Acoperisul verde – gradina: solutie de reabilitare ecologica a cladirilor

Acoperisul verde – gradina ofera posibilitatea realizarii unei zone de vegetatii, pe cladirile noi sau reabi­litate, pentru marirea suprafetei verzi din zonele de locuit, sporirea performantelor energetice ale cladirilor si reducerea cantitatii de apa dupa ploile torentiale.

Acoperisurile verzi – gradina reprezinta o abordare inovatoare in conceptia zonelor urbane, incercand sa realizeze un mediu cu calitati superioare  de habitat, eficient si durabil.

Acoperisul verde – gradina este un sistem modern, ecologic, de acoperire, partiala sau completa, cu sol care permite vegetatiei sa creasca pe suprafata acoperisului.

Cladirile cu acoperisuri in panta redusa sunt favorabile pentru aplicarea tehnologiei acoperisurilor verzi – gradina.

Vegetatia este alcatuita din plante ce necesita un minim de ingrijire, intr-un sistem multistrat care devine, de fapt, o continuare spre exterior a acoperisului cladirii (fig. 1).

Se ofera, astfel, posibilitatea rea­lizarii unor zone de vegetatie pe acoperisurile cladirilor noi sau reabi­litate. Aceste habitate cu flora urbana contribuie la izolarea termica a cladirilor, micsorand costurile pentru incalzire in anotimpul rece, iar vara pentru racirea locuintelor.

Acoperisurile verzi micsoreaza cantitatea de caldura urbana, atenuand efectul de sera si conducand la o marire a duratei de viata a acoperisurilor dar si a valorii acestor cladiri.

Acoperisurile verzi au o eficienta sporita la cladirile cu un singur nivel, unde domina ponderea suprafetei acoperisului. In cazul acestor cladiri, acoperisurile verzi sunt eficiente si prin utilizarea managementului apelor pluviale pe suprafetele mari ale teraselor.

In completarea aspectului estetic, acoperisul verde – gradina este dife­ren­tiat de factorii care se influen­teaza reciproc: grosimea substratului utilizat, programul de intretinere si costul total. Factorii estetici sau functionali pot fi influentati de limi­tarea bugetului dar si de structura cladirii.

Acoperisurile verzi – gradina se clasifica in: extensive si intensive, in functie de grosimea mediului de plantare si efortul necesar pentru intretinere, varietatea de plante utilizate si costul de realizare.

Tipurile de stratificare, frecvent adoptate pentru acoperisul verde – gradina, cuprind sistemele din figura 2.

a. Acoperisul verde monostrat – este un sistem cu greutate mica si cu pret de cost redus, fiind o solutie care ofera facilitatile unui acoperis verde cu performanta redusa si limitata in timp. Incepand de la supra­fata superioara de etansare, acest sistem  prevede montarea unui strat de protectie mecanica si a substratului pe care se va dezvolta vegetatia. Materialele utilizate frecvent sunt: sparturi de ardezie expandata, piatra ponce, caramida, zgura sau alte materiale reciclate si ofera performanta de drenaj. Vegetatia care se dezvolta pe acest tip de substrat consta din specii de sedum si muschi. Sistemul nu ofera conditii suficiente de apa si caldura pentru o dezvoltare adecvata a vegetatiei.

Pe un acoperis cu panta redusa, in special in timpul iernii, stagnarea prelungita a apei, ca urmare a dre­najului ineficient, duce la o scadere a dezechilibrului raportului intre aer si apa la saturatie maxima. Vara, la temperaturi ridicate, care conduc la cresterea evaporarii, substratul se incalzeste reducand umiditatea relativa a aerului. Substratul ramane, o perioada lunga, in conditii de seceta afectand calitatile vegetatiei.

b. Acoperis verde in trei straturi cu materiale de drenaj in vrac – este, in prezent, o solutie buna pentru orice tip de acoperis, aplicandu-se cu rezultate pozitive in climate diferite. Straturile caracteristice functionale ale acestui sistem sunt: stratul de drenaj cu materialul in vrac; stratul filtrant si substratul de vegetatie.

c. Acoperis verde cu trei straturi si panouri de drenaj preformate – este diferit de sistemul anterior (b) deoare­ce stratul de drenaj este format din panouri prefabricate din material plastic, preformate, avand diferite forme din diverse materiale.

Sistemul este alcatuit din: stratul de drenaj din panouri; stratul filtrant si substratul de vegetatie. Panourile prefabricate performante ofera avantaje si garantii de mentinere in timp a capacitatii sistemului de drenaj.

AcoperiSul verde – gradina extensiv

Straturi componente. Analiza critica.

Sistemul constructiv extensiv este accesibil in ceea ce priveste costurile. Vegetatia este caracterizata printr-un mediu de crestere alcatuit dintr-un amestec de agregate mine­rale (nisip, pietris), materiale reciclate (deseuri de caramida sau alte materiale) la care se adauga turba si materii organice. Grosimea stratului de sol vegetal variaza intre 5-15 cm.

Straturile componente ale unui acoperis verde – gradina sunt prezentate in figura 3.

1. Planseul din beton armat este stratul care suporta incarcarea suplimentara din acoperisul verde – gradina. In cazul in care un acoperis verde este proiectat pe o cladire existenta, se va verifica siguranta structurala la sarcini verticale suplimentare a planseului de acoperis.

2. Hidroizolatia, care protejeaza infiltrarea precipita­tiilor in structura cladirii, este un strat important in aprecierea viabilitatii acoperisului verde – gradina.

Alegerea membranelor este influentata de experienta pozitiva cu un produs, conditiile de pe acoperis, buget si usurinta de interventii pentru reparatii. Stratul hidro­izolant presupune o singura membrana performanta. Conceptia hidroizolatiilor cu un singur strat pentru acoperisuri cu panta redusa este influentata de eco­nomiile de cost datorate simplificarii executiei.

Sistemul impermeabil bine executat este o conditie importanta pentru un acoperis verde – gradina eficient.

Membrana hidroizolanta a unui acoperis verde este protejata pentru a nu se degrada de la radiatii ultraviolete, ciclurile de caldura extrema, vant, ploaie, poluare dar si daunele care pot fi produse de activitatile de intretinere. Ceea ce conduce la mentinerea integritatii acesteia este o buna aderenta la suprafata izolata si reducerea transferului de vapori de apa.

Conceptia acoperisului verde – gradina trebuie sa includa un strat de protectie adecvat care incorpo­reaza un strat de folie de cupru pentru situatii exceptionale, cum ar fi radacinile invazive sau ingrasamin­tele excesive.

3. Izolatia termica este asigurata cu placi de poli­stiren expandat, placi de poliuretan, vata minerala etc. peste care se aplica un strat superior de hidroizolatie. Protectia termica suplimentara furnizata de vegetatie, mediu de plantare si stratul de drenare corect concepute si executate, elimina necesitatea de izolatie termica suplimentara intr-un climat cald, uscat.

Acoperisul cald, fara stratul de aer ventilat, este varianta cea mai potrivita pentru executia unui aco­peris verde. Sub izo­latia termica se recomanda sa se prevada o bariera contra vaporilor, pentru a opri infiltrarea acestora in stratul de izolatie termica, unde pot condensa, marind conductivitatea termica.

4. Stratul de protectie antirada­cina – Vegetatia dezvolta sisteme de radacina care pot agresa straturile de impermeabilizare.

Caracteristicile de performanta ale materialului, pentru evaluarea compatibilitatii protectiei ca antirada­cina, sunt: densitatea, rezistenta la tractiune, alungirea la rupere.

Straturile frecvent utilizate pentru protectie suplimentara antiradacina sunt: membrane PVC sudate cu aer cald sau cu solventi chimici si foi mari de polietilena cu densitate marita (greutatea de 300-400 g/m2).

Stratul suplimentar antiradacina de PVC poate fi utilizat la majoritatea tipurilor de acoperisuri verde – gradina, iar stratul de polietilena este adecvat pentru acope­ri­surile extensive cu sedum care au intretinere periodica.

5. Stratul de separare, depozi­tare si protectie mecanica, care urmeaza sa fie aplicat pe intreaga suprafata a elementului de etansare (sau integrat in anti-rada­cina), protejeaza hidroizolatia contra daunelor si actiunii mecanice din greutatea proprie a straturilor de la partea superioara. Separarea se realizeaza cu un strat geotextil, cu grosimi intre 2-12 mm.

Caracteristicile de performanta pentru evaluarea compatibilitatii acestui strat sunt: capacitatea de depo­zitare a apei, grosimea, greutatea in stare uscata, rezistenta la tractiune. Protectia mecanica este necesara si oportuna in timpul executiei acope­risurilor verzi – gradina.

O alta functiune este separarea fizica a elementului de etansare de materialele drenante, creand un flux de scurgere pe orizontala.

6. Stratul de drenaj este important la sistemul de acoperis verde, in special pentru asigurarea scurgerii apei meteorice.

Stratul drenant are de indeplinit functiile de asigurare a scurgerii apei de irigare si a celei din precipitatii in exces pentru a evita stagnarea aces­teia cu efecte daunatoare; aerarea sistemului de radacini al plan­telor; acumulare si alimentare cu apa a plantelor din stratul de vegetatie.

In practica, stratul de drenaj se poate realiza cu doua sisteme: materiale in vrac sau elemente de drenaj din placi prefabricate.

Sistemele in vrac au stratul de drenaj alcatuit din lava expandata sau caramida sparta si alte materiale reciclate. Acumularea de apa se realizeaza prin capacitatea materialelor de a retine apa. Stratul de drenaj are o gro­sime care variaza intre minim 6-7 cm si maxim 12-15 cm, in functie de precipitatiile critice, panta acoperisului si tipul de vegetatie. Drenajul in sistemul vrac are o ten­dinta de colmatare in timp, ceea ce reduce capacitatea de circulatie a apei.

Sisteme de drenaj cu elemente prefabricate sunt realizate din material plastic. Panourile prefabricate se instaleaza simplu si usor in cadrul sistemului acope­risului verde. Grosi­mea acestor panouri prefabricate (de la 2,5 cm la 4-12 cm) este in functie de panta acope­risului verde, de grosimea stratului suport, de tipul de vegetatie si cantitatea de precipitatii care se estimeaza.

7. Stratul de filtrare are rolul de a preveni trecerea particulelor fine din stratul de sol preparat (mediu de crestere a vegetatiei) in stratul de drenaj si sa ofere ancorarea rada­cinilor. Materialele pentru aceste produse trebuie astfel alese incat sa impiedice colmatarea, in timp, a stratului de filtrare. Colmatarea stra­tului de filtrare reduce sau opreste fluxul vertical de drenaj al apei si schimbul de gaze (permeabilitatea presiunii de vapori) intre substrat si stratul de drenaj.

Stratul de drenaj este delimitat, la partea superioara, de o bariera care limiteaza schimbul de gaze, conducand, in timp, la distrugerea sistemelor de radacini.

Materialele folosite sunt, de obicei, geotextile, polieti­lena / polipropilena netesute sau, de preferinta, termosudate.

Caracteristicile necesare pentru acest strat de filtrare sunt: greutate, rezistenta la tractiune, dimensiunea efectiva a porilor, forta de penetrare.

Compatibilitatea dintre substratul acoperisului verde si panza de filtru este esentiala pentru a asigura durabi­litatea si eficienta acestui strat. Importante sunt valorile critice ale permeabilitatii la apa si deschiderea caracte­ristica a porilor.

8. Substratul este mediul din care plantele isi extrag hrana si se dezvolta. Solul preparat este „acela care da viata“ unui sistem de aco­peris verde. Functia stratului de cultura este interactionarea cu speciile de vegetatie. Stratul de cultura este locul de dezvoltare al sistemelor de radacini, cu functii importante in ciclul de viata al plantelor, ca: ancorarea, absorbtia de apa si saruri mi­nerale, respiratia, acumularea de substante de rezerva si interactiunile cu micro­organisme.

Caracteristicile fizice ale subtra­tului depind de: amestecul procentual dintre continutul de nisip, praf si argila, care influenteaza o clasificare dupa granulometrie, in pamanturi nisipoase, prafoase, argiloase; structura (cumularea si dispunerea particulelor in spatiu); porozitate (in functie de textura si structura); permeabi­litatea (capacitatea de a eva­cua apa in exces, in functie de porozitate).   

Caracterizarea chimica este in functie de reactia pH-ului si permite clasificarea substratului in: acid, alca­lin si neutru. Aceasta clasificare va influenta activitatea microbiologica dar si disponibilitatea elementelor mine­rale, de adaptare a speciilor de plante diferite.

Caracteristicile biologice sunt rezu­mate in: continut de biomasa microbiana si activitatea acesteia (respiratie).

Compusii minerali utilizati in componenta substratului sunt:

• nisip: cu granulatie intre 0,5 mm – 3,4 mm, densitate reala mare, retentie de apa scazuta;

• perlit: material expandat, cu densitate redusa, capa­citate de retentie a apei. Disponibilitatea de granulometrii diverse, rezultand comportamente diferite in raport cu retentia de apa;

• piatra ponce: materiale poroase provenite de la o eruptie vulcanica; are o retentie de apa mai mare;

• vermiculit: silicat de Al, Fe si Mn, extras din depozite naturale; ca urmare a incalzirii expandeaza; capacitate de drenaj buna;

• argila expandata: produsa prin incalzirea argilei; capa­citatea de drenaj buna. Utilizata sub forma de granule, creste retentia de apa;

• vata bazaltica: poroasa si inerta chimic;

• deseuri din reciclare: gresie / caramizi zdrobite, gra­nulatie variabila, porozitate buna.

Compusii organici din componenta substratului sunt:

• turba: material derivat din des­compunerea ierburilor de mlastina (muschi, frunze). Turbariile sunt origi­nare, de obicei, din zonele reci si umede. Utilizarea turbei ofera un drenaj bun. Matricea este, in gene­ral, usoara, cu o sursa mare de substante organice (peste 95%), porozi­tate mare si capacitate de retinere a apei.

• fibra de lemn: materiale ligno-celulozice obtinute ca un produs secundar al lemnului, prin proces mecanic la temperatura mare (110-1600C), care descompune materialul de baza.

• sol conditionat: cunoscut sub numele de „compost“, este produs prin reactii de bio-oxidare a substantelor organice. Exista diferite tipuri de componenti in sursa de ingrasaminte a compostului, deseuri verzi produse din cele organice, de la exploatarea si intretinerea resturilor vegetale ecologice.

Influenta climei se manifesta prin variatiile luminii solare si diferentele dintre radiatia solara si temperatura aerului, ce pot afecta durata si perioadele de crestere a vegetatiei. Tipurile de precipitatii de ploi si zapada afec­teaza cerintele anumitor tipuri de plante pe acoperisul verde.

Microclimatul este in functie de: orientarea cladirii cat si de prezenta altor cladiri din apropiere, ce vor afecta nivelul de umbrire de pe acoperisul verde construit.

9. Stratul de vegetatie indepli­neste o functie similara de racire a acoperisului, prin transferarea eficienta a energiei solare in atmo­sfera. Vara, temperaturile frunzelor la orice sistem de acoperis verde sunt, de obicei, cu mai putin de 50C mai mari decat temperatura aerului din jur. Dupa acoperirea cu vegetatie a suprafetei de acoperis, se va observa pe inaltimea plantelor o semnificativa racire a acestei suprafete.

Factorii in fuctie de care se stabileste selectia plan­telor din stratul vegetal al acoperisului verde sunt: obiectivul, caracteristici vegetale, tipuri de plante utilizate.

Obiectivul: compozitia de diferite plante se traduce fiziologic in trasaturi diferite de performanta. Acope­risu­rile care imbunatatesc retinerea apei pluviale vor utiliza specii de Sedum, datorita consumului redus de apa. Un acoperis care doreste biodiversitatea (crearea de habitate), poate solicita o combinatie specifica de specii de plante indigene (alese de catre un expert ecologist).

Caracteristici vegetale: arhitectura plantei (de exemplu, marimea, forma frunzei si suprafata de acoperire) si fizi­ologia (de exemplu, transpiratie) vor afecta performanta acoperisului si toleranta la seceta, vant, lumina, umbrire si poluanti.

Tipuri de plante utilizate. O gama larga de plante, muschi, ierburi, flori, arbusti si arbori de dimensiuni redu­se, selectate in functie de cererea speciala de acoperis verde. Acope­risurile extensive cuprind, in cea mai mare parte, plante de sine statatoare, cu crestere redusa, preponderent pe orizontala, cum ar fi sedum si alte specii rezistente la seceta sau inghet.

BIBLIOGRAFIE

1. Abram, P., ,,Verde pensile. Progettazione dei sistemi. Manutezione” – Gruppo Editoriale Esselibri – Simone, Napoli, 2011;

2. Earth, Pledge, Green Roofs: Ecological Design and Construction, 2005;

3. International Green Roofs Institut – Doc. Folke Bjork, Dision of Building Technology, Departament of Civil and Arhitectural Engineering, KTH, Malmo Suedia: „Green roofs effect on durability of roof membranes“ – publicatia 006, oct. 2004.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 84 – august 2012, pag. 22

Autori:
prof. univ. dr. ing. Al. CIORNEI,
drd. ing. I. CIOATÃ – Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi