Naturbaserte løysingar i skulen: Ein grøn måte å tilpasse bygningar til klimaendringar i Solana de los Barros, Extremadura (Spania)

Solana de los Barros er ein kommune som ligg i provinsen Badajoz, som tilhøyrer Extremadura, ein av dei sytten autonome samfunna i Spania.

Basert på klimamodellar utvikla av IPCC og inkludert i dei regionale klimaendringsscenaria for Extremadura, forventast både maksimums- og minimumsgjennomsnittstemperaturar i denne regionen å auke med ca. 4 °C innan utgangen av^{det 21. århundre} (høge utsleppsscenario — A2). Med tanke på at temperaturen i dei varmaste månadene kan nå 35 °C, er det av stor betydning å setje i verk tiltak for å motverka den termiske auken som kan opplevast inne i bygningar. I tillegg er det observert ein reduksjon i kalde dagar og ein auke i varme dagar. Viss denne trenden held fram, forventast det ein auke i hetebølgjer. Med tanke på det same scenariet forventast den årlege nedbøren å avta litt innan utgangen av^{det 21. århundre,} med den endelege prosentandelen forventa å vere 20 % lågare enn i dag.

Skulebygningar forventast å møte flere utfordringar i dei komande tiåra, og krev fullstendig renovering og betre vurdering av isolasjonstiltak for å sikre helse og velvære for studentar og skulepersonell.

I eit klimaendringsperspektiv representerer forvaltinga av avløpsvatn ei ekstra utfordring, noko som fører til ein auke i kostnadene for avløpsvassbehandling til kloakk og ein reduksjon i vatnet som er tilgjengeleg i akviferar.

Saman med klimaendringar, som allereie er anerkjend sidan Millennium Ecosystem Assessment 2011, har Spania i løpet av dei siste 50 åra gått gjennom ein akselerert og eineståande prosess med endringar som følgje av at den overordna økonomiske utviklingsmodellen og livsstilen knytte til den ikkje er berekraftig. Drastiske endringar i arealbruk har vorte fremja, som for tida er den viktigaste direkte drivaren av økosystemforringing og tap av biologisk mangfald i landet.

Det overordna målet med den implementerte NbS er å bidra til å auke motstandskrafta til bygningar som brukast til utdanning i Extremadura-regionen til dei stadig hyppigare periodar med varme og vassmangel forårsaka av klimaendringar i søreuropeiske land, og forbetra trivsel for studentar og tilsette som arbeider i denne typen bygningar.

For å oppnå dette generelle målet, forfølgjer denne casestudien ei rekkje spesifikke mål:

1. Forbetre kunnskapen om NbS på bygningsnivå.
2. Analysere kost-nytte av NbS som klimatilpasningsverktøy.
3. Fremje styringstiltak for å forbetra overførbarheita av dei implementerte løysingane ved å legge til rette for at dei inkluderast i lokale, regionale og nasjonale forskrifter.
4. Overføring og kopiering av prototypar av NbS implementert og testa i denne casestudien, gjennom kapasitetsbyggingsinitiativar for spesialisert personale.

Flere NbS vart designa, implementert og testa i ein grunnskule i Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Spania), som ein del av myBUILDINGisGREEN LIFE-prosjektet.

Dei sette i verk tiltaka kan klassifiserast i fire hovudkategoriar: grøne tak, grøne fasadar, ventilasjon og utvikling av uteområde.

For det første har grøne tak vorte implementert i skulebygningen. Grøne tak er eit lovande alternativ for å redusere temperaturen i bygningar samstundes som det aukar lokalt biologisk mangfald, gjer bumiljøet meir behageleg og gjev høve for ei direkte læringserfaring om tilpasning til klimaendringar for studentane.

Pilotbygget testa tre typar grøne tak med ei rekkje meir enn 25 innfødde planteartar. Den første løysinga var eit omfattande grønt tak (mBiGCUVE 1), medan den andre løysinga var eit tak med eit indre luftkammer plassert mellom taket og vegetasjonssubstratet (mBiGCUVE 2). Den vart testa for å oppretthalde høgare temperatur, samstundes som den forbetra luftfuktigheita og dermed reduserte ekstra vatningsbehov. Den tredje løysinga inkluderte eit meir berekraftig substrat (mBiG-SUS) som gjev betre filtrering av regnvatn. Den viktigaste berekrafta til dette underlaget ligg i det faktum at det består av resirkulerte aggregatar for realisering av takdrenering. To av desse grøne taka gjenbrukar overflødig vatn av tyngdekrafta for å gjere det tilgjengeleg for vatning.

