Mokraď ako prvok strešnej záhrady
Príspevok sa venuje špeciálnemu typu vegetačnej strechy, a to mokraďovej. Zameriava sa na jej skladbu, výhody, výskyt vo svete a prehľad výskumov, ktoré sa zaoberajú danou problematikou. Zároveň sú predstavené tri nové mokraďové prvky, ktoré vznikli na budove firmy v rámci vízie zelenej konverzie projektu greenIZOLA. Popísaná je realizácia mokraďových prvkov a ich údržba.
Mokraďová strecha v projektu greenIZOLA
1. Od mokrade po mokraďovú strechu
Prírodná mokraď predstavuje prechodné územie medzi vodným a suchozemským ekosystémov. Zabezpečuje zadržiavanie vody a s tým spojenú ochranu pred búrkovým prívalom a záplavám, stabilizuje brehy, dopĺňa zdroje podzemných vôd, čistenie vôd, zadržiava živiny a stabilizuje miestne klimatické pomery. Na základe výhod prírodných mokradí sa vytvárajú umelé mokrade, ktoré sú navrhované a skonštruované tak, aby využívali prírodné procesy, ktoré sú vhodné na odstraňovanie znečisťujúcich látok z kontaminovanej vody v kontrolovanom prostredí. Z dôvodu potreby pozemných priestorov sa začalo uvažovať s myšlienkou umiestnenia mokrade na strechu. Takáto strecha predstavuje zeleno-modrú technológiu (multifunkčná technológia), ktorá sa využíva pre vytvorenie udržateľných a odolných miest.
V projekte greenIZOLA, ktorého cieľom je zelená konverzia budovy stavebnej firmy s areálom v priemyselnej zóne, sú využívané prvky zeleno-modrej infraštruktúry pre zvýšenie vegetačnej plochy. Na základe získaných poznatkov zo zahraničných publikácií a konzultáciou s miestnym botanikom, vznikli tri mokraďové strechy na budove firmy IZOLA Košice, s.r.o., ktorým sa tento príspevok venuje.
1.1 Čo je mokraďová strecha
Mokraďová strecha je variantou vegetačnej strechy, kde skladba strechy pripomína skladbu jednoduchej extenzívnej vegetačnej strechy. Jednotlivé vrstvy sú popísané na obrázku 1. Výnimočný je neustály výskyt vody na streche, vďaka aplikácií zavlažovaciemu systému alebo vytvorením „jazierka“ (vrstvy vody) priamo na streche. Pre možné vyhotovenie funkčnej mokraďovej strechy je potrebné, aby strecha aj samotná budova bola prispôsobená pre dané účely, najmä z hľadiska statiky a zdravotechniky budovy. Mokraďový prvok môže byť realizovaný na plochej aj šikmej streche, na novovybudovanej aj obnovovanej streche.
Obr. 1 Skladba mokraďovej strechy na plochej a šikmej streche
Dominantou mokraďovej strechy je permanentný výskyt vody a mokraďové rastliny, ktoré sú z niekoľkých hľadísk lepšie ako rastliny využívané pri klasických vegetačných strechách. Mokraďové rastliny sú výrazné svojou odolnosťou, dokážu zvládnuť obdobie sucha aj povodní bez výrazného poškodenia. Zároveň sú fyziologicky aktívne, tým pádom mokraďová strecha produkuje oveľa viac kyslíka prostredníctvom fotosyntézy a dokáže filtrovať prachové emisie v oveľa väčšej miere. Mokraďová strecha zachytáva veľké množstvo dažďovej vody, ktorá môže byť odparovaná. V kombinácií s mokraďovými rastlinami na streche dochádza k väčšej evapotranspirácií, ktorá vytvára chladiaci efekt na budovu aj okolie [1]. Jedna z najväčších výhod mokraďovej strechy a jej najväčším predajným argumentom je schopnosť čistenia sivej vody – koreňová čistička.
