VYPRACOVANIE PROJEKTU - 3. pokračovanie seriálu o vegetačných strechách

Spoločnosť Isover sa v poslednom období intenzívne venuje osvete v problematike zelených striech.  Keďže je to téma veľmi rozsiahla, rozhodli sme sa pre Vás pripraviť seriál piatich článkov, kde Vám podrobne priblížime možnosti, s ktorými budete môcť pri Vašich projektoch počítať.  Prinášame tretiu časť  - PROJEKT

Témy jednotlivých častí nášho seriálu:

PREČO JE DOBRÉ OZELENIŤ STRECHU  
VÝBER VHODNÉHO RIEŠENIA
PROJEKT
REALIZÁCIA A ÚDRŽBA
PRODUKTY PRE VEGETAČNÉ STRECHY

Realizácii vegetačnej strechy by mal predchádzať projekt. V súčasnej dobe sú v Českej republike vydané Štandardy pre navrhovanie, implementáciu a údržbu vegetačných súvrství zelených striech, ktoré vydalo združenie Zelené strechy pri Zväze zakladania a údržby zelene. V predchádzajúcej kapitole boli popísané jednotlivé vrstvy konštrukcií. Nasledujúca kapitola sa bude zaoberať podrobnou adaptáciou všeobecných požiadaviek na vegetačné strechy, pri použití hydrofilnej vlny ako čiastočnej náhrady substrátu.

POŽIADAVKY NA KONŠTRUKCIU STRECHY

Únosnosť
Základným obmedzujúcim prvkom, ktorý bráni ozeleneniu obzvlášť pri rekonštrukciách, je únosnosť strešného plášťa. Skladby s hydrofilnou vlnou majú tú výhodu, že sú ľahšie ako bežný substrát, ktorý sa na vegetačné strechy používa. Hmotnosti ucelených súvrství sú uvedené v tabuľkách predchádzajúcej kapitoly.

Okrem únosnosti konštrukcie strechy sa nesmie zabúdať na únosnosť tepelných izolácií. Skladby s izoláciou tvorenou penovým polystyrénom sú výrazne pevnejšie ako skladby s minerálnou vlnou.

Sklon strechy
Príliš veľký sklon býval veľkým problémom realizácie vegetačnej strechy. S doskami z hydrofilnej minerálnej vlny je ale možné ozeleniť ako ploché strechy, tak úplne zvislé steny. Pre lepšiu orientáciu v projekčnej časti katalógu je uvažované toto rozdelenie striech podľa sklonu.

Ochrana proti prerastaniu koreňov
Pri novostavbách sa vegetačné strechy zakladajú na hydroizoláciu, ktorá je odolná voči prerastaniu koreňov. Pri rekonštrukciách, ktoré pôvodne neboli zamýšľané ako ozelenené, je nutné navyše doplniť fóliu odolnú proti prerastaniu.

Umiestnenie strechy
Vegetačné strechy by sa nemali umiestňovať do slnečného ani dažďového tieňa, ktorý vzniká od priľahlých budov, alebo napríklad od technológie na streche (vedenie alebo výustky vzduchotechnicky). Nadmerne studený, prípadne horúci vzduch, prúdiaci zo vzduchotechniky rastlinám tiež škodí. Do týchto miest nie je vhodné umiestňovať rastliny. Vhodnejším riešením by mohlo byť napr. vysypanie štrkom alebo zakrytie veľkoformátovou betónovou dlažbou.

Prístup na strechu
Na vegetačnú strechu musí byť umožnený bezpečný prístup nielen počas realizácie, ale aj pre následnú údržbu, pretože žiadna strecha nie je 100% bezúdržbová. Na streche by tiež mala byť vodovodná prípojka (chránená pred poškodením mrazom) a v prípade automatického závlahového systému i elektrická prípojka. Pochôdzne vegetačné strechy a terasy, na ktoré má prístup verejnosť alebo ich užívatelia, musia byť vybavené súvislým zábradlím pozdĺž všetkých voľných okrajov. Ostatné plochy, ktoré budú prístupné len za účelom údržby, je nutné opatriť záchytným systémom, ktorý zabráni pádu pracovníkov cez voľný okraj strechy. tieto systémy sú tvorené sústavou kotviacich bodov upevnených do nosnej konštrukcie strechy. Jednotlivé kotviace body môžu byť prepojené napr. permanentným nerezovým lanom umožňujúcim plynulý pohyb po okraji striech.

