Naturbaserade lösningar i skolorna: ett grönt sätt att anpassa byggnader till klimatförändringarna i Solana de los Barros, Extremadura (Spanien)

Solana de los Barros är en kommun som ligger i provinsen Badajoz, som tillhör Extremadura, en av de sjutton autonoma regionerna i Spanien.

Baserat på klimatmodeller som utvecklats av IPCC och som ingår i de regionala klimatscenarierna för Extremadura förväntas både högsta och lägsta medeltemperaturer i denna region öka med cirka 4 °C i slutet av 2000-talet (högutsläppsscenario – A2). Med tanke på att temperaturen under de varmaste månaderna kan nå 35oC är det av stor vikt att vidta åtgärder för att motverka den värmeökning som kan upplevas inne i byggnader. Dessutom har en minskning av kalla dagar och en ökning av varma dagar observerats. Om denna trend fortsätter kan en ökning av värmeböljor förväntas. I samma scenario förväntas den årliga nederbörden minska något i slutet av 2000-talet, och den slutliga procentandelen förväntas bli 20 % lägre än för närvarande.

Skolbyggnader förväntas stå inför flera utmaningar under de kommande årtiondena, vilket kräver fullständig renovering och bättre beaktande av isoleringsåtgärder för att säkerställa hälsa och välbefinnande för elever och skolpersonal.

I ett klimatförändringsperspektiv utgör hanteringen av avrinningsvatten ytterligare en utmaning, vilket leder till ökade kostnader för rening av avloppsvatten till avlopp och en minskning av det vatten som finns tillgängligt i akviferer.

Tillsammans med klimatförändringarna, som redan erkänts sedan millenniebedömningen av ekosystemen 2011, har Spanien under de senaste 50 åren genomgått en påskyndad och aldrig tidigare skådad förändringsprocess till följd av ohållbarheten hos den dominerande modellen för ekonomisk utveckling och den livsstil som är förknippad med den. Drastiska förändringar i markanvändningen har främjats, som för närvarande är den främsta direkta orsaken till försämringen av ekosystemen och förlusten av biologisk mångfald i landet.

Det övergripande målet med den genomförda NbS är att bidra till att öka motståndskraften hos byggnader som används för utbildning i Extremadura-regionen mot de allt vanligare perioderna av värme- och vattenbrist som orsakas av klimatförändringar i sydeuropeiska länder, vilket förbättrar välbefinnandet för studenter och personal som arbetar i denna typ av byggnader.

För att uppnå detta allmänna mål eftersträvar denna fallstudie ett antal specifika mål:

1. Förbättra kunskapen om NbS på byggnadsnivå.
2. Analysera kostnads-nyttoförhållandet för NbS som verktyg för klimatanpassning.
3. Främja styrningsåtgärder för att förbättra de genomförda lösningarnas överförbarhet genom att underlätta deras införlivande i lokala, regionala och nationella bestämmelser.
4. Överföring och replikering av de prototyper av NbS som genomförts och testats i denna fallstudie, genom kapacitetsuppbyggnadsinitiativ för specialiserad personal.

Flera NbS utformades, genomfördes och testades i en grundskola i Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Spanien), som en del av myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet.

De genomförda åtgärderna kan delas in i fyra huvudkategorier: gröna tak, gröna fasader, ventilation och utveckling av utomhusområden.

För det första har gröna tak införts i skolbyggnaden. Gröna tak är ett lovande alternativ för att minska temperaturen i byggnader och samtidigt öka den lokala biologiska mångfalden, göra livsmiljön trevligare och ge möjlighet till en direkt inlärningsupplevelse om anpassning till klimatförändringar för eleverna.

Pilotbyggnaden testade tre typer av gröna tak med en mängd mer än 25 inhemska växtarter. Den första lösningen var ett omfattande grönt tak (mBiGCUVE 1), medan den andra lösningen var ett tak med en inre luftkammare belägen mellan taket och vegetationssubstratet (mBiGCUVE 2). Det testades för att behålla högre temperatur, samtidigt som fuktighetsnivåerna förbättrades och därmed minskade behovet av extra bevattning. Den tredje lösningen inkluderade ett mer hållbart substrat (mBiG-SUS) som möjliggör bättre regnvattenfiltrering. Den huvudsakliga hållbarheten hos detta substrat ligger i det faktum att det består av återvunnen ballast för realisering av takdräneringen. Två av dessa gröna tak återanvänder överskottsvatten genom gravitation för att göra det tillgängligt för bevattning.

Den andra kategorin av NbS är gröna fasader. Det implementerade gröna fasadsystemet innehåller ett system av planteringsmaskiner som sätts på metallstrukturer parallellt och vinkelrätt mot byggnadsfasader. Det inkluderar klätterväxter som skyddar fasaden från solljus. Det finns också ett vertikalt markissystem med mineralsubstrat för vertikal vegetationstillväxt. Den innehåller växter för hydroponisk bevattning som innehåller näringsämnen i systemet och tillåter deras tillväxt på mineralsubstratet. I en intern korridor i byggnaden har en vertikal inomhusträdgård med ett brett utbud av växtarter installerats för att upprätthålla tillräckliga fuktighetsnivåer och innehålla de höga temperaturer som upplevs i detta rum. Detta system kräver fortsatt underhåll och beskärning för att undvika att väggen faller på grund av övervikt.

Därefter inkluderades ett ventilationssystem i byggnaden, vilket gjorde att frisk luft kunde cirkulera i skolan under natten och morgontimmarna (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Det inducerade naturliga ventilationssystemet skapades genom att programmera automatisk stängning och öppning av fem fönster. Denna åtgärd kyler ner miljön och minskar CO2-koncentrationerna inomhus och främjar återsyresättning inne i klassrummen.

Ytterligare insatser genomfördes på skolgården. Förutom att plantera träd för naturlig skuggning har flera åtgärder genomförts, t.ex. följande:

• Vegetabilisk pergola: Det innehåller ett planteringssystem som är inställt på metallkonstruktioner som liknar det som beskrivs för den gröna fasaden, men utan förankring i byggnadsfasader. Det inkluderar lövklättringsanläggningar.
• Porös beläggning: Genomsläppliga ytor som förbättrar infiltrationen av regnvatten och minskar avrinningen till avloppssystemet. Denna typ av beläggning möjliggör också tillväxt av naturlig vegetation.
• Träkonstruktioner för skuggning av rekreationsområden: Dessa strukturer är belägna på lekplatser med hög beläggningsgrad bland eleverna. De utformades i samarbete med pilotbyggnadens utbildningsgemenskap.

För att mäta effekten av de lösningar som implementerats i pilotbyggnaden har en övervakningsplan tagits fram och mätningarna genomförts. Eftersom det tar lång tid innan alla effekter blir mätbara kommer övervakningssystemet att fortsätta efter projektets slut, fram till våren 2028. Detta långsiktiga övervakningssystem har inkluderats i After Life-planen för myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet, som finns tillgänglig i resultatavsnittet på projektets webbplats. En ram med 22 indikatorer fastställdes för att mäta a) temperaturförändring (inomhustemperatur inuti och i klimatskalet, utomhustemperatur och luftfuktighet samt uppskattad energi- och uppvärmningsbesparing), b) Vattenförvaltning (beräknade besparingar i samband med vattenförbrukning och besparingar i samband med regnvattenförvaltning). c) Förvaltning av grönområden (ökad biologisk mångfald hos växter och djur och antal återvunna inhemska växtarter som lämpar sig för integrering i grönområden). d) inomhusluftkvalitet och bullerminskning (CO_{2-koncentrationsnivåer} inne i klassrummen, bullerminskningsnivåer utifrån och föroreningsnivåer genom installation av bioindikatorarter och utbildning i deras observation); e) stadsförnyelse (energieffektivitet och ökad grönyta (yta och procentandel)), f) styrning och deltagande (medborgarnas uppfattning om stadsnatur, antal utbildningsstrategier och strategiska planer för anpassning till klimatförändringarna som omfattar naturbaserade tjänster och öppna deltagandeprocesser), g) Social sammanhållning (antal avtal med berörda parter för eventuell replikeringsverksamhet). h) folkhälsa och välbefinnande (minskning av elevfrånvaron och sjukfrånvaron för lärare) och i) ekonomiska möjligheter och sysselsättning (antal skapade arbetstillfällen, skapande av ny kompetens i företag som är egenföretagare och företag med koppling till naturbetingade svårigheter på området och minskning av skolpersonalens frånvaro). Mer information om övervakningsplanen finns i en särskild video från den onlineutbildning som skapats inom ramen för myBUILDINGisGREEN LIFE-projektet.

Genomförandet av NbS samordnades av den lokala myndigheten, Badajoz provinsstyrelse, och genomfördes av ett privat företag som tilldelades projektet. Det stöddes av experter från det spanska nationella forskningsrådet (CSIC) i tekniska frågor om byggnader och för urval och underhåll av anläggningar. CARTIF Foundation, med säte i Valladolid (Spanien), var en av de ledande tekniska partnerna under design, implementering och testning av NbS.

Dessa organisationer fick stöd av de lokala myndigheter som var involverade i byggprojekten och av den skolpersonal där det nya skolsystemet genomfördes. De underlättade insamlingen av uppgifter om el-, energi- eller vattenförbrukning, frånvaro av studenter och lärare osv. och hjälpte till med provtagningskampanjerna efter indikationer från CARTIF:s och CSIC:s experter.

Genomförandet av NbS krävde ett aktivt deltagande av grundskolans utbildningsgemenskap för att stödja utformningen, genomförandet av övervakningssystemet och främjandet av den verksamhet som anordnades i pilotbyggnaden. Det fanns några deltagande workshops med eleverna, deras föräldrar och skolpersonalen för att utforma lekplatsernas NbS enligt deras faktiska behov. Eleverna på denna skola var också involverade i några datainsamlingsinitiativ genom praktiska klasser som leddes av sina vetenskapslärare. Möjligheter att sprida NbS betydelse för att anpassa byggnader till klimatförändringarna till elevernas familjer och grannar utnyttjades.

Bland spridningsevenemangen anordnades tre utställningar för att visa de implementerade lösningarna för utbildningssamfundet och omgivningens invånare. Nästan 100 personer deltog i dessa evenemang. En konferens i Badajoz, en kongress i Madrid och två rundabordssamtal online anordnades också, med sammanlagt mer än 400 deltagare. Dessutom publicerades över 100 nyheter i olika medier och information utbyttes med olika kunskapsplattformar om klimatanpassning på nationell och internationell nivå.

Slutligen hölls två ansikte mot ansikte kurser på gröna tak och gröna fasader och en online-kurs om erfarenheterna från genomförandet av NbS på skolan, med en total närvaro på mer än 250 personer.

Faktorer som gynnade framgången med anpassningsåtgärderna var det givande samarbete som skapats mellan projektpartnerna och skolgemenskapen. Denna samarbetsmiljö gjorde det möjligt att utforma lösningar på ett skräddarsytt sätt som tillgodoser elevernas och skolpersonalens faktiska behov. Detta gjorde det också möjligt att samla in uppgifter som var användbara för att övervaka anpassningsresultaten. Projektpartnernas sammansättning, som sammanförde olika färdigheter och sakkunskaper, var också avgörande för att utforma och övervaka de utvalda åtgärderna på ett korrekt sätt. Övervakningsprogrammet, som uppvisade uppmuntrande resultat, var också en framgångsfaktor. De kan användas för att replikera de testade lösningarna i andra skolor och byggnader.

Många lokala, regionala och nationella myndigheter deltog för att undersöka överförbarhetspotentialen hos de lösningar som utformades och testades. Dessa institutioner gav råd om flera viktiga aspekter, t.ex. följande: i) införliva NbS i katalogen över bygglösningar i den nationella tekniska bygglagen för städer, ii) utforma kommunala och regionala bestämmelser och skatteincitament för att uppmuntra användningen av denna typ av lösningar, och iii) ta reda på hur byggnader kan certifieras med NbS enligt hållbarhetsstandarder i byggnader. Efter samrådsprocessen undertecknades intresseförklaringar med åtta kommuner i provinsen Badajoz (Spanien) för att främja användningen av NbS för klimatanpassning i offentliga byggnader i dessa kommuner. Ett stödbrev erhölls från det spanska ministeriet för transport, rörlighet och stadsagenda som bekräftade intresset för projektet och gav råd inför det framtida införandet av projektets NbS i Technical Building Code.

Denna renoverade skolbyggnad har blivit en referens i Extremadura-regionen för hållbart byggande som ska följas i framtiden. Intresset för dess underhåll (som tillhandahålls av provinsstyrelsen i Badajoz och kommunen Solana de los Barros) är mycket stort.

Samtidigt stötte man också på vissa hinder som försenade vissa av de planerade uppgifterna och gjorde det nödvändigt att leta efter alternativa lösningar för att kunna gå vidare med genomförandet av projektet. Vissa av dessa hinder (behov av högt specialiserad teknisk kapacitet) kan hindra överföringspotentialen. De viktigaste begränsande faktorerna sammanfattas nedan:

• Begränsad lokal tillgänglighet för byggföretag som kan genomföra åtgärderna. För att ta itu med denna fråga identifierades specialiserade företag på nationell nivå. En korrekt utformning av byggprojektet är avgörande. Ju större detaljnivå, desto mer framgångsrikt blir projektet. Specialiseringen av arbetet (gröna tak, NbS-skuggningssystem) kräver föregående marknadsundersökningar under utarbetandet av projektet. Genom att kontakta yrkesverksamma inom området är det möjligt att få förhandsvillkor och budgetar för genomförandet, som måste överföras till projektet tillsammans med resten av det nödvändiga arbetet. På så sätt undviks oförutsedda genomförandeproblem eller budgetar som ligger utanför marknaden och eventuella offentliga upphandlingar som inte kan komma att tilldelas.
• Felaktig schemaläggning av underhållstjänster. För att upprätthålla NbS är konstant övervakning av deras tillstånd nödvändigt, särskilt under heta perioder för att säkerställa bevattning och tillgång till vatten.
• Konfliktatiska problem bland entreprenörer för driften av bevattningskontrollsystemet och brist på teknisk kompetens för optimal användning. Det var nödvändigt att söka efter företag som var specialiserade på denna typ av verksamhet på nationell nivå och att organisera offentliga upphandlingar på ett lämpligt sätt.
• Vissa av de arter som valts ut för användning i det nya beståndet visade sig vara dåligt lämpade för att överleva under dessa miljöförhållanden. Under projektets gång ersattes vissa av dessa växtarter av andra arter från plantskolor på provinsnivå eller genom externa kontrakt.
• Avsaknad av vissa avgörande uppgifter för en korrekt bedömning av vissa anpassningsresultat. Vattenmätare fanns inte tillgängliga i byggnaden för att mäta vattenförbrukningen före och efter införandet av NbS.
• Långsam och otillräcklig tillväxt av skuggade växtutrymmen (jungfru vinstockar). NbS kan ta lång tid innan deras resultat är mätbara. Särskilda problem med låg tillväxttakt för vissa arter (vinträd) har åtgärdats av Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), en särskild konsulttjänst för Badajoz provinsråd.
• Höga kostnader för vissa NbS. En permeabel trottoar med fotokatalytisk aktivitet har utvecklats på laboratorienivå, men har inte implementerats i skolan främst av kostnadsskäl.

Fördelarna med NbS som implementeras i skolbyggnaden är många, vilket tyder på att dessa typer av lösningar kan vara en del av ett holistiskt svar på flera utmaningar. Fördelarna inkluderar besparingar i el- och vattenförbrukning, ökad lokal biologisk mångfald, skapande av gröna korridorer för pollinatörer och förbättring av byggnadsestetiken. Användningen av inhemska arter för att göra byggnaderna grönare förhindrar också spridning av invasiva främmande arter.

Dessutom tillhandahåller NbS levande material för elevernas utbildning och förväntas ge bättre koncentration och resultat för eleverna, förbättrat välbefinnande för skolarbetare och akustisk isolering av klassrummen. Vissa av dessa fördelar kan bara mätas efter några år och är inte alltid monetariserbara, även om deras värde är obestridligt.

I slutet av 2023 (cirka två år efter genomförandet) tyder dock de första resultaten av övervakningsverksamheten på följande resultat:

• Ökning av 1 991,20 m² grönyta och 451,70 m² permeabel beläggning i pilotbyggnaden.
• Minskning av medeltemperaturen på 5,4 °C för ytor med gröna tak jämfört med ytor utan vegetation.
• Minskning av temperaturen inne i klassrummen till under 27 °C (rekommenderat värde för värmekomfort inomhus) i september, efter installationen av NbS. Under de varmaste månaderna juni, juli och augusti uppnåddes inte detta mål, men temperaturen har sjunkit jämfört med den tidigare situationen. Den önskade minskningen förväntas uppnås under de kommande åren när tillståndet för vegetationsutvecklingen är optimalt.
• Minskning av regnvattenförlust genom avrinning från i genomsnitt 13 % i en situation utan ingripanden till 3 % i byggnaden med de genomförda lösningarna.
• Ökning av 77 djurarter (främst flygande insekter, flugor, myggor och hymenoptera) och kolonisering av ytterligare 16 inhemska växtarter i den renoverade byggnaden jämfört med den tidigare situationen. Uppgifterna om biologisk mångfald kommer att bli ännu mer positiva efter år av mognad av de ekosystem som skapats av de naturbaserade lösningarna.

När det gäller kostnader omfattar den största andelen det material som behövs för installationen av prototyperna och kostnaden för den personal som deltar i de olika faserna av utformning, genomförande, övervakning och spridning av den nya standarden.

De initiala kostnaderna för att implementera lösningen per kvadratmeter (m²) är: 130,40-301,83 €/m² för gröna tak, 88,59-105,51 €/m² för gröna fasader, 54,29 €/m² för dränering av trottoarer, 2 862,04 €/m² för automatiserade fönster, 252,71 €/m² för grönsakspergola och cirka 400 €/m² för trädplantering (beroende på vilken art som ska planteras). Vissa grova uppskattningar av underhållskostnaderna gjordes och inkluderades i After Life-planen (resultatavsnittet på projektets webbplats).

Den huvudsakliga rättsliga ram som reglerar den gröna infrastrukturen i Spanien består av följande förordningar:

• Den spanska tekniska byggkoden. Det är regelverket som fastställer de grundläggande kvalitetskrav som byggnader måste uppfylla när det gäller säkerhet och beboelighet som fastställs i lag 38/1999 av den 5 november i byggförordningen (LOE).
• Den spanska nationella strategin för grön infrastruktur och konnektivitet och ekologisk restaurering. Det trädde i kraft i juli 2021 och är det strategiska planeringsdokument som reglerar genomförandet och utvecklingen av grön infrastruktur i Spanien och fastställer en harmoniserad administrativ och teknisk ram för hela Spaniens territorium, inklusive marina vatten under nationell överhöghet eller jurisdiktion.
• Spaniens nationella plan för anpassning till klimatförändringar (PNACC) 2021–2030. Det är det grundläggande planeringsinstrumentet för att främja samordnade åtgärder mot klimatförändringarnas effekter i Spanien. PNACC omfattar NbS som önskade alternativ för städer, stadsplanering och byggnader.

Genomförandet av detta projekt inleddes 2019 med urvalet av pilotbyggnaden och avslutades 2021 med genomförandet av NbS i den utvalda skolan. Spridningsverksamhet, övervakningsverksamhet och arbete för att införliva NbS i bygglagen ägde rum under de följande åren och förväntas pågå fram till 2028.

Pilotbyggnaden underhålls av provinsfullmäktige i Badajoz och kommunen Solana de los Barros.  Förutsatt att NbS är väl underhållen beräknas dess livslängd vara över 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

Betänkande av Layman - myBUILDINGisGREEN

Projektresultat C1 – Utgångsrapport för pilotbyggnaderna

Projektresultat C5.2 – Rapporter (4) med rekommendationer för expertmöten

Projektresultat C5.5 – Replikerbarhetsplan för Life-myBUILDINGISGREEN-erfarenheten

Projektresultat C5.6 – Finansieringsplan för reproducerbarhet av erfarenheterna från Life-myBUILDINGisGREEN