Zelené fasády a střechy

Urbanistická struktura větších a plošně rozlehlejších měst, velkoměst a jejich aglomerací překryla strukturu původní krajiny. Vznikla městská krajina, ve které převládají umělé složky, jako je zástavba či infrastruktura často zcela bez vegetace. Zeleň je v životním prostředí nezastupitelná, podílí se aktivně na vývoji člověka a společnosti, a to přímo i nepřímo.

Její nedostatek v životním prostředí vede až ke stresovým situacím, které mají další dalekosáhlé zdravotní i sociální důsledky. Vhodným způsobem, jak zeleň integrovat zpět do zastavěného prostředí, je aplikovat ji na obálkách, okolo či uvnitř budov.

Zeleň versus umělé povrchy
V podmínkách ČR dopadá sluneční energie na zemský povrch v rozmezí 0–1 000 W . m², ve vegetační sezóně přichází denně 4–8 kWh/m² sluneční energie a roční příkon slunečního záření v mírném pásmu je okolo 1 200 kWh/m². Sluneční záření ohřívá naši planetu na obyvatelnou teplotu, energie se po dopadu disipuje (roznáší) a vyrovnává různými mechanismy, tj. odráží se, ohřívá povrch nebo se spotřebovává při výparu vody. Důležitým energetickým procesem přeměny slunečního záření je evapotranspirace (odpar vody z povrchu rostlin) – neobyčejně dynamický proces, který směřuje k vyrovnávání teplot ve vysoce nerovnovážném systému, kdy sluneční záření přichází v periodách den/noc s různou intenzitou podle ročního období.

Sluneční energie na odvodněných plochách a v porostu zásobeném vodou
Dopadá-li sluneční záření na odvodněnou plochu (např. odvodněné pole, městská zástavba), přeměňuje se převážně v teplo a ohřátý vzduch stoupá vzhůru a unáší s sebou prach a různé plyny. Podíl slunečního záření, které se přeměňuje v teplo, může být okolo 80 %, což v letním dni představuje 4–5 kWh/m2. S tímto efektem je spojen i pojem tepelného ostrova, kdy je v zastavěném prostředí teplota vyšší než ve volné krajině.

Pokud sluneční energie dopadá na vegetaci dostatečně zásobenou vodou, potom se většina energie spotřebuje na výpar vody. Na odpaření jednoho litru vody je potřeba 2,5 MJ neboli 0,694 kWh. V létě se z takového porostu odpaří za jeden den 3–4 litry vody na m², za příznivých podmínek 7–8 litrů na m². To odpovídá až 5,6 kWh/m². Na skupenské teplo vody se tedy může vázat až 80 % dopadající sluneční energie.

Nedostatek vegetace vede nevyhnutelně k tomu, že se větší část záření mění přímo v teplo, neváže se do vodní páry a vytvářejí se vyšší teplotní rozdíly mezi místy i mezi dnem a nocí. Pro ilustraci: snížení evapotranspirace o dva litry za den na ploše 100 km² (pro srovnání – Praha má rozlohu 496 km²) představuje uvolnění tepla a vytvoření teplotního potenciálu o síle 140 GWh, což je množství energie, které za den vyrobí všechny elektrárny v ČR. Z uvedených čísel je zřejmé, že hospodařením s vegetací a vodou člověk nevědomky, avšak velice účinně mění toky energie, které řádově převyšují řízenou produkci energie.

Vliv zeleně na obálku budovy
Existuje rozšířené přesvědčení, že rostliny jsou nepřátelské vůči konstrukcím budov, např. že narušují omítky. Tento problém však nastává pouze v případech, kdy se již degradace rozběhla a rostliny pak poškození pouze urychlí. Nicméně zeleň pokrývající obálku budovy působí jako ochranná vrstva.

Zeleň chrání před slunečním zářením a významně snižuje tepelné namáhání (vnitřní pnutí) v konstrukci. Oproti zažitému mýtu jsou konstrukce pokryté zelení sušší. Listy totiž zabraňují smáčení konstrukce deštěm, voda stéká po listech na zem a konstrukce zůstává suchá.

Díky tomu, že zeleň cloní sluneční záření, snižuje proudění vzduchu, vypařuje vodu a redukuje odpar z půdy, vytváří kontrolované mikroklima příjemné pro člověka bez velkých teplotních propadů během noci a konstrukce se tak nepřehřívají a následně nevyzařují naakumulovanou energii dovnitř budovy.

Zelené střechy
Dle tloušťky substrátu a způsobu údržby rozdělujeme zelené střechy na intenzivní a extenzivní. Obě varianty mají zásadní dopad na mikroklima i na obálku budovy (viz níže).

Zadržování dešťové vody (50–90 %) má velký vliv na snížení zátěže dešťové kanalizace. Pro případné zalévání je možné použít akumulovanou dešťovou vodu z ostatních ploch. Zelené střechy umožňují zachování teploty na úrovni teploty okolního vzduchu a poskytují ochranu před teplotními výkyvy (např. výsledky měření v Nottingham Trent University (UK): den – průměrná denní teplota vzduchu 18,4 °C, teplota pod fóliovou krytinou 32 °C, teplota pod zelenou střechou 17,1 °C). Nespornou výhodou je snižování efektu tepelného ostrova, zachytávání prachu a plynů a vytvoření vhodného prostředí pro instalaci fotovoltaických panelů, jejichž výkon je velmi výrazně ovlivněn teplotou prostředí.

Sekundárním důsledkem je rozvoj biodiverzity flóry i fauny a vznik estetického prostoru vhodného pro relaxaci uživatelů budovy. U obou typů střech jsou nicméně vyšší náklady na realizaci a u intenzivních střešních zahrad je třeba počítat i s náklady na údržbu.

Vertikální zeleň
Zeleň chránící vertikální konstrukce lze rozdělit do základních skupin:

• zeleň osazená do substrátu umístěného na vertikále,
• zeleň, která se po vertikále pne,
• stromy.

Všechny tři skupiny příznivě ovlivňují obálku budovy stíněním jak průhledných, tak neprůhledných částí a zabraňují sálání tepla z obálky budovy do interiéru. Pnoucí se zeleň se postupně během růstu zahušťuje a díky tomu propouští menší množství slunečního záření. Vertikální zeleň též ovlivňuje okolní mikroklima výparem a umožňuje zužitkování veškeré dešťové vody v místě. Další její funkcí je zachytávání prachu a asimilace škodlivých emisí (CO₂, CO aj.); má rovněž příznivý vliv na prostorovou akustiku v okolí budovy. Zeleň na vertikálním substrátu působí také jako účinný pohlcovač zvuku, tj. jako zvuková izolace chránící vnitřek domu. Rovněž snižuje rychlost proudění vzduchu a zlepšuje estetický dojem z objektu, což pak pozitivně působí na zlepšení morálky a pracovní produktivity uživatelů budovy. Zřejmý je i vliv na ekologickou kvalitu místa, neboť zeleň na vertikálním substrátu zvýší poměr vegetace vůči anorganickým stavebním materiálům a zadržuje dešťovou vodu. Z hlediska pořizovací a provozní ceny je nejdražší zeleň na vertikálním substrátu, následně zeleň popínavá a stromy.

Zeleň uvnitř budov
Zastřešené a uzavřené atrium se nejčastěji objevuje při realizacích administrativních budov. Jeho energetický přínos je silně ovlivněn způsobem užívání. Z hlediska zimního období je nejvýhodnější nevytápěné atrium dostatečně velké na to, aby mohlo sloužit jako zásobárna čerstvého vzduchu pro prostory ve vlastní administrativní budově orientované do atria. Uživatelsky příjemné klima v přechodném a letním období je spoluvytvářeno dostatečným objemem zeleně v prostoru atria. Funkce zeleně jsou obdobné jako u zeleně v exteriéru. Dominantní funkcí je stínění konstrukcí budovy. Vlivem evapotranspirace (chlazením) dochází k většímu snižování teploty v prostoru v porovnání s atriem bez zeleně. Zeleň uvnitř budovy rovněž zachytává prach a asimiluje emise (čistí vzduch). Sekundární funkcí je úprava prostorové akustiky a nezbytné estetické a psychologické působení na uživatele.

Příklady
Fotovoltaické panely na zelené střeše
Fotovoltaické panely mají lepší účinnost na zelené střeše. Jejich výkon se snižuje o 0,5 % na 1 °C, pokud je teplota nad nebo pod 25 °C. Zelená střecha je tedy schopna udržet okolní teplotu na hodnotě kolem 25 °C, resp. si dle potřeby chladí nebo kondenzací otepluje prostředí.

Stínění zelení versus klasické clony
Dle slov Marco Schmidta (TU Berlin) jsou náklady na údržbu zelené fasády nižší než náklady na údržbu klasické fasády se slunečními clonami. Sami uživatelé upřednostňují práci v kancelářích stíněných zelení. V objektu je řešena retence veškeré dešťové vody, která je následně používána pro zálivku zeleně a pro adiabatické chlazení větracího vzduchu (obr.).

Bioshader
V rámci projektu Bioshader byl změřen vliv zeleně, jež stíní před oknem, na vnitřní klima místnosti. Zároveň bylo prováděno měření v kontrolní místnosti bez stínění. Z grafu je patrný značný vliv zeleně na vnitřní teplotu. Byla zjištěna průměrná solární propustnost jedné až pěti vrstev listů přísavníku pětilistého („psí víno“) v následujícím rozsahu (tab.).

Baťův Zlín a stínění topoly
Aleje topolů vysazované těsně před okna továrních budov jsou prvkem v továrním městě dříve hojně používaným – jde o formu primitivního, leč účinného slunolamu, který pomáhá zajistit příjemnější mikroklima a estetiku továrního prostoru.

Text: Ing. Jiří Tencar, Ph.D.
Foto: archiv autora

Autor pracuje ve společnosti ECOTEN.

Literatura:
  1.    Institut für Physik in Berlin-Adlershof [Online] 2003 [Citace: 17. 8. 2012] http://www.gebaeudekuehlung.de/gebaeude.html
  2.    Beranovský, J. – Truxa, J.: Alternativní energie pro váš dům. Brno, ERA group 2003, s. 125
  3.    Bioshader [Online] 2004 [Citace: 17. 8. 2012] http://www.cfeaguisamo.org/webcfea/images/documentos/documentacion_tecnica/arboricultura/EFECTOS_DO_ARBOREDO_URBANO/vegetation%20and%20building%20facades.pdf
  4.    Fenomén Baťa – zlínská architektura 1910–1960. Praha, Krajská galerie výtvarného umění ve Zlíně 2009.
  5.    Jakob AG. Green Solutions G1 catalogue. Jakob Inox Line. [Online] [Citace: 15. 9. 2009] www.jakob.ch
  6.    Jirka, V. – Pokorný, J.: Distribuce a využití slunečního záření v přírodních systémech. [Online] ENKI, 1999 [Citace: 10. 10. 2003] http://www.enki.cz/ENKI_cesky/slunce/index.htm
  7.    Pokorný, J.: Co se děje s energií v přírodě?
Centrum úspor energie. [Online] ENKI, 2002
[Citace: 11. 10. 2003] www.aton.cz
  8.    Tencar, J.: Influence of Interior Plants on the Thermal Microclimate Inside Closed Atria of Office Buildings, Praha 2009
  9.    Wagner, B.: Tvorba krajiny, Brno, VUT 1987
10.    ZinCo Green Roof Projects [Online] ZinCo, 2008 [Citace: 17. 8. 2012] http://www.zinco-greenroof.com/EN/references/green_roofs_solar_energy.php