Rozwiązania oparte na przyrodzie w szkołach: zielony sposób przystosowania budynków do zmiany klimatu w Solana de los Barros, Estremadura (Hiszpania)

Solana de los Barros to gmina położona w prowincji Badajoz, która należy do Estremadury, jednej z siedemnastu wspólnot autonomicznych Hiszpanii.

Na podstawie modeli klimatycznych opracowanych przez IPCC i uwzględnionych w zregionalizowanych scenariuszach zmiany klimatu dla Estremadury oczekuje się, że do końca XXI^wieku zarówno średnie temperatury maksymalne, jak i minimalne w tym regionie wzrosną o około 4oC (scenariusz wysokoemisyjny – A2). Biorąc pod uwagę, że w najgorętszych miesiącach temperatura może osiągnąć 35oC, bardzo ważne jest podjęcie działań w celu przeciwdziałania wzrostowi temperatury, który można zaobserwować wewnątrz budynków. Ponadto zaobserwowano spadek liczby zimnych dni i wzrost liczby gorących dni. Jeśli ta tendencja się utrzyma, należy spodziewać się wzrostu fal upałów. Biorąc pod uwagę ten sam scenariusz, oczekuje się, że roczne opady nieznacznie spadną do końca XXI^wieku, przy czym ostateczny odsetek ma być o 20 % niższy niż obecnie.

Oczekuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach budynki szkolne staną w obliczu wielu wyzwań, co wymaga całkowitej renowacji i lepszego rozważenia środków izolacyjnych w celu zapewnienia zdrowia i dobrego samopoczucia uczniów i pracowników szkół.

Z punktu widzenia zmiany klimatu gospodarowanie wodami spływającymi stanowi dodatkowe wyzwanie, co prowadzi do wzrostu kosztów oczyszczania ścieków odprowadzanych do kanalizacji i zmniejszenia ilości wody dostępnej w warstwach wodonośnych.

Wraz ze zmianą klimatu, co uznano już od czasu milenijnej oceny ekosystemów z 2011 r., w ciągu ostatnich 50 lat Hiszpania przeszła przyspieszony i bezprecedensowy proces zmian w wyniku niezrównoważonego charakteru dominującego modelu rozwoju gospodarczego i związanego z nim stylu życia. Promowano drastyczne zmiany w użytkowaniu gruntów, które są obecnie główną bezpośrednią przyczyną degradacji ekosystemów i utraty różnorodności biologicznej w kraju.

Ogólnym celem wdrożonego NbS jest przyczynienie się do zwiększenia odporności budynków wykorzystywanych do edukacji w regionie Estremadury na coraz częstsze okresy niedoboru ciepła i wody spowodowanego zmianą klimatu w krajach Europy Południowej, poprawa samopoczucia studentów i pracowników pracujących w tego typu budynkach.

Aby osiągnąć ten ogólny cel, niniejsze studium przypadku realizuje szereg celów szczegółowych:

1. Poszerzanie wiedzy na temat NbS na poziomie budynku.
2. Analiza kosztów i korzyści NbS jako narzędzi przystosowania się do zmiany klimatu.
3. Promowanie działań w zakresie zarządzania w celu poprawy możliwości przenoszenia wdrożonych rozwiązań poprzez ułatwienie ich włączenia do przepisów lokalnych, regionalnych i krajowych.
4. Przenoszenie i powielanie prototypów NbS wdrożonych i przetestowanych w tym studium przypadku poprzez inicjatywy budowania zdolności wyspecjalizowanego personelu.

Kilka NbS zostało zaprojektowanych, wdrożonych i przetestowanych w szkole podstawowej w Solana de los Barros (Badajoz, Estremadura, Hiszpania) w ramach projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Wdrożone środki można podzielić na cztery główne kategorie: zielone dachy, zielone fasady, wentylacja i zagospodarowanie terenów zewnętrznych.

Po pierwsze, w budynku szkoły wdrożono zielone dachy. Zielone dachy są obiecującą opcją obniżenia temperatury w budynkach przy jednoczesnym zwiększeniu lokalnej różnorodności biologicznej, uprzyjemnieniu środowiska życia i zapewnieniu uczniom możliwości bezpośredniego uczenia się w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu.

W budynku pilotażowym przetestowano trzy rodzaje zielonych dachów z ponad 25 rodzimymi gatunkami roślin. Pierwszym rozwiązaniem był rozległy zielony dach (mBiGCUVE 1), natomiast drugim rozwiązaniem był dach z wewnętrzną komorą powietrzną znajdującą się pomiędzy dachem a podłożem roślinnym (mBiGCUVE 2). Został przetestowany w celu utrzymania wyższej temperatury, jednocześnie poprawiając poziom wilgotności, a tym samym zmniejszając wymagania pomocniczego nawadniania. Trzecie rozwiązanie obejmowało bardziej zrównoważone podłoże (mBiG-SUS), które pozwala na lepszą filtrację wody deszczowej. Głównym zrównoważonym charakterem tego podłoża jest fakt, że składa się ono z kruszyw pochodzących z recyklingu do realizacji odwodnienia dachu. Dwa z tych zielonych dachów ponownie wykorzystują nadmiar wody grawitacyjnie, aby udostępnić ją do nawadniania.

Drugą kategorią NbS są fasady zielone. Wdrożony system zielonych fasad obejmuje system sadzarek osadzonych na konstrukcjach metalowych równoległych i prostopadłych do fasad budynków. Obejmuje rośliny pnące, które chronią fasadę przed światłem słonecznym. Istnieje również pionowy system markiz z podłożem mineralnym do pionowego wzrostu roślinności. Obejmuje rośliny do nawadniania hydroponicznego, które włącza składniki odżywcze do systemu i umożliwia ich wzrost na podłożu mineralnym. W wewnętrznym korytarzu budynku zainstalowano kryty pionowy ogród z szeroką gamą gatunków roślin, aby utrzymać odpowiedni poziom wilgotności i zawierać wysokie temperatury doświadczane w tym pomieszczeniu. System ten wymaga ciągłej konserwacji i przycinania, aby uniknąć upadku ściany z powodu nadwagi.

Następnie w budynku zainstalowano system wentylacji, pozwalający na cyrkulację świeżego powietrza w szkole w godzinach nocnych i porannych (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Indukowany system naturalnej wentylacji powstał poprzez zaprogramowanie automatycznego zamykania i otwierania pięciu okien. Środek ten chłodzi środowisko i zmniejsza stężenie CO2 w pomieszczeniach oraz sprzyja ponownemu natlenieniu w salach lekcyjnych.

Kolejne interwencje przeprowadzono na szkolnym placu zabaw. Oprócz sadzenia drzew w celu naturalnego zacienienia wdrożono szereg środków, takich jak:

• Pergola roślinna: obejmuje system donic osadzony na konstrukcjach metalowych podobnych do opisanego dla elewacji zielonej, ale bez zakotwiczenia w elewacjach budynków. Obejmuje rośliny pnące liściaste.
• Porowate nawierzchnie: przepuszczalne powierzchnie, które poprawiają infiltrację wody deszczowej, zmniejszając spływ do kanalizacji. Ten rodzaj chodnika pozwala również na wzrost naturalnej roślinności.
• Konstrukcje drewniane do zacieniania terenów rekreacyjnych: obiekty te znajdują się na placach zabaw o wysokim wskaźniku obłożenia przez uczniów. Zostały one zaprojektowane we współpracy ze społecznością edukacyjną budynku pilotażowego.

W celu pomiaru wpływu rozwiązań wdrożonych w budynku pilotażowym opracowano plan monitorowania i przeprowadzono pomiary. Ponieważ NbS wymaga długiego czasu, zanim wszystkie skutki staną się mierzalne, program monitorowania będzie kontynuowany po zakończeniu projektu, do wiosny 2028 r. Ten długoterminowy program monitorowania został uwzględniony w Planie After-LIFE projektu myBUILDINGisGREEN LIFE, który jest dostępny w sekcji wyników na stronie internetowej projektu. Ustanowiono ramy obejmujące 22 wskaźniki służące do pomiaru: a) zmiany temperatury (temperatura wewnętrzna wewnątrz i w przegrodach zewnętrznych budynku, temperatura zewnętrzna i wilgotność oraz szacowane oszczędności energii i ogrzewania); b) gospodarka wodna (szacowane oszczędności związane ze zużyciem wody i oszczędności w gospodarce wodami opadowymi); c) zarządzanie terenami zielonymi (zwiększona różnorodność biologiczna roślin i zwierząt oraz liczba odzyskanych rodzimych gatunków roślin nadających się do włączenia do terenów zielonych); d) jakość powietrza w pomieszczeniach i redukcja hałasu (poziomy stężenia CO2 w salach lekcyjnych, poziomy redukcji hałasu z zewnątrz i poziomy zanieczyszczenia poprzez instalację gatunków biowskaźników i szkolenie w zakresie ich obserwacji); e) rewitalizacja obszarów miejskich (efektywność energetyczna i zwiększenie powierzchni terenów zielonych (powierzchnia i odsetek)); f) zarządzanie i uczestnictwo (postrzeganie przez obywateli przyrody miejskiej, liczba polityk edukacyjnych i planów strategicznych w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu, które obejmują NbS i otwarte procesy partycypacyjne); g) spójność społeczna (liczba umów z zainteresowanymi stronami dotyczących ewentualnych działań w zakresie powielania); h) zdrowie i dobrostan publiczny (zmniejszenie liczby nieobecności uczniów i zwolnień lekarskich nauczycieli) oraz i) możliwości gospodarcze i zatrudnienie (liczba utworzonych miejsc pracy, tworzenie nowych umiejętności w przedsiębiorstwach prowadzących działalność na własny rachunek i przedsiębiorstwach związanych z NbS na danym obszarze oraz zmniejszenie absencji pracowników szkół). Więcej informacji na temat planu monitorowania można znaleźć w specjalnym filmie wideo ze szkolenia online stworzonego w ramach projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Wdrożenie NbS było koordynowane przez władze lokalne, radę prowincji Badajoz, a przeprowadzone przez prywatną firmę, której przyznano projekt. Projekt był wspierany przez ekspertów z hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych (CSIC) w kwestiach technicznych dotyczących budynków oraz wyboru i utrzymania zakładów. Fundacja CARTIF z siedzibą w Valladolid (Hiszpania) była jednym z wiodących partnerów technicznych podczas projektowania, wdrażania i testowania NbS.

Organizacje te były wspierane przez władze lokalne zaangażowane w projekty budowlane oraz przez pracowników szkół, w których wdrożono NbS. Ułatwiły one gromadzenie danych na temat zużycia energii elektrycznej, energii lub wody, nieobecności uczniów i nauczycieli itp. oraz wspierały kampanie pobierania próbek zgodnie ze wskazówkami ekspertów CARTIF i CSIC.

Wdrożenie NbS wymagało aktywnego udziału środowiska edukacyjnego szkoły podstawowej w celu wsparcia ich projektowania, wdrożenia systemu monitorowania i promocji działań organizowanych w budynku pilotażowym. Odbyły się warsztaty partycypacyjne z uczniami, ich rodzicami i personelem szkolnym w celu zaprojektowania NbS placów zabaw zgodnie z ich rzeczywistymi potrzebami. Uczniowie tej szkoły byli również zaangażowani w niektóre inicjatywy gromadzenia danych poprzez zajęcia praktyczne prowadzone przez nauczycieli przedmiotów ścisłych. Wykorzystano możliwości upowszechnienia znaczenia NbS w dostosowaniu budynków do zmiany klimatu wśród rodzin i sąsiadów uczniów.

Wśród wydarzeń upowszechniających zorganizowano trzy wystawy, aby pokazać wdrożone rozwiązania społeczności edukacyjnej i mieszkańcom otoczenia. W wydarzeniach tych wzięło udział prawie 100 osób. Zorganizowano również konferencję w Badajoz, kongres w Madrycie i dwa okrągłe stoły online, w których wzięło udział łącznie ponad 400 osób. Ponadto w różnych mediach opublikowano ponad 100 wiadomości, a informacje wymieniano z różnymi platformami wiedzy na temat przystosowania się do zmiany klimatu na szczeblu krajowym i międzynarodowym.

Ponadto odbyły się dwa bezpośrednie kursy na temat zielonych dachów i zielonych fasad oraz kurs online na temat doświadczeń zdobytych podczas wdrażania NbS w szkole, w których wzięło udział łącznie ponad 250 osób.

Czynnikami, które sprzyjały powodzeniu działań adaptacyjnych, była owocna współpraca między partnerami projektu a społecznością szkolną. To środowisko współpracy pozwoliło zaprojektować rozwiązania w sposób dostosowany do rzeczywistych potrzeb uczniów i pracowników szkoły. Pozwoliło to również zgromadzić dane przydatne do monitorowania wyników w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu. Skład partnerów projektu, łączący różne umiejętności i wiedzę fachową, miał również kluczowe znaczenie dla właściwego zaprojektowania i monitorowania wybranych działań. Program monitorowania, wykazujący zachęcające wyniki, był również czynnikiem sukcesu. Można je wykorzystać do replikacji sprawdzonych rozwiązań w innych szkołach i budynkach.

Wiele organów lokalnych, regionalnych i krajowych było zaangażowanych w badanie możliwości przenoszenia opracowanych i przetestowanych rozwiązań. Instytucje te doradzały w kilku kluczowych kwestiach, takich jak: (i) włączenie NbS do katalogu rozwiązań budowlanych w krajowym technicznym kodeksie budowlanym miast, (ii) opracowanie przepisów gminnych i regionalnych oraz zachęt podatkowych w celu zachęcenia do stosowania tego rodzaju rozwiązań oraz (iii) znalezienie sposobów certyfikacji budynków z NbS zgodnie z normami zrównoważonego rozwoju w budynkach. Po procesie konsultacji podpisano deklaracje interesów z 8 gminami w prowincji Badajoz (Hiszpania) w celu promowania wykorzystania NbS do przystosowania się do zmiany klimatu w budynkach publicznych w tych gminach. Otrzymano list poparcia od hiszpańskiego Ministerstwa Transportu, Mobilności i Agendy Miejskiej potwierdzający zainteresowanie projektem i oferujący porady dotyczące przyszłego włączenia NbS projektu do technicznego kodeksu budowlanego.

Ten odnowiony budynek szkolny stał się punktem odniesienia w regionie Estremadura dla zrównoważonego budownictwa, które ma być stosowane w przyszłości. Zainteresowanie jego utrzymaniem (zapewnione przez radę prowincji Badajoz i gminę Solana de los Barros) jest bardzo duże.

Jednocześnie napotkano pewne bariery, które opóźniły niektóre z zaplanowanych zadań i spowodowały konieczność poszukiwania alternatywnych rozwiązań w celu kontynuowania realizacji projektu. Niektóre z tych barier (potrzeba wysoko wyspecjalizowanych zdolności technicznych) mogą utrudniać możliwość przenoszenia. Poniżej podsumowano główne czynniki ograniczające:

• Ograniczona lokalna dostępność przedsiębiorstw budowlanych zdolnych do wdrożenia środków. Aby rozwiązać ten problem, na szczeblu krajowym zidentyfikowano wyspecjalizowane przedsiębiorstwa. Prawidłowe przygotowanie projektu budowlanego jest niezbędne. Im większy poziom szczegółowości, tym bardziej udany będzie projekt. Specjalizacja prac (zielone dachy, systemy cieniowania NbS) wymaga uprzedniego badania rynku podczas opracowywania projektu. Kontaktując się z profesjonalistami w tej dziedzinie, można uzyskać wcześniejsze warunki i budżety na realizację, które muszą zostać przeniesione do projektu wraz z resztą niezbędnych prac. Pozwala to uniknąć nieprzewidzianych problemów z wdrażaniem lub pozarynkowych budżetów i ewentualnych przetargów publicznych, które mogą nie zostać udzielone.
• Niedokładne planowanie usług serwisowych. Aby utrzymać NbS, konieczne jest stałe monitorowanie ich stanu, szczególnie w gorących okresach, aby zapewnić nawadnianie i dostępność wody.
• Konflikty między wykonawcami dotyczące obsługi systemu kontroli nawadniania oraz brak umiejętności technicznych w zakresie jego optymalnego wykorzystania. Konieczne było poszukiwanie przedsiębiorstw specjalizujących się w tego rodzaju operacjach na szczeblu krajowym oraz odpowiednie organizowanie przetargów publicznych.
• Niektóre gatunki wybrane do wykorzystania w NbS okazały się słabo przystosowane do przetrwania w tych warunkach środowiskowych. W trakcie realizacji projektu niektóre z tych gatunków roślin zostały zastąpione innymi gatunkami z wojewódzkich szkółek lub na podstawie umów zewnętrznych.
• Brak pewnych kluczowych danych umożliwiających właściwą ocenę niektórych wyników w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu. Wodomierze nie były dostępne w budynku do pomiaru zużycia wody przed i po wdrożeniu NbS.
• Powolny i niewystarczający wzrost zacienionych przestrzeni roślinnych (winorośl dziewicza). NbS może wymagać dużo czasu, zanim ich wyniki będą mierzalne. Szczególne problemy związane z niskim tempem wzrostu niektórych gatunków (arbour winorośli) zostały rozwiązane przez Królewski Ogród Botaniczny (RJB-CSIC), specjalną służbę doradczą Rady Prowincji Badajoz.
• Wysokie koszty niektórych NbS. Przepuszczalny chodnik z aktywnością fotokatalityczną został opracowany na poziomie laboratoryjnym, ale nie został wdrożony w szkole głównie ze względu na koszty.

Korzyści z wdrożenia NbS w budynku szkoły są wielorakie, co sugeruje, że tego typu rozwiązania mogą być częścią holistycznej odpowiedzi na wiele wyzwań. Korzyści obejmują oszczędności w zużyciu energii elektrycznej i wody, zwiększenie lokalnej różnorodności biologicznej, stworzenie zielonych korytarzy dla owadów zapylających oraz poprawę estetyki budynków. Wykorzystanie rodzimych gatunków do zazieleniania budynków zapobiega również rozprzestrzenianiu się inwazyjnych gatunków obcych.

Ponadto NbS zapewnia materiały do życia na potrzeby edukacji uczniów i oczekuje się, że zapewni lepszą koncentrację i wydajność uczniów, lepsze samopoczucie pracowników szkół oraz izolację akustyczną sal lekcyjnych. Niektóre z tych korzyści można zmierzyć dopiero po kilku latach i nie zawsze można je spieniężyć, chociaż ich wartość jest bezsporna.

Jednak do końca 2023 r. (około dwóch lat od wdrożenia) pierwsze wyniki działań monitorujących sugerują następujące wyniki:

• Zwiększenie powierzchni zieleni o 1 991,20 m2 i nawierzchni przepuszczalnej o 451,70 m2 w budynku pilotażowym.
• Redukcja średniej temperatury powierzchni z dachami zielonymi o 5,4 °C w porównaniu z powierzchniami bez roślinności.
• Obniżenie temperatury w klasach do poniżej 27 °C (zalecana wartość dla komfortu cieplnego w pomieszczeniach) we wrześniu, po zainstalowaniu NbS. W najgorętszych miesiącach czerwca, lipca i sierpnia cel ten nie został osiągnięty, ale temperatura spadła w porównaniu z poprzednią sytuacją. Oczekuje się, że pożądana redukcja zostanie osiągnięta w nadchodzących latach, kiedy stan rozwoju roślinności będzie optymalny.
• Zmniejszenie ilości wody deszczowej utraconej w wyniku odpływu ze średnio 13% w sytuacji bez interwencji do 3% w budynku z wdrożonymi rozwiązaniami.
• Wzrost liczby 77 gatunków zwierząt (głównie owadów latających, much, komarów i Hymenoptera) oraz kolonizacja 16 dodatkowych rodzimych gatunków roślin w odnowionym budynku w porównaniu z poprzednią sytuacją. Dane dotyczące różnorodności biologicznej będą jeszcze bardziej pozytywne po latach dojrzewania ekosystemów stworzonych przez rozwiązania oparte na przyrodzie.

Pod względem kosztów najważniejsza część obejmuje materiały potrzebne do zainstalowania prototypów oraz koszty personelu zaangażowanego na różnych etapach projektowania, wdrażania, monitorowania i rozpowszechniania NbS.

Początkowe koszty wdrożenia rozwiązania na metr kwadratowy (m²⁾wynoszą: 130.40-301.83 €/m² dla zielonych dachów, 88.59-105.51 €/m² dla zielonych fasad, 54.29 €/m² dla osuszania chodników, 2 862,04 €/m² dla automatycznych okien, 252.71 €/m² dla warzywnej pergoli i około 400 €/m² dla sadzenia drzew (w zależności od gatunku do sadzenia). Dokonano pewnych przybliżonych szacunków kosztów utrzymania i uwzględniono je w planie After-LIFE (częśćstrony internetowej projektu poświęcona wynikom).

Główne ramy prawne regulujące zieloną infrastrukturę w Hiszpanii składają się z następujących rozporządzeń:

• Hiszpański Kodeks Techniczny Budownictwa. To ramy regulacyjne ustanawiają podstawowe wymagania jakościowe, które budynki muszą spełniać w odniesieniu do bezpieczeństwa i zamieszkiwalności, ustanowione w ustawie 38/1999 z dnia 5 listopada rozporządzenia budowlanego (LOE).
• Hiszpańska krajowa strategia na rzecz zielonej infrastruktury, łączności i odbudowy ekologicznej. Weszła ona w życie w lipcu 2021 r. i jest dokumentem dotyczącym planowania strategicznego, który reguluje wdrażanie i rozwój zielonej infrastruktury w Hiszpanii, ustanawiając zharmonizowane ramy administracyjne i techniczne dla całego terytorium Hiszpanii, w tym wód morskich podlegających suwerenności lub jurysdykcji krajowej.
• Hiszpański krajowy plan przystosowania się do zmiany klimatu (PNACC) na lata 2021–2030. Jest to podstawowy instrument planowania służący promowaniu skoordynowanych działań przeciwko skutkom zmiany klimatu w Hiszpanii. PNACC obejmuje NbS jako pożądane opcje dla miast, planowania urbanistycznego i budynków.

Realizacja tego projektu rozpoczęła się w 2019 r. wraz z wyborem budynku pilotażowego, a zakończyła się w 2021 r. wraz z wdrożeniem NbS w wybranej szkole. Działania upowszechniające, działania monitorujące i prace mające na celu włączenie NbS do kodeksu budowlanego miały miejsce w kolejnych latach i mają trwać do 2028 r.

Budynek pilotażowy jest utrzymywany przez Radę Prowincji Badajoz i gminę Solana de los Barros.  Pod warunkiem, że NbS jest dobrze utrzymany, jego okres użytkowania szacuje się na ponad 30 lat.

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

Raport laika - myBUILDINGisGREEN

Rezultat projektu C1 – Sprawozdanie bazowe dotyczące budynków pilotażowych

Rezultat projektu C5.2 – Sprawozdania (4) z zaleceń dotyczących spotkań ekspertów

Rezultat projektu C5.5 – Plan odtwarzalności doświadczenia LIFE-myBUILDINGisGREEN

Rezultat projektu C5.6 – Plan finansowy dotyczący możliwości powielenia doświadczenia LIFE-myBUILDINGisGREEN