Jak zmiany klimatu wpływają na budynki i ich otoczenie?

Długotrwałe ekstremalne upały i mrozy, huraganowe wiatry oraz deszcze padające z nieznaną dotąd w polskich miastach intensywnością to nie scenariusze filmów katastroficznych, ale rzeczywistość, z którą borykają się coraz częściej mieszkańcy aglomeracji. Zmiany klimatu stawiają budownictwo i architekturę przed trudną próbą – od zastosowanych rozwiązań zależy nie tylko komfort codziennego życia, ale często również zdrowie, a nawet życie mieszkańców. Odpowiedź na pytanie, czy dany budynek jest przygotowany do nowych uwarunkowań pogodowych nie jest prosta i wymaga solidnego przeanalizowania co najmniej poniższych czynników.

Fot. © jozsitoeroe – stock.adobe.com

Zmiany klimatu a powierzchnie pod zabudowę

Atrakcyjne i kosztowne miejskie działki budowlane mogą wkrótce okazać się miejscami, w których nie będzie można mieszkać. Adaptacja zagospodarowania gruntów do przewidywanych zmian klimatu wymaga bowiem od włodarzy miast wyłączania coraz większych powierzchni spod zabudowy – głównie w związku z rosnącym zagrożeniem powodzią, podtopieniami i osuwiskami.

Czy konstrukcja nośna budynku wytrzyma zmiany klimatu?

Fakt, że dany budynek przetrwał bez uszczerbku kilkadziesiąt lat, nie oznacza niestety, że przetrwa kolejne. Zmiany klimatu spowodują, że na elementy konstrukcyjne będą działać zupełnie nowe (i często skrajne) siły. Zwiększy się amplituda temperatur. Długotrwałe, nieodnotowywane wcześniej upały nie oznaczają w polskim klimacie tego, że znikną ekstremalne mrozy. Coraz częściej budynki będą też musiały stawić czoła niespotykanym wcześniej w kraju
huraganowym wiatrom. Wyzwania stojące przed polskim budownictwem zaczynają się zresztą – dosłownie – od fundamentów. Wyższy poziom wód gruntowych i częstsze zagrożenia osuwiskami wymagają od architektów oraz budowlańców zmian przyzwyczajeń utrwalonych przez dziesięciolecia.

Systemy wewnętrzne dostosowane do zmian klimatu

Wraz ze wzrostem średniej temperatury, rośnie również znaczenie systemów wentylacyjnych w budynkach. Od sprawności ich działania oraz zastosowanych rozwiązań zależeć będzie komfort mieszkańców. Nowoczesny, prawidłowo zaprojektowany dom o odpowiedniej izolacyjności cieplnej, wyposażony w instalacje zacienienia zewnętrznego i wydajną wentylację, nie wymaga stosowania dodatkowych układów z systemami chłodzenia i klimatyzacji. Zmiany klimatu to również wyzwanie dla przydomowych instalacji kanalizacyjnych. Trudno spodziewać się, aby potrafiły w krótkim czasie przyjąć ogromne ilości wody, które spadają w trakcie ulew i deszczy nawalnych. Zamiast jednak odprowadzać ją do kanalizacji, warto sięgnąć po rozwiązania, które pozwolą jak najwięcej wody zatrzymać w krajobrazie miejskim, na przykład dzięki zmianie profilu ulic, doprojektowaniu zieleni lub powierzchni przepuszczalnych, odprowadzeniu wód opadowych do zbiorników otwartych na terenach zielonych.

