðvum héraðsins eða með utanaðkomandi samningum.
• Skortur á mikilvægum gögnum til að meta nokkrar aðlögunarniðurstöður á réttan hátt. Vatnsmælar voru ekki til staðar í byggingunni til að mæla vatnsnotkun fyrir og eftir innleiðingu NbS.
• Hægur og ófullnægjandi vöxtur skyggða plantna rýma (virgin vínviður). NBS getur tekið langan tíma áður en árangur þeirra er mælanlegur. Sérstök vandamál með lágan vaxtarhraða sumra tegunda (vine arbour) hafa verið tekin af Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), sem er sérstök ráðgjafarþjónusta fyrir héraðsráðið í Badajoz.
• Mikill kostnaður við NBS. Gegndræp slitlag með ljóshvatavirkni hefur verið þróuð á rannsóknastofustigi en hefur ekki verið innleitt í skólanum, aðallega af kostnaðarástæðum.

Ávinningurinn af NbS í skólabyggingunni er margþættur og bendir til þess að þessar tegundir lausna geti verið hluti af heildrænni svörun við mörgum áskorunum. Ávinningurinn felur í sér sparnað í raforku- og vatnsnotkun, aukning á líffræðilegri fjölbreytni á staðnum, sköpun grænna leiða fyrir frjóbera og endurbætur á fagurfræði. Notkun náttúrulegra tegunda til að grænka byggingarnar koma einnig í veg fyrir útbreiðslu ágengra framandi tegunda.

Þar að auki býður NbS upp á lifandi efni til menntunar nemandans og er gert ráð fyrir að það veiti betri einbeitingu og frammistöðu nemenda, bætta líðan skólastarfsmanna og hljóðeinangrun kennslustofa. Sumir af þessum ávinningi er aðeins hægt að mæla eftir nokkur ár og eru ekki alltaf tekjuhægar, þó að verðmæti þeirra sé óumdeilanlegt.

Í lok árs 2023 (u.þ.b. tvö ár frá framkvæmd) benda fyrstu niðurstöður vöktunaraðgerða til eftirfarandi niðurstaðna:

• Aukning um 1 991,20 m 2^af grænu svæði og 451,70 m 2^af gegndræpi paving í tilraunaverkefninu.
• Lækkun um 5,4 °C í meðalhita yfirborðs með grænum þökum miðað við gróðurlausa.
• Lækkun á hitastigi inni í kennslustofum niður fyrir 27 °C (ráðlagt gildi fyrir hitauppstreymi innandyra) í september, eftir uppsetningu NbS. Á heitustu mánuðum júní, júlí og ágúst var þessu markmiði ekki náð en hitastig hefur lækkað miðað við fyrri aðstæður. Gert er ráð fyrir að tilætluð minnkun náist á næstu árum þegar gróðurþróun er ákjósanlegust.
• Fækkun regnvatns tapast við afrennsli úr 13 % að meðaltali í stöðunni án íhlutunar í 3 % í byggingunni með útfærðum lausnum.
• Aukning 77 dýrategunda (aðallega fljúgandi skordýr, flugur, moskítóflugur og Hymenoptera) og landnám 16 innfæddra plöntutegunda í endurgerðu byggingunni miðað við fyrri aðstæður. Gögn um líffræðilega fjölbreytni verða enn jákvæðari eftir margra ára þroska þeirra vistkerfa sem verða til við náttúrumiðaðar lausnir.

Að því er varðar kostnað felur mikilvægasti hlutinn í sér efni sem þarf til að setja upp frumgerðir og kostnað vegna starfsfólks sem tekur þátt í hinum ýmsu stigum hönnunar, framkvæmdar, eftirlits og miðlunar NbS.

Upphaflegur kostnaður við framkvæmd lausnarinnar á hvern fermetra (m²) er: 130.40–301.83 evrur/m² fyrir græn þök, 88,59– 105.51 evrur/m² fyrir grænar facades, 54.29/m² evrur fyrir tæmingu gangstétta,^{2, 862,04 EUR/m 2} fyrir sjálfvirku gluggana, EUR 252.71/m² fyrir grænmetispergóluna og um 400 evrur/m² fyrir gróðursetningu trjánna (fer eftir tegundinni sem á að planta). Nokkrar grófar áætlanir um viðhaldskostnað voru gerðar og innifaldar í Eftir-LIFE áætluninni (niðurstöður á vefsíðu verkefnisins).

Helstu lagaramminn sem setur reglur um græna innviði á Spáni samanstendur af eftirfarandi reglugerðum:

• Spænskan tæknilega byggingarkóða. Það er regluramminn sem kveður á um grundvallargæðakröfur sem byggingar verða að uppfylla með tilliti til öryggis og búsetu sem kveðið er á um í lögum nr. 38/1999 frá 5. nóvember í reglugerðinni um byggingarframkvæmdir (LOE).
• The Spanish National Strategy for Green Infrastructure and Connectivity and Ecological Restoration. Það öðlaðist gildi í júlí 2021 og er stefnumótandi áætlunarskjal sem setur reglur um framkvæmd og þróun Green Infrastructure á Spáni, um að koma á samræmdum stjórnsýslu- og tækniramma fyrir allt spænskt yfirráðasvæði, þ.m.t. hafsvæði undir fullveldi eða lögsögu.
• Spænska áætlunin um aðlögun að loftslagsbreytingum (PNACC) 2021-2030. Það er grunnáætlunartæki til að stuðla að samræmdum aðgerðum gegn áhrifum loftslagsbreytinga á Spáni. The PNACC faðmar NbS sem óskað er valkosti fyrir borgir, borgarskipulag og byggingar.

Framkvæmd þessa verkefnis hófst árið 2019 með vali á tilraunaverkefni og lauk á árinu 2021 með innleiðingu NbS í völdum skóla. Miðlunarstarfsemi, eftirlitsstarfsemi og verk til að fella NBS inn í byggingarreglurnar áttu sér stað á næstu árum og er gert ráð fyrir að hún standi yfir til 2028.

Tilraunaverkefnið er viðhaldið af sveitarfélaginu Badajoz og Solana de los Barros.  Að því tilskildu að NbS sé vel viðhaldið er nýtingartími hennar talinn vera yfir 30 ár.

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

Layman skýrsla - myBUILDINGISGREEN

Verkefni afhent C1 — Grunnskýrsla um tilraunaverkefni byggingar

C5.2 — Skýrslur (4) um tilmæli fyrir sérfræðingafundi

Verkefni afhent C5.5 — Viðgerðaráætlun LIFE-myBUILDINGISGREEN reynslunnar

C5.6 — Fjárhagsáætlun um eftirmynd af LIFE-myBUILDINGISGREEN reynslu