Prvá spopularizovaná mokraďová strecha bola vyhotovená v roku 1991 vo Frankfurte nad vínnou pivnicou s rozlohou 3 000 m2 a doposiaľ je najväčšou mokraďovú strechou [1]. Po roku 2000 sa mokraďový prvok začal objavovať aj nad budovami s rozličným účelom – administratívna budova, rodinné domy, budovy pre vzdelávanie aj budovy pre hospodárstvo. Mokraďová strecha je v týchto prípadov využitá nielen pre estetické prínosy, ale aj ako chladiaci prvok, koreňová čistička, zachytávač dažďovej vody a nečistôt a taktiež ako edukačný priestor.
Vo svete sa objavuje pár výskumov zameraných na mokraďovú strechu pre pochopenie jej interakcie s budovou a zefektívnenie návrhu takejto strechy (Tab. 1). Výskumy sú väčšinou zamerané z botanického a environmentálneho hľadiska. Pri niektorých výskumoch bol z časti sledovaný aj priebeh teplôt v skladbe a ich vplyv na okolie. Zároveň skúsenosti z výskumov sú lokálne, nakoľko väčšina realizovaných výskumov sa nachádza v Nemecku, Vietname a Kórei. Realizácia lokálnych výskumov ohľadom vegetačných aj mokraďových striech je kľúčová, nakoľko každá krajina sa nachádza v inom klimatickom podnebnom pásme a klíma patrí k najväčšiemu činiteľovi, ktorý ovplyvňuje interakciu vegetačnej strechy.
| Umiestnenie výskumu (Krajina) | Predmet skúmania |
|---|---|
| Kravín Brunskwick (Nemecko) | Porovnanie interiérovej teploty v stodole s a bez mokraďovej strechy [1]. |
| Rodinný dom (Izrael) | Čistenie sivej vody a efekt mokraďovej strechy na úspory energie počas horúčav [2]. |
| Seoul National Univerzita (Kórea) | Mesačný vypar a kolísanie hladiny vody v mokradi; miera prežitia rastlín po záplavách a suchu; biomasa a obsah C a N v rastlinách [3]. |
| Ton Duc Thang Univerzita (Vietnam) | Čistenie odpadových vôd pomocou mokraďových strešných systémov [4]. |
| Vysoké učení technické v Brne | Čistenie sivej vody cez mokraď a následne využitie vody pre závlahu vegetačných striech [5]. |
| Helmholzovo centrum Lipsko (Nemecko) |
|
2. Realizácia mokraďových striech
V rámci projektu greenIZOLA – zelená konverzia budovy s areálom boli doposiaľ zrealizované tri mokraďové prvky na terasách budovy. V máji 2022 vznikla prvá experimentálna mokraďová strecha a to na južnej terase na štvrtom nadzemnom podlaží. O rok v máji 2023 sa realizovali dve mokraďové strechy ako vodný prvok terás na druhom nadzemnom podlaží (na západnej a severnej terase). Pri všetkých troch prvkoch bola strecha ukončená hydroizoláciou odolnou proti prerastaniu koreňov a postup realizácie pozostával z rovnakých krokov. „Telo mokrade“ tvorí oceľový rám (Obr. 2 – A2, B2, C2), kde po obvode boli osadené polystyrénové nábehy. Následne priestor bol vystlaný jazierkovou fóliou a zároveň po okrajoch (na kliny) bola aplikovaná povrchová úprava kamienková fólia (z estetického hľadiska ale aj aby sa lepšie držala substrátová zmes po bokoch). Vnútro bolo vysypané substrátovou zmesou, kde sa vysadila vegetácia a pomedzi ňu bolo vysypané riečne kamenivo. Posledným krokom bolo napúšťanie priestoru vodou (Obr. 2 – A3, B3, C3).