HOSPODÁRENIE S VODOU

Najzásadnejšou a najdôležitejšou úlohou pri projektovaní vegetačnej strechy je pochopenie pohybov dažďovej vody od okamihu dopadu kvapky na jednotlivé rastliny, až po výsledný odtok nespotrebovanej vody mimo budovu. Pokiaľ bude vody v streche príliš veľa, bude zaťažovať nosné konštrukcie. Pre korene niektorých rastlín môže byť premokrenie vo výsledku devastujúce. Naopak, ak voda zo strechy odtečie veľmi rýchlo a žiadna sa nezadrží, rastliny trpia tiež, v tomto prípade suchom (čo sa často stáva pri zle zrealizovaných šikmých vegetačných strechách). Odtok zrážkovej vody do verejnej kanalizácie je navyše spoplatnený pri strechách nebytových objektov.

Množstvo dažďovej vody

Najprv je potrebné určiť, s akým množstvom vody sa vlastne bude pracovať. Kvantita dažďových zrážok stúpa s nadmorskou výškou a je ovplyvňovaná aj polohou a orientáciou strechy. Z hľadiska navrhovania vegetačných striech je nutné zaujímať sa aj o vodu prívalovú (zrážkové úhrny pri dobe trvania od 5 minút až do 72 hodín) a ďalej potom o dlhodobé ročné zrážkové úhrny. Na jednotlivých pobočkách CHMI sú dostupné podrobné informácie o ročných zrážkach. Tieto podrobné dáta sú k dispozícii väčšinou za poplatok. Základné informácie poskytujú aj miestne vodárne. Ďalším zdrojom informácií je aj norma ČSN 75 9010 (Vsakovacie zariadenie zrážkových vôd), kde je v tabuľkovej časti zdokumentovaných 22 zrážkomerných staníc, vrátane údajov o množstve vody pri nárazovom desaťročnom alebo dvadsaťročné daždi.

Odvodnenie strechy

Vegetačná strecha je schopná časť vody zadržať a prebytky odvádzať preč do akumulačného zariadenia, prípadne do kanalizácie (Ak nie je možné vodu ďalej spracovať). Je veľmi dôležité, aby sa voda najprv plne vsiakla do substrátu a hydroakumulačnej vrstvy, tam bola zadržaná a až pri výdatných dažďoch bola
následne odvádzaná spodnou funkčnou vrstvou.

Ak by substrát bol nekvalitný a nedostatočne vodopriepustný (napr. neupravená ornica), dažďová voda by sa mohla začať valiť po upchatom povrchu vegetačnej strechy, a to je veľmi nežiaduce. Takto vzniknuté prúdy vody by poškodzovali osadené rastliny a strecha by nevyzerala pekne. Hydrofilná minerálna vlna má veľmi
vysokú vodopriepustnosť (140-227 mm∙m-1) a vďaka tomu dokáže prívalovú vodu odvádzať celým svojím objemom.

V prípade šikmých vegetačných striech, kde sú umiestnené drenážne spomaľovače, je voda odvádzaná čiastočne spodkom (pod spomaľovačom), alebo nad spomaľovačom, v mieste hydrofilnej minerálnej vlny.

Hydroakumulácia

Množstvo zachytenej dažďovej vody veľmi závisí od použitých materiálov. Substrát dokáže udržať obmedzené množstvo vody, ale výrazne viac ako nopové fólie alebo akumulačné textílie. Pre maximálnu zádržnost zrážok sa v konštrukciách vegetačných striech používajú špeciálne hydroakumulačné dosky (napr. Isover
INTENSE). Porovnanie hydroakumulačnej schopnosti rôznych materiálov je uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Teoretická vodná kapacita použitých materiálov ale ešte nemusí znamenať výborné akumulačné schopnosti strechy. Hydroakumulácia by mala byť vždy prezentovaná ako vlastnosť celého súvrstvia vegetačnej strechy pri určenom sklone. Toto je dôležité zohľadniť najmä pri návrhu šikmej a pultovej vegetačnej
strechy. Pokiaľ bude mať použitý materiál zároveň veľkú vodopriepustnosť, voda bude veľmi rýchlo odtekať a bude sa hromadiť v spodnej časti strechy. Horná časť strechy pritom zostane suchá a rastliny v nej bez dodatočnej zálievky neporastú (Pozri nasledujúci obrázok).