Den andre kategorien av NBS er grøne fasadar. Det implementerte grøne fasadesystemet inkluderer eit system av plantars sett på metallkonstruksjonar parallelt og vinkelrett på bygningsfasadar. Det inkluderer klatreplantar som beskyttar fasaden mot sollys. Det er òg eit vertikalt markisesystem med mineralsubstrat for vertikal vegetasjonsvekst. Det inkluderer plantar for hydroponisk vatning som inkorporerer næringsstoff i systemet og tillet vekst på mineralsubstratet. I ein indre korridor i bygningen er det installert ein innandørs vertikal hage med eit breitt utval av planteartar for å oppretthalde tilstrekkeleg råmesnivå og innehalde dei høge temperaturane som opplevast i dette rommet. Dette systemet krev kontinuerleg vedlikehald og beskjering for å unngå fall av veggen på grunn av overvekt.

Deretter vart eit ventilasjonssystem inkludert i bygningen, slik at frisk luft kunne sirkulere i skulen om natta og morgonen (9:30-10:00/12:30-13:00). Det induserte naturlege ventilasjonssystemet vart oppretta ved å programmere automatisk lukking og opning av fem vindaugar. Dette tiltaket kjøler miljøet og reduserer innandørs CO2-konsentrasjonar og favoriserer reoksygenering i klasseromma.

Ytterlegare tiltak vart gjennomført på skulens leikeplass. I tillegg til å plante tre for naturleg skuggelegging, er det sett i verk flere tiltak som:

• Vegetabilsk pergola: Det inkluderer eit plantesystem sett på metallkonstruksjonar som lignar den som er beskrive for den grøne fasaden, men utan forankring til bygningsfasadar. Det inkluderer lauvfellande klatreplantar.
• Porøs asfaltering: Permeable overflater som forbetrar regnvassinfiltrasjon, noko som reduserer avrenning til kloakksystemet. Denne typen fortau tillet òg vekst av naturleg vegetasjon.
• Trekonstruksjonar for skuggelegging av rekreasjonsområde: Desse strukturane ligg i leikeplassar med høg belegg av elevar. Dei vart designa i samarbeid med utdanningssamfunnet i pilotbygningen.

For å måle effekten av løysingane som er implementert i pilotbygget, er det utvikla ein overvåkingsplan og målingane er gjennomført. Ettersom NbS krev lang tid før alle effektane vert målbare, vil overvåkingsordninga halde fram etter prosjektets slutt, fram til våren 2028. Denne langsiktige overvåkingsordninga er inkludert i etterlivsplanen for myBUILDINGisGREEN LIFE-prosjektet, som er tilgjengeleg i resultatdelen av prosjektets nettside. Det vart etablert eit rammeverk med 22 indikatorar for å måle: a) temperaturendring (innandørs temperatur inne og i bygningsskalet, utandørs temperatur og råme, og estimert energi- og oppvarmingssparing); B) vassforvalting (estimerte innsparingar knytte til vassforbruk og innsparingar i regnvasshandtering); C) forvalting av grøntområde (auka biologisk mangfald av planter og dyr og få vunne tilbake innfødde planteartar som er eigna for integrering i grøne område); D) innandørs luftkvalitet og støyreduksjon (CO_{2-konsentrasjonsnivå} inne i klasseromma, støyreduksjonsnivå frå utsida og forureiningsnivå gjennom installasjon av bioindikatorartar og opplæring i observasjon); e) byfornying (energieffektivitet og auke i grøntareal (overflateareal og prosentandel)); f) styring og deltaking (borgarnes oppfatting av bynatur, få utdanningspolitikkar og strategiske planar for tilpasning til klimaendringar som inkluderer NbS og opne deltakande prosessar); G) sosial utjamning (antal avtalar med råka partar for moglege replikeringsaktivitetar), H) folkehelse og trivsel (reduksjon i få elevars fråvær og lærars sjukefråvær) og i) økonomiske høve og sysselsetting (antal arbeidsplassar oppretta, etablering av nye ferdigheiter i sjølvstendig næringsdrivande og NbS-relaterte verksemder i området og reduksjon av skulepersonell fråvær). Meir informasjon om overvåkingsplanen finn du i ein dedikert video frå den elektroniske opplæringa som er oppretta innanfor ramma av myBUILDINGisGREEN LIFE-prosjektet.

