1898 2005 Temp jaargemid ( C) 4/02/2015 Klimaatrobuust groen (Climate-proof green) Extensieve groendaken voor een toekomst met klimaatverandering Groen klaar voor de toekomst = een toekomst met klimaatsverandering Land(bedekking), bv. steden klaarmaken voor een toekomst met o.m. klimaatsverandering, meer mensen in steden (verdichting), verdere globalisering, Martin HERMY Martin.Hermy@ees.kuleuven.be Nature 438_2005: Mijn achtergrond Wetenschappen (ecologie), Onderwijs Onderzoek Dienstverlening minder nadruk op praktijk 1. Klimaatrobuust groen Klimaat(veranderingen) (deel)oplossingen 2. Meer groen Ruimte 3. Groendaken Variatie in groendaken Basiskenmerken (ecosysteem) Opbouw Conclusies Klimaatsverandering Temperatuur: ev olutie jaargemiddelde ( Ukkel) 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 y = 0,0108x - 11,389 R2 = 0,398 1830 1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 11,9 C (2014) 11 C (gemid:2000_05) 9,8 C (gemid: 1961-90) + > extremen Klimaatsverandering 100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% -80% -100% afwijking t.o.v. de normaalneerslag (linker Y-as) glijdend 10-jaargemiddelde afwijking t.o.v. normaalneerslag (linker Y-as) Neerslag jaargemiddelde per periode van periode 25 j. 1898-1924 779,5 1925-1949 790,0 1950-1974 804,4 1975-1999 831,3 Neerslag licht stijgend, maar meer extremen & intensiteit goed nieuws, mits maatregelen om extremen op te vangen (retentie ) verzegeling 5 Urbanisatie (uit- & inbreiding) in landgebruik hydrologisch balans Verlies aan doorlaatbaarheid (verzegeling ): Infiltratie Neerslagafvloei Evapotranspiratie bos 10-20% verzegeling Verandering in waterbalans met toenemende verzegeling in urbane gebieden: Streams in the urban landscape Paul & Meyer 2001_Annu. Rev. Ecol. Syst.: 32 35-50% verzegeling 75-100% verzegeling Pieken in debiet Droogte op andere momenten 1
Klimaatsverandering 2005 Europa voelt de hitte Hitte-golven & extreme weersomstandigheden Oplossingen Civieltechnische (bv. airconditioning, isolatie, doorlatende verhardingen, waterretentiebekkens,.) vaak monofunctioneel, duur?, complex?, duurzaam? Natuurtechnische oplossingen (bv. meer groen: (regen)tuinen, parken, bomen, straatgroen, wadi s, multifunctioneel, duurzaam? Maar ruimteprobleem voor de meeste natuurtechnische oplossingen, behalve gevelgroen & groendaken Groendaken & Gevelgroen Maar: Gewicht? Geen afbreuk aan dakfuncties? Oppervlakte gevels (bruikbare wandoppervlakte, ondergrondse ruimte) Groendaken Extensieve (vegetatietechnische) groendaken: (Mos-)Sedum (vetkruid)-soorten 10cm substraat, dakhelling: Iris pumila 15, expositie: ZW Groendaken Eenvoudige Intensieve groendaken Allium cernuum Versterking hitteeilandeffect http://www.rainharvest.co.za/2011/06/greeningour-cities-part-2/ 2