Aby sa rastlinám naozaj darilo v celej ploche šikmej strechy, je nutné správne navrhnúť spomaľovače odtoku alebo systém umelej závlahy. Okrem teoretickej vodnej kapacity sa pri výrobkoch do šikmých vegetačných striech určuje tiež sila hydroakumulácie, ich hydraulický profil a retenčné krivky. Nie všetky materiály majú tento profil zverejnený, výrobky z hydrofilnej minerálnej vlny Isover ale áno.

So vzrastajúcim tlakom vody vo vegetačnom súvrství klesá schopnosť materiálu túto vodu udržať, a tá je následne vytláčaná do drenážnej vrstvy. Minerálna vlna dokáže bez problémov vydržať tlak 10 kPa pri zachovaní vodnej kapacity okolo 80%. Tlak 10 kPa zodpovedá tlaku vodného stĺpca s výškou 10 cm. Pre maximalizáciu hydroakumulácie je teda nutné extenzívne šikmú vegetačné strechu navrhnúť so spomaľovačmi na túto hranicu. Ak v streche budú navrhnuté spomaľovače pod úroveň 40% akumulácie, alebo nebudú spomaľovače inštalované vôbec, je nutné použiť umelú závlahu. Minimálna hydroakumulácia zodpovedá výške vodného stĺpca 17 cm pri výrobku Isover FLORA a 23 cm pri výrobku Isover INTENSE. Pri použití iných výrobkov pre hydroakumuláciu (napr. akumulačný substrát) je nutné túto výšku prepočítať.

Odvádzanie prebytočnej vody zo strechy

Ak je úplne naplnená hydroakumulačná kapacita strechy, prebytočnú vodu je nutné odvádzať spodnou časťou vegetačného súvrstvia preč. Strechy s hydrofilnou minerálnou vlnou majú aj v najúspornejšej variante (50 mm Isover FLORA + 30 mm substrát) veľmi dobrú vodnú kapacitu, minimálne 51 litrov na m2. Toto množstvo zodpovedá veľmi silnému dažďu v dĺžke trvania 2 hodiny (za ideálneho stavu, keď je strecha úplne vyschnutá). Dimenzovanie drenáže strechy sa ale vždy vykonáva za stavu maximálneho nasýtenia vodou.

Varianty vegetačných striech popísané v predchádzajúcej kapitole obsahujú okrem informácie o množstve vody, ktoré tieto strechy dokážu pojať, tiež informácie o percentuálnom odtoku vody (pomocou súčiniteľov odtoku). Strechy s hydrofilnou vlnou malého rozsahu (do 50 m2) zvyčajne nepotrebujú špeciálne drenážne prvky, pretože hydrofilná vlna odvádza vodu v celom svojom objeme, pokiaľ je v streche aspoň minimálny sklon (na obrázku var. 1). Ak je rozsah strechy väčší alebo je jej tvar komplikovanejší, vegetačné súvrstvie musí byť doplnené o plošnú drenáž, zvyčajne z nopovej fólie (na obrázku var. 2).

V niektorých prípadoch je možné nopovú fóliu vynechať aj u väčších striech, je ale nutné vykonať výpočet drenážnej kapacity strechy. V kalkulácii sa obvykle počíta s prívalovým dažďom v dĺžke trvania 15 minút. V prílohe A normy ČSN 75 9010 sú podrobne vyčíslené návrhové úhrny zrážok pre jednotlivé regióny.

Drenážne kapacity minerálnej vlny pri rôznych sklonoch strechy sú známe (pozri kapitolu 5). Výpočtom je teda nutné overiť, či sú pre danú situáciu dostatočné, alebo bude potrebné doplniť vegetačné súvrstvia o plošný odvodňovací prvok. Nasledujúcim výpočtom sa zistí, aká je potreba odtoku vody na konkrétne streche.

Pre lepšie pochopenie výpočtu drenážnej kapacity je ďalej v katalógu uvedený modelový výpočet plochej vegetačnej strechy situovanej v Prahe.

Čím väčší je sklon strechy, tým menšia je potreba plošných odvodňovacích prvkov. Zároveň však rastie potreba drenážnych spomaľovačov, ako bolo popísané v predchádzajúcej kapitole. Pri šikmej vegetačnej streche s hydrofilnou minerálnou vlnou sa výpočet drenážnej kapacity obvykle nevykonáva. Požadovaný výkon drenážneho prvku pod spomaľovačom odtoku je u šikmých striech rádovo nižší ako pri plochých strechách, preto sa v týchto prípadoch nepoužívajú nopové fólie, ale iba drenážne textílie a slučkové rohože.

Čo s prebytočnou dažďovou vodou?

Podľa zákona č. 274/2001 Zb. v ČR musia všetky nehnuteľnosti a pozemky, ktoré nie sú určené na trvalé bývanie, platiť vodárňam a kanalizáciám poplatok za využitie kanalizácie pri odvode dažďovej vody. Množstvo odvádzanej vody a následného poplatku možno vďaka vegetačnej streche radikálne znížiť. Vykonávacia vyhláška č.428/2001Sb. v prílohe 16 opisuje výpočet stočného poplatku a jeho prípadnú redukciu touto tabuľkou.

Odtokové súčinitele podľa druhu plochy:

plocha A
- ťažko priepustné spevnené plochy, zastavané plochy napr. strechy s nepriepustnou hornou vrstvou, asfaltové a betónové plochy, dlažby sa zálievkou škár, zámkové dlažby: v prípade možnosti odtoku do kanalizácie
............ odtokový súčiniteľ: 0,9.

plocha B
- priepustné spevnené plochy, napr. upravené spevnené štrkové plochy, dlažby sa širšími škárami vyplnenými materiálom umožňujúcim vsakovanie: v prípade možnosti odtoku do kanalizácie
......... odtokový súčiniteľ: 0,4.

plocha C
- plochy kryté vegetáciou, zatrávnené plochy, napr. sady, ihriská, záhrady, komunikácia zo zatrávňovacích a vsakovacích tvárnic: v prípade možnosti odtoku do kanalizácie
............ odtokový súčiniteľ: 0,05.

Využitie dažďovej vody zo strechy

Dažďová voda zo strechy sa okrem zalievanie kvetov môže v domácnosti použiť pre splachovanie toaliet alebo pranie bielizne. Týmto spôsobom je možné ušetriť spotrebu pitnej vody až 50%. Je nutné ale investovať do kvalitnej nádrže na vodu, filtrácie a špeciálneho rozvodu, ktorý bude oddelený od pitnej vody.

Ochranu proti saniu vetra

Vegetačné strechy obsahujúce prevažne hydrofilnú minerálnu vlnu iba s tenkou vrstvou substrátu (Úsporná strecha ISOVER) sú v suchom stave veľmi ľahké. Ak sú umiestnené v oblastiach so silným namáhaním vetrom (horské oblasti, alebo pri veľkých otvorených plochách, najmä vodných), je nutné ich kotviť. Šikmé vegetačné strechy ISOVER sa kotvia vždy. Výpočet sania vetra sa urobí podľa európskej normy STN EN 19911-4, kde je spracovaná lokalizácia aj pre Českú republiku. Mapa veterných oblastí vyčísľuje silu vetra v 5 zónach.

Najvyššie namáhanie vetrom je v krajnej časti strechy a na rohoch (dvojnásobné sanie vetra oproti vnútornej oblasti). Okraje strechy by mali byť ukončené atikou minimálnej výšky 300 mm. Vytvorí sa tak zábrana, ktorá bude pomáhať zaťaženie vetrom znižovať. Ďalej je nutné obsypať okraje strechy praným kamenivom frakcie 16/32 mm v šírke min. 300-500 mm. Pre veľmi malé strechy prízemných budov v mestskej zástavbe (napr. garáží) toto opatrenie spravidla postačí.

V ostatných prípadoch sa uskutoční stabilizácia pomocou geogridu s výstužnou vložkou. Kotvenie pomocou bežných stabilizačných sietí z kokosových vlákien nie je možné (po 3-5 rokoch sa totiž rozpadajú). Ako vhodný materiál pre stabilizáciu môžu byť použité mriežkové tkaniny zo sklenených vlákien od spoločnosti Saint-Gobain Adforse (napr. G120 s veľkosťou ôk 40 × 40 mm), alebo geomreže Fortrac z PES. Kotvenie sa umiestňuje medzi dosku z hydrofilnej vlny a substrát, prípadne pod rozchodníkovou rohož. Detaily kotvenia sú uvedené vo výkresovej časti katalógu.