Obr. 2 Fotografie z výstavby mokraďových prvkov. A – experimentálna mokraďová strecha, B – mokraď na západnej terase, C – mokraď na severnej terase; 1 – pôvodný stav, 2 – osadenie „tela“ mokrade, 3 – po zrealizovaní
Rozdiel medzi troma mokraďovými prvkami je v tvare, orientácií, pomeru substrátu a vody, rozloženia substrátu a tiež vo vegetácií. Prvá experimentálna mokraďová strecha na štvrtom nadzemnom podlaží je orientovaná na južnú stranu s plochou 10,7 m2 (Obr. 3 – A). Hrúbka vrstvy substrátovej zmesi je 120 mm. Z dôvodu spádu terasy je hladina vody v mokradi nerovnomerná. Nakoľko sa jedná o pilotnú strechu na našom území, aplikované boli iba mokraďové rastliny, ktoré sa nachádzajú na Slovensku. V skladbe mokraďovej strechy sa nachádzajú teplotné snímače Pt 100 a platnička na meranie hustoty tepelného toku. Zároveň na terase sa nachádza vegetačná strecha so substrátom hrúbky 120 mm a 240 mm, ktoré sú taktiež vybavené meracími prístrojmi. Prebieha porovnanie synergie klasickej vegetačnej a mokraďovej strechy s budovou. Mokraďová strecha na západnej terase má tvar L s plochou 11,3 m2 a je orientovaná na západ (Obr. 3 – B). Zároveň je z časti tienená prístavbou z južnej strany. Substrát je nerovnomerne rozložený a vysadené boli aj cudzokrajné rastliny, ktoré by mohli prežiť v našich klimatických podmienkach. V tomto prípade je mokraď dopĺňaná aj prebytočnou vodou zo strechy prístavby. Mokraďový prvok na severnej terase s plochou 7,7 m2 (Obr. 3 – C) prispieva k rozmanitosti biodiverznej vegetačnej streche. Väčšinu dňa budova vytvára tieň na mokraď. Do nerovnomerne rozloženého substrátu bola vysadená taktiež kombinovaná vegetácia domácich a zahraničných druhov.
Obr. 3 Schémy troch mokraďových prvkov na budove (pôdorysný tvar a rez)
3. Údržba mokraďovej strechy
Po ročnom sledovaní mokraďového prvku na streche môžeme vyvodiť , že takáto strecha nie je úplne bez údržbová. Sú potrebné vykonať určité úkony, nie na každodennej báze ale určite sezóne, v niektorých prípadoch mesačne. Poznatky sú hlavne odsledované z južnej experimentálnej mokrade, nakoľko má za sebou svoj prvý rok prevádzky. Na obrázku 4 je zaznamenaný stav mokrade v jednotlivých ročných obdobiach.
Obr. 4 Ročný kolobeh experimentálnej mokrade. Leto 2022, jeseň 2022, zima 2023 a jar 2023
Po výsadbe vegetácie je vhodné pomôcť rastlinám pridaním hnojiva do vody (organominerálneho hnojiva s huminovími kyselinami). Môže nastať vznik rias, ktoré sa postupne usadia. V prípade veľkého premnoženia je potrebné tieto riasy odstrániť. Počas teplých dní bez zrážok je potrebná pravidelnejšia kontrola hladiny vody (prípadne zdroja vody), aby nedošlo úplnému vyschnutiu. Optimálne je mať nainštalovaný systém, ktorý informuje o poklese vody. Mokraďové rastliny zvládajú obdobie sucha ale aj oni majú svoje limity. Ak sa stratí viditeľná hladina vody, vegetácia má stále zdroj vody v substrátovej zmesi. Avšak ak nemajú prísť žiadne zrážky je vhodné v určitom čase vodu doplniť. Počas jesene a zimy si mokraďová strecha vystačí s vodou, ktorá ostala na streche a vlhkosťou z okolitého priestoru. Zároveň mokraďové rastliny nie sú vyberavé v prípade výživy, vystačia si s výživou, ktorú získavajú z emisií, prachu a zrážok z daného okolia. V zimnom období sa vegetácia dostáva do hibernácie a na povrchu mokrade môže vzniknúť ľad. Z toho dôvodu je potrebné aby konštrukcia bola flexibilná, aby nedošlo k degradácii konštrukcie pretrhnutím vplyvom vzniknutej vrstvy ľadu. Počas obdobia kedy sa na mokradi nachádza škrupina ľadu je vhodné vegetáciu zostrihať minimálne 5 cm nad povrchom ľadu. Tým pádom vegetácia má priestor na nové zakvitnutie na jar. V jari vegetácia na novo zakvitne. Potrebná je aj kontrola rozšírenia jednotlivých druhov vysadenej vegetácie. Niektoré rastliny môžu byť viacej priebojné a tak dôjde ku utláčaniu ostatných druhov, prípadnému úplnému vyhynutiu.
