Odwadnianie dachów zielonych

Zakres i możliwości poprawy są bardzo duże. Dachy zielone to nie tylko poprawa aspektu wizualnego, ale również znacząca poprawa jakości powietrza, temperatury otoczenia, tłumienia hałasu, a co za tym idzie naszego komfortu, jakości życia i zdrowia. Poza tym dach zielony korzystnie wpływa na właściwości termiczne obiektu, odciąża kanalizację deszczową i istotnie zwiększa atrakcyjność nieruchomości.

Rozmaite rozwiązania oferuje współczesne budownictwo, które zakłada wznoszenie obiektów o płaskiej konstrukcji dachów, poczynając od osiedli mieszkaniowych, poprzez hotele, szpitale, urzędy, szkoły, muzea, po galerie handlowe, hale magazynowe i przemysłowo-produkcyjne.

Żeby dach zielony spełnił oczekiwania, musi być odpowiednio wcześniej zaprojektowany i następnie wykonany zgodnie z założeniami. Fachowo wykonana hydroizolacja, odpowiedni układ warstw, właściwie dobrany i wbudowany system odwodnienia oraz jakość użytych produktów odgrywają tutaj pierwszorzędną rolę. Czynnikiem zmiennym, a jednocześnie niezbędnym do właściwego funkcjonowania każdego dachu zielonego jest woda, dlatego z jednej strony należy opóźnić jej odpływ i retencję, a z drugiej strony umożliwić szybkie odprowadzenie jej nadmiaru. W związku z powyższym, w tym artykule skupimy się na założeniach obliczeniowych dla typów dachów zielonych i różnych rozwiązaniach systemowych odprowadzenia wody z dachu zielonego.

Intensywnie czy ekstensywnie – oto jest pytanie?
Dach zielony może być wykonany zarówno w systemie tradycyjnym (jako tzw. „dach ciepły”) lub w najczęściej spotykanym w Polsce systemie dachu odwróconego, z warstwą hydroizolacji znajdującą się poniżej izolacji termicznej (patrz rys. 2).

W zależności od miąższości warstw substratu i zazielenienia, mówi się o dwóch typach dachów zielonych:

• dachu zielonym ekstensywnym,
• dachu zielonym intensywnym.

Dach zielony ekstensywny ma stosunkowo małą miąższość podłoża, wynoszącą maks. ok. 25-27 cm (obciążenie do 250 kg/m²), może być wykonany na dachach do 25° nachylenia. Z kolei dach zielony intensywny charakteryzuje się miąższością podłoża od ok. 27 cm do ok. 100–150 cm (obciążenie do 1500 kg/m²) i wykonywany jest na dachach do 5° nachylenia.

Powyższe różnice mają swoje odzwierciedlenie przy założeniach podczas obliczania ilości wody, którą powinien odprowadzić system odwodnienia. Obok na przykładach przedstawiono zależność pomiędzy przyjętym współczynnikiem spływu wody a ilością wody do odprowadzenia przez odwodnienie główne.

Opad, retencja i ilość wody wpływająca do odwodnienia głównego – zależności i szacowanie

Ogólny wzór określający ilość wody, którą należy odprowadzić z powierzchni dachu płaskiego ma postać:


Gdzie:
Q_G oznacza ilość wody, która powinna zostać odprowadzona przez system odwodnienia głównego. Oczywiście ilość ta będzie zależała od powierzchni dachu A, przyjętej intensywności opadu r_(5,5) i współczynnika spływu wody C.

Dla odwodnienia głównego przyjmuje się opad o wielkości 300 (l/s x ha) i jest to tzw. natężenie deszczu miarodajnego r(_5,5) – opad główny według obowiązującej polskiej Normy PN-92/B-01707.

