V poslední době se vegetační střechy staly jedním z nejdiskutovanějších témat ve stavebnictví. Hovoří se o jejich využití pro snížení vlivu přívalových dešťů, pro zvýšení retence území, pro zlepšení životního prostředí měst, pro odlehčení kanalizační sítě nebo pro snížení vlivu tepelných ostrovů velkých měst. Pro optimalizaci návrhu vhodné vegetační střechy je nezbytné rozumět jejich chování v reálných klimatických a konstrukčních podmínkách.
Legislativní rámec a změny v hospodaření s dešťovou vodou
Dlouhodobě se celkový úhrn srážek příliš nemění, ale mění se rozložení srážek v roce. Dlouhá období sucha střídají přívalové deště. Do právních předpisů se propisuje úsilí o maximální zadržování vody v lokalitě a minimalizaci množství srážkových vod odváděných do stokové sítě.
Šetrné hospodaření s dešťovou vodou se stává jednou z priorit přístupu k trvale udržitelnému rozvoji. Od 1. července 2022 se upravuje postup pro výpočet množství srážkových vod odváděných do kanalizace. Na tuto skutečnost reaguje změna vyhlášky č. 428/2001 Sb., ve znění vyhlášky č. 244/2021 Sb., která je účinná od 1. července 2022. Touto změnou se upravuje postup pro výpočet množství srážkových vod, odváděných přímo do kanalizace, podle druhu povrchové úpravy dané plochy. Účinek jednotlivých druhů povrchových úprav střech, komunikací a dalších ploch je vyjádřen různými hodnotami odtokového součinitele.
Technický a zkušební ústav stavební Praha s.p. vypracoval v roce 2021 zkušební metodiku pro zkoušky vodopropustnosti dlažebních prvků a pro několik výrobců vydal jako Autorizovaná osoba 204 podle zákona č. 22/1997 Sb. a nařízení vlády č. 163/2002 Sb., ve znění pozdějších předpisů, stavební technická osvědčení (STO). V této souvislosti je nutné zdůraznit, že výrobky splňující kritérium rychlosti vsakování vody, uvedené ve zmíněných STO hodnotou 0,048 l/(m2·s), v plném rozsahu vyhovují předpokladům, z nichž vychází při stanovení součinitele odtoku vodopropustných (vsakovacích) dlažeb novela vyhlášky č. 428/2001 Sb., platná od 1. července 2022. TZÚS Praha s.p. rovněž připravil návrh Evropského dokumentu pro posuzování (EAD) pro konstrukci zelené střechy a pro výrobce vydal první Evropské technické posouzení (ETA) podle uvedeného EAD.
Podle zákona č. 274/2001 Sb. a prováděcí vyhlášky č. 428/2001 Sb. provozovatelé veřejné kanalizační sítě stanovují poplatky podnikatelským subjektům podle ročního množství srážkových vod odváděných do veřejné kanalizace. Množství odváděné vody a následného poplatku lze díky vegetační střeše radikálně snížit.
Čtěte také: Správná montáž betonových žlabů
Výpočet množství srážkových vod
Roční množství odváděných srážkových vod Q (m3/rok) = součet redukovaných ploch (m2) × dlouhodobý srážkový normál (m3/m2·rok).
- Dlouhodobý srážkový normál je průměrem ročního úhrnu srážek v daném místě nebo oblasti za období alespoň 30 let a poskytuje jej Český hydrometeorologický ústav. Pro účely této vyhlášky byly zvolené hodnoty za období 1961 až 1990. Platnost hodnot tohoto dlouhodobého srážkového normálu skončí k 31. prosinci 2021. Pro období od 1. ledna 2022 do 31.
- Redukované plochy jsou skutečné plochy vynásobené odtokovým součinitelem dané povrchové úpravy.
Povinnost platit za odvádění srážkových vod do kanalizace pro veřejnou potřebu se nevztahuje na plochy dálnic, silnic, místních komunikací a účelových komunikací. Pokud jsou srážkové vody odváděny mimo veřejnou kanalizaci (např. vsakem).
Odtokový součinitel
Součinitel odtoku charakterizuje u vegetačního souvrství zelených střech schopnost odvádět srážkovou vodu. Je závislý na mocnosti, složení (skladbě) a sklonu vegetačního souvrství. Součinitel odtoku C obecně charakterizuje schopnost odvádět srážkovou vodu, např. při C = 0,7 odteče 70 % srážek.
Pro navrhování vnitřní kanalizace jsou hodnoty intenzity deště, v závislosti na požadované spolehlivosti odvodu vody ze střechy, uvedeny v normách. Orientační hodnoty součinitele odtoku C jsou definovány např. v normě pro návrh vnitřního odvodnění.
Účinek jednotlivých druhů povrchových úprav střech, komunikací a dalších ploch je vyjádřen různými hodnotami odtokového součinitele:
Čtěte také: Betonové odvodňovací žlaby – instalace a tipy
- Hodnoty odtokového součinitele 0,9 platí pro vodonepropustné střechy, asfaltové a betonové plochy, ale i zámkové dlažby.
- Výrazně nižší součinitel 0,1-0,6 lze použít pro vegetační střechy.
- Součinitel 0,4 se použije pro zpevněné štěrkové plochy i dlažby se širokými spárami.
Stanovení odtokového součinitele
Přesnější odtokový součinitel pro konkrétní vegetační souvrství lze stanovit na základě měření ve zkušebně. Metody stanovení nejsou ve Standardech popsány. V České republice součinitele odtoku srážkových povrchových vod stanovuje norma ČSN 75 90 10. Kromě normy ČSN byly v roce 2021 byly na území města Prahy vydány Standardy hospodaření se srážkovými vodami.
Odtokový součinitel lze pro plochu s přesně definovaným souvrstvím stanovit také na základě měření v akreditované zkušebně podle české technické normy ČSN EN 12056-3 při návrhovém dešti o intenzitě 0,03 l*s-1*m-2 po dobu 15 minut ze vzorce C=Q/(r*A).
- Mocnost souvrství vegetační střechy se měří od horní hrany kořenovzdorné vrstvy (zpravidla hydroizolace) a v případě střechy s obrácenou skladbou vrstev od horní hrany tepelné izolace po povrch vegetačního souvrství kolmo ke sklonu střechy.
- Mocnost souvrství nebo aplikace souvrství, jehož odtokový součinitel se stanovuje podle věty první této poznámky, se prokazuje projektovou dokumentací nebo zprávou technického dozoru investora nebo jeho zápisem ve stavebním deníku.
Ve směrnici FLL (2018) je popsána metoda stanovení koeficientu odtoku C při intenzitě srážek 27 mm za 15 min (27 l/m2). Měření se provádí 24 hodin po maximálním nasycení vegetačního souvrství bez vegetačního krytu. Testovací plocha o rozměrech 5 x 1 m má sklon 2 %. Takto naměřené koeficienty platí pro střechy se sklonem do 5° (8,7 %). Pro střechy s vyšším sklonem je možné stanovit koeficient odtoku při 5°, 10° a 15°. Stanovuje se součinitel špičkového odtoku (Cpeak), který udává odtok během návrhového deště o dané intenzitě a trvání. Požadovaná vlhkost měřeného substrátu (skladby) je 25 ± 5 % hm. Velikost referenční plochy je 1,4 až 2,3 m2 (optimální je čtvercová plocha o rozměrech 1,5 x 1,5 m). Měření se provádí při sklonech 1° (1,7 %) a 5° (8,7 %) u plochých střech a 10° (17,6 %) a 20° (36,4 %) u šikmých střech. U extenzivních zelených střech se hodnotí vegetační souvrství včetně rozchodníkového koberce. V rámci měření se stanoví koeficient špičkového odtoku (Cpeak) i další koeficienty, které umožňují hodnocení změny odtoku v čase.
V současnosti neexistuje v České republice normová metodika pro stanovení součinitele odtoku z vegetačních střech, proto se v praxi, pro stanovení součinitele odtoku C konkrétní skladby vegetační střechy, využívá německé metodiky FLL [11]. Obvykle se používá laboratorní hodnocení pro 15 minutový déšť. Tato metodika může být vhodná např. pro dimenzování kanalizační sítě, protože hledá extrémní odtok ze střechy.
Výsledky provedených měření potvrzují předpoklad, že v dlouhodobějších deštivých obdobích se pozitivní přínos retence vegetační střechy snižuje. V posledních letech, až na rok 2020, který byl nadprůměrně deštivý, jsou však dlouhodobá deštivá období spíše výjimkou a přínos vegetačních střech je zcela jednoznačný. Výsledky z měření také potvrzují předpoklad výrazného pozitivního přínosu v letních obdobích s náhlými krátkodobými přívalovými dešti, kdy je schopna vyschlá skladba střechy krátkodobě naakumulovat velké množství vody, které se následně odpaří nebo s významným zpožděním odteče ze střechy. Na druhou stranu je také nutné schopnosti vegetačních střech nepřeceňovat, aby nevhodné vstupní parametry retence nezpůsobily podcenění návrhu navazujících částí staveb, jako jsou např. retenční nebo vsakovací zařízení.
Čtěte také: Tipy pro výběr nízkého odtokového žlabu
Typy vegetačních střech a jejich odvodnění
Střechy s hydrofilní minerální vlnou mají i v nejúspornější variantě (50 mm Isover FLORA + 30 mm substrát) velmi dobrou vodní kapacitu, minimálně 51 litrů na m2. Toto množství odpovídá velmi silnému dešti v délce trvání 2 hodiny (za ideálního stavu, kdy je střecha zcela vyschlá). Střechy s hydrofilní vlnou malého rozsahu (do 50 m2) obvykle nepotřebují speciální drenážní prvky, protože hydrofilní vlna odvádí vodu v celém svém objemu, pokud je ve střeše alespoň minimální sklon. Drenážní kapacity minerální vlny při různých sklonech střechy jsou známy.
Pokud je rozsah střechy větší nebo je její tvar komplikovanější, vegetační souvrství musí být doplněno o plošnou drenáž, obvykle z nopové fólie. Čím větší je sklon střechy, tím menší je potřeba plošných odvodňovacích prvků. Zároveň však roste potřeba drenážních zpomalovačů.
Pro dimenzování drenážní vrstvy a odvodnění střechy se podle tabulkového součinitele odtoku vypočítá celkový odtok dešťové vody ze střechy q [l/s/m2] = A x C x q/b, kde A je odvodňovaná plocha [m2], C součinitel odtoku, b výpočtová odtoková šířka - volná šířka u vpusti nebo žlabu [m] a q návrhový 15minutový déšť [l/s/m2].
Experimentální centrum DERIC a dlouhodobé monitorování
Pro optimalizaci návrhu vhodné vegetační střechy je nezbytné rozumět jejich chování v reálných klimatických a konstrukčních podmínkách. V experimentálním centru DERIC je proto nyní zadáno řešení několika úkolů týkajících se vlastností vegetačních střech. Abychom lépe pochopili skutečné chování vegetačních střech, provádíme v experimentálním centru DERIC v Brně dlouhodobé monitorování retenčních (odtokových) parametrů různých typů vegetačních střech v reálných podmínkách. Měříme odděleně množství vody, které odtéká po povrchu skladby a po hydroizolaci.
Z dlouhodobých měření již víme, že při mírném dešti je z velké části voda zadržena v substrátu, kde je využita rostlinami, nebo se odpaří. V takových případech se může pohybovat součinitel C i okolo hodnoty 0,15. Jinak se však skladba chová při intenzivním dešti, nebo při opakovaných deštích během deštivého období. Poté, co dojde k nasycení vegetační vrstvy vodou, se výrazně zvýší její odtok. Předpokládat jedinou hodnotu součinitele C je velmi nepřesné. Je také klíčové určit dobu, za kterou bude tento součinitel stanoven. Maximální hodnoty budou naprosto odlišné od průměru z definovaného období.
Jednou z příčin nižších hodnot součinitele Cs zjištěných dle laboratorní metodiky FLL je fakt, že tato metodika je určená pro hledání špičkového odtoku pro dimenzování vnitřní kanalizace, a tudíž započítává do výpočtu součinitele Cs pouze objem vody, který odteče ze skladby střechy během simulovaného deště, ale nezahrnuje objem vody, který odtéká ze střechy po konci zkoušky. Vezmeme-li v úvahu i toto množství, bude součinitel odtoku C vyšší.
V dlouhodobějším horizontu se průměrná hodnota C snižuje díky mírnými krátkodobými dešťům, při kterých se voda vsákne do vegetačního souvrství a ze střechy odtéká pouze malá část vody. Proto i metodika FLL uvádí orientační hodnoty pro stanovení ročního (dlouhodobého) součinitele odtoku C (dle [11] se značí ψa).
Z grafů je zřejmé, že se retenční vlastnosti v průběhu deštivého období mění. Lze odvodit, že po určitém stavu nasycení skladby vodou již není schopna střecha akumulovat žádné srážky a veškerá voda téměř plynule odtéká.
Dlouhodobé měření in-situ poskytuje asi přesnější výsledky, nežli laboratorní experimenty, protože odpovídá reálnému chování vegetačních střech. Na druhou stranu má oproti laboratornímu měření nevýhodu v opakovatelnosti a v možnosti dosažení návrhových intenzit srážek, které se vyskytují pouze jednou za několik let. Proto je vhodné tyto metody vzájemně kombinovat. V experimentálním centru DERIC dlouhodobě monitorujeme a analyzujeme rozdíly mezi různými typy skladeb plochých a šikmých střech.