4. Záver
Mokraďové strechy sú výdobytkom posledných 30–40 rokov. V súčasnosti ale nájdeme málo takýchto striech a výskumy sú zväčša zamerané z botanického a environmentálneho hľadiska (Nemecko, Čína). Pre optimálny návrh a realizáciu mokraďovej strechy v našich klimatických podmienkach vznikli momentálne tri mokraďové prvky na terasách budovy firmy IZOLA Košice, s.r.o. Jedna mokraďová strecha je vybavená meracou infraštruktúrou, zvyšné dve mokraďové strechy slúžia na vizuálne porovnanie a ako dizajnový doplnok strechy. Mokraďová strecha sa javí ako vhodný modifikovaný variant vegetačnej strechy pre naše klimatické podmienky. Po ročnej prevádzke strecha prosperuje a nevyskytli sa žiadne straty vegetácie. Zároveň vplýva pozitívne na budovu a okolie – chráni vrstvy strechy vytvára chladiaci efekt, pohlcuje hluk, čistí vzduch a zvyšuje biodiverzitu. Avšak mokraďová strecha nie je úplne bezúdržbová, potrebná je kontrola hladiny vody, prípadne dopúšťanie vody, odstránenie nežiadúcej vegetácie a v zime zrezanie vegetácie. Zrealizované mokraďové strechy vytvárajú priestor pre multidisciplinárne prepojenie technických a prírodovedných odborov. Nakoľko je takáto spolupráca žiadaná pri vytváraní prvkov zelenej infraštruktúry. Pomocou in situ merania je vhodné preskúmať mokraďovú strechu z hľadiska vhodnosti druhov rastlín, vplyvu mokrade na stavebnú konštrukciu, vplyvu mokrade na okolité prostredie, miery zachytávania CO2, miery čistenia sivej vody.
Táto práca je podporovaná projektom č. 101056201 SECOVE – „Centrá odbornej excelentnosti pre udržateľnú energiu“ spolufinancovaný z programu Erasmus+ Európskej únie a projektom Ministerstva školstva, výskumu, vývoja a mládeže Slovenskej republiky KEGA 023ŽU-4/2023 „Aktualizácia študijných programov pozemného staviteľstva v kontexte súčasných celospoločenských výziev.
Literatúra / zdroje
- Zehnsdorf A. a kol. Wetland roof as an attractive option for decentralized water management and air conditioning enhancement in growing cities. Water 11, 2019
- greenroofs.com [online] Wetland roof – Israel. [cit.12.9.2023] Dostupné na internete:
www.greenroofs.com/projects/wetland-roof-israel/ - Song U. a kol. Wetlands are an effective green roof system. Build Environ, Vol. 66, pp. 141-147, 2013
- Vo T.D.H.a kol. Improvement of septic tank effluent and green coverage by shallow bed wetland roof system. Biodeterior Biodegradation, Vol. 124, pp. 138-145, 2017.
- Petreje M.a kol. Performance study of an innovative concept of hyrid constructed wetland-extensive green rood with growing media amended with recycled materials. J Environ Manage, Vol. 331, pp. 117-151, 2023.
- Helmholtz Zentrum für Umweltforschung, Sumpfpflanzendächer. Projekt Forschungsgründach. 2019.
