Substraty wegetacyjne - newralgiczny element dachu zielonego

Tarasy zielone na budynkach kompleksu Angel River we Wrocławiu

Dobranie odpowiedniej technologii do zaplanowanego charakteru zazielenienia wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Ponieważ na dachach zielonych wyjątkowo szybko i łatwo zauważalne są wszystkie błędy popełnione zarówno na etapie projektowania, doboru materiałów, jak i wykonania, warto w tym zakresie oprzeć się na gotowych rozwiązaniach systemowych lub, w przypadku rozwiązań nietypowych, powierzyć przygotowanie projektu wykonawczego firmie wyspecjalizowanej w tej dziedzinie. Tym bardziej, że dobrze zaprojektowany dach zielony potrafi być tańszy w realizacji i eksploatacji niż wykonany metodami autorskimi ogrodników czy firm budowlanych. Właściwe dopasowanie systemu drenażowo- retencyjnego pozwala na skuteczne gospodarowanie wodami opadowymi na dachu. Natomiast właściwy wzrost roślin i sprawne funkcjonowanie drenażu są ściśle związane z użytym podłożem wegetacyjnym.

Skutki zastosowania ziemi z wykopu na dachu zielonym

Aspekt prawny

Część wykonawców, zapewne pragnąc obniżyć koszty budowy dachu zielonego, zamiast specjalistycznego podłoża używa ziemi polnej (tzw. ziemi urodzajnej) lub z wykopu. Praktyka ta nie tylko stanowi poważne zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania dachu zielonego, ale jest też niezgodna z prawem budowlanym (Art. 10 Ustawy Prawo budowlane). W przypadku podłóż ogrodniczych klasyfikowanych prawnie jako środki wspomagające uprawę roślin przepisem właściwym jest Artykuł 4 Ustawy o nawozach i nawożeniu z dnia 10 lipca 2007 r. Z przepisów wynika, że każde podłoże użyte na stropie budynku – czy będzie to produkt profesjonalny, czy też gleba pozyskana na placu budowy – wymaga potwierdzenia właściwości chemicznych i fizycznych, określenia ich przydatności do użycia na dachu zielonym oraz uzyskania zezwolenia na wprowadzenie do obrotu. Zmienność parametrów ziemi mineralnej, zawarte w niej pyły, ewentualnie glina całkowicie dyskwalifikują ją jako podłoże zdatne do upraw na dachach budynków, a jej zastosowanie stanowi naruszenie zapisów zarówno Prawa budowlanego, jak i Ustawy o nawozach i nawożeniu. Podobnie jest w przypadku zastosowania podłoża dopuszczonego do innych zastosowań niż na dachach zielonych (np. workowane podłoża typu hobby, np. ziemia pod trawniki, ziemia do kwiatów itp.) i substratów nie posiadających zezwolenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Sam fakt przebadania podłoża, a nawet określenia jego przydatności przez właściwy instytut, nie jest wystarczający dla jego legalnego zastosowania. Zezwolenie MRiRW jest tu dokumentem kluczowym i niezbędnym, a jego brak niesie za sobą ryzyko poniesienia kosztownych konsekwencji.

Rodzaje substratów dachowych ze względu na ich zastosowanie

Możemy wyróżnić trzy rodzaje dachów ze względu na sposób zazielenienia:

• dach w uprawie ekstensywnej
• dach w uprawie półintensywnej
• dach w uprawie intensywnej.

Do każdej z powyżej wymienionych upraw należy stosować odpowiednie substraty o właściwej charakterystyce.

Substrat ekstensywny

Jest przeznaczony dla roślinności mało wymagającej. Niewielka ilość składników organicznych ogranicza narażenie uprawy na wzrost roślinności, której nasiona zostaną naniesione przez wiatr lub ptaki. Najczęściej dachy ekstensywne przykrywane są gotowymi matami rozchodnikowymi. Jeśli nie zależy nam na szybkim efekcie, zamiast mat można użyć tańszych, ale bardziej pracochłonnych sadzonek. Gdy dach nie jest narażony na działanie silnego wiatru można zastosować najtańsze zarówno w zakupie, jak i rozłożeniu pędy lub nasiona rozchodników. Grubość warstwy substratu po uwzględnieniu naturalnego osiadania w przypadku zastosowania maty rozchodnikowej nie powinna być mniejsza niż 8 cm, a w przypadku sadzonek, pędów lub siewu powinna wynieść od 10 do 15 cm.

Substrat półintensywny

Jest podłożem odpowiednim dla roślinności średnio wymagającej. Sprawdzi się doskonale w przypadku łąk kwietnych. Grubość zastosowanej warstwy powinna wynosić średnio od 10 do 15 cm. Nadaje się również pod maty rozchodnikowe, jeśli zależy nam na szybkim wzroście roślin i lepszym efekcie wizualnym. W przypadku wysiewu nasion dobrze jest przykryć go dodatkową 5-centymetrową warstwą substratu trawnikowego o drobnym uziarnieniu i zwiększonej ilości składników odżywczych. Zapewnia on doskonałe warunki do kiełkowania nasion i ułatwia późniejsze koszenie.

Substrat intensywny

To żyzne podłoże dedykowane jest dla najbardziej wymagających roślin. Stosowany jest najczęściej na patiach budynków nad garażami podziemnymi jako warstwa wegetacyjna dla drzew, krzewów, bylin i trawników z rolki. W tym wypadku należy pamiętać, aby warstwa substratu intensywnego nie przekroczyła 35–40 cm. Wysoka zawartość składników organicznych i ograniczony dopływ powietrza przy grubszych warstwach może doprowadzić go tworzenia się procesów gnilnych w dolnej części brył korzeniowych i zamierania roślin. Dlatego jako warstwę uzupełniającą stosuje się podłoże mineralne. Ze względu na wielkość fragmentów kruszywa (do 16 mm) nie należy go używać jako samodzielnego podłoża pod trawę z siewu.

Dachy zielone w uprawie intensywnej na substratach wulkanicznych na osiedlu Spirala Czasu we Wrocławiu

Substrat mineralny

Pozbawiony części organicznej pozwala na magazynowanie wody, składników mineralnych oraz dostęp powietrza do głębszych warstw podłoża. Jest wolnym od iłów i glin odpowiednikiem podglebia. Stosujemy go do formowania skarp, kopczyków oraz wypełniania dolnych części donic pod nasadzenia drzew. Przykryty warstwą ok. 35cm substratu intensywnego zatrzymuje i udostępnia dla roślin spływające z wodą składniki odżywcze.

Substrat trawnikowy

Od pozostałych odróżnia go frakcja kruszywa ograniczona do 8 mm oraz zwiększony udział składników organicznych. Używany jest jako wierzchnia warstwa o grubości ok. 5 cm w przypadku stosowania opisanych wyżej łąk kwietnych lub trawników z siewu. Ułatwia kiełkowanie nasion, przyspiesza wzrost roślin, ale też stanowi podłoże bezpieczne w serwisowaniu – ograniczona frakcja eliminuje ryzyko unoszenia się większych fragmentów kruszywa podczas koszenia, co wydaje się być bardzo istotne dla bezpieczeństwa szczególnie na patiach budynków.

Rodzaje substratów ze względu na skład surowcowy

Zależnie od polityki jakości przyjętej przez producenta substraty posiadają odmienne składy surowcowe. Poza niezbędnymi składnikami organicznymi (np. torf, kompost, kora kompostowa), kluczowym surowcem wykorzystywanym przy produkcji substratów dachowych są chłonne kruszywa łamane. To od nich w dużej mierze zależy trwałość struktury podłoża oraz jego właściwości. Tutaj też znajdziemy największe różnice pomiędzy dostępnymi produktami. Rodzaj zastosowanego kruszywa ma wpływ również na cenę finalnego produktu.

