Over de effecten van begroeide daken in breed perspectief met nadruk op de stedelijke waterhuishouding.
De belangstelling van het stedelijk waterbeheer voor groene daken neemt toe. Dit komt vooral door de recente ervaringen met extreme buien en de groeiende aandacht voor klimaatadaptatie. Waterbeheerders willen particulieren actiever betrekken bij de verwerking van regenwater op hun eigen perceel. De indruk bestaat dat groene daken in dit kader voordelen hebben ten opzichte van gewone platte (zwarte) daken of (rode) pannendaken. Maar in hoeverre is dat zo? Deze publicatie geeft inzicht in de effecten van groene daken op het stedelijk waterbeheer en op de co-benefits van groene daken. Naast de effecten op de waterhuishouding van verschillende groene daken zijn ook de opbouw van verschillende soorten groene daken, de eisen aan de dakconstructie en het onderhoud van groene daken beschreven.
Inhoud studie
- Opbouw en onderhoud van groene daken.
- De belangrijkste processen voor de hydrologische werking van het groene dak.
- Simulaties voor inzicht in werking en effecten op de waterhuishouding.
- Overzicht van andere effecten van groene daken op omgeving en gebouw.
- Beschouwing van beleidsmatige, financiële, juridische en innovatieve aspecten.
- Aanbevelingen voor de (stedelijk) waterbeheerder.
Effecten van groene daken op de waterhuishouding
In het onderzoek zijn meerdere modelstudies van het hydrologisch functioneren van groene daken met behulp van RainTools, een rekentool ontwikkeld door RIONED, doorgerekend. Met name is de hydrologische werking van verschillende groene daken in combinatie met andere buffervoorzieningen in relatie tot het stedelijk waterbeheer onderzocht. De rekenmodellen laten zien dat groene daken in ieder geval geschikt zijn voor het reduceren van de jaarlijkse afvoer van regenwater naar een rioolwaterzuivering. Voor het verwerken van extreme buien moeten daken specifiek gedimensioneerd worden op een substantiële waterberging en een effectieve regulering van de dakafvoer. Met een dunne substraat- en vegetatielaag is het mogelijk om veel water te verdampen. Een forse blauwe waterberging van enkele centimeters in de drainagelaag is nodig om extreme buien op te vangen.
Deze publicatie helpt bij keuzes in het ontwerp, aanleg en beheer van groene daken en eventuele alternatieven, om de beoogde effecten op de waterhuishouding te kunnen realiseren. De publicatie richt zich daarbij op groene daken die professioneel zijn aangelegd en voldoen aan algemeen aanvaarde richtlijnen voor de technische opbouw en details van groene daken.
De belangrijkste processen die de hydrologische werking van groene daken bepalen, zijn: het bergende vermogen van het dak (substraat en drainagelaag), verdamping (van beplanting en uit de drainagelaag) en de vormgeving van de dakafvoer (hoogte en grote van opening).
Verdamping
De verdamping via de dakvegetatie bepaalt voor een groot deel hoelang het duurt voordat de waterberging in het substraat na een bui weer beschikbaar is. Kruiden en grassen hebben een grotere verdampingsfactor dan sedum. Maar voor de hydrologische werking van een groen dak is niet alleen de verdamping van het vegetatietype van belang, maar ook de overlevingskans van de vegetatie tijdens droge perioden. Immers een droog substraat en verdroogde planten kunnen niet verdampen. Bij korte, hevige buien is het effect van de verdamping relatief klein, doordat een groot deel van het regenwater direct geloosd wordt. In de wintermaanden is de verdamping nihil. In een natte periode (met opeenvolgende buien) is de berging niet altijd volledig beschikbaar. Daarom kan niet alle neerslag worden vastgehouden en verdampen.
Dakafvoer
De dakafvoer zorgt voor de lediging van de drainagelaag. Om het water (tijdelijk) achter te houden, zijn in grote lijnen drie typen dakafvoer mogelijk: vertraagd, begrensd en gestuurd. Met gestuurde afvoer is op de meest optimale manier water vast te houden en op het juiste moment af te voeren. Het op het dak gebufferde regenwater kan voor een heftige bui, wanneer er nog genoeg capaciteit in de riolering of het watersysteem beschikbaar is, geloosd worden. Het dak kan dan weer een deel van de heftige bui vasthouden. Zo kan optimaal gebruik gemaakt worden van het water in de drainagelaag door het vast te houden in een hitteperiode en aan de vooravond van extreme buien juist af te voeren.
Waterberging
Het groenblauwe dak heeft in principe twee opslagmogelijkheden, de substraatlaag en de drainagelaag. De substraatlaag is een reservoir dat kan bergen en verdampen. De drainagelaag is een reservoir dat kan bergen, gereguleerd afvoeren en de planten van water voorzien en zo voor verdamping zorgen.
Geheel van processen in samenhang bekijken
De hydrologische werking van een groenblauw dak is alleen te bepalen als het geheel van de processen van verdamping, waterberging in de substraatlaag en de drainagelaag, en de dakafvoer in samenhang bekeken wordt en niet alleen op basis van de werking van de afzonderlijke onderdelen.
Conclusies uit de simulatieberekeningen:
- Een relatief beperkte substraatberging (berging die door verdamping opdroogt) houdt op jaarbasis al een relatief grote hoeveelheid regenwater vast. Hierdoor vermindert de totale afvoer naar riolering en rioolwaterzuivering.
- De omvang van de substraatberging heeft invloed op de verdamping van regenwater. Toch zal ook bij een grote substraatberging en grote verdamping in de zomer bij hevige neerslag een deel tot afvoer komen. In de steeds nattere winters verdampt er heel weinig en is de substraatberging vrijwel continu helemaal vol. Het regenwater dat op het groene dak valt loopt dan bij vrijwel elke bui over.
- De waterberging in de drainagelaag met begrenzing van de dakafvoer tot een maximumdebiet heeft een gunstig effect op de reductie van de piekafvoer naar het rioolstelsel.
- Als onderdeel van een afgekoppeld perceel met infiltratievoorziening is de werking van een groen dak relatief beperkt, vooral bij zware en extreme buien. Met een verdiept grasveld of ondergrondse infiltratievoorziening is het verwerken van extreme neerslaghoeveelheden vaak eenvoudiger en goedkoper te realiseren. Dit geldt vooral voor gebieden met goed doorlatende grond.
- Buien zoals Herwijnen en Kopenhagen zijn zelfs voor een ruim gedimensioneerd afgekoppeld perceel lastig te verwerken.
- Een wijk volledig voorzien van ruim gedimensioneerde groene daken met een relevante substraatberging en een drainageberging met afvoerbegrenzing laat een duidelijk effect zien op het overloopvolume van het rioolstelsel bij zware buien en dus ook op de bijbehorende kans op water op straat. Bij extreme buien wordt dat effect veel kleiner.
Eisen aan de dakconstructie
Het draagvermogen van de dakconstructie bepaalt of het dak alleen de wateropgave kan vervullen.
Groene daken op nieuwbouw
In nieuwbouwsituaties kan rekening gehouden worden bij het ontwerp en de detaillering van een groenblauw dak met het benodigde (extra) draagvermogen voor een grotere waterberging. Dit biedt aanzienlijk meer mogelijkheden dan bij bestaande bouw. Op nieuwe groene daken die professioneel zijn aangelegd op een dak met een verzwaarde draagconstructie, is het eenvoudiger om de functies van verdampen en reductie van afvoerpieken te combineren. Deze daken kunnen extreme buien vrijwel volledig zelfstandig verwerken met een minimale belasting van de omgeving. Met name voor nieuwbouw is daarbij de toepassing van groenblauwe of blauwe daken in het kader van de watercompensatie interessant. Door de waterberging dermate groot te maken (rond 70 mm of meer) en de afvoer te sturen of te begrenzen (tot 2 of 3 mm/uur), kan de verplichte watercompensatie op (of onder) maaiveld kleiner of achterwege blijven.
Groene daken op bestaande bouw
Bij bestaande bouw moet rekening worden gehouden met het draagvermogen van de bestaande gebouwconstructie. Deze is vaak beperkt en vraagt een lichte constructie van het groene dak. De grootschalige toepassing van lichtgewicht groene daken kan een bijdrage leveren aan de verbetering van de stedelijke waterhuishouding.
Andere effecten van groene daken
Groene daken worden niet alleen vanwege waterberging gerealiseerd. Andere voordelen zijn: het verbeteren van de lokale biodiversiteit en de esthetiek van een groen dak. Andere aspecten die gezien worden als co-benefits van een groen dak zijn de warmte-isolatie en het koelvermogen, het verbeteren van de opbrengst van zonnecollectoren, binden van fijnstof en geluidsdemping. In de studie wordt een goed overzicht gegeven met betrekking tot deze aspecten:
Warmte- en koude-isolatie van gebouwen
Door verdamping, de schaduw van de beplanting en een hogere albedo wordt de opwarming van de dakconstructie beperkt. Dit zorgt bij slecht en matig geïsoleerde daken voor minder opwarming van de onderliggende vertrekken. Wel wordt een groen dak bijna nooit warmer dan 35°C en kan de temperatuur van een bitumendak oplopen tot wel 90°C.
Uit onderzoeken met een vergelijkbare klimatologische situatie als in Nederland volgt dat een groen dak de gemiddelde dagelijkse warmtestroom in de zomer (naar binnen) met 70 tot 90% kan verminderen en in de winter (naar buiten) met 10 tot 30%. Uiteraard is het percentage afhankelijk van de Rc-waarde (isolatiewaarde) van het betreffende dak. Het absolute effect is bij goed geïsoleerde daken klein tot verwaarloosbaar.
Opbrengst van zonnepanelen
De verkoelende werking van een groen dak heeft een positief effect op het vermogen en de levensduur van zonnepanelen. Uit de weinige onderzoeken hiernaar volgt een mogelijke toename van de opbrengst naar 6 tot 10% op jaarbasis. Er is weinig onderzoek beschikbaar dat in een vergelijkbaar klimaat is uitgevoerd als in Nederland.
Omgevingstemperatuur
Het verkoelende effect op de omgeving ontstaat door de verdamping van water uit dakvegetatie en substraat. Daarnaast weerkaatst een groen dak meer zonlicht dan bijvoorbeeld een zwarte dakbedekking. Maar het effect van individuele groene daken op de omgevingstemperatuur in stedelijk gebied is verwaarloosbaar. Alleen grootschalige vergroening van daken zal effect hebben.
Geluidsisolatie
Groene daken kunnen zowel het binnendringen van omgevingsgeluiden in het gebouw (geluidsisolatie) als de weerkaatsing van geluid verminderen. De geluidsreductie is afhankelijk van de begroeiing en van soort, dikte en vochtgehalte van het substraat. Groene daken kunnen de geluidsweerkaatