Riešenia inšpirované prírodou v školách: zelený spôsob prispôsobenia budov zmene klímy v Solana de los Barros, Extremadura (Španielsko)

Solana de los Barros je obec v provincii Badajoz, ktorá patrí do Extremadury, jednej zo sedemnástich autonómnych oblastí Španielska.

Na základe klimatických modelov vypracovaných IPCC a zahrnutých do regionalizovaných scenárov zmeny klímy pre Extremadura sa očakáva, že maximálne aj minimálne priemerné teploty v tomto regióne sa do konca 21. storočia zvýšia približne o 4 °C (scenár vysokých emisií – A2). Vzhľadom na to, že v najteplejších mesiacoch môže teplota dosiahnuť 35 ° C, je veľmi dôležité prijať opatrenia na boj proti tepelnému nárastu, ktorý možno zažiť vo vnútri budov. Okrem toho bol pozorovaný pokles chladných dní a nárast teplých dní. Ak bude tento trend pokračovať, očakáva sa nárast vĺn horúčav. Pri rovnakom scenári sa očakáva, že ročné zrážky sa do konca 21. storočia mierne znížia, pričom sa očakáva, že konečný percentuálny podiel bude o 20 % nižší ako v súčasnosti.

Očakáva sa, že budovy škôl budú v nadchádzajúcich desaťročiach čeliť viacerým výzvam, ktoré si vyžadujú úplnú renováciu a lepšie zváženie izolačných opatrení na zabezpečenie zdravia a pohody študentov a zamestnancov škôl.

Z hľadiska zmeny klímy predstavuje riadenie odtokovej vody ďalšiu výzvu, ktorá vedie k zvýšeniu nákladov na čistenie odpadových vôd pre kanalizáciu a k zníženiu množstva vody dostupnej v kolektoroch podzemnej vody.

Spolu so zmenou klímy, ako sa uznáva už od miléniového hodnotenia ekosystémov z roku 2011, prešlo Španielsko za posledných 50 rokov zrýchleným a bezprecedentným procesom zmien v dôsledku neudržateľnosti prevládajúceho modelu hospodárskeho rozvoja a životného štýlu, ktorý je s ním spojený. Podporili sa dramatické zmeny vo využívaní pôdy, ktoré sú v súčasnosti hlavnou priamou hnacou silou zhoršovania ekosystémov a straty biodiverzity v krajine.

Celkovým cieľom realizovanej NbS je prispieť k zvýšeniu odolnosti budov používaných na vzdelávanie v regióne Extremadura voči čoraz častejším obdobiam nedostatku tepla a vody spôsobeným zmenou klímy v krajinách južnej Európy, zlepšiť pohodu študentov a zamestnancov pracujúcich v tomto type budov.

Na dosiahnutie tohto všeobecného cieľa sleduje táto prípadová štúdia niekoľko konkrétnych cieľov:

1. Zlepšovanie vedomostí o NBS na úrovni budov.
2. Analýza nákladov a prínosov NBS ako nástrojov na adaptáciu na zmenu klímy.
3. Podpora opatrení v oblasti riadenia s cieľom zlepšiť prenosnosť zavedených riešení uľahčením ich začlenenia do miestnych, regionálnych a vnútroštátnych právnych predpisov.
4. Prenos a replikácia prototypov NbS realizovaných a testovaných v tejto prípadovej štúdii prostredníctvom iniciatív na budovanie kapacít pre špecializovaných zamestnancov.

Niekoľko NBS bolo navrhnutých, implementovaných a testovaných na základnej škole v Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Španielsko) ako súčasť projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Vykonané opatrenia možno rozdeliť do štyroch hlavných kategórií: zelené strechy, zelené fasády, vetranie a rozvoj vonkajších priestorov.

Po prvé, v budove školy boli realizované zelené strechy. Zelené strechy sú sľubnou možnosťou, ako znížiť teplotu v budovách a zároveň zvýšiť miestnu biodiverzitu, spríjemniť životné prostredie a poskytnúť študentom možnosť priameho vzdelávania o adaptácii na zmenu klímy.

Pilotná budova testovala tri typy zelených striech s rôznymi viac ako 25 pôvodnými druhmi rastlín. Prvým riešením bola rozsiahla zelená strecha (mBiGCUVE 1), zatiaľ čo druhým riešením bola strecha s vnútornou vzduchovou komorou umiestnenou medzi strechou a vegetačným substrátom (mBiGCUVE 2). Bol testovaný na udržanie vyššej teploty a zároveň na zlepšenie úrovne vlhkosti, čím sa znížili požiadavky na pomocné zavlažovanie. Tretie riešenie obsahovalo udržateľnejší substrát (mBiG-SUS), ktorý umožňuje lepšiu filtráciu dažďovej vody. Hlavná udržateľnosť tohto substrátu spočíva v tom, že sa skladá z recyklovaného kameniva na realizáciu odvodnenia strechy. Dve z týchto zelených striech opätovne využívajú prebytočnú vodu gravitáciou, aby boli k dispozícii na zavlažovanie.

Druhou kategóriou NBS sú zelené fasády. Realizovaný systém zelených fasád zahŕňa systém plantáží umiestnených na kovových konštrukciách rovnobežných a kolmých na fasády budov. Zahŕňa lezecké rastliny, ktoré chránia fasádu pred slnečným žiarením. K dispozícii je tiež vertikálny markízový systém s minerálnym substrátom pre vertikálny rast vegetácie. Zahŕňa rastliny na hydroponické zavlažovanie, ktoré začleňujú živiny do systému a umožňujú ich rast na minerálnom substráte. Vo vnútornej chodbe budovy bola inštalovaná vnútorná vertikálna záhrada so širokou škálou rastlinných druhov, aby sa zachovala primeraná úroveň vlhkosti a udržali sa vysoké teploty v tejto miestnosti. Tento systém vyžaduje nepretržitú údržbu a prerezávanie, aby sa zabránilo pádu steny v dôsledku nadváhy.

Ďalej bol v budove zabudovaný ventilačný systém, ktorý umožňoval cirkuláciu čerstvého vzduchu v škole počas nočných a ranných hodín (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Indukovaný systém prirodzeného vetrania bol vytvorený programovaním automatického zatvárania a otvárania piatich okien. Toto opatrenie ochladzuje prostredie a znižuje vnútorné koncentrácie CO₂ a podporuje reoxygenáciu vo vnútri tried.

Ďalšie zásahy sa uskutočnili na školskom ihrisku. Okrem výsadby stromov na prirodzené tieňovanie sa vykonalo niekoľko opatrení, ako napríklad:

• Pergola pestovaná vo vegetácii: zahŕňa sadivový systém umiestnený na kovových konštrukciách podobných tej, ktorá je opísaná pre zelenú fasádu, ale bez ukotvenia na fasádach budov. Zahŕňa listnaté lezecké rastliny.
• Pórovitá dlažba: priepustné povrchy, ktoré zlepšujú infiltráciu dažďovej vody a znižujú odtok do kanalizácie. Tento typ chodníka tiež umožňuje rast prirodzenej vegetácie.
• Drevené konštrukcie na tieňovanie rekreačných oblastí: tieto štruktúry sa nachádzajú na detských ihriskách s vysokou mierou obsadenosti žiakmi. Boli navrhnuté v spolupráci so vzdelávacou komunitou pilotnej budovy.

S cieľom zmerať vplyv riešení zavedených v pilotnej budove sa vypracoval plán monitorovania a vykonali sa merania. Keďže NbS si vyžaduje dlhý čas, kým sa všetky účinky stanú merateľnými, systém monitorovania bude pokračovať aj po skončení projektu, a to až do jari 2028. Táto schéma dlhodobého monitorovania bola zahrnutá do Plánu projektu myBUILDINGisGREEN LIFE po ukončení projektu LIFE, ktorý je k dispozícii v sekcii výsledkov na webovej stránke projektu. Vytvoril sa rámec 22 ukazovateľov na meranie: a) zmena teploty (vnútorná teplota vnútri a v obvodovom plášti budovy, vonkajšia teplota a vlhkosť a odhadované úspory energie a tepla); b) hospodárenie s vodou (odhadované úspory súvisiace so spotrebou vody a úspory pri hospodárení s dažďovou vodou); c) obhospodarovanie zelených plôch (zvýšená biodiverzita rastlín a zvierat a počet obnovených pôvodných rastlinných druhov vhodných na začlenenie do zelených plôch); d) zníženie kvality vnútorného ovzdušia a hluku (úrovne koncentrácie CO₂ vo vnútri tried, úrovne zníženia hluku zvonku a úrovne znečistenia inštaláciou druhov biologických ukazovateľov a školením v oblasti ich pozorovania); e) obnova miest [energetická účinnosť a zväčšenie zelene (povrchová plocha a percentuálny podiel)], f) riadenie a účasť (vnímanie mestskej povahy občanmi, počet vzdelávacích politík a strategických plánov na adaptáciu na zmenu klímy, ktoré zahŕňajú NBS a otvorené participatívne procesy); g) sociálna súdržnosť (počet dohôd so zainteresovanými stranami o možných replikačných činnostiach); h) verejné zdravie a pohoda (zníženie počtu absencií žiakov a práceneschopnosti učiteľov) a i) hospodárske príležitosti a pracovné miesta (počet vytvorených pracovných miest, vytváranie nových zručností v samostatne zárobkovo činných osobách a podnikoch súvisiacich s NBS v tejto oblasti a zníženie absencií zamestnancov škôl). Viac informácií o pláne monitorovania nájdete v osobitnom videu z online odbornej prípravy vytvorenej v rámci projektu myBUILDINGisGREEN LIFE.

Realizáciu NbS koordinoval miestny orgán, zastupiteľstvo provincie Badajoz, a realizovala ju súkromná spoločnosť, ktorej bol projekt udelený. Podporili ho odborníci zo Španielskej národnej rady pre výskum (CSIC) v technických otázkach týkajúcich sa budov a výberu a údržby zariadení. Nadácia CARTIF so sídlom vo Valladolide (Španielsko) bola jedným z popredných technických partnerov pri navrhovaní, implementácii a testovaní NbS.

Tieto organizácie podporili miestne orgány zapojené do stavebných projektov a zamestnanci škôl, v ktorých sa NBS realizovala. Uľahčili zber údajov o spotrebe elektrickej energie, energie alebo vody, absenciách študentov a učiteľov atď. a pomáhali pri odbere vzoriek na základe indikácií odborníkov z CARTIF a CSIC.

Realizácia NBS si vyžadovala aktívnu účasť vzdelávacej komunity základnej školy s cieľom podporiť ich návrh, implementáciu monitorovacieho systému a propagáciu činností organizovaných v pilotnej budove. Uskutočnilo sa niekoľko participatívnych workshopov so študentmi, ich rodičmi a zamestnancami školy s cieľom navrhnúť NBS detských ihrísk podľa ich skutočných potrieb. Študenti tejto školy sa tiež zapojili do niektorých iniciatív zberu údajov prostredníctvom praktických kurzov vedených ich učiteľmi prírodovedných predmetov. Využili sa príležitosti na šírenie významu NBS pri prispôsobovaní budov zmene klímy medzi rodinami a susedmi študentov.

Medzi podujatiami zameranými na šírenie informácií boli zorganizované tri výstavy s cieľom ukázať realizované riešenia vzdelávacej komunite a obyvateľom okolia. Na týchto podujatiach sa zúčastnilo takmer 100 ľudí. Zorganizovala sa aj konferencia v Badajoze, kongres v Madride a dva online okrúhle stoly s celkovou účasťou viac ako 400 ľudí. Okrem toho bolo v rôznych médiách uverejnených viac ako 100 správ a vymieňali sa informácie s rôznymi vedomostnými platformami o adaptácii na zmenu klímy na vnútroštátnej a medzinárodnej úrovni.

Na záver sa uskutočnili dva prezenčné kurzy o zelených strechách a zelených fasádach a online kurz o skúsenostiach získaných počas realizácie NBS v škole s celkovou účasťou viac ako 250 ľudí.

Faktormi, ktoré podporili úspech adaptačných opatrení, bola plodná spolupráca vytvorená medzi projektovými partnermi a školskou komunitou. Toto prostredie spolupráce umožnilo navrhovať riešenia na mieru, ktoré riešia skutočné potreby študentov a zamestnancov škôl. Umožnilo to tiež zhromaždiť údaje užitočné na monitorovanie výsledkov adaptácie. Zloženie projektových partnerov, ktoré spája rôzne zručnosti a odborné znalosti, bolo takisto kľúčové pre riadne navrhnutie a monitorovanie vybraných opatrení. Úspešným faktorom bol aj program monitorovania, ktorý priniesol povzbudivé výsledky. Môžu byť použité na replikáciu testovaných riešení v iných školách a budovách.

Mnohé miestne, regionálne a vnútroštátne orgány boli zapojené do skúmania potenciálu prenosnosti navrhnutých a testovaných riešení. Tieto inštitúcie poskytli poradenstvo k niekoľkým kľúčovým aspektom, ako napríklad: i) začlenenie NbS do Katalógu stavebných riešení národného technického stavebného zákona miest, ii) navrhovanie obecných a regionálnych predpisov a daňových stimulov na podporu používania tohto typu riešení a iii) hľadanie spôsobov certifikácie budov s NbS podľa noriem udržateľnosti v budovách. Po konzultačnom procese boli podpísané vyhlásenia o záujmoch s 8 obcami v provincii Badajoz (Španielsko) s cieľom podporiť využívanie NbS na adaptáciu na zmenu klímy vo verejných budovách v týchto obciach. Španielske ministerstvo dopravy, mobility a mestskej agendy zaslalo list o podpore, v ktorom potvrdilo záujem o projekt a poskytlo poradenstvo v súvislosti s budúcim začlenením NbS projektu do technického stavebného poriadku.

Táto zrekonštruovaná školská budova sa v regióne Extremadura stala referenciou pre udržateľnú výstavbu, ktorá sa má v budúcnosti dodržiavať. Záujem o jej údržbu (poskytovanú zastupiteľstvom provincie Badajoz a obcou Solana de los Barros) je veľmi vysoký.

Zároveň sa vyskytli aj určité prekážky, ktoré spôsobili oneskorenie niektorých plánovaných úloh a vyžiadali si hľadanie alternatívnych riešení s cieľom pokračovať v realizácii projektu. Niektoré z týchto prekážok (potreba vysoko špecializovaných technických kapacít) môžu obmedzovať potenciál prenosnosti. Hlavné obmedzujúce faktory sú zhrnuté nižšie:

• Obmedzená miestna dostupnosť stavebných spoločností schopných vykonávať opatrenia. Na riešenie tohto problému boli na vnútroštátnej úrovni určené špecializované spoločnosti. Správne vypracovanie stavebného projektu je nevyhnutné. Čím väčšia je úroveň detailov, tým úspešnejší bude projekt. Špecializácia práce (zelené strechy, tieniace systémy NbS) si vyžaduje predchádzajúci prieskum trhu počas prípravy projektu. Kontaktovaním odborníkov v tejto oblasti je možné získať predchádzajúce podmienky a rozpočty na realizáciu, ktoré musia byť prevedené na projekt spolu so zvyškom potrebnej práce. Tým sa predíde nepredvídaným problémom s vykonávaním alebo mimotrhovým rozpočtom a možným verejným súťažiam, ktoré nemusia byť zadané.
• Nepresné plánovanie údržbárskych služieb. Na udržanie NbS je potrebné neustále monitorovanie ich stavu, najmä v horúcich obdobiach, aby sa zabezpečilo zavlažovanie a dostupnosť vody.
• Konfliktné problémy medzi dodávateľmi pri prevádzke systému riadenia zavlažovania a nedostatok technických zručností na jeho optimálne využitie. Bolo potrebné hľadať spoločnosti, ktoré sa špecializujú na tento druh operácií na vnútroštátnej úrovni, a vhodným spôsobom organizovať verejné súťaže.
• Niektoré z druhov vybraných na použitie v NbS sa ukázali ako málo vhodné na prežitie v týchto environmentálnych podmienkach. V priebehu projektu boli niektoré z týchto rastlinných druhov nahradené inými druhmi z provinčných škôlok alebo na základe externých zmlúv.
• Nedostatok niektorých kľúčových údajov na riadne posúdenie niektorých výsledkov adaptácie. V budove neboli k dispozícii vodomery na meranie spotreby vody pred implementáciou NbS a po nej.
• Pomalý a nedostatočný rast tieňovaných rastlinných priestorov (panenský vinič). NBS môže trvať dlho, kým sú ich výsledky merateľné. Špecifické problémy s nízkou mierou rastu niektorých druhov (vinohradnícky altán) riešila Kráľovská botanická záhrada (RJB-CSIC), špecifická konzultačná služba pre provinčnú radu Badajoz.
• Vysoké náklady na niektoré NBS. Priepustná dlažba s fotokatalytickou aktivitou bola vyvinutá na laboratórnej úrovni, ale v škole nebola implementovaná najmä z dôvodu nákladov.

Výhody NbS implementovaných v budove školy sú mnohoraké, čo naznačuje, že tieto typy riešení môžu byť súčasťou holistickej reakcie na viaceré výzvy. Medzi prínosy patria úspory spotreby elektrickej energie a vody, zvýšenie miestnej biodiverzity, vytvorenie zelených koridorov pre opeľovače a zlepšenie estetiky budov. Využívanie pôvodných druhov na ekologizáciu budov tiež zabraňuje šíreniu inváznych nepôvodných druhov.

Okrem toho NBS poskytujú žiakom živé materiály na vzdelávanie a očakáva sa, že zabezpečia lepšiu koncentráciu a výkonnosť študentov, lepšiu pohodu školských pracovníkov a akustickú izoláciu tried. Niektoré z týchto výhod možno merať až po niekoľkých rokoch a nie sú vždy speňažiteľné, hoci ich hodnota je nespochybniteľná.

Prvé výsledky monitorovacích činností však do konca roka 2023 (približne dva roky od vykonávania) naznačujú tieto výsledky:

• Zvýšenie o 1 991,20 m2 zelene a 451,70 m2 priepustnej dlažby v pilotnej budove.
• Zníženie priemernej teploty plôch so zelenými strechami o 5,4 °C v porovnaní s plochami bez vegetácie.
• Zníženie teploty vo vnútri tried pod 27 °C (odporúčaná hodnota pre vnútornú tepelnú pohodu) v septembri po inštalácii NbS. Počas najteplejších mesiacov júna, júla a augusta sa tento cieľ nedosiahol, ale teplota sa v porovnaní s predchádzajúcou situáciou znížila. Očakáva sa, že požadované zníženie sa dosiahne v nadchádzajúcich rokoch, keď bude stav rozvoja vegetácie optimálny.
• Zníženie straty dažďovej vody v dôsledku odtoku z priemerne 13 % v situácii bez zásahov na 3 % v budove s implementovanými riešeniami.
• Zvýšenie počtu 77 živočíšnych druhov (najmä lietajúci hmyz, muchy, komáre a hymenoptera) a kolonizácia 16 ďalších pôvodných rastlinných druhov v zrekonštruovanej budove v porovnaní s predchádzajúcou situáciou. Údaje o biodiverzite budú ešte pozitívnejšie po rokoch dozrievania ekosystémov vytvorených riešeniami inšpirovanými prírodou.

Pokiaľ ide o náklady, najvýznamnejšia časť zahŕňa materiály potrebné na inštaláciu prototypov a náklady na zamestnancov zapojených do rôznych fáz návrhu, realizácie, monitorovania a šírenia NBS.

Počiatočné náklady na realizáciu riešenia na meter štvorcový ( m²) sú: 130,40 – 301,83 EUR/m² na zelené strechy, 88,59 – 105,51 EUR/m² na zelené fasády, 54,29 EUR/m² na odvodňovacie chodníky, 2 862,04 EUR/m² na automatizované okná, 252,71 EUR/m² na zeleninovú pergolu a približne 400 EUR/m² na výsadbu stromov (v závislosti od druhu, ktorý sa má vysádzať). Uskutočnilo sa niekoľko hrubých odhadov nákladov na údržbu, ktoré boli zahrnuté do plánu po skončení programu LIFE (časťo výsledkoch webového sídla projektu).

Hlavný právny rámec, ktorým sa reguluje zelená infraštruktúra v Španielsku, tvoria tieto nariadenia:

• Španielsky technický stavebný zákon. Je to regulačný rámec, ktorý stanovuje základné požiadavky na kvalitu, ktoré musia budovy spĺňať v súvislosti s bezpečnosťou a obývateľnosťou, stanovené v zákone č. 38/1999 z 5. novembra o stavebnom nariadení (LOE).
• Španielska národná stratégia pre zelenú infraštruktúru a prepojenosť a ekologickú obnovu. Nadobudla účinnosť v júli 2021 a je dokumentom strategického plánovania, ktorým sa upravuje realizácia a rozvoj zelenej infraštruktúry v Španielsku a ktorým sa vytvára harmonizovaný administratívny a technický rámec pre celé španielske územie vrátane morských vôd pod národnou zvrchovanosťou alebo jurisdikciou.
• Španielsky národný plán adaptácie na zmenu klímy (PNACC) na roky 2021 – 2030. Je základným nástrojom plánovania na podporu koordinovaných opatrení proti účinkom zmeny klímy v Španielsku. PNACC zahŕňa NbS ako želané možnosti pre mestá, mestské plánovanie a budovy.

Realizácia tohto projektu sa začala v roku 2019 výberom pilotnej budovy a skončila v roku 2021 realizáciou NBS vo vybranej škole. Činnosti šírenia informácií, monitorovacie činnosti a práce na začlenení NbS do stavebného poriadku sa uskutočnili v nasledujúcich rokoch a očakáva sa, že budú trvať do roku 2028.

Pilotnú budovu spravuje zastupiteľstvo provincie Badajoz a obec Solana de los Barros.  Za predpokladu, že NBS sú dobre udržiavané, ich životnosť sa odhaduje na viac ako 30 rokov.

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

Laymanova správa - myBUILDINGisGREEN

Výstup projektu C1 – Východisková správa o pilotných budovách

Výstup projektu C5.2 – Správy (4) o odporúčaniach na zasadnutia expertov

Výstup projektu C5.5 – Plán opakovateľnosti skúseností LIFE-myBUILDINGisGREEN

Výstup projektu C5.6 – Finančný plán opakovateľnosti skúseností LIFE-myBUILDINGisGREEN