Zielony dach bez tajemnic. Rodzaje, warstwy i budowa dachów zielonych

Dachy pokryte roślinnością zdobywają popularność dość wolno, jednak warto zwrócić uwagę na to rozwiązanie. W wersji współczesnej taki dach składa się z wielu warstw, które sprawiają, że dach zielony jest trwałym pokryciem o wielu zaletach. Jego prawidłowe wykonanie ułatwiają rozwiązania systemowe oferowane przez różnych producentów. Dają one wiele możliwości, a dach zielony może mieć różny wygląd i formę. Sprawdzają się i na osiedlach mieszkaniowych, i obiektach komercyjnych, i domach jednorodzinnych. Roślinnością mogą być pokryte zarówno dachy płaskie, jak i strome.

Warto wiedzieć, że dachy pokryte roślinnością mają długą tradycję - np. tego typu pokrycia przez setki lat stosowano w Skandynawii. Dachy budynków pokrywano darnią, a ziemia i rośliny zapewniały skuteczną izolację.

• Zapewnia dobrą izolacyjność: zielony dach chroni przed nadmiernym nagrzewaniem się pomieszczeń latem a oziębieniem zimą.
• Dach zielony jest odporny na uszkodzenia mechaniczne
• Jest odporny na działanie wiatru
• Zapewnia większe bezpieczeństwo pożarowe
• Zmniejsza ilość wody odprowadzanej do kanalizacji miejskiej: zielony dach zatrzymuje ok. 50% wody z opadów atmosferycznych.
•  Zmniejsza poziom hałasu w pomieszczeniach: zielony dach tłumi dźwięki o około 8 dB.
• Poprawia mikroklimat w bezpośrednim otoczeniu oraz w pomieszczeniach znajdujących się bezpośrednio pod konstrukcją dachu: rośliny, wydzielając wilgoć w postaci pary, obniżają temperaturę powietrza w upalne dni: powietrze bezpośrednio nad powierzchnią zielonego dachu ma temperaturę  około 3 - 5°C niższą niż otoczenie ( w pomieszczeniach pod zielonym dachem przeważnie nie ma potrzeby instalacji urządzeń klimatyzacyjnych) rośliny filtrują także powietrze, wyłapując 10 - 20 % zanieczyszczeń zawartych  powietrzu( np. dwutlenek węgla) oraz są bezpłatną wytwórnią tlenu.
• Zapewnia wysoką estetykę: jest to szczególnie ważne w miastach, gdy budynek stoi w otoczeniu, w którym brak jest naturalnej zieleni. Zwiększa standard otoczenia miejsc zamieszkania i pracy.
• Stwarza możliwość uzyskania dodatkowych terenów zielonych na tej same działce, bez dodatkowych nakładów na grunt.
• Umożliwia otrzymanie i odzyskanie terenów zielonych jako rekompensaty utraconych powierzchni pod obiekty budowlane.
• Poprawia wygląd krajobrazu i miasta dzięki roślinności. Stwarza zastępczą przestrzeń dla zagrażającej fauny i flory.

Obejmuje sadzenie wszystkich rodzajów roślin: bylin, krzewów, tworzenie trawników i sporadycznie drzew. Może być one tworzone na całej płaszczyźnie dachu zróżnicowane pod względem wysokości lub tworzone punktowo. Jest porównywalne z wolnymi terenami zielonymi.

Stosowane rośliny stawiają duże wymagania co do pielęgnacji oraz regularnego zaopatrzenia w wodę i substancje odżywcze. Układ warstw dla tego typu zazielenienia musi być starannie dobrany pod względem: odprowadzenia nadmiaru wody, gromadzenia wody oraz ochrony izolacji przeciwwodnej przed porastaniem korzeni. Zieleń można komponować z elementami małej architektury, takimi jak murki oporowe, oczka wodne itp.

Zazielenienie dachu intensywne niskie obejmuje sadzenie wszystkich rodzajów roślin: bylin, krzewów, tworzenie trawników lecz bez sadzenia drzew. Może być one tworzone i kształtowane w sposób ograniczony. Stosowane rośliny są mniej wymagające co do pielęgnacji oraz regularnego zaopatrzenia w wodę i substancje odżywcze. Wymagania technologiczne układu warstw dla tego typu zazielenienia są mniejsze (np. nie ma potrzeby stosowania stałych instalacji nawadniających)

Zazielenienie ekstensywne polega na sadzeniu roślin o najniższych wymaganiach wegetacyjnych, które potrafią się same utrzymać i rozwijać. Właściwie nie wymaga żadnej pielęgnacji (najwyżej jeden raz w roku) oraz dodatkowego nawadniania. Stosuje się rośliny o predyspozycjach dostosowawczych do ekstremalnych warunków klimatycznych i dużej zdolności do regeneracji. Rośliny te powinny odpowiadać klimatowi występującemu w Polsce (zaleca się rośliny lokalne o minimalnych wymaganiach wegetacyjnych takie jak: mchy, rozchodniki, rojniki, kostrzewy itp.)

Modelowy układ warstw zielonego dachu:

• warstwa wegetacyjna (roślinna lub podłoże)
• warstwa filtracyjna,
• warstwa drenująca,
• warstwa ochronna – chroniąca przed uszkodzeniami mechanicznymi,
• warstwa chroniąca pokrycie dachowe przed przerastaniem korzeni roślin: (w przypadku pokrycia dachowego nieodpornego na przerastanie korzeni roślin),
• pokrycie dachowe (odporne na przerastanie korzeni),
• warstwa rozdzielająca (w razie potrzeby przy tolerancji chemicznej pomiędzy materiałami np. bitum / PCW lub styropian/ PCW),
• warstwa izolacji termicznej,
• warstwa paroizolacji.

Główne warstwy dachu zielonego [b]– budowa i właściwości[/b]

Obecnie systemu dachu zielonego można kupić niemal gotowe. Producenci oferują odpowiednio przygotowane warstwy, zapewniające prawidłowe funkcjonowanie dachu i wzrost roślin. Warto jednak wiedzieć, jak takie warstwy powinny być zbudowane i czemu służą.

Warstwa wegetacyjna – charakterystyka podłoża

Podłoża (substraty) wegetacyjne to warstwy, w których sadzone są rośliny. Powinny się charakteryzować odpowiednią stabilnością strukturalną, którą uzyskuje się dzięki specjalnemu składowi podłoża. Zawiera ono składniki mineralne oraz organiczne.

Jeśli chodzi o składniki mineralne, ważna jest m.in. wielkość oraz kształt ziaren substratu. Ogólnie przyjmuje się, że minimalna średnica ziarna nie powinna być mniejsza niż 0,002 mm (glina), a jej udział w masie substratu powinien się zawierać w przedziale 3-10% masy. Udział większych ziaren 0,002-0,063 mm (muły) powinien się zawierać w przedziale 10-17% masy. Pozostała część masy substratu wypełniają większe ziarna, których uziarnienie dla substratów do zazielenienia ekstensywnego nie powinno być większe niż 12 mm, a do zazielenienia intensywnego niż 16 mm. Razem udział gliny i mułu (średnica ziarna 0,063 mm) nie powinien przekraczać:

• w substracie  dla zazielenienia intensywnego  20 % masy,
• substracie dla zazielenienia ekstensywnego:
  – wielowarstwowego – 15%
  – jednowarstwowego 5 % masy.

Zawartość substancji mineralnych w substratach dla zazielenienia intensywnego powinna wynosić 60-80 %, a dla zazielenienia ekstensywnego 70- 90%. W przypadku układów jednowarstwowych tzn. bez oddzielnej warstwy drenującej dopuszcza się przy zazielenieniu ekstensywnym 100% udział składników mineralnych. Składnikami pochodzenia mineralnego mogą być prawie wszystkie skały mineralne występujące w naturze. Można także stosować materiały z recyklingu np. tłuczeń ceramiczny.

Ważne jest aby tak przygotowany substrat miał odpowiednia zdolność gromadzenia wody:

• dla zazielenienia intensywnego jest to 45% objętości,
• dla zazielenienia ekstensywnego jest to:
  – przy wielowarstwowym 35% objętości,
  – przy jednowarstwowym 20 % objętości.

Zdolność gromadzenia wody przez substraty podnosi się często przez dodanie odpowiednich składników pochodzenia mineralnego np. perlitu. Uwzględniając powyższe wymagania prawidłowo przygotowane podłoża powinny się też charakteryzować dobrą przepuszczalnością wody, aby na zielonym dachu nie powstało bagno. Istotna rzeczą jest też zawartość powietrza w podłożu, która nie powinna przekraczać przy maksymalnym nasączeniu wodą 10%.

Rolę składników pochodzenia organicznego w podłożach dachowych pełnia przeważnie kompost lub torf w zależności od wymagań konkretnych roślin. Ważnym jest aby składniki te były wolne od wszelkich zanieczyszczeń organicznych czyli nasion zdolnych do kiełkowania lub innych łatwych do regeneracji części roślin (chwastów).

Uwzględniając wymagania wegetacyjna roślin profesjonalne podłoża wegetacyjne dla zielonych dachów powinny tez spełniać wymagania: wartość pH dla intensywnego 6,5-8,0 , a ekstensywnego jednowarstwowego 6,5-9,5. Zawartość soli nie powinna przekraczać praktycznie wartości 1,0 g/1 substratu.

Przy zazielenieniu ekstensywnym lub niektórych przypadkach również intensywnym możemy zastępować klasyczny sypki substrat matami lub płytami wykonywanymi z modyfikowanej pianki poliuretanowej lub higroskopijnej wełny mineralnej. Oba te materiały charakteryzują się bardzo dużą możliwością gromadzenia wody np. 1 m² higroskopijnej wełny mineralnej o gr. 5 cm i gęstości 90 kg/m³ gromadzi aż 40 litrów wody. Stosując wełnę mineralną w żadnym przypadku nie możemy używać typowej izolacji (budowlanej) gdyż  znajdujące się w niej substancje wiążące i impregnujące mają bardzo negatywny wpływ na wegetację roślin.

Przy podłożach wegetacyjnych z wełny mineralnej, tak jak w przypadku podłoży klasycznych, wymagana jest oddzielna warstwa drenująca. Nie potrzebują jej natomiast podłoża formowane z modyfikowanej pianki poliuretanowej. Płyty te tak formowane, aby kształt dolnej ich części umożliwiał swobodny odpływ wody.

Warstwa filtracyjna w dachu zielonym to głównie geotekstylia w postaci włóknin. Są one układane pomiędzy warstwą drenującą a wegetacyjną lub są częścią składową mat drenujących. Muszą one spełniać poniższe wymagania:

• włókniny powinny być przenikalne dla korzeni roślin (niestety w naszym kraju stosuje się często jako warstwę filtracyjną geotekstylia, które sprzedawcy reklamują jako odporne na przerastanie korzeni);
• powinny być odporne biologicznie (mikroorganizmy) oraz chemiczne (kwasy humusowe oraz chemikalia z wód opadowych);
• powinny też być odporne na zmienne warunki pogodowe oraz charakteryzować się dużą wytrzymałością mechaniczną – rozciąganie, wydłużanie, tarcie oraz ściskanie – odporność na siłę ściskającą 500- 1000N;

Klasycznym i najstarszym rozwiązaniem technicznym jest wykonanie jej z kruszyw pochodzenia mineralnego, sztucznych lub z recyklingu. Najczęściej używany jest do jej wykonania żwir kopalniany lub rzeczny. Możemy używać również różnego rodzaju grysów. Uziarnienie zależne jest od grubości warstwy drenującej. Minimalnym dopuszczalnym uziarnieniem jest 0,063 mm. Udział tego uziarnienia może wynieść maksymalnie 2% masy. Przy grubości warstwy 4-10 cm możemy stosować frakcje uziarnienia pomiędzy 4/8 a 2/12 mm. Gdy grubość warstwy drenującej mieści się w przedziale 10-20 cm stosujemy frakcje od 4/8-8/16 mm. Powyżej 20 cm grubości należy stosować frakcje od 4/8 do 16/32 mm.

Prawidłowe obliczenie warstwy drenującej prawie zawsze sprawia problem projektantom. Wydolność drenażu zależna jest w dużej mierze od grubości i składu warstwy podłoża wegetacyjnego oraz ilości i rodzaju rosnących na nim roślin. Ogólnie możemy przyjąć, że proporcje warstwy drenującej do warstwy wegetacyjnej kształtują się w wartościach:

• dla zazielenienia intensywnego:  1 : 2 (np. 2 cm warstwy drenującej i 10 cm warstwy wegetacyjnej),
• dla zazielenienia intensywnego: 1 : 3 (np. 15 cm warstwy drenującej i 45 cm warstwy wegetacyjnej).

Jednak każdy przypadek należy rozpatrywać jednostkowo mając na uwadze skład podłoża oraz ilość i rodzaj mających rosnąć na nim roślin. Mankamentem warstwy drenującej wykonywanej z materiałów sypkich pochodzenia mineralnego jest fakt, że ich ciężar jednostkowy jest dość duży, dość szybko ulegają zamuleniu oraz posiadają małą zdolność akumulacji wody. 

Alternatywa dla nich są różnego rodzaju maty i płyty drenujące. Pomimo jednostkowo wyższej ceny niż drenaż z sypkich materiałów mineralnych, mają one wiele korzystnych cech, które podnoszą jakość oraz mogą obniżyć sumaryczne koszty wykonania zielonego dachu. Z uwagi na mały ciężar własny: 1-2 kg/m² nie wymagają tak solidnego podłoża jak drenaże klasyczne.

Płyta drenująca z tworzyw sztucznych o wysokości kanałów 12 mm wydolnością drenażu odpowiada 150 mm warstwie wykonanej z materiałów mineralnych. Oprócz olbrzymiej różnicy w obciążeniu stropu dzięki temu dodatkowo zyskujemy dość dużą oszczędność w wysokości warstw. Mają one także zaletę niedostępną dla drenaży klasycznych  - dużą zdolność gromadzenia wody (nawet ponad 20 l/m²;). Ta cecha praktycznie w większości przypadków eliminuje konieczność stosowania drogich instalacji nawadniających.

Obecnie prawie każdy większy producent materiałów pokryciowych ma w swojej ofercie pokrycia dachowe przeznaczone do wykonywania zielonych dachów. W przypadku pokryć bitumicznych z natury nieodpornych na przerastanie korzeni roślin, odporność tę zapewniają: w przypadku zazielenienia intensywnego wkładka z folii miedzianej lub w przypadku zazielenienia ekstensywnego dodatek specjalnego środka chemicznego dodawanego do wierzchniej warstwy bitumu. Role te mogą też spełniać dodatkowe membrany (folie) z tworzyw sztucznych (HDPE lub PCW) układane luźno na normalnym pokryciu bitumicznym. Powinny być szczelnie połączone ze sobą tak jak typowe jednowarstwowe pokrycia dachowe.

W przypadku zazielenienia ekstensywnego dopuszcza się możliwość luźnego zakładu na łączeniach, lecz nie powinien on być mniejszy niż 150 cm. Minimalna grubość tych folii wynosi: dla zabezpieczenia ekstensywnego: 0,5 mm, a dla intensywnego 0,8 mm.

Przy jednowarstwowych materiałach pokryciowych z tworzyw sztucznych (PCW, EPDM) praktycznie w każdym przypadku możemy mówić o ich odporności na przerastanie korzeni roślin.

Większość zielonych dachów dzisiaj, wykonywane są w normalnym układzie warstw. Uzasadnieniem tego wyboru jest zachowanie sprawności i trwałości termoizolacji.

W przypadku układu odwróconego przy dachu zielonym termoizolacja ze styropianu jest uszkadzana przez korzenie roślin. Dzieje się tak dlatego, że korzenie roślin szukając wilgoci zatrzymują się na warstwie na której gromadzi ie woda. W układzie dachu odwróconego warstwa ta (hydroizolacja) znajdzie się pod termoizolacją. Korzenie roślin przeważnie przechodzą przez styki pomiędzy płytami styropianu ekstrudowanego uszkadzając je. To zjawisko wydatnie zmniejsza wartości termoizolacyjne dachu.

Warstwa termoizolacji ze styropianu ekstrudowanego w żadnym przypadku nie może być uważana jako warstwa chroniąca pokrycie dachowe przed przerastaniem korzeni roślin. Nie występuje ono przy normalnym układzie warstw gdyż w tym przypadku korzenie roślin zatrzymują się na pokryciu dachowym, które jest nad warstwą termoizolacji.

Przy zastosowaniu materiału odpornego na przerastanie korzeni roślin jako hydroizoalcji nie ma żadnej potrzeby by dodatkowo chronić ten materiał gdyż jego parametry i własności fizyko-mechaniczne zapewniają odporność na przerastanie korzeni.
Dodatkowe zabezpieczenie (ochronę) przed uszkodzeniami mechanicznymi zapewni się w inny sposób (specjalne maty, włókniny, warstwa drenująca lub wegetacyjna).