Klimatická změna zesiluje extrémy počasí, města se přehřívají a vědci hledají řešení, které bude dlouhodobé a udržitelné. Dizertační práce Jana Vystrčila z Ústavu pozemního stavitelství Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně pod vedením Karla Šuhajdy zkoumá vegetační fasády jako řešení pro lepší mikroklima měst s důrazem na jejich chování během horkého letního počasí. Práce je součástí dlouhodobého rozsáhlého výzkumu, kterému se vědci z FAST VUT věnují komplexně již od roku2015.
Klimatická výzva zblízka
Výzkum vlivu zelených fasád na budovy i její bezprostřední okolí nabyl v posledních letech na naléhavosti. „Zajímal mě nejen okamžitý efekt, ale také to, jak se fasáda chová v průběhu celého dne, jak reaguje na výkyvy teplot a jaké tepelné mikroklima vytváří v okolí budovy,“ popisuje Jan Vystrčil záměr práce. Pozorování zahrnovalo sledování vlhkosti, teplot, spotřeby vody nebo změn hmotnosti substrátu způsobených spotřebou vody a růstem vegetace. Výsledky výzkumu potvrdily, že zeleň na vnějších stěnách skutečně "klimatizuje" nejen samotné budovy, ale i jejich okolí, a přispívá k vyšší kvalitě prostředí v zastavěných oblastech.
Fasády jako zelená klimatizace
Vegetační fasády, tedy vertikální povrchy porostlé rostlinami, nejsou jen estetickým doplňkem moderní architektury. Podle Vystrčila představují účinný nástroj, jak čelit fenoménu městských tepelných ostrovů (UHI, Urban Heat Island) a snižování tepelného stresu. Tepelné ostrovy vznikají akumulací slunečního záření v pevných městských površích, což vede ke zvýšené teplotě vzduchu v městském prostředí až o desítky stupňů Celsia oproti okolní krajině.
Zatímco klasické fasádní materiály, jako keramika, dřevo nebo HPL panely, tuto akumulaci umocňují, zelené fasády díky evapotranspiraci (výparu ze zemského povrchu do atmosféry) aktivně ochlazují své okolí. Rostliny v nich fungují jako přirozené „chladiče“. Při odpařování vody navíc spotřebovávají energii, čímž ještě více snižují teplotu svého okolí. Podle výsledků dlouhodobého výzkumu dokáže zeleň na fasádách snížit povrchovou teplotu budovy až o 14,5 °C.
V současnosti se pro ozelenění staveb využívají různé systémy – popínavé rostliny zasazené v zemi nebo truhlících pnoucí se po stěně nebo vybrané druhy rostlin se umístěné v nádobách nebo panelech upevněných na stěně nebo předsazené konstrukci. Většina rostlin, které se pro vertikální zelené stěny využívají, jsou běžně dostupné nenáročné trvalky, například kakosty, rozchodníky, bergenie, barvínky nebo dlužicha americká s atraktivními červenými listy.
Přímo na Fakultě stavební vědci již dříve vyvinuli modulární systém panelů vytvořených 3D tiskem. Vyrábí se z recyklovaného nebo kompozitního materiálu, další výhodou je nízká hmotnost, vysoká životnost a přizpůsobení konkrétnímu řešení, což zahrnuje nejen design, ale i možnost integrovat různé prvky přímo do konstrukce.
Experimentální výzkum a digitální dvojče
Kromě snížení teploty přímo na budově výzkum prokázal také nižší průměrné denní teploty vzduchu v bezprostřední blízkosti fasády o více než 5 °C. V některých dnech dosáhl rozdíl maximálních teplot více než 11 °C.
