Zielone dachy nowoczesnych budynków

Coraz większa świadomość ekologiczna przyczynia się do rosnącej popularności dachów zielonych. Zielony dach jest bowiem atrakcyjną przestrzenią, zarówno użytkową, jak i dekoracyjną, zwłaszcza, że możliwe jest zaprojektowanie i wykonanie dachu zielonego w formie ogrodu, nawet z oczkami wodnymi.

Dobrze zaprojektowany dach zielony nie wywołuje wrażenia ciężkości, a harmonijne połączenie bryły budynku z zazielenieniem, nawet intensywnym i wysokim, nie musi przytłaczać ciężarem.

Do wykonania dachu zielonego bezwzględnie wymagane jest opracowanie dokumentacji technicznej, i to nie projektu budowlanego. Projekt musi zawierać szczegółowe rysunki układu warstw i ich grubości, uszczelnień przy attyce, przy wpustach, świetlikach, oraz wskazywać sposób wykonstruowania i uszczelnienia dylatacji itp. Niedopuszczalna jest tu prowizorka czy mieszanie systemów. Dach wymiaruje się na konkretne obciążenia wynikające między innymi z grubości warstw i ich budowy. Ponadto dach zielony może być wykonany w układzie tradycyjnym (termoizolacja jest chroniona przez hydroizolację) oraz tak zwanym układzie odwróconym (gdy termoizolacja chroni hydroizolację). Powoduje to różnice w układzie warstw i wymusza między innymi stosowanie różnych materiałów termoizolacyjnych.

Należy podkreślić, że dach zielony jest konstrukcją trudną i wymaga współpracy projektanta, dekarza, ogrodnika oraz doradcy technicznego producenta materiałów wchodzących w skład systemu. Bezwzględny priorytet przy projektowaniu i wykonawstwie mają wymagania sztuki budowlanej a nie aspekty dekoracyjno-ekologiczne i wegetacyjne. Wszystkie wymogi i warunki konstrukcyjne, fizyczne, techniczne i wegetacyjne muszą zostać uzgodnione już na etapie projektowania, a współpraca nie może skończyć się na projektowaniu. Poprawne wykonanie konstrukcji wymaga współpracy dekarza i ogrodnika, przy czym zakresy ich kompetencji muszą być rozdzielone warstwą hydroizolacji połaci dachowej.

Możliwe jest zazielenienie ekstensywne (rośliny o najniższych wymaganiach wegetacyjnych), intensywne niskie (byliny, trawniki i krzewy, z wyjątkiem drzew) lub intensywne wysokie (trawy, byliny, krzewy i sporadycznie drzewa).

Niezależnie od rozwiązania konstrukcyjnego dachu, rodzaju zazielenienia i zastosowanego materiału termoizolacyjnego, konieczne jest staranne wykonanie obróbek elementów dachowych. Wszystkie słupki, wywietrzniki, kominy (a także attyka czy przyległa ściana) wymagają bardzo dokładnego i precyzyjnego obrobienia i uszczelnienia, zgodnie z wymogami producenta systemu dachowego oraz zastosowanego materiału hydroizolacyjnego. Elementy tego typu powinny być wykonane z profili zamkniętych, najlepiej okrągłych. Bardzo trudne, jeżeli nie niemożliwe, jest wykonanie szczelnej obróbki profili otwartych, ceowych czy dwuteowych. Aby zmniejszyć liczbę przejść koniecznych izolacji przez warstwę hydroizolacji, wszystkie elementy przechodzące przez konstrukcję dachu zaleca się grupować w jednym miejscu, a ich ilość redukować do minimum. W ten sposób można uzyskać jednorodną, nie poprzerywaną warstwami ochronnymi powierzchnię, łatwą do uszczelnienia i zazielenienia. Obszary przyłączeń, zakończeń, przebić i innych obróbek nie mogą zostać pokryte warstwą roślinności.

Wybór materiału na hydroizolację musi być starannie przemyślany. Jako wierzchnia warstwa bezpośrednio przyległa do elementu stosowany jest pas żwiru o uziarnieniu 16/32 mm, grubości nie mniejszej niż 10 cm i szerokości około 50 cm lub okładziny z płyt betonowych ułożone na warstwie żwiru. Ponadto obróbki przechodzących przez połać dachu elementów muszą być od strony górnych końców wodoszczelne oraz odporne zarówno na wysoką temperaturę, jak i działanie mrozu, promieniowanie UV oraz uszkodzenia mechaniczne. Takie uszczelnienie musi również wychodzić minimum 15 cm powyżej wierzchniej warstwy wegetacyjnej, aczkolwiek ze względu na nawiewanie śniegu zaleca się, by wysokość ta była nie mniejsza niż 30 cm. W przypadku, gdy na dach zielony prowadzą drzwi, możliwe jest wykonstruowanie progu drzwiowego o wysokości 5 cm pod warunkiem, że zagwarantowany zostanie swobodny odpływ wody z pasa przydrzwiowego, co w praktyce sprowadza się do zastosowania kratki odpływowej.

Przez warstwę wegetacyjną nie mogą być pokrywane dylatacje, ponieważ uniemożliwiałoby to kontrolę i mogło spowodować uszkodzenie hydroizolacji. Sposób wykonstruowania i uszczelnienia dylatacji musi całkowicie odpowiadać zaleceniom producenta hydroizolacji (inny będzie w przypadku stosowania na hydroizolację pap termozgrzewalnych, inny w przypadku stosowania folii czy membran dachowych). Korytka odwadniające i wpusty powinny być rozmieszczone w sposób pozwalający na skuteczne odprowadzanie wody podczas obfitych opadów. Nad każdym wpustem należy zamontować studzienkę kontrolną umożliwiającą oczyszczenie odpływu. Minimalna średnica rury spustowej grawitacyjnego odwodnienia to 150 mm, a w przypadku systemu ciśnieniowego średnica ta może być zredukowana do 50 mm.

W przypadku intensywnego zazielenienia i niskiej attyki lub znacznym zróżnicowaniu poziomów roślinności konieczne jest stosowanie dodatkowych żelbetowych ścianek oporowych. Możliwe jest również wykonstruowanie oczek wodnych.

Niezależnie od rodzaju zazielenienia, warstwy konstrukcyjne dachu zielonego można podzielić ze względu na pełnione funkcje na warstwę hydroizolacji, termoizolacji, warstwę drenującą i warstwę wegetacyjną. Ponadto wyodrębnić można warstwę filtracyjną, ochronną, warstwę chroniącą przed przenikaniem korzeni oraz warstwę rozdzielającą. Układ i liczba warstw zależą od konkretnego rozwiązania technologiczno-materiałowego.

Najnowsze rozwiązania warstwy drenującej pełnią jednocześnie funkcje warstwy filtracyjnej, rozdzielającej i ochronnej.

Hydroizolacja

Hydroizolację musi cechować bezwarunkowa odporność na przerastanie korzeniami roślin, substancje znajdujące się w warstwie wegetacyjnej oraz odporność biologiczną na grzyby i pleśnie. Najczęściej stosowane są:

• papy bitumiczne modyfikowane polimerami (SBS, APP). Jeżeli papa ma być odporna na przerastanie przez korzenie stosuje się papę z wkładką z folii miedzianej lub papę z dodatkiem środków chemicznych, powodujących „odpychanie” korzeni od warstwy hydroizolacji. Ostatni wariant stosuje się tylko przy zazielenieniu ekstensywnym. W żadnym wypadku nie wolno stosować pap na osnowie tekturowej czy też klejonych lepikiem.
• membrany z tworzyw sztucznych lub kauczuku dedykowane dachom zielonym: EPDM – etylenowo-propylenowo-dienowa, PVC-P – z miękkiego polichlorku winylu zbrojonego wkładką z włókniny szklanej, EVA, TPO. Zazwyczaj powłoki hydroizolacyjne z tworzyw sztucznych układane są luźno na podłożu, w związku z czym nie przenoszą naprężeń związanych z pracą części nośnej konstrukcji. Zakłady łączone są przez termozgrzewanie i klejenie (wulkanizowanie), spotyka się także technologie łączenia z wykorzystaniem samowulkanizujących się krawędzi uszczelniających.
• grubowarstwowe masy bitumiczne (KMB) modyfikowane polimerami. Do zaletą mas KMB należy bezszwowość i możliwość nakładania natryskowego. Nie wolno jednak w tym przypadku stosować powłok bez wkładek zbrojących, nie tyle ze względu na zwiększenie ich odporności mechanicznej (choć jest to fakt bezsporny), co z uwagi na wymuszenie nałożenia warstwy o odpowiedniej grubości (zastosowanie wkładki z siatki czy włókniny zbrojącej nie pozwala na pocienienie powłoki – widoczne będą wtedy oczka siatki). Grubość warstwy (po wyschnięciu) nie powinna być mniejsza niż 5-6 mm. Masy KMB mają wystarczającą odporność chemiczną. Należy pamiętać, że nie każda masa KMB może być stosowana – wymaga to zezwolenia producenta materiału.

Wymagana bezwzględna szczelność powłoki wodochronnej wymusza na wykonawcy odpowiednie przygotowanie podłoża, odpowiednią organizację prac oraz dbałość o detale i szczegóły.

Z hydroizolacją wiąże się warstwa chroniąca przed przenikaniem korzeni. Nie wszystkie materiały hydroizolacyjne (nawet tego samego rodzaju) wykazują odporność na takie oddziaływanie roślin, w takim przypadku warstwa taka musi być wykonana dodatkowo. Wykorzystuje się do tego celu specjalne papy z wkładką miedzianą. Przy zazielenieniu intensywnym doskonale zdają egzamin również membrany z tworzyw sztucznych (HDPE, PCV) o grubości przynajmniej 0,8 mm.

Termoizolacja

Drugą ważną warstwą jest termoizolacja, która w tak zwanym układzie dwróconym narażona jest podczas eksploatacji na szereg niekorzystnych oddziaływań czynników atmosferycznych oraz na obciążenia mechaniczne (cykle zamarzania i odmarzania, długotrwałe przebywanie w wodzie, zmiany temperatury, obciążenia mechaniczne – zarówno stałe, jak i zmienne oraz dynamiczne – jeżeli fragment dachu zielonego wykorzystywany jest na przykład jako parking). Obecność roślin oraz warstwy wegetacyjnej wymusza odporność płyt termoizolacyjnych na substancje powstające w wyniku cyklów wegetacyjnych roślin, nawozy i inne agresywne substancje, które mogą mieć kontakt z warstwą termoizolacyjną, oraz na inne rodzaje korozji biologicznej.

W tak trudnych warunkach dobrze sprawdzają się płyty z ekstrudowanego polistyrenu XPS, potocznie zwanego styrodurem. Dzięki zamkniętym porom charakteryzuje się on bardzo niską nasiąkliwością, odpornością na wilgoć i kwasy humusowe. Rozkład i wielość porów (drobne, zamknięte pory) nadają płytom tego typu wysoką wytrzymałość mechaniczną, stabilność wymiarów i łatwość obróbki. W przypadku układu tradycyjnego można stosować także styropian (EPS), ale klasy co najmniej EPS 250 lub wyższej.

Warstwa drenująca i wegetacyjna

Oprócz zdolności do odprowadzania wody, o czym mówi sama nazwa, warstwa drenująca powinna cechować się zdolnością do gromadzenia (akumulacji) wilgoci niezbędnej do wzrostu roślin. Ponadto funkcją tej warstwy jest stwarzanie miejsca do penetracji korzeni. Istnieją różne rozwiązania – od warstwy żwiru rzecznego o uziarnieniu rzędu 8/32 mm, poprzez keramzyt, po specjalne płyty i maty kubełkowe czy włókniny strukturalne (mogące spełniać kilka funkcji jednocześnie). Grubość warstwy drenażowej dla zazielenienia ekstensywnego wynosi przeciętnie od 6 do 10 cm, a dla zazielenienia intensywnego od 10 do 30 cm i więcej.