UKÁŽKY VÝPOČTU ÚSPORNEJ STRECHY ISOVER

Overenie drenážnej kapacity
Pre ukážku výpočtu je vybraná jednoduchá plochá strecha garáží, ktoré patria k bytovému domu v Prahe. Strecha je realizovaná z rozchodníkov a jej zloženie zodpovedá skladbe Úsporné strechy tak, ako je uvedené v časti 2.

Strecha má obdĺžnikový tvar, jej dĺžka je 15 m a šírka 7 m. Bude odvodnená do dvoch strešných vpustov. Spádovanie strechy je 2°.

Vpuste sú lemované štvorcovým oplechovaním s hranou 30 cm. Odvodňovaná plocha teda bude A = 7 x 15 = 105 m2, výpočtová odtoková šírka b = 2 x (0,3 + 0,3 + 0,3) = 1,8 m. Súčiniteľ odtoku C je prevzatý z katalógových skladieb (0, 6) a intenzita 15 minútového dažďa z tabuliek normy.

Základná drenážna kapacita qVYR dosiek Isover FLORA, ktoré sú použité v tejto Úspornej streche, je 1,53 l . s-1 . m-1. Je nutné brať na zreteľ, že schopnosti všetkých prvkov plošnej drenáže sa časom môžu zhoršiť. Drenážne otvory sa upchajú koreňmi, substrátom a stav odvodňovacieho prvku je teda po 15 rokoch výrazne iný ako v čase inštalácie. Preto sa odporúča, aby sa všetky deklarované drenážne kapacity od výrobcu znížili cca o 20%.

Overenie minimálnej retenciie (Pražské stavebné predpisy)

Nariadenie č. 10 z roku 2016, ktorým sa ustanovujú všeobecné požiadavky na využívanie územia a technické požiadavky na stavby v hlavnom meste Prahe, stanovuje v paragrafe 38 zásady hospodárenia so zrážkovými vodami. Každá stavba a stavebný pozemok musí mať vyriešené hospodárenia sa zrážkovými vodami formou vsakovania, alebo aspoň zadržiavaním a regulovaným odvádzaním do kanalizácie.

Regulované odvádzanie zrážkových vôd musia byť také, aby nedochádzalo k väčšiemu odtoku ako 10 litrov za sekundu z hektára plochy pozemku pri tridsaťminútovom daždi, ak nestanoví správcu toku inak. Pre vyčíslenie takéhoto dažďa je možné opäť siahnuť do normy ČSN 75 9010 (Vsakovacie zariadenia zrážkových vôd). Zrážkomerná stanice Praha-Hostivař uvádza intenzitu zrážok 23,2 mm na meter štvorcový (inými slovami 23,2 litrov na meter štvorcový).

Úsporná strecha ISOVER má v základnom variante hydroakumulačnú kapacitu 51 litrov vody na meter štvorcový. Do množstvo vody ústiaceho zo strechy do kanalizácie je nutné ďalej započítať tiež vodu z atík, štrkových plôch a terás. Výpočtové množstvo vody sa teda navýši o cca 10-20%. Aj takto navýšené množstvo vody dokáže Úsporná strecha ISOVER absorbovať aj v základnej variante (27,8 l < 51 l).

Ak by bola vegetačná strecha kombinovaná s väčšou terasou, navýšenie množstvo odvádzanej vody bude výrazne vyššia (v závislosti na veľkosti "neželezných" plôch cca o 50-80%). V tomto prípade je vhodnejšie použiť výkonnejšiu vegetačné strechu, napr. Strešnú záhradu ISOVER, alebo strechu kombinovať s iným retenčným zariadením.

Stavebné detaily

Uvedené stavebné detaily vegetačných striech s použitím hydrofilnej minerálnej vlny Isover slúžia ako ukážka možného spracovanie v projekte. Každá budova je špecifická, preto je nutné výkresy prispôsobiť konkrétnej situácii.