Zmiany klimatu przynoszą uciążliwe upały

Spowodowany przez zmiany klimatyczne wzrost temperatury jest szczególnie odczuwalny w miastach. Dominujące w aglomeracjach asfalt, żelbet i betonowe elewacje budynków latem za dnia mocno się nagrzewają, a w nocy całe ciepło przekazują otoczeniu. W konsekwencji w centrach miast temperatura powietrza jest wyższa niż w niezabudowanej okolicy. Różnica wynosi średnio od 1 do 2°C, ale może też sięgać nawet 10°C. Takie zjawisko nazywane miejską wyspą ciepła odczuwa się głównie nocą i wczesnym rankiem. Wyspa ciepła jest tym większa, im większa jest gęstość zabudowy i im mniej jest zieleni oraz wody, czyli tzw. powierzchni biologicznie czynnych. Nie znaczy to jednak, że mieszkańcy miast w swoich domach i mieszkaniach skazani są na ryzykowanie zdrowia oraz życia w przegrzanych pomieszczeniach. Szukając prostych rozwiązań, warto spojrzeć choćby na przykłady krajów południa Europy, gdzie ludzie praktycznie od zawsze muszą mierzyć się z wyzwaniem długotrwałych upałów. Bez względu na to, czy chodzi o wielopiętrowy blok czy dom jednorodzinny, każde okno jest tam obowiązkowo wyposażone w okiennice lub zewnętrzne markizy. To rozwiązanie znacznie lepsze niż często spotykane w polskich domach rolety lub żaluzje. Pozwala ono bowiem zatrzymać ciepło jeszcze przed jego przeniknięciem do wnętrza pomieszczenia. Warto pamiętać, że sposobem na upały jest… dobre ocieplenie budynku. Właściwe zabezpieczenie termiczne ścian powoduje, że ciepłe powietrze nie będzie przenikać do wnętrza. Efekt można zaobserwować np. w starych kamienicach, których grube ściany powodują, że w upalne dni w środku jest znacznie chłodniej.

Zobacz: Jak ocieplić dom energooszczędny?

Powodzie – kolejne potwierdzenie na zmiany klimatu

O niszczycielskiej sile wody przekonują się co jakiś czas mieszkańcy wielu miast Polski. Niestety, zmiany klimatu spowodują, że ryzyko powodzi podtopień będzie z każdym rokiem rosło. Deszcze nawalne, podwyższony poziom rzek, wyższy stan wód gruntowych oraz zwiększone ryzyko osuwisk sprawiają, że lista terenów, na których nie wolno budować domów, będzie się rozszerzać. Aktualne mapy stref powodziowych znaleźć można na portalu www.powodz.gov.pl.

Normy budowlane – jak klimat wpływa na legislację

Zmiany klimatu pociągają za sobą zmiany legislacyjne dotyczące budownictwa. Przełomowym był rok 2010, w którym w życie weszła unijna dyrektywa 2010/31/UE oraz jej nowelizacja – Energy Performance of Buildings Directive (tzw. recast EPBD).

Dyrektywa 2010/31/UE dotyczy charakterystyki energetycznej budynków. Nakłada ona na państwa członkowskie UE obowiązek zapewnienia, aby do końca 2020 r. każdy nowy budynek był obiektem o niemal zerowym zużyciu energii. Dyrektywa definiuje go jako „budynek o bardzo wysokiej charakterystyce energetycznej, cechujący się niskim zużyciem energii”. Energia ta powinna pochodzić w znacznym stopniu ze źródeł odnawialnych i być wytwarzana na miejscu lub w pobliżu. Recast EPBD kładzie szczególny nacisk na poprawę standardu energetycznego budynków przez wprowadzenie polityki zrównoważonej, ukierunkowanej na jak najmniejsze zapotrzebowanie na energię, nawet bliskie zeru. Recast określił też zasady dotyczące sankcji w przypadku naruszenia krajowych przepisów oraz konieczności opracowania planów mających na celu zwiększenie liczby instrumentów wsparcia finansowego. W Polsce zasadniczą rolę w systemie oceny charakterystyki energetycznej budynku pełni certyfikat energetyczny.

Nowoczesne rozwiązania sposobem na dostosowanie się do zmian klimatu

Tradycyjne budynki zużywają 40% całkowitej energii paliw kopalnych w USA oraz Unii Europejskiej i są jedną z głównych przyczyn emisji gazów cieplarnianych. Jak najmniejsze zużycie energii w budynkach jest uznawane za dobry sposób na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, a także na częściowe uniezależnienie gospodarki od paliw kopalnych. Zmiany w budownictwie napędza również potrzeba adaptacji do zmian klimatu – jak choćby konieczność stawienia czoła coraz bardziej prawdopodobnym przerwom w dostawie energii elektrycznej. Z roku na rok popularność zdobywają budynki pasywne, zeroemisyjne oraz zeroenergetyczne.

Dom pasywny to dom energooszczędny, który rocznie potrzebuje maksymalnie 15 kWh/m. Zapotrzebowanie to może być jednak niższe – niektóre budynki pasywne w ogóle nie potrzebują źródła ogrzewania. Uzyskanie tak małego zużycia energii możliwe jest dzięki doskonałej izolacyjności wszystkich przegród zewnętrznych oraz wykorzystywaniu energii słonecznej, wiatrowej i ziemnej oraz odzyskiwaniu ciepła z każdego praktycznie źródła domowego – powietrza wentylacyjnego, oświetlenia, sprzętu AGD, a nawet wytwarzanego przez samych mieszkańców. Domy pasywne są zabezpieczane od zewnątrz grubą warstwą izolacyjną. Mają systemy wentylacji z wymiennikami ciepła oraz bardzo szczelnymi oknami niskoemisyjnymi. Poza wymiernymi oszczędnościami, dla mieszkańców domu pasywnego ważny jest korzystny mikroklimat. Oznacza on optymalną temperaturę powietrza i wszystkich powierzchni, wilgotność oraz określone prędkość i zawirowania powietrza. Jest to możliwe między innymi dzięki systemom wentylacji z wymiennikami ciepła, które wstępnie ogrzewają lub schładzają napływające powietrze, pozwalając utrzymać minimalną różnicę temperatury.

Sprawna wentylacja mechaniczna nie tylko zapewnia w domu pasywnym poczucie komfortu cieplnego w zimie, ale też umożliwia schłodzenie napływającego powietrza latem, pozwalając na przyjemny mikroklimat wnętrza bez konieczności używania klimatyzatorów. Utrzymanie równomiernej temperatury powietrza w całym pomieszczeniu, również przy ścianach i oknach, zapobiega cyrkulacji powietrza oraz powstawaniu przeciągów. Ponadto stała wymiana powietrza chroni przed rozwojem mikroorganizmów oraz wywoływanych przez nie chorób.

Niektóre budynki przekraczają granicę pasywności i wkraczają na grunt jeszcze bardziej ekologiczny – zeroemisyjny. Radykalne zmniejszenie zapotrzebowania mocy oraz wykorzystanie odnawialnych źródeł ciepła pozwalają im osiągnąć neutralny dla środowiska bilans emisji dwutlenku węgla. Coraz głośniej w budownictwie mówi się również o domach zeroenergetycznych.

W budynkach zeroenergetycznych energia jest wytwarzana lokalnie, dzięki połączeniu technologii wytwarzania jej ze źródeł alternatywnych, takich jak energia słoneczna i wiatr – przy jednoczesnym zmniejszeniu całkowitego zużycia energii – z wysoce energooszczędnymi systemami ogrzewania, wentylacji, klimatyzacji i technologii oświetleniowych.

Tab. Porównanie cech budynków w różnych standardach energetycznych

Pozytywne wykorzystanie zjawisk klimatycznych
Energia słoneczna jest podstawowym źródłem energii zewnętrznej dla domu pasywnego. Wszelkiego rodzaju przeszklenia zaprojektowane w budynku sprzyjają w znaczącym stopniu pozyskiwaniu energii słonecznej. Wykorzystanie tej energii może polegać na takim ustawieniu bryły budynku w stosunku do stron świata, aby wszystkie znajdujące się w nim pomieszczenia wymagające ogrzewania zostały usytuowane od strony elewacji południowej. Dzięki temu okna znajdujące się w poszczególnych pomieszczeniach będą przepuszczać jak największe pasmo światła słonecznego.

Zieleń przydomowa i osiedlowa pomoże przetrwać zmiany klimatu

Jeśli mielibyśmy szukać sojusznika w adaptacji miast do zmian klimatu, to na pewno największym z nich byłaby zieleń. Generalnie obowiązująca zasada to „im więcej zieleni, tym mniej dotkliwe zmiany klimatyczne”.

Zieleń schładza otoczenie, filtruje powietrze, zatrzymuje zanieczyszczenia pyłowe, pochłania hałas, zmniejsza ryzyko powodzi oraz nadaje przyjemny charakter miejscom. Roślinność pochłania promienie słoneczne i dwutlenek węgla. Co więcej „działa” bez względu na powierzchnię, jaką zajmuje. Duże miejskie parki są tak samo ważnym elementem przygotowania do zmian klimatycznych jak przydomowe ogródki, osiedlowe skwery czy wąskie pasy zieleni oddzielające jezdnie. W centrach miast, gdzie nieraz trudno znaleźć miejsce na roślinność, znakomicie sprawdzają się tzw. zielone dachy i ściany.

Zalety zielonych ścian i dachów:

• Oczyszczanie powietrza – rośliny filtrują pyły zawieszone w powietrzu oraz przetwarzają dwutlenek węgla w tlen, przez co przyczyniają się do oczyszczania powietrza.
• Obniżenie temperatury otoczenia – rośliny pochłaniają światło słoneczne, 50% jest absorbowane, a 30% odbite; tak więc pomaga to stworzyć chłodniejszy i bardziej przyjemny klimat. W odniesieniu do warunków panujących we wnętrzach oznacza to, że klimatyzacja nie musi pracować tak intensywnie, a to z kolei przekłada się na oszczędność energii. I tu również widać dodatkowy, pozytywny wpływ na klimat w bezpośrednim sąsiedztwie budynku oraz na temperaturę w mieście. Specjaliści szacują, że zielone dachy i ściany mogą obniżyć temperaturę w mieście o 3°C.
• Gromadzenie wody deszczowej – woda deszczowa jest buforowana w warstwie roślinnej, podłożu i warstwie drenującej. Opóźnia to odprowadzenie wód opadowych do kanalizacji oraz oczyszcza wodę deszczową. Woda odparowuje także przez rośliny. Wszystko to przyczynia się do stabilizacji poziomu wód gruntowych, zmniejsza obciążenia szczytowe sieci kanalizacyjnej oraz ryzyko powodzi.
• Obniżenie poziomu hałasu – zielony dach i ściana są niczym bariery dźwiękowe dla budynku. Pochłaniają hałas, tak więc tworzą cichsze otoczenie zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynku.
• Zwiększenie bioróżnorodności – różne gatunki rozchodników, ziół, traw i roślin żywicielskich stanowią schronienie dla ptaków, motyli oraz innych owadów.
• Utworzenie warstwy ognioodpornej – cechą naturalną roślin jest zawartość w nich dużej ilości wilgoci. Zielony dach lub ściana umożliwia stworzenie na budynku naturalnej warstwy ognioodpornej.

Sprawdź: Zielone budynki w liczbach. Raport 2019

Współczesne technologie pozwalają na zastępowanie zielenią miejsc, które dotychczas kojarzyły się wyłącznie z betonem lub asfaltem. Przykładem są osiedlowe parkingi, na których zamontować obecnie można tzw. ekokratkę – nowoczesny, ekologiczny system wzmacniania nawierzchni. Kratki wzmacniają podłoże i zapewniają równomierne rozłożenie obciążeń – jednocześnie umożliwiają posadzenie wewnątrz łatwej w utrzymaniu trawy.

Ciekawym rozwiązaniem jest również ogród deszczowy – nasadzenia w gruncie bądź pojemniku roślin, które usuwają zanieczyszczenia z przepływającej wody deszczowej zbieranej z powierzchni dróg, placów i dachów. Dzięki nim mniej wody spływa z powierzchni nieprzepuszczalnych (chodniki, ulice, parkingi, place) do kanalizacji, ponieważ rośliny zachowują ją w krajobrazie, zwiększając w ten sposób jej retencję. Chociaż ogród deszczowy przypomina zwykły, sadzone są w nim rośliny hydrofitowe. Ich korzenie bądź kłącza zatrzymują zanieczyszczenia z pobranej przez siebie wody, np. metale ciężkie i związki białkowo-tłuszczowe. Podłoże ogrodu, dzięki odpowiednio dobranym warstwom piasku i żwiru, pochłania zanieczyszczenia zawarte w wodzie.

„Opracowanie planów adaptacji do zmian klimatu w miastach powyżej 100 tys. mieszkańców” to koordynowany przez Ministerstwo Środowiska projekt przystosowania terenów miejskich do obecnych i prognozowanych zmian warunków klimatycznych. W inicjatywie biorą udział 44 polskie miasta, dzięki czemu jest to największe tego typu przedsięwzięcie w Europie. Miejskie plany adaptacji powstaną we współpracy władz, mieszkańców oraz ekspertów wiodących ośrodków naukowych w zakresie ochrony środowiska: Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego, Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych oraz firmy inżynieryjno-konsultingowej ARCADIS.

Źródto; 44mpa.pl/klimada.mos.gov.pl/Ministerstwo Środowiska