Retence vegetačních střech

Ocel, beton a sklo. Moderní materiály, které byly definovány již v minulém století jakožto nositelé architektonického tvarosloví moderního stavitelství. Součástí oné definice je ovšem i navrácení zeleně do míst, odkud jsme ji budovami vytlačili, skrze vegetační střechy.

Ruku v ruce s moderními budovami se vkrádá do měst tzv. tepelný ostrov. Fenomén, který mění jádra měst v neobyvatelné prostory. Za jeden z činitelů tohoto fenoménu je považován markantní úbytek zelených ploch, které díky odpařování vody přirozeně ochlazují své okolí. Zde právě nacházejí vegetační střechy své uplatnění jako jeden z prvků opatření měst proti zvyšujícímu se trendu tepelných ostrovů.

Zelené střechy

Vegetační střechu můžeme vnímat mnoha způsoby. Pobytový prostor pro grilovací party s jedinečným výhledem na město či útočiště pro hmyz a ostatní faunu před stresem z naší civilizace a chemickými postřiky.
Z pohledu města se jedná o navrácenou zelenou plochu, která v sobě zadržuje vodu a následným výparem ji vrací do malého koloběhu vody.

Jedná se o uzavřený cyklus, při kterém se vypařená voda vrací zpět do své zdrojové krajiny srážkami nebo svými jinými podobami. Přes svůj název má malý koloběh vody na svědomí většinu srážek dopadajících do krajiny. Proto přemírou urbanizace a odvodu vody z krajiny ubývá množství vypařitelné vody a tím méně je jí i v tomto koloběhu.

Následně ubývají srážky a narušuje se tepelný i vodní režim krajiny. Ostatně je to situace, kterou vnímáme poslední roky nejen ve městech, ale i v krajině mimo města. Situace je navíc umocněna polohou České republiky, jakožto „střechy“ Evropy, kvůli čemuž od nás voda jen odtéká.

Problematika zelených střech

Problematika by se zdála být vyřešena – vegetační střechy snižují odtok vody do kanalizace, vodu zadržují a následně ji odparem vrací do malého koloběhu vody. Jak prosté. Zdání ale klame a důvodů je rovnou několik.

Návrat vody do malého koloběhu vody je možný, pokud souvrství vegetační střechy vodu obsahuje. S tím se pojí dva protichůdné parametry vegetační střechy – hydroakumulace a drenážní schopnost. Často do vyvažování těchto parametrů vstupuje zatížení od souvrství. Dalo by se říci, že nejlepší řešení je takové, které zadrží nejvíce vody, dostatečně ji odvádí a přitom váží málo. Přírodní zákony nám ovšem neumožňují si vybírat jen ty lepší parametry, ale pouze celý jejich soubor, který je málokdy optimální. Proto se při návrhu vegetační střechy balancuje mezi těmito třemi protichůdnými parametry.

Dostatek vody ve vegetačních střechách ovšem neovlivňuje jen malý koloběh vody – voda přímo ovlivňuje kondici rostlin a ochlazovací efekt. Výparem jednoho litru vody rostlinami se odebere přibližně 0,7 kWh energie z okolí.

Pokud budeme uvažovat menší strom, který za hodinu vypaří okolo 10 litrů vody, získáme od něj chladicí výkon přibližně 7 kW, odpovídající dvěma běžným klimatizačním jednotkám používaným v pokojích hotelů apod. Klimatizační jednotky v honbě za zpříjemňováním vnitřního prostředí budovy přesouvají tepelný diskomfort mimo budovu, kde jej vnímáme při návratu domů. A to samozřejmě lze omezit kvalitním návrhem objektu.

Menší strom může spotřebovat ke chlazení okolo 200 litrů vody (dále je pak nutné počítat i vodu pro biologické pochody). V případě běžného umístění stromů, na terénu, si poradí sami. Kdežto na střeše je nezbytné, aby souvrství dokázalo takovéto množství vody akumulovat, případně jej musíme uměle doplňovat. Za poslední dvě horká léta se ovšem nepříjemně často stávalo, že vegetační střechy vyschly a následně se začaly přehřívat.

Výpočet potřeby vody

Vezměme nejrozšířenější typ vegetační střechy, extenzivní. Vegetační pokryv tvoří hlavně xerofilní rostliny (suchomilné) rodu Sedum (rozchodník) a Sempervivum (netřesk). V letních měsících tyto rostliny spotřebují na výpar okolo 30 l vody na metr čtvereční. Průměrný měsíční srážkový úhrn ČR v roce 2019 byl, dle ČHMÚ, 52 mm srážek (1 mm = 1 l/m2).