Gjennomføringa av NbS vart koordinert av kommunen, Badajoz Provincial Council, og utført av eit privat selskap som vart tildelt prosjektet. Det vart støtta av ekspertar frå det spanske nasjonale forskingsrådet (CSIC) i tekniske spørsmål på bygningar og for val og vedlikehald av planter. Cartif Foundation, basert i Valladolid (Spania), var ein av dei leiande tekniske partnarane under design, implementering og testing av NbS.

Desse organisasjonane vart støtta av dei lokale styresmaktene som var involvert i byggjeprosjekta og av skulepersonalet der NbS vart implementert. Dei la til rette for innsamling av data om elektrisitet, energi eller vassforbruk, student- og lærarfråvær, etc., og assisterte prøvetakingskampanjene etter indikasjonar frå CARTIF- og CSIC-ekspertane.

Gjennomføringa av NbS trong aktiv deltaking frå utdanningssamfunnet i grunnskulen for å støtte deira design, implementering av overvåkingssystemet og framme av aktivitetane organisert i pilotbygningen. Det var nokre deltakande workshops med elevane, foreldra og skulepersonalet for å designe leikeplassens NbS i samsvar med deira faktiske behov. Elevane på denne skulen var òg involvert i nokre datainnsamlingsinitiativar gjennom praktiske klassar leia av sine naturfaglærarar. Høve for å formidle betydninga av NbS for å tilpasse bygningar til klimaendringar til studentars familiar og naboar vart brukt.

Blant formidlingsarrangementa vart det arrangert tre utstillingar for å visa dei implementerte løysingane til utdanningssamfunnet og innbyggjarane i omgivnadane. Nærare 100 personar deltok på desse arrangementa. Ein konferanse i Badajoz, ein kongress i Madrid og to online rundebord vart òg organisert, med eit samla oppmøte på meir enn 400 personar. I tillegg vart meir enn 100 nyhende publisert i ulike medium, og informasjon vart utveksla med ulike kunnskapsplattformer om klimatilpasning på nasjonalt og internasjonalt nivå.

Til slutt vart det halde to ansikt-til-ansikt kurs på grøne tak og grøne fasadar og eit nettbasert kurs om erfaringane som vart oppnådde under implementeringa av NbS på skulen, med totalt oppmøte på meir enn 250 personar.

Faktorar som favoriserte suksessen til tilpasningsaksjonane var det fruktbare samarbeidet som vart oppretta mellom prosjektpartnarar og skulesamfunnet. Dette samarbeidsmiljøet fekk lov til å designe løysingar på ein skreddarsydd måte, og adressere faktiske behov for studentar og skulepersonale. Dette tillét òg å samla data som er nyttige for å overvake tilpasningsresultata. Samansetninga av prosjektpartnarane, som samla ulike ferdigheiter og kompetanse, var òg avgjerande for å utforma og overvaka dei valde tiltaka på riktig måte. Overvåkingsprogrammet, som viste oppmuntrande resultater, var òg ein suksessfaktor. Dei kan brukast til å replikere dei testa løysingane i andre skular og bygningar.

Mange lokale, regionale og nasjonale styresmakter var involverte for å studere overførbarheitspotensialet til løysingane som vart designa og testa. Desse institusjonane ga råd om flere viktige aspektar som: (i) inkorporere NbS i katalogen for byggeløysingar i den nasjonale tekniske bygningskoden for byar, (ii) utforma kommunale og regionale forskrifter og skatteinsentiver for å oppmuntra til bruk av denne typen løysingar, og (iii) finne ut om måtar å sertifisere bygningar med NbS under berekraftsstandardar i bygningar. Etter høyringsprosessen vart det inngått interesseerklæringar med 8 kommunar i provinsen Badajoz (Spania) for å fremje bruk av NbS til klimatilpasning i offentlege bygg i desse kommunane. Eit støttebrev vart innhenta frå det spanske departementet for transport, mobilitet og urban agenda som bekrefter interessa for prosjektet og gjev råd for framtidig inkludering av prosjektets NbS i teknisk bygningskodeks.