Warstwa wegetacyjna ma na celu zapewnienie roślinom warunków do wzrostu. Stosuje się w jej przypadku zarówno gotowe kompozyty (na przykład specjalne maty i płyty wegetacyjne produkowane z włókien kokosowych lub wełny mineralnej i nasycone substratem glebowym i nasionami), jak i mieszaniny humusu oraz odpowiednich materiałów pochodzenia mineralnego (na przykład żwiru, grysu, keramzytu, tufu wulkanicznego, dolomitu, kory czy pumeksu). Ważne, aby w efekcie uzyskana został zdolność do gromadzenia/przepuszczania wody, odporność na ssące działanie wiatru i zdolność do zapewnienia roślinom niezbędnych do rozwoju składników mineralnych. Grubość warstwy wegetacyjnej może się zawierać w bardzo szerokim zakresie – od 8 do 15 cm dla zazielenienia ekstensywnego, od 35 cm dla zazielenienia intensywnego niskiego, do ponad 2 m dla zazielenienia intensywnego wysokiego. W przypadku wyższych roślin może ona składać się z jednego lub kilku typów podłoża. Generalnie im wyższa roślinność, tym grubsza powinna być warstwa wegetacyjna.

Pozostałe elementy systemu

Z pozostałych składników systemu wymienić należy warstwę filtracyjną, ochronną i rozdzielającą. Warstwę filtracyjną stosuje się pomiędzy warstwą wegetacyjną a warstwą drenującą, choć może też wchodzić w skład systemowej warstwy drenażowej. Nie może ona ograniczać przepuszczalności wody, ale ma stanowić filtr zapobiegający wypłukiwaniu z warstwy wegetacyjnej drobnych cząstek i zamulaniu warstwy drenującej. Zazwyczaj do jej utworzenia stosuje się geowłókniny o gramaturze rzędu od 150 do 200 g/m2. Musi być obojętna biologicznie i chemicznie.

Warstwa ochronna stanowi dodatkową powłokę ochronną, stosowaną na warstwie hydroizolacyjnej.

Warstwa rozdzielająca zależnie od przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego może oddzielać albo materiały niekompatybilne ze sobą chemicznie, albo oddzielać od siebie warstwę drenażową od warstwy hydroizolacji lub termoizolacji, a jej funkcję mogą pełnić geowłókniny polipropylenowe o gramaturze od 200 g/m2.

Należy podkreślić, że istnieje uniwersalne rozwiązanie dla każdego typu dachu zielonego. Dach zielony z ekstensywnym zazielenieniem może być założony nawet na połaci o spadku nie przekraczającym 45°, co pozwala projektantowi na dość swobodną realizację koncepcji architektonicznej i dopasowanie ogólnego wyglądu budynku do otoczenia i uwzględnienie ostatecznego przeznaczenia projektowanego obiektu. Rozwiązanie konstrukcyjne dobiera się przede wszystkim w zależności od rodzaju przewidywanego użytkowania. Ściśle wiąże się z tym przyjęcie warstwy użytkowej oraz zazielenienia. Problem staje się poważniejszy, jeśli weźmiemy pod uwagę, iż w Polsce nie ma jeszcze wytycznych projektowania i wykonawstwa dachów zielonych, a tendencje minimalistyczne i skłonność do oszczędzania, w negatywnym tego słowa znaczeniu, mogą spowodować, że za „jedynie słuszne” kryterium uznawana będzie cena. Dostępne obecnie materiały umożliwiają odpowiednie wykonstruowanie i wykonanie trwałego dachu zielonego, a zwłaszcza jego niezawodnego i trwałego uszczelnienia, jednak nie będzie to możliwe, jeśli zwracać będziemy uwagę tylko na cenę. Z drugiej strony źle zaplanowane rozwiązania konstrukcyjne, a także brak szczegółowych rysunków rozwiązań konstrukcyjnych oraz detali, mogą spowodować, że dach zielony będzie zielony jedynie z nazwy. Niezbędny jest dobór systemu z materiałów sprawdzonej jakości, które zagwarantują długotrwałą, bezawaryjną eksploatację i zostaną zastosowane zgodnie ze sztuką budowlaną i wytycznymi producenta w oparciu o przemyślane i sprawdzone rozwiązania technologiczno-materiałowe. Późniejsze naprawy uszkodzeń i przecieków są nie tylko bardzo trudne, ale i bardzo kosztowne.