Pro zpřesnění výsledků experimentu využil Vystrčil také počítačovou simulaci, díky níž vytvořil přesný digitální model zkoumané fasády. Software Envi-met umožňuje modelovat chování teploty, vlhkosti i proudění vzduchu. Vytvořil dva modely – jeden s vegetační fasádou a druhý bez – a porovnal je z hlediska klíčových ukazatelů tepelného komfortu – MRT (střední radiační teplota), PET (fyzikální ekvivalentní teplota) a UTCI (univerzální index tepelného klimatu). Všechny tyto indikátory se ve scénáři se zelenou fasádou zlepšily.
Výsledky jednoznačně prokázaly pozitivní dopad vegetace na kvalitu prostředí v úrovni člověka, tedy přibližně 1,5 metru nad zemí. V místě s vegetací byla zaznamenána nižší míra tepelného stresu, což potvrzuje smysluplnost aplikace těchto systémů právě v hustě osídlených oblastech.
Efektivní, dostupné, krásné
Spotřeba vody se ukázala jako poměrně nízká – 1,15 l/m² zelené fasády za den. Cena jednoho metru čtverečního fasády bez stavební přípravy byla 13 500 Kč, což je srovnatelné s kvalitními obkladovými materiály. „Spotřebu vody sledujeme dlouhodobě jako jeden z hlavních ekonomických ukazatelů zelených fasád. Hodnoty potvrzují, že je srovnatelná s běžnou zálivkou pokojových rostlin v domácnosti,“ doplňuje David Bečkovský, který je jedním ze zakladatelů výzkumu zelených stěn na Fakultě stavební VUT. Fasáda přitom kromě klimatizační funkce zvyšuje i biodiverzitu, protože přitahuje hmyz, zachytává prach a emise a vizuálně oživuje městský prostor.
Zelené fasády jsou jednou z možností, jak využít vegetaci jako součást pozemních staveb. Známější a zatím více rozšířené jsou zelené střechy. Při zvažování možnosti uplatnění ozeleněné střechy i fasády zároveň je třeba přemýšlet například o hospodaření s dešťovými vodami. Zelené střechy totiž účinně redukují odtok srážkových vod ze střech objektů. Pokud však současně investor chce využívat dešťovou vodu i pro zálivku vegetační fasády, nemusí být její množství dostatečné.
S ohledem na snížení teploty povrchu budovy a pobytového vnějšího prostoru ve městech mohou být vegetační fasády přínosnější než třeba zelené střechy. „Při navrhování konkrétního řešení je ideální, aby už od začátku na projektu pracovali odborníci, kteří mají znalosti obou systémů. Ve fázi návrhu i realizace je design fasád i střech práce na pomezí oborů. Především architektury, pozemního stavitelství a zahradnictví či krajinářské architektury.
Pro správný návrh a realizaci je nutný mezioborový dialog, který jednotlivé obory propojí a stanoví konstrukční řešení, vhodné materiály a druhy rostlin,“ vysvětluje Vystrčil jedno z úskalí zelených stěn. Na tématu vegetačních fasád i zelených střech a jejich propojení výzkumný tým pracuje a věří, že jeho přínos bude v kontextu udržitelného stavitelství čím dál výraznější.
Výzkum pokračuje
Dizertační prací pro Jana Vystrčila výzkum nekončí. Chce dále analyzovat různé typy vegetačních fasád, jejich dlouhodobé chování a vliv na proudění vzduchu ve větrané mezeře za vegetací. Zvažuje také reálné případové studie v městském prostředí a propojení výzkumu s praxí, například formou spolupráce s architekty, developery nebo městy. V této souvislosti je nutné také pracovat na vyčíslení dlouhodobých nákladů pro různé typy vegetačních fasád, jejich závlahu nebo údržbu a vhodnost využití v konkrétních případech.
Vegetační fasády dnes nejsou jen architektonickým experimentem, ale postupně se stávají funkčním nástrojem pro adaptaci měst na klimatickou změnu. Dizertační práce Jana Vystrčila přináší důkazy o tom, že zeleň na fasádách má měřitelný a pozitivní dopad na prostředí, ve kterém žijeme.
Komentáře