Denne renoverte skulebygningen har vorte ein referanse i Extremadura-regionen for berekraftig bygging som skal fylgjast i framtida. Interessa for vedlikehaldet (gjeve av Badajoz Provincial Council og Solana de los Barros kommune) er svært høg.

Samstundes oppstod det nokre barrierar som forseinka nokre av dei planlagde oppgåvene og gjorde det naudsynt å leite etter alternative løysingar for å gå vidare med gjennomføringa av prosjektet. Nokre av desse barrierane (behov for høgt spesialisert teknisk kapasitet) kan hindre overførbarheitspotensialet. Dei viktigaste avgrensande faktorane er oppsummert nedanfor:

• Avgrensa lokal tilgjengelegheit av byggefirma i stand til å gjennomføre tiltaka. For å løyse dette problemet vart spesialiserte selskapar identifisert på nasjonalt nivå. Riktig utforming av byggeprosjektet er viktig. Jo større detaljnivå, desto meir vellukka vil prosjektet vera. Spesialiseringa av arbeidet (grøne tak, NbS skuggeleggingssystemer) krev tidlegare marknadsundersøkingar under utarbeidinga av prosjektet. Ved å kontakta fagfolk på feltet, er det mogleg å oppnå førehandsbetingingar og budsjetter for gjennomføring, som må overførast til prosjektet saman med resten av det naudsynte arbeidet. Dette unngår uføresette gjennomføringsproblemer eller ikkje-marknadsførte budsjetter og moglege offentlege anbod som ikkje kan tildelast.
• Unøyaktig planlegging av vedlikehaldstenester. For å oppretthalde NbS er det naudsynt med konstant overvåking av tilstanden, spesielt i varme periodar for å sikre vatning og tilgjengelegheit av vatn.
• Konfliktar mellom entreprenørar for drift av vatningskontrollsystemet og mangel på tekniske ferdigheiter for optimal bruk. Det var naudsynt å søkje etter selskapar som spesialiserte seg på denne typen operasjonar på nasjonalt nivå og å organisere offentlege anbod på ein hensiktsmessig måte.
• Nokre av artane som er selektert for bruk i NbS, viste seg å vere dårleg eigna til å overleve under desse miljøforholda. I løpet av prosjektet vart nokre av desse planteartane erstatta av andre artar frå provinsielle planteskular eller gjennom eksterne kontraktar.
• Mangel på nokre viktige data for å vurdera nokre tilpasningsresultatar på riktig måte. Vassmålarar var ikkje tilgjengeleg i bygningen for å måle vassforbruket før og etter implementeringa av NbS.
• Langsam og utilstrekkeleg vekst av skuggefulle planterom (jomfru vinstokkar). NBS kan ta lang tid før resultata er målbare. Spesifikke problemer med låg vekstrate for nokre artar (vine arbour) har vorte adressert av Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), ei spesifikk konsulentteneste for Badajoz Provincial Council.
• Høge kostnader for nokre NbS. Eit permeabelt fortau med fotokatalytisk aktivitet har vorte utvikla på laboratorienivå, men har ikkje vorte implementert i skulen hovudsakleg av kostnadshensyn.

Fordelane med NbS implementert i skulebygningen er mange, noko som tyder på at desse typar løysingar kan vera ein del av eit heilskapleg svar på flere utfordringar. Fordelane inkluderer innsparingar i elektrisitets- og vassforbruk, auke i lokalt biologisk mangfald, opprettalse av grøne korridorar for pollinatorar og forbetring av bygningsestetikk. Bruken av innfødde artar for å grøne bygningane forhindrar òg spreiing av invasive framande artar.

Vidare gjev NbS levande materiale for elevens utdanning, og forventast å gje betre konsentrasjon og yting av elevane, betre trivsel for skulearbeidarar, og akustisk isolasjon av klasserom. Nokre av desse fordelane kan berre målast etter nokre år og er ikkje alltid monetizable, sjølv om deira verdi er ubestrideleg.