Groendaken Groendaken Gebruiksintensieve groendaken (daktuinen s.s.) Extensieve groendaken Intensieve groendaken Natuurlijke Geïnitieerde Vegetatietechnische Eenvoudige intensieve Gebruiks-intensieve spontane spontane groendaken groendaken groendaken (daktuin) groendaken groendaken secundaire Mos-Sedum begroeiingen (MS) Grazige, kruidachtige Grazige, kruidachtige plantengem. op begroeiingen (SMK) solitaire bomen, planten- Sedum-Mos-Kruidachtige begroeiingen met struiken begroeiingen met struiken en antropogene begroeiingen(sgk) Sedum-Gras-Kruidachtige bakken, waterpartijen enz. standplaats Dwergstruikenbegroeiingen(DSt) MS SMK SGK DSt Zelfregulerend Niet zelfregulerend Bijna volledig onafhankelijk van onderhoud Onderhoudsintensief MEER NATUURLIJK Overgangen 15-20cm Continue reeks zonder strikte grenzen ARTIFICIEEL Op bestaande gebouwen veelal Extensieve groendaken Intensieve groendaken Natuurlijke Geïnitieerde Vegetatietechnische Eenvoudige intensieve Gebruiks-intensieve spontane spontane groendaken groendaken groendaken (daktuin) groendaken groendaken secundaire Mos-Sedum begroeiingen (MS) Grazige, kruidachtige Grazige, kruidachtige plantengem. op begroeiingen (SMK) solitaire bomen, planten- Sedum-Mos-Kruidachtige begroeiingen met struiken begroeiingen met struiken en antropogene begroeiingen(sgk) Sedum-Gras-Kruidachtige bakken, waterpartijen enz. standplaats Dwergstruikenbegroeiingen(DSt) Groendaken: van extensief naar intensief Elke (planten)soort ± unieke standplaatscondities RHS Plant finder: ca.75000 taxa Groenhabitats ( Lebensbereiche ) MS SMK SGK DSt Zelfregulerend Niet zelfregulerend Bijna volledig onafhankelijk van onderhoud Onderhoudsintensief MEER NATUURLIJK 15-20cm ARTIFICIEEL Overgangen Continue reeks zonder strikte grenzen MS: mossen-vetkruiden 2-3cm SM: vetkruiden-mossen 6cm SG: vetkruiden-grassen 6-10cm GK: grassen-kruiden 8-15cm KDs: kruiden-dwergstruiken 15cm MS SM SG GK KDs MS: mossen-vetkruiden 2-3cm SM: vetkruiden-mossen 6cm SG: vetkruiden-grassen 6-10cm GK: grassen-kruiden 8-15cm KDs: kruiden-dwergstruiken 15cm MS: Cladonia spp. Bryum capillare Bryum argenteum Ceratodon purpureus Tortula muralis Grimmia pulvinata Brachythecium rutabulum (schad) Sedum album Sedum acre Saxifraga paniculata (schad.) Sempervivum tectorum Éénjarige spp. (Erophila verna, Saxifraga tridactylites, Vulpia myuros) SM: Sedum acre Sedum hispanicum Sedum hybridum Sedum sexangulare Sedum spurium Sedum rupestre Bryum spp. Ceratodon purpureus Brachythecium spp. Petrorhagia saxifraga 3
SG: vetkruiden-grassen 6-10cm GK: grassen-kruiden 8-15cm KDs: kruiden-dwergstruiken 15cm GK: SG: Sedum spp. Allium schoenoprasum Aurinia saxatilis Dianthus arenarius Dianthus carthusianorum Dianthus deltoides Euphorbia cyparissias Euphorbia myrsinites Hieracum pilosella Linum perenne Origanum vulgare Petrorhagia saxifraga Potentilla verna Thymus serpyllum Saponaria ocymoides Verbascum nigrum Anthyllis vulneraria Armeria maritima Campanula rotundifolia Echium vulgare Festuca glauca Galium verum Geranium sanguineum Helianthum nummularium Hypericum perforatum Iris pumila Leontodon hispidus Leucanthemum vulgare Linaria vulgaris Lotus corniculatus Primula veris Sanguisorba minor Sciabiosia columbaria Silene vulgaris Thymus praecox KDs: Genista lydia Genista tinctoria Helianthemum spp. Lavandula angustifolia Perovskia abrotanoides Rosa pimpinellifolia Salix repens Santolina chamaecyparissus Teucrium chamaedrys Pinus mugo var. pumilio Cf. Krupka (1992) Huidige soortensamenstelling/keuze aangepast aan klimaatsverandering? Vooral overbrugging droogteperioden, evt. problematisch wellicht pleidooi voor iets dikkere groendaken? Klimaatsverandering kenmerken plantenkenmerken koppelen aan soorten nieuwsoortige groendaken ass Plant traits (relevant klimaats ) van groot # soorten Functionele diversiteit (FD) Maximaliseren FD in groendak -types Keuze soorten in functie van max. FD Keuze soorten afstemmen op die groendaken met hoge FD Assumptie: hoe groter FD, hoe beter het functioneren v/e ecosysteem Soortenlijsten groendaken o.m. in: Opbouw groendaken Randstrook substraat filterdoek (bv.grint) Drainage(evt.+stockage)laag beschermlaag wortelvaste dakdichting 2 1 a b Groenbeheer, een verhaal met toekomst isolatie draagconstructie dampscherm Verwarmde onderruimte Warmdak met isolatie onder de dakdichting en boven de onderconstructie voor verwarmde ruimten! Bron: Hermy et al. (2005) 4
Opbouw: randafwerking Randafwerking belangrijk; ~ probl. vaak met dakranden Vegetatievrije stroken (min. 30 50cm) (int.grdk > ext.grdk) Bouwtechnische aspecten: dakdichting dakdichting (dakbedekking): essentieel traditioneel op vlakke daken bitumen; lasnaden evt. vervangen door waterondoorlatende beton kunststofdakfolies (bv. thermoplasten zoals PVC of elastomeren zoals EPDM) met homogene lasnaden.! Meerdere functies: verbetering brandveiligheid vluchtweg in geval van calamiteiten verbetering windweerstand verbetering drainage vermindering vorming ongewenste overhangende vegetatie betere controle en reparatiemogelijkheid rond randen looppaden ten behoeve van onderhoud vegetatie bescherming van gevel tegen opspatten substraat Vegetatievrije stroken worden al langer aanbevolen en zijn in Duitsland nu verplicht (niet bij ons) Dakdichting blijft van primordiaal belang! Voorkeur volledig gekleefde systemen. Naadloze systemen genieten de voorkeur. Klassieke dakdichting (vnl bitumen) af te raden! Eénlagige systemen af te raden, maar rubberfolie (EPDM) lijkt goed alternatief Meerlagige systemen (bv. beschermlaag, PE-folie) EPDM = Ethyleen Propyleen Dieen Monomeer wortelwerend rhizoomvast Bouwtechnische aspecten: drainagelaag Drainagelaag, 2 functies: afvoer van water bij zware neerslag en tijdelijke stockage van water zodat initiële droogte kan overbrugd worden (evt. extra laag, steenwol op drainagelaag) essentieel voor vlakke groendaken! ook substraatlaag speelt hierin een rol Helling dak: steeds minimaal 1,5 %! Bouwtechnische aspecten: drainagelaag Eisen drainage-materialen: vorstbestendig ook op lange termijn drainerende werking behouden redelijk drukvast (vooral bij de intensieve groendaken) chemisch neutraal (en geen stoffen afgeven die schadelijk zijn voor de vegetatie) bestand zijn tegen stoffen die afgegeven worden door de vegetatie zelf niet rotten. Drainage-materialen: ruime keuze natuurlijke minerale materialen zoals grint, gemalen puimsteen, en lavasteen; lichte minerale materialen zoals gemalen baksteen, geëxpandeerde kleikorrels kunststofschuim, meestal geëxpandeerd polystyreenschuim in platen (EPS), grof gevlochten drainagematten van polyamide Noppenmatten Bouwtechnische aspecten: - filterdoek - substraatlaag Kunststofvlies dat substraatlaag afschermt van drainagelaag (waterdoorlatend, onrotbaar) Substraatlaag (vegetatielaag): het meest typische van een groendak; Aantal eisen: Structuurstabiel ((bv. lava, bims, ) gewone grond) Rel. voedselarm, humusarme (<8%) grond met toeslagstoffen (turf, grint, baksteen,...); ph: 6-7 Wateropslag en drainage is belangrijk Zie tabel 8-11 voor samenvatting éénlagige en meerlagige substraten Substraatsamenstellingen in de praktijk a. Eigenschappen van de op de markt beschikbare substraten in twee perioden (D) Normering is Meerlagig Eenlagig absoluut belangrijk: Kenmerken Eenheden 1990-1995 1995-2002 1990-1995 1995-2002 n=46 n=63 n=38 FLL- n=23 Korrelgrootte-verdeling Forschungsgesellschaft Klei & Schluff leem (Ø 0,063 mm) massa-% 6,5 6,8 2,2 2,6 Zand (Ø = 0,063-2,0) massa-% 27,6 46,6 9,1 Landschaftsentwicklung 10,5 Fijn grint (Ø = 2,0-6,3 mm) massa-% 43,1 38,3 51,0 Landschaftsbau 59,7 E.V. 2002. Grint (Ø = 6,3-12,0 mm) massa-% 22,8 8,3 37,7 27,2 Richtlinie für die Planung, Water- en luchthuishouding Ausführung und Pflege Totaal poriënvolume volume-% 63,9 55,0 66,4 70,5 Maximale watercapaciteit volume-% 44,3 42,9 23,9 von Dachbegrünungen. 24,7 Luchtgehalte bij max.watercapaciteit volume-% 19,6 12,1 42,5 Dachbegrünungsrichtlinie, 45,8 Waterdoorlaatbaarheid mm/min 61,3 37,6 305-600 227-600 Waterdoorlaatbaarheid cm/s - - -FLL, Bonn. - 95p. Organische stoffen Ned.: Losken G. 2006. Gehalte organische stof massa-% 6,1 3,5 -Dakbegroeiingsrichtlijn - ph, Carbonaat- en zoutgehalte. http://www.sbr.nl ph (in CaCl 2) - 6,9 6,8 7,7 7,3 5
Substraat; voorbeelden Voorbeeld concrete basisopbouw ext grdk Voorbeeld: 5. Begroeiing (vaste pl) Omschrijving: 5 5. Sedumbegroeiing, 10kg/m² Lasten (verzadigd): 10 kg/m² 4. Substraat 4. Lavagebaseerd FLL-keuring (+RAL richltijnen) (bv. 6-8cm), ph: ± 7, Org stof 8% 65-85 kg/m² 3. Stockage (minerale vochthoudende platen) 2. Drainagelaag + filterdoek 1. Wortelvaste dakdichting & evt. beschermlaag 3. Minerale rotswol-platen (5cm ca.40 l/m²) 2. Kunststofmat ( 1cm) + filterdoek (2-3kg/m²) 1. FLL-keuring (bv. rubberfolies, EPDM) & PE - FLL- Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau E.V. 2002. Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen. Dachbegrünungsrichtlinie, FLL, Bonn. 95p. - - Ned.: Losken G. 2006. Dakbegroeiingsrichtlijn. http://www.sbr.nl 45 kg/m² 2-3 kg/m² Totaal: 95-120kg/m² Groendaken levende systemen - Geldt voor alle groenelementen Gering Hoog Gering Hoog - Vegetatieveranderingen inherent andere kenmerken (o.m. lasten, verdamping, ) Lasten Dakhelling Kostenherstelling Kosten onderhoud Visuele asp.: Natuur Tuin ±40 Extensieve dakbegroening Eenv. Int. dakbegr. Gebruiksint. dakbegr. Normale daken: onderhevig aan extreme milieucondties! Reductie renovatiekosten: dakbedekking met groendak gaat langer mee; dakbedekking afgeschermd UV-straling, hagel, extreme temperaturen (op bitumendichting: + ca. 30jr; op EPDM: +?) Ecologische diensten/functies temperatuurschommelingen beperkter, maar nog altijd extremer dan op grondniv eau nieuwe ecosystemen, en geen compensatie van grondniveau liggende ecosystemen! 6
Runoff Coefficient 4/02/2015 : energieprestatie Gaffin et al. (2005) Report Center for Climate systems Res., New York 7 Zeven energiefluxen van energiebalansmodellen Energetische vergelijking tussen kiezel- en groendak Bestrijding hitte-eilandeffect Sleutelkenmerken inzake energieprestatie: Albedo Afdekking dakdichting Beplanting: koeling door evapotranspiratie en fotosynthese lage(re) dakoppervlaktetemperaturen reductie warmteflux doorheen dak Energieprestatie Saiz et al. (2006) Comparative Life Cycle Assessment of standard and green roofs. Environ.Sci.Technol. 40: 4312-4316 Saiz et al. (2006): residentieel appartements-gebouw met plat dak in Madrid jaarlijks energieverbruik: - 1,2 % (groendak op slechts 16% vd buitenoppervlak vh gebouw) grotere winst wanneer dak/envelope verhouding Reductie warmteflux: 6,2%; Reductie in piekuurkoeling in bovenverdiepingen tot 25% Santamourisa et al. (2007): 2 verdiepingen gebouw in kliniek, opgedeeld in 8 zones Vergelijkbare (reducties koelingnood 6-49% (seizoenale variatie)) Getter & Rowe (2006) HortScience 41:1276-1285 Reductie kamertemp. 3-4 C als buitentemp. ts 25-30 C (Peck et al. 1999) Iedere daling met 0,5 C elect.verbruik voor air-cond daalt tot 8% Indeling in 16 zones gebaseerd op de verdiepingen Energieprestatie: onderzoeksresultaten Kumar & Kauslik (2005)- Performance of green roof and shading for thermal protection of buildings. Building and Environment 40: 1505-1511 mathematisch model en validatie met (intensief ) groendakgegevens in Yamuna Nagar (India) Kamerluchttemperatuur gereduceerd met gemid. 7,2 C; max. reductie tijdens de temperatuurpiek periode (12-15.00) en minimaal bij afwezigheid vd zon hoe hoger LAI, hoe groter de luchttemp reductie indoor temperatuurreductie pleidooi voor intensieve groendaken, maar voor beschaduwing huizen Time (hrs) Gemid.kamer(6x5x4m)-temperatuur zonder groendak: 28,47 C met groendak: 25,7 C ( = 3,3 C) Waterbalans in steden sterk verstoord - functies 1 CLOSED PAVEMENT Waterretentiefunctie: reduceren neerslagafvoer CONVENTIONAL ROOF TREE GREEN FACADE HALF-CLOSED PAVEMENT EXTENSIVE GREEN ROOF LAWN Runoff coefficient % runoff in vgl met regenval : - grote variatie tussen bodembedekking & - binnen bodembedekking OPEN WATER neerslag 0 INTENSIVE GREEN ROOF Relatie tussen runoff & bedekking (%) van de vegetatie BORDER OPEN PAVEMENT SHRUB RAIN GARDEN afvloei Retentie : 54,4% Hoe hoger de vegetatiebedekking, hoe lager de neerslagafvloei Evapotranspiratie op 11 extensieve groendaken (5-14cm) tussen winter en zomer in verdamping en run-off! Pauleit & Duhme 2000 Landsc & Urb Plan 52:1-20, vooral tabel 2 & Ong 2003 Landsc & Urb plan 63: 197-211 (fig) 7
Reductie afvoer & Vertraging afvoer Vertraging afvoer op ext groendaken met ca. 15-20min Vertraging afvoer stijgt van extensief naar intensief Waterretentie bij vers chillende groendaktypes (Richtlinie Planung, Ausführ. und Pflege von Dachbegrün. 2002) Groendaktype Opbouwdikte(cm) Begroeiing Water-retentie Jaarbasis (% ) Extensief 2-4 Mos-Sedum 40 0.60 >4 6 Sedum-Mos 45 0.55 >6-10 Sedum-Mos-Kruid 50 0.50 >10-15 Sedum-Kruid-Gras 55 0.45 >15-20 Gras-Kruid 60 0.40 Intensief 15-25 Grasland, Kruiden en Dwergstruiken >25-50 Grasland, Kruiden en Struiken >50 Grasland, kruiden, struiken en bomen Stijgende waterretentie (jaarbas is) 60 0.40 70 0.30 > 90 0.10 Afv loeiwaarden Vormgeving en esthetische aspecten hebben o.m. het effect van kleuren te maken Geel vrolijk, helder, opdringerig, aanlokkelijk Oranje sfeer van opwinding, dynamiek en drama (herfstkleuren) Rood schreeuwerig, onrustig, fel, weinig sereen, druk, te levend en te opwindend Violet weinig opvallend, niet echt vrolijk, eerder schuw Blauw tegelijkertijd verbazing en frustratie oproepend, koel, kalm e afstandelijk Groen verfrissend, rustgevend, harmonie Wit perceptie wordt beïnvloed door combinatie met andere kleuren bladeren en bloemen Psychologisch effecten ( psychotoop ) Horticultural therapy is a timeproven practice (American Horticultural Therapy Association) http://ahta.org/ Structuur/Fysische (bio)chemische G EZONDH EID Psyche/Sociale Psychologische effecten, ontspanning, therapeutische effecten & sociale interesse bijdragen aan het emotioneel welzijn & finaal aan gezondheid Ulrich R.S. 1984. View through a window may influence recovery from surgery. Science 224: 420-421 Problemen met gebouwgroen Planten Afstemming op standplaats Materialen, Gebreken, Nawerking Gebouw interactie Mens Gebrek aan kennis, ontwerp, uitvoering(incl.omstandigheden), onderhoud, klant-ontwerper relatie Samenvattend: multifunctioneel groen! Economische voordelen Verminderde renovatiekosten (levensduur groendaken: vele jr) Verminderde energiekosten (weinig) Verminderde kosten voor waterzuivering (20-90 % minder run-off; vertraging afvloei ecol.voordelen) Substituut voor verloren ruimte op grondniveau (planningsvoorschriften) Extra ruimte voor gebruik Ecologische voordelen Reductie urbane warmte-eiland effect (binding stof, microklimaat) Vermindering lawaailast (geluidsabsorbie (ca. 8% op gebouwniveau) i.p.v. geluidsreflectie) Habitat voor dieren en planten Hergebruik van materialen (bv. rubber, polyethyleen, geexpand. polystyreen geschikt voor productie van drainage laag) Andere voordelen Psychologische effecten (welzijn) + IMAGO-building Vormgevingselement (stedebouwkundige Esthetische effecten Ext.groendaken: breed toepasbaar, zelfregulerend, maar alleen niet zaligmakend geïntegreerde benadering 8
Conclusies Groendaken vervullen groot # functies (o.m. waterretentie, koeling, psychische, vormgeving bijdrage tot klimaatrobuuste steden)! Maar aanzienlijke ngl gebouw-, groenelement & kenmerken groenelement; grote variatie & grote mogelijkheden Perspectieven in context van klimaatsverandering, duurzaamheid, verhaal met toekomst Beperkingen op bestaande gebouwen (vnl. lasten) Kwaliteitseisen essentieel voor: langetermijnprestaties toepassing groenelementen firma & klant Nood aan: Code goede praktijk, richtlijnen Vl, Be Groen >> aankleding geïntegreerde benadering Veel info komt uit: Colofon: Groenbeheer, een verhaal met toekomst Martin Hermy in samenwerking met Mieke Schauvliege (afdeling Bos en Groen) en Greet Tijskens (Velt) 2005-576p. Een uitgave van Velt vzw, Uitbreidingstraat 392c, 2600 Berchem D/2005/3489/I ISBN 90-8066-222-4 Groendaken (en algemeen gebouwbegroening), een verhaal met toekomst 9