Współczynnik spływu wody C przyjmuje różne wartości, zależnie od wspomnianego powyżej typu zazielenia i miąższości warstw podłoża, zastosowanego balastowania lub jego braku (patrz Tab. 1). Istotne jest, że już na etapie obliczeń należy dokładnie określić, jaki typ zazielenienia lub posypki będzie ostatecznie realizowany. W przypadku zasypu substratem należy zasięgnąć informacji u producenta substratu odnośnie współczynnika C. Każdy substrat oferowany na rynku charakteryzuje się bowiem właściwym dla siebie współczynnikiem spływu wody zależnym od składu, proporcji mieszanki, miąższości i ilości warstw. W przypadku braku powyższej informacji można skorzystać z normy PN-92/B-01707.


W celu uzmysłowienia, jak wielkie znaczenie odgrywa wartość przyjętego do obliczeń współczynnika spływu, zaprezentujemy poniżej trzy przykłady obliczeniowe.


Przykład 1 (wg PN EN 12056-3)
160 m2 dach płaski kryty papą
Miejscowość: Kraków
Powierzchnia dachu: 160 m²
Natężenie deszczu miarodajnego r_(5,5):
300 (l/s*ha) – opad główny wg
PN-92/B-01707
Współczynnik spływu C: 1,0 (bezwymiarowy)

Odwodnienie główne:
Q_G = r_(5,5) x C x A
Q_G = 300 (l/s*ha) x 1,0 x 160 m² x 1ha/10 000m²
Q_G = 4,80 (l/s)

Wynik określa ilość wody, jaka powinna zostać odebrana przez system odwodnienia głównego.

Przykład 2 (wg PN EN 12056-3)
160 m² taras z balastem żwirowym
Miejscowość: Kraków
Powierzchnia dachu: 160 m²
Natężenie deszczu miarodajnego r_(5,5):
300 (l/s*ha) - opad główny wg
PN-92/B-01707
Współczynnik spływu C: 0,5 (bezwymiarowy)

Odwodnienie główne:
Q_G = r_(5,5) x C x A
Q_G = 300 (l/s*ha) x 0,5 x 160 m² x 1ha/10 000m²
Q_G = 2,40 (l/s)

Wynik określa ilość wody, jaka powinna zostać odebrana przez system odwodnienia głównego.

Przykład obliczeniowy 3
(wg PN EN 12056-3)
160 m² taras zielony kawiarni, typu intensywnego
Miejscowość: Kraków
Powierzchnia dachu: 160 m²
Natężenie deszczu miarodajnego r_(5,5):
300 (l/s*ha) - opad główny wg
PN-92/B-01707
Współczynnik spływu C: 0,25 (bezwymiarowy)

Odwodnienie główne:
Q_G = r(5,5) x C x A
Q_G = 300 (l/s*ha) x 0,25 x 160 m² x 1ha/10 000m²
Q_G = 1,20 (l/s)

Wynik określa ilość wody, jaka powinna zostać odebrana przez system odwodnienia głównego.

Jak widać, opad jest taki sam, ale ilość wody do odprowadzenia przez system odwodnienia jest znacząco różna (a nawet wielokrotnie różna - patrz Tab. 2). Przyczyną tego jest retencja wody. Niebagatelna ilość wody filtrując i sącząc się przez podłoże, zostaje w nim zgromadzona poprzez związanie z substratem, a sam proces filtrowania spowolniony. Retencja wodna dachu zielonego jest tym większa im grubsza jest warstwa podłoża.


Tak wielkie różnice przekładają się na liczbę lub średnicę wpustów systemu odwodnienia głównego. Jak wynika z Tab. 2, odwodnienie główne dachu zielonego typu intensywnego z przykładu 3 potrzebuje cztery razy mniej wpustów (lub inaczej: wpusty na tym dachu mogą mieć 4 razy mniejszą wydajność, czyli średnicę) w porównaniu do dachu płaskiego krytego papą z przykładu 1.

W tym miejscu należy zwrócić szczególną uwagę na dobór odpowiedniej skrzyni dachowej do dachów zielonych, która instalowana jest nad wpustem. Zgodnie z przepisami skrzynia dachowa pełni funkcję rewizyjną i umożliwia dostęp do wpustu, a przy tym powinna charakteryzować się odpowiednimi parametrami przepływu wody i wytrzymałością na obciążenie. Jest to zrozumiałe, ponieważ skrzynia nie może ograniczać wydajności samego wpustu, a jednocześnie musi zapewnić przeniesienie obciążenia od ruchu pieszego lub/i kołowego, bowiem dosyć często dach zielony pełni funkcję użytkową. Powyższe wymagania spełniają skrzynie do dachów zielonych firmy Sita z serii produktów SitaGreen. W zależności od poziomu zazielenienia można użyć skrzyni niskiej do dachu typu ekstensywnego lub skrzyni wysokiej do dachu typu intensywnego. Obydwa produkty wyróżniają się klasą obciążenia L15 i  najwyższym współczynnikiem przepływu wody ze wszystkich skrzyń dachowych oferowanych na rynku (patrz rys. 1). Istotne jest również to, żeby górna krata skrzyni posiadała dużą perforację.




Rys. 1. Skrzynia SitaGreen wysoka i niska do dachów zielonych

Co z odwodnieniem awaryjnym dachu zielonego?
Zgodnie z przepisami dla każdego dachu płaskiego powinna istnieć alternatywna droga zrzucenia nadmiaru wody. O ile w przypadku dachów płaskich krytych samą hydroizolacją wyznaczenie wysokości, na której instalowane są wpusty odwodnienia awaryjnego jest dosyć łatwe, o tyle w przypadku dachów zielonych odwróconych postępowanie nie jest już tak intuicyjne. W dachach płaskich typu tradycyjnego (tzw. „ciepłych”) wysokość spiętrzenia wody, od którego wpusty awaryjne rozpoczynają zrzucanie nadmiaru wody, jest wyznaczona względem najniższego poziomu zlewni (poziomu wbudowania wpustu odwodnienia głównego) i nie powinna być mniejsza od 35 mm.

Takie podejście nie znajduje zastosowania dla dachów zielonych wykonanych w systemie dachu odwróconego (patrz rys. 2), gdzie wpusty awaryjne montowane są powyżej ostatecznej warstwy dachu, czyli substratu (patrz rys. 4).


Rys. 2. Kolejność głównych warstw dachu zielonego wykonanego w systemie odwróconym

Z badań i obserwacji wynika, że podczas wystąpienia tzw. deszczu nawalnego, kiedy warstwa podłoża i zazielenienia jest nasycona, największy spływ wody następuje po trzecim poziomie (warstwa zazielenienia) dachu zielonego (patrz rys. 3). Odwodnienie awaryjne zostało przewidziane właśnie do takich sytuacji. Dlatego płaszczyzną odniesienia, względem której należy wyznaczyć wysokość montażu odwodnienia awaryjnego, jest poziom 3. Przykłady zabudowy i rozwiązań systemowych odwodnienia awaryjnego przedstawiono na rys. 4.


Rys. 3. Poziomy spływu wody w warstwach dachu zielonego podczas przesycenia podłoża


Rys. 4. SitaStandard jako element odwodnienia głównego i SitaEasy Plus – wpust attykowy jako element odwodnienia awaryjnego

Podsumowanie
Prawidłowo wykonany dach zielony podnosi nie tylko walory estetyczne, ale również wartość nieruchomości, ogranicza ucieczkę ciepła, redukuje hałas, podnosi standard życia i wpływa korzystnie na zdrowie.

Aby wykorzystać wszystkie zalety dachu zielonego oraz aby stał on się ozdobą, należy podczas wyboru systemu dachu zielonego oraz elementów systemu jego odwodnienia wziąć pod uwagę jakość wykorzystywanych elementów i możliwości techniczne które zapewnią jego prawidłowe funkcjonowanie. Wybór produktów powinien być przeprowadzony przez wykwalifikowanych doradców technicznych w oparciu o obowiązujące normy i przepisy. Dlatego przy budowie dachu zielonego warto skorzystać z wiedzy i doświadczenia firm, które specjalizują się w tej dziedzinie.

Damian Działo
Konsultacja merytoryczna Piotr Stryjak
Sita Bauelemente GmbH
Przedstawicielstwo w Polsce