Ved utgangen av 2023 (omtrent to år frå implementeringa) foreslår imidlertid dei første resultata av overvåkingsaktivitetane følgjande utfall:

• Auke på 1,991,20 m² av grøntareal og 451,70 m² av gjennomtrengeleg asfaltering i pilotbygningen.
• Reduksjon på 5,4 °C i gjennomsnittstemperaturen på flater med grøne tak samanlikna med flater utan vegetasjon.
• Reduksjon av temperaturen inne i klasseromma til under 27 °C (anbefallen verdi for innandørs termisk komfort) i september, etter installasjon av NbS. I dei varmaste månadene juni, juli og august vart dette målet ikkje nådd, men temperaturen har gått ned samanlikna med den førre situasjonen. Den ønskte reduksjonen forventast å oppnåast i dei komande åra når tilstanden til vegetasjonsutviklinga er optimal.
• Reduksjon av regnvatn tapt gjennom avrenning frå eit gjennomsnitt på 13 % i situasjonen utan inngrep til 3 % i bygningen med dei implementerte løysingane.
• Auke av 77 dyreartar (hovudsakleg flygande insektar, fluger, mygg og hymenoptera) og kolonisering av 16 ytterlegare innfødde planteartar i den renoverte bygningen samanlikna med den førre situasjonen. Biodiversitetsdata vil bli endå meir positive etter år med modning av økosystema skapt av dei naturbaserte løysingane.

Når det gjeld kostnader, inkluderer den viktigaste andelen materiala som trengst for installasjon av prototypane og kostnaden for personalet som er involvert i dei ulike fasane av design, implementering, overvåking og formidling av NbS.

Dei opphavlege kostnadene for implementering av løysinga per kvadratmeter (m²⁾er: 130,40-301,83 EUR/m² for grøne tak, 88,59-105,51 EUR/m² for grøne fasadar, 54,29 EUR/m² for drenering av fortau, 2,862,04 EUR/m² for automatiserte vindaugar, 252,71 EUR/m² for vegetabilsk pergola og ca 400 EUR/m² for treplanting (avhengig av arten som skal plantast). Nokre grove berekningar av vedlikehaldskostnader vart gjort og inkludert i After-LIFE Plan (resultatseksjonen på prosjektets nettside).

Det viktigaste juridiske rammeverket som regulerer den grøne infrastrukturen i Spania består av følgjande forskrifter:

• Den spanske tekniske bygningskodeksen. Det er regelverket som fastset dei grunnleggjande kvalitetskrava som bygningar må oppfylle i forhold til sikkerheit og bu ielegheit etablert i lov 38/1999 av 5. november i byggeforskriften (LOE).
• Den spanske nasjonale strategien for grøn infrastruktur og tilkopling og økologisk restaurering. Det tredde i kraft i juli 2021 og er det strategiske planleggingsdokumentet som regulerer implementering og utvikling av grøn infrastruktur i Spania, og etablerer eit harmonisert administrativt og teknisk rammeverk for heile spansk territorium, inkludert maritime farvatn under nasjonal suverenitet eller jurisdiksjon.
• Den spanske nasjonale planen for tilpasning til klimaendringar (PNACC) 2021-2030. Det er det grunnleggjande planleggingsinstrumentet for å fremje koordinert handling mot verknadene av klimaendringar i Spania. PNACC omfavner NbS som ønskte alternativ for byar, byplanlegging og bygningar.

Gjennomføringa av dette prosjektet starta i 2019 med utveljinga av pilotbygget og vart avslutta i 2021 med implementeringa av NbS i den valde skulen. Formidlingsaktivitetar, overvåkingsaktivitetar og arbeid for å innlemme NbS i bygningskoden fann stad i dei følgjande åra og forventast å vare fram til 2028.

Pilotbygget haldast ved like av Badajoz provinsråd og Solana de los Barros kommune.  Forutsett at NbS er godt halde ved like, er dens levetid anslått til å vera 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

Layman rapport — myBUILDINGisGREEN

Prosjektleveranse C1 — Baseline-rapport for pilotbygningane

Prosjektleveranse C5.2 — Rapporter (4) om anbefalingar til ekspertmøte

Prosjektleveranse C5.5 — Replicability Plan av LIFE-myBUILDINGisGREEN oppleving

Prosjektleveranse C5.6 — Finansiell plan for replikabilitet av LIFE-myBUILDINGisGREEN-opplevinga