Při porovnání vývoje součinitele C u skladeb na šikmých střechách a plochých střechách lze pozorovat rozdílné chování mezi různými skladbami. Přestože skladba typu S2, ve které byly použity desky z recyklovaných materiálů, dosahuje mírně horších parametrů, jsou výsledky velmi pozitivní a lze hledat v použití těchto recyklovaných materiálů veliký potenciál do budoucna. Dále lze jednoznačně konstatovat, že rostoucí tloušťka substrátu má pozitivní vliv na retenční vlastnosti střechy. Větších tlouštěk substrátu se používá především při požadavku na intenzivní střechy. Při použití travní vegetace je ale nutné počítat s velmi intenzivní údržbou. Bez pravidelné zálivky nejsou schopny správně fungovat. Z dnešního pohledu, kdy je maximální snaha vodou šetřit, je použití travních systémů v našich klimatických podmínkách diskutabilní a ekologicky smysluplné pouze v případě, kdy se na zalévání využívá šedé nebo zachycené vody.
Důležitost správné volby odtokového součinitele
Jak již bylo popsáno, retenční vlastnosti vegetačních střech jsou významně závislé na mnoha faktorech. Mezi ty klíčové patří vlastní skladba střechy, klimatické poměry, geografické podmínky a sklon střechy. Kvůli velikému rozpětí hodnot součinitele C je nezbytně nutné znát předmět posouzení. Projektant musí vždy pro daný druh výpočtu zvolit takovou hodnotu součinitele C, která pro danou aplikaci zaručí spolehlivé splnění posuzovaného požadavku. Například statik posuzující zatížení nosné konstrukce střechy musí předpokládat nejhorší stav, který odpovídá maximálnímu možnému nasycení skladby vodou. Při výpočtu vnitřní kanalizace je také nutné vycházet z hodnot součinitelů odtoku odpovídající extrémním úhrnům srážek. Jak při hodnocení statiky nebo odvodnění objektu je nutné také brát v úvahu montážní stavy při realizaci stavby, kdy ke zhotovení vegetačního souvrství, nebo jeho části, může dojít až po určité době. Tyto stavy je nutné důkladně zvážit především při využívání vysokých mocností vegetačních souvrství střech. Naopak při environmentálním hodnocení přínosu vegetačních střech anebo snížení zátěže kanalizační sítě je vhodné vycházet z dlouhodobějších hodnot odtoků vody, které se významně liší od těch extrémních.
Při výpočtu klimatického namáhání konstrukcí budov, jako jsou vítr, sníh, dešťové srážky, nelze nikdy zcela pokrýt absolutní, teoreticky možná maximální namáhání, nebo by takové stanovení bylo značně nehospodárné. Proto se v praxi pro konkrétní účely využívá stanovení namáhání s určitou pravděpodobností návratu, např. 5, 10 nebo 50 roků, ve které je již zahrnuto jisté požadované posouzení spolehlivosti návrhu. Znamená to tedy, že ani návrhové hodnoty nejsou ty maximální, které se mohou během užívání stavby vyskytnout. Projektant pak musí zhodnotit rizika překročení návrhových hodnot a zajistit taková opatření, aby minimalizoval následky nebo na ně alespoň předem upozornil.
Pro dimenzování retenčních a vsakovacích zařízení však zkouška podle FLL není vhodná, protože po ukončení zkoušky dochází ještě několik hodin, až dnů, k pomalejšímu odtoku, poměrně velkého množství vody, která se v laboratorním testu již nesleduje. Pro vnitřní kanalizaci tyto menší odtoky jsou nezajímavé, ale pro vsakovací zařízení s relativně pomalým odtokem mohou být tyto odtoky zásadní. Míra spolehlivosti sytému je definována návrhovými normami, ale je vždy vhodné tyto skutečnosti konzultovat s investorem, který jako laik, nemusí vůbec počítat s tím, že mu může každých pět let přetéci na zahradu retenční nádrž. Možná by, při této znalosti okrajových podmínek návrhu, raději investoval více peněz do větší akumulační nebo vsakovací nádrže.
Stanovení správného množství vody odtékající vnitřní kanalizací nebo stanovení množství přitékající vody do vsakovacího zařízení je náročný úkol a je vždy nutné tyto činnosti spojit do uceleného koncepčního návrhu celého systému nakládání s dešťovou vodou. To se týká také i případného drenážního systému pro snížení namáhání spodní stavby vodou. V praxi jsme se setkali s případem nevhodně navrženého odvodnění drenážního systému do nevhodně navrženého vsakovacího zařízení. Při vydatných srážkách došlo postupně k naplnění vsakovacího zařízení, zpětnému zaplavení drenážního systému, který má paradoxně vodu odvádět, k zaplavení propustných a drenážních vrstev po obvodu objektu a pod objektem a následně ke vzdutí podlah tlakem vody, včetně rozvodů v nich umístěných.
Vegetační dlažba a propustné povrchy
V České republice a na Slovensku je každým dnem zastavěno v průměru 14 ha pozemků. V drtivé většině případů při tom dochází k odstranění stávající zeleně a ke snížení propustnosti srážkových vod do země, zvýšení povrchového odtoku, minimalizace vsaku a výparu. V přírodním prostředí se 50 % dešťové vody vsákne, velká část se vypaří a jen 10 % odteče dál. V zastavěné ploše je tomu přesně naopak, vsakované vody je minimum a většina vody odtéká pryč. Cílem nás všech je jistě především zachování přirozených odtokových a drenážních podmínek v podobě, v jaké byly před zástavbou. A které rovněž přispějí ke snižování spotřeby pitné vody, k ochraně jakosti povrchových vod, odtoku srážkových vod v místě vzniku a jejich návratu do přirozeného koloběhu vody.
K obnovení přirozené vodní bilance v zástavbě značnou měrou přispívají propustné zpevněné povrchy a ozeleněné propustné povrchy. Zatravňovací nebo také vegetační dlažba je výborným prvkem v případě, kdy chceme vytvořit zpevněnou plochu bez toho, aniž bychom přišli o stále vzácnější zeleň. Z plochy osázené zatravňovací dlažbou totiž voda nestéká, ale vsakuje se přímo v místě.
Výhody zatravňovací dlažby
- Je schopná pojmout a vsáknout dešťovou vodu přímo v místě, kam dopadne. Nevytváří se tak kaluže a voda nestéká v proudech po ulicích.
- Zachycená voda se následně vypařuje, čímž zvyšuje vlhkost vzduchu, snižuje jeho teplotu a snižuje prašnost.
Typy zatravňovací dlažby
- Betonové zatravňovací tvárnice: Výrobci dnes nabízejí celou řadu designových variant, které více či méně zdařile poskytují iluzi kompaktní zelené plochy. V lepším případě však docílíme podílu travnaté plochy na úrovni okolo 40 %.
- Plastové zatravňovací tvárnice (Guttagarden, Rasenwabe apod.): Chceme-li docílit skutečně reálného vzhledu travnaté plochy, která opticky splyne s okolní zelení a nijak nenarušuje ráz krajiny, je nutné sáhnout po plastových zatravňovacích tvárnicích. Ty navíc oproti betonovým tvárnicím neabsorbují srážkovou vodu potřebnou pro růst trávy. Chrání tak trávník proti vysychání a eliminují erozi svažitých ploch.
U zasakovacích roštů AS-TTE ROŠT je součinitel odtoku prakticky nulový (0) a splňuje tak podmínky všech známých dotačních titulů. Testy probíhaly na ploše 1,2 x 1,2 metru s referenčním průtokem vody 230 l/h na m², což odpovídá srážce 230 mm za hodinu. Difuzéry byly umístěny 300 mm nad rošty, aby byla zajištěna rovnoměrná distribuce vody. Byly provedeny dvě zkoušky s totožným výsledkem. Na základě těchto výsledků a pozorování během zkoušek můžeme potvrdit, že součinitel odtoku z povrchu zasakovacích roštů AS-TTE ROŠT je prakticky nulový (0). Pomocí vsakovací dlažby AS-TTE ROŠT můžete zpevnit nejrůznější plochy jako jsou parkoviště, průmyslové areály, vjezdy, chodníky, místní komunikace a další.
Řešení pro regulovaný odtok vody
Ne vždy je však možné vodu vsakovat. V takových případech je možné ji zadržovat a regulovaně odvádět do povrchových vod nebo kanalizace pomocí odvodňovacích žlabů. Výborné odtokové vlastnosti a bezkonkurenční mechanickou odolnost poskytují zejména betonové žlaby, které rovněž umožňují jednoduché spádování povrchu bez složitého členění. S pomocí těchto stavebních prvků lze věrně napodobit přirozený hydrologický cyklus. Zadrženou vodu je také možné následně využít třeba pro zalévání zeleně, kropení a čištění ulic či splachování toalet, a šetřit tak pitnou vodu.
tags: #odtokovy #soucinitel #vegetacni #dlazba #informace