Substraty z cegłą rozbiórkową

Najtańsze i najbardziej rozpowszechnione w Polsce są od lat substraty oparte o cegłę rozbiórkową. Niestety składnik ten wykazuje wyraźne tendencje do szybkiej erozji. Wypłukiwana z gruzu ceglanego zaprawa i fragmenty tynków podnoszą pH podłoża ograniczając, a czasem nawet uniemożliwiając wzrost roślin na dachu zielonym. Uwalniające się z zaprawy części wapienne z czasem mogą osadzać się na wpustach dachowych ograniczając ich wydajność. Z kolei niska trwałość i odporność mechaniczna ostrych krawędzi fragmentów starej, nierzadko zmurszałej cegły powoduje zwiększenie osiadania podłoża w czasie i zmianę jego struktury ze szkieletowej – gdzie fragmenty kruszywa klinują się o siebie tworząc przepuszczalny i stabilny szkielet – na zwartą i zagęszczoną – gdzie kruszywo zagęszcza się powodując osiadanie całego substratu i istotnie ograniczając jego przepuszczalność i zawartość niezbędnego dla korzeni roślin powietrza. Najpoważniejszym zagrożeniem dla funkcjonowania dachu zielonego jest jednak w tym przypadku zwiększająca się z czasem zawartość pyłu ceglanego, który będąc wypłukiwanym przez wody opadowe z czasem osiada na włókninie filtracyjnej powodując jej uszczelnienie. Nie bez znaczenia pozostaje też pochodzenie cegły rozbiórkowej użytej do produkcji substratu, przeznaczenie, a nawet położenie rozebranego budynku. Zmurszała ceramika szybciej ulega erozji. Może też zawierać szkodliwe dla roślin grzyby, a nawet substancje chemiczne. W przeszłości kilkakrotnie substraty zawierające gruz ceglany były wycofywane z placu budowy już po ich rozsypaniu ze względu na wykrycie w nich szkodliwego azbestu. Atutem tego surowca jest jednak jego ekologiczność. Jest produktem pochodzącym z recyklingu i pomimo wszelkich ryzyk z tym związanych jego użycie może ułatwiać uzyskanie certyfikatów ekologicznych dla całości inwestycji.

Substrat z cegły rozbiórkowej

Substraty z kruszywem z nowych cegieł lub dachówek

Znacznie mniej ryzykowne i nieco trwalsze są substraty, w których używa się kruszywa z nowych cegieł lub dachówek. Niestety dostępność tego surowca spadła niemal do zera, od kiedy producenci ceramicznych wyrobów budowlanych zaczęli mielić stłuczkę na drobną mączkę, którą następnie dodają jako wypełniacz do surowca przeznaczonego do produkcji. Drobne kruszywo ceglane wykorzystuje się też jako nawierzchnię kortów tenisowych. Powoduje to znacznie wyższy koszt tego surowca i jego mocno ograniczoną podaż. Niestety nawet zupełnie nowa cegła jest źródłem znacznej ilości pyłu wytwarzanego podczas procesu kruszenia, przesiewania i mieszania surowców.

Substraty z keramzytem

Kolejnym surowcem używanym do produkcji substratów jest keramzyt. Uformowana w zaokrąglone kształty porowata glinka wypalana w wysokiej temperaturze po skruszeniu uzyskuje wysoką chłonność i pojemność powietrzną. Keramzyt nie kruszony nie wchłania jednak wody wystarczająco dobrze, a jego niska waga może prowadzić do rozwarstwiania podłoża podczas opadów. Części drobne, jak piasek i torf, osiadają, zaś keramzyt jest unoszony przez wodę i tworzy wierzchnią warstwę podatną na przemieszczanie przez wiatr. Kruszenie keramzytu jest procesem, podczas którego wytwarza się znaczna ilość drobnego pyłu niebezpiecznego dla warstwy filtracyjnej.

Substraty z tufem

Od kilku lat w Polsce dostępne są rodzimej produkcji substraty, których głównym składnikiem jest tuf – porowata skała pochodzenia wulkanicznego zbliżona strukturą do lawy. Wydobywana na Dolnym Śląsku skała zawiera znaczne ilości przydatnych dla roślin składników mineralnych. Jednocześnie wykazuje wysoką odporność na erozję i stabilność struktury. Substraty na niej oparte wykazują właściwości podobne do znanych z południa Europy żyznych gleb wulkanicznych. Tzw. substraty wulkaniczne charakteryzują się doskonałymi parametrami w zakresie retencji wody i pojemności powietrznej. Ich struktura jest bardzo stabilna i nie ulega istotnym zmianom w czasie. Niestety nieco wyższa cena tego podłoża w stosunku do produktów konkurencyjnych rodzimej produkcji ogranicza ciągle jego popularność.

Substraty z lawą i łupkiem

Poza produkowanymi w oparciu o rodzime surowce, dostępne są jeszcze substraty zawierające w swoim składzie surowce importowane: lawę wulkaniczną wydobywaną w Niemczech przy granicy z Francją i importowane substraty oparte na porowatym łupku ilastym, najczęściej dostarczane w silosach i podawane na dach za pomocą pompy. Koszt tych substratów przekracza trzy-, a nawet czterokrotnie ceny produktów rodzimych, stąd ich popularność jest znikoma i ogranicza się do niewielkiej części małych inwestycji prywatnych oraz miejsc, gdzie ze względów logistycznych jedynym możliwym sposobem podania podłoża jest wpompowanie go.

Substrat wulkaniczny trzy miesiące po dostawie na budowę (bez wprowadzonych roślin)

Pozostałe składniki

Istotnymi ze względu na właściwości gotowego podłoża są również pozostałe składniki. Przykładowo zastosowanie płukanego piasku kopalnianego ogranicza ilość frakcji spławialnych (pyłów) oraz drobnoustrojów (glony i inne) występujących w piasku rzecznym. Również użyte składniki organiczne powinny być poddane wnikliwej analizie. Kompost miejski bywa zanieczyszczony fragmentami folii i śmieci zebranych razem ze skoszoną trawą. Torf wysoki po wyschnięciu jest wyjątkowo podatny na ogień, więc zaleca się raczej stosowanie torfów niskich. Sporadycznie w produkcji substratów używane są także kompostowane zużyte podłoża z upraw pieczarek.

Jak sprawdzić jakość i przydatność substratu?

Optymalne właściwości substratów dachowych zostały określone w publikacji wydanej przez Stowarzyszenie DAFA pt. Wytyczne do projektowania, wykonywania i pielęgnacji dachów zielonych – wytycznych do dachów zielonych, które są przekładem wytycznych opracowanych przez niemieckie stowarzyszenie FLL. Określone w toku wieloletnich badań parametry są brane pod uwagę nie tylko przez architektów, ale także w procesie dopuszczania podłoży do obrotu zarówno podczas ich badania, jak i opiniowania. Dostosowanie przez producenta substratów właściwości fizycznych i chemicznych produktów do wytycznych FLL jest gwarancją wysokiej jakości produktu i właściwego funkcjonowania dachu zielonego. Badania potwierdzające zgodność podłoża z wytycznymi wg wskazanej w nich metodologii prowadzi m.in. Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach. Aby mieć pewność, że dostarczony substrat posiada zalecane parametry, warto poprosić producenta o dostarczenie aktualnych wyników badań określających jego właściwości fizyczne i skład chemiczny oraz dokumentu potwierdzającego dopuszczenie podłoża do obrotu. W razie pojawienia się wątpliwości co do jakości dostarczonego substratu, można powołać jednego z rzeczoznawców wyspecjalizowanych w dachach zielonych i posiadających uprawnienia NOT lub przesłać próbkę podłoża do akredytowanego laboratorium Instytutu Ogrodnictwa. Tam zostanie ona poddana szczegółowej analizie oraz zaopiniowana przez właściwego eksperta. Właściwe podłoże użyte do budowy dachu zielonego zapewni doskonały efekt i wspaniałą zieleń na dachu na wiele lat. Jednak należy pamiętać, że zastosowanie substratu niskiej jakości lub, co gorsza, ziemi mineralnej na stropie budynku może być przyczyną powstawania zastoisk wodnych, zamierania roślinności, a w efekcie konieczności ponownego wykonania robót i wymiany większości użytych do budowy materiałów.

Źródło i zdjęcia: Krzysztof Wielgus, Zida / Dachy 10/2019