prof. Ing. Zuzana Vranayová, CSc., Ústav pozemného staviteľstva Stavebnej fakulty TUKE, Vysokoškolská 4, 040 01 Košice, e-mail: zuzana.vranayova@tuke.sk
Hlavnou výzvou nášho tisícročia je znižovanie spotreby vody a energie. V rámci Strategického plánu výskumu pre európsky vodný sektor do roku 2030, ktorý zverejnila Európska technologická platforma (WssTP) [1] je v budovách prioritou šetrenie vodou a jej recyklácia.
1 Úvod
Vo svete dávnejšie funguje snaha o interdisciplinárny prístup pre nachádzanie inovatívnych možností efektívneho využívania vody a jednoduchých protipovodňových opatrení ako základného faktoru vplývajúceho na kvalitu života obyvateľov inteligentných miest.
Zaviedli sa pojmy, ako hybridná zelená infraštruktúra, multinásobná a digitálna voda, špongiové a odolné mesto. Budovy by mali tvoriť ostrovné systémy s využitím všetkých dostupných zdrojov vôd, i odpadových. Model udržateľného vodného manažmentu s využitím hybridných zelených a modrých infraštruktúr bude vhodným nástrojom pri zvyšovaní kvality života a environmentálneho povedomia spoločnosti pri tvorbe špongiového mesta odolného voči bleskovým záplavám a extrémne vysokým teplotám, s pozitívnym vplyvom na vodný stres. Tieto riešenia ešte nedosiahli svoj potenciál, čo spôsobujú viaceré faktory vrátane nízkej ekonomickej atraktivity, malej akceptácie verejnosťou a obmedzeného povedomia o ich výhodách. [1]
2 Príklady zo zahraničia
Katastrofy z počasia sú čoraz častejšie a tie, spojené s vodou (povodňami alebo suchom) patria medzi najčastejšie a najhoršie. Dôležité je preto komplexné zvyšovanie odolnosti systémov miest. Nemecký Hamburg a dánska Kodaň patria medzi mestá s veľmi dôsledným a koncepčným prístupom k adaptácii na zmenu klímy. Hlavný dôraz kladú na hospodárenie s dažďovou vodou a zeleň. Obe prudko rastú, čo znamená zvyšovanie rozlohy spevnených plôch a tlak na nezastavané, vegetáciou pokryté územia. To je v protiklade s potrebou obyvateľov mať na dosah parky, záhrady či iné formy zelene. K problému sa mestá postavili odlišne – Kodaň vo fáze adaptácie na klimatickú zmenu pripravuje štruktúry na vysoké teploty a prívalové dažde. V roku 2009 stanovila minimálnu rozlohu zelene, ktorá nemôže ustupovať zástavbe.
Hamburg naopak mestskú štruktúru zahusťuje a voľné plochy zastavuje. U zelene sa kladie o to väčší dôraz na kvalitu a hľadajú sa nové možnosti, ako zabrané plochy vegetácie nahradiť využitím zelených striech alebo dažďových ihrísk. V oboch prípadoch zeleň neplní len funkciu okrasnú či rekreačnú ale kvôli obmedzeným priestorovým možnostiam a snahy o prírode blízke hospodárenie s dažďovou vodou je multifunkčná. [7]
Plánovanie infraštruktúry pre dažďovú vodu v Dánsku vychádza z nových výziev v mestskom odvodnení spojených so zmenami klímy, údržbou systému, novými druhmi znečistenia vôd. Spúšťačom bolo niekoľko veľkých prívalových dažďov, najhorší (150 mm/2 h) v roku 2011 spôsobil škodu 1 bilión dolárov. Prístup opisuje tri úrovne pri hľadaní udržateľných riešení.
A – denný dážď (80 % zrážkového úhrnu), zameraný na zlepšenie ročnej bilancie vody (zadržiavanie, výpar) a využívanie zrážkovej vody ako zdroja na zvýšenie udržateľnosti či atraktivity miest.
B – návrhový dážď (doba opakovania 10 rokov) (19 % zrážkového úhrnu) – zníženie preťaženia stokovej siete a zaplavovania terénu tradičnými technickými riešeniami.
C – extrémne prívalové dažde (doba opakovania cca 100 rokov) (1 % zrážkového úhrnu) – tradičné stokové siete zlyhávajú, nutné navrhnúť opatrenia na znižovanie dopadov povodní v spolupráci s urbanistami. [2]
Kodaň adaptáciu na klimatické zmeny postavila na zelených opatreniach. V blízkej budúcnosti by malo vzniknúť 300 projektov kombinujúcich šedú a zelenú infraštruktúru. Mestská príroda má prispieť k dosiahnutiu cieľa stať sa do roku 2025 prvou svetovou CO2 neutrálnou metropolou. Ani Kodaň ako i Hamburg netrápi sucho a nedostatok vody, ale skôr jej prebytok. Mesto s architektmi, krajinármi a energetikmi definovalo typy opatrení v rámci ulíc a priestranstiev z podzemných aj nadzemných štruktúr. Cieľom je vodu s oneskorením odviesť, nie ju využívať. Tzv. prívalové (dažďové) ulice bez vegetácie vodu majú odvádzať, retenčné ulice môžu slúžiť aj pre zadržanie a vsakovanie. V krátkych – zelených uliciach, môžu vznikať plochy pre pestovanie kvetín či zeleniny. Rozsiahlejšími “retenčnými oblasťami” sa môžu stať parky, námestia či športoviská.
Príkladom novej výstavby je štvrť Orestad, postavená na vysušenej bažine. Na nádrže a kanály, ktoré vznikli kvôli jej odvodneniu, nadväzujú nové – architektonicky zdobiace uličný priestor, zásobované dažďovou vodou zo striech a plôch bez dopravného zaťaženia. Výstavba nie je unifikovaná, individuálna automobilová doprava je minimalizovaná. Pozoruhodným úkazom je zelená strecha bytového domu 8TALLET od architektonickej kancelárie BjarkeIngels Group (BIG). Vďaka fotogenickosti je to ikona štvrte (Obr. 1).
Obr. 1 Budova 8TALLET od architektonickej kancelárie BjarkeIngels Group (BIG) [7]
Zaujímavo sú tiež riešené zasakovacie a retenčné opatrenia v obytnom súbore Carlsberg. Opatrenie je príkladom, ako vodu vo svahu zdržať systémom terasovito usporiadaných bazénov, za sucha využívaných ako predzáhradky, oddeľujúce vstupy do jednotlivých bytových domov.
V Berlíne masívne vznikajú nové štvrte, s aplikovaním nových konceptov. Dôraz sa kladie na decentrálne hospodárenie so zrážkovými vodami. Z realizovaných pilotných projektov vyplynulo, že základom každého plánovania musí byť ucelená ekologická koncepcia s prepojením energie, vody, zelene, stavebných materiálov, odpadu a ich interakcie. Opatrenia zahŕňajú spriepustňovanie povrchov, výpar, zazelenenie plôch a budov, využívanie dažďovej vody ako úžitkovej a vsakovanie. [5, 6]
Stratégiu zelených striech zaviedol Hamburg v roku 2014 s cieľom využiť nevyužitý priestor. Chcú získať 100 ha zeleného priestoru v nasledujúcich 10 rokoch. Dôvody sú zlepšenie klímy v meste a zníženie fenoménu tepelných ostrovov, podpora obnoviteľných energií (účinnosť solárnych panelov sa vďaka chladnejšiemu prostrediu na zelenej streche zvyšuje až o 3 – 6 %), zníženie zaťaženia kanalizácie vďaka retencii a výparu vody, zlepšenie kvality ovzdušia (zeleň funguje ako prachový filter), zvýšenie biodiverzity a vytvorenie nových priestorov pre rekreáciu alebo záhradkárstvo. Mesto a krajina podporuje budovanie zelene dotáciami až 60 %. Pätina plôch má byť prístupná ľuďom ako oddychová zóna s ihriskom, okrasnými výsadbami alebo komunitnými záhradami.
3. Aktivity u nás
V roku 2018 prijal Košický samosprávny kraj Program obnovy, ktorého cieľom je vytvoriť, aktivovať a dlhodobo vytvárať podmienky pre spoločensky užitočné ekonomicky efektívne fungovanie komplexného a integrovaného systému opatrení pre zabezpečenie prevencie pred povodňami, suchom a rastom extrémnych horúčav a znižovanie ich rizík. Najlepšia prax protipovodňovej prevencie, ktorá pomáha prevencii pred suchom spočíva v prístupe s nasledovnými krokmi:
a) zachytenie dažďovej vody v mieste, kde spadne;
b) retencia/akumulácia dažďovej vody v budove/krajine;
c) odkanalizovanie len tej časti dažďovej vody, ktorú územie/krajina neabsorbuje.
Tento postup určuje hlavné zameranie a priority: šetrenie pitnej vody, zadržiavanie dažďovej vody v krajine, spomaľovanie jej odtoku a umožnenie vsakovania. Výsledkom je revitalizácia krajiny, ktorý chceme našim výskumom podporiť a rozšíriť. Filozofiou je zmena prístupu k vode a ku krajine, pochopenie ich vzájomnej interakcie a komplexnej prepojenosti. Program je nástrojom k spoznaniu multiplikačnej funkcionality vody v krajine a k uvedomeniu si jej efektívneho a strategicky využiteľného potenciálu.
V urbánnom prostredí voda musí byť dostupným a efektívnym zdrojom pre:
a) hospodárske projekty ozdravovania klímy v mestských zónach, v urbanizovaných a vysušených prostrediach vhodným využitím inovatívnych technológií (vertikálne záhrady, vodozádržné strešné klimatické systémy, dažďové záhrady, retenčné nádrže na recykláciu dažďovej vody, biomokrade na čistenie odpadových vôd) a ďalšie progresívne technológie a technické riešenia vodozádržných systémov;
b) municipálne servisné činnosti (protipožiarne nádrže, zásobníky úžitkovej vody pre údržbu a čistenie komunikácií) aj ako súčasť recyklácie vôd;
c) uplatnenie inovatívnych prístupov k integrovanému manažmentu vôd (využitie biotechnologického čistenia odpadových vôd a inteligentného riadenia systémov).
V roku 2018 bola Technická univerzita v Košiciach (TUKE) prijatá za člena partnerstva CLIMATE KIC. Je to partnerstvo univerzít, výskumných inštitúcií, samospráv a podnikateľov, ktoré podporuje European Innovation and Technology Institute, sústredené na podporu a rozvoj inovácií ako nástroja riešenia klimatických zmien. Najnovšia iniciatíva má názov: Urban Transitions Creating the climate-resilient, zero-carbon towns and cities of the future. [1, 3, 4]
Ciele našich riešených projektov sme si definovali v troch oblastiach:
- Technicko-ekonomická udržateľnosť
- Environmentálna udržateľnosť
- Psycho-sociálna udržateľnosť
V najbližšom období plánujeme výstupy ako sú:
(1) Integrácia hybridných infraštruktúr do urbanistického plánu v zmysle udržateľnej výstavby;
(2) Vytvorenie komplexného vodného manažmentu budovy a analýza tvorby inteligentného špongiového mesta;
(3) Použitie vyspelých simulačných nástrojov zohľadňujúcich interakciu vody a stavebných konštrukcií zameraných na analýzu tepelno-vlhkostného správania budov pri uvažovaní relevantných klimatických parametrov;
(4) Posúdenie inovatívnych technických riešení z hľadiska faktorov stavebnej fyziky, ako je tepelno-vlhkostný režim alebo vsakovanie a retencia vody;
(5) Vývoj progresívnych prvkov pre aplikáciu v budove a jej okolí a návrh inteligentných systémov s implementovanými senzormi teploty, vlhkosti, emisií a pod.;
(6) Príprava publikácie a aplikácie pre študentov, inžinierov, urbanistov, architektov a developerov. Súčasťou budú príklady dobrej praxe.
Obr. 2 Laboratóriá vyhradené pre realizáciu projektu (archív autorky)
4 Záver
Naše inovatívne zelené opatrenia budú navrhnuté tak, že komplexnejšie a účinnejšie doplnia systémy zásobovania bodov vodou a protipovodňové zariadenia na ochranu obyvateľstva, zdravia, životov a majetku pred škodami spôsobenými prívalovými vodami a povodňami. Tiež prinesú benefity v šetrení vodou, predchádzaní pred suchom a extrémnymi výkyvmi počasia ozdravením klímy a podporou biodiverzity. Hybridné prepojenie infraštruktúr budeme skúmať v teoretickej i praktickej rovine na experimentálnych standoch, v budovách a ich okolí v našom univerzitnom campuse a meste Košice za intenzívnej podpory firmy Izola (Obr. 2).
Článok vznikol za podpory projektov VEGA 1/0217/19 Výskum hybridnej modrej a zelenej infraštruktúry ako aktívnych prvkov ‘špongiového’ veľkomesta a APVV-18-0360 ACHIEve Aktívna hybridná infraštruktúra pre špongiové mesto