Součinitel odtoku c určuje, jak velké procento vody ze střechy odtéká a kolik zůstává. Dle ČSN 75 6760 má extenzivní střecha koeficient c = 0,7, což určuje 70 % odtoku. Dle německé normy FLL je součinitel 0,5. Rozdílnost hodnot lze spatřovat v různé metodice a rozvoji na poli vegetačních střech.

Zjednodušeně, součinitel odtoku c se měří v kryté hale na zkušební lavici. Na lavici je rea­lizováno vegetační souvrství, jež je následně maximálně nasyceno vodou. Souvrství se nechá 24 hodin „odkapat“, respektive nechá se vytéci přebytečná voda. Poté se aplikuje normový déšť. Po 24 hodinách se aplikuje normový srážkový úhrn s délkou trvání 15 minut.

Dle FLL se aplikuje 0,03 l.s-1.m-2, což odpovídá 27 mm. Obdobnou hodnotu nalezneme pro naše území v ČSN 75 6760, v tabulce č. 10, pro střechy a plochy ohrožující budovu zaplavením. Jenže, dle dat ČHMÚ, se lze na dešťové úhrny dívat i z pozice periodicity, tedy jak často se daná srážka objevuje. Kupříkladu pro Jihlavu, srážka s četností 5x do roka činí 4,8 mm a srážka s četností jednou za 5 let činí 18,9 mm. Jiné hodnoty lze sledovat pro různé polohy v rámci ČR.

Uvažujeme-li pro extenzivní vegetační střechu součinitel odtoku 0,5, z průměrné měsíční srážky nám ve střeše zůstává 26 l/m2. Tím vzniká v souvrství vegetační střechy deficit vody 4 l/m².

Lze polemizovat nad tím, že srážky mohou být rozloženy do většího časového horizontu v měsíci nebo že voda se odpařuje i z povrchu substrátu. Z tohoto pohledu polemiku devalvuje zahraniční vědecký článek Evapotranspirace modrých a zelených střech [1].

Článek pojednává o reálném měření extenzivních vegetačních střech po několik let. Vrstva substrátu 40 mm s nopovou fólií o výšce 30 mm generovala roční deficit 51 l/m2 pro suchomilné rostliny a 121 l/m² pro traviny. Pokud bychom rozložili 51 l/m² do měsíců, dostáváme se na měsíční deficit 4,25 l/m2. Což přibližně odpovídá výše uvedenému technickému přístupu.

Návrh hydroakumulace

Nejen pro extenzivní vegetační střechy je nutné navrhovat dostatečnou hydroakumulaci, pro střechy polointenzivní a intenzivní se jedná prakticky o nutnost. Proto se jeví jako nejjednodušší cesta sečíst hydroakumulační vlastnosti jednotlivých vrstev vegetační střechy a máme celkovou hodnotu hydroakumulace. Jenže ani to není pravda.

Nejen že tyto hodnoty nejsou vždy deklarovány, ale často si součet hydroakumulací vrstev odporuje s údaji dodavatelů systémů, dokonce někdy součet převyšuje dvojnásobek deklarované hodnoty dodavatelem. Navíc hydroakumulaci ovlivňuje sklon a vegetace.

Dalším problémem jsou deklarované hodnoty hydroakumulace materiálů, které se měří laboratorně a v různých zemích, a výsledek tedy neodpovídá hodnotám pro běžný reál­ný stav v ČR. Proto je vhodné kombinovat různé materiály napříč trhem a reflektovat požadavky rostlin na dostatek vláhy. Při výběru musí hrát roli poměr mezi sledovanými hodnotami – hydroakumulace, zatížení, cena.

Vize do budoucna

Obor vegetačních střech provází lidstvo již od starověku. Dnešní moderní doba přináší nové výzvy k poznání, které není vhodné ignorovat. Především v oblasti hydroakumulace panují mnohé polopravdy a jejich účelové vykládání dle situace. Vědecké poznání nám dává exaktní, nezpochybnitelné a hlavně porovnatelné parametry.

Je nutné porovnávat jablka s jablky, a nikoliv hrušky a jablka, když se to právě hodí. Skladby by měly vždy být posuzovány a hodnoceny jako celek pro lokální podmínky České republiky. Jedině tak lze technicky porovnávat a konstruktivně vybírat vhodné skladby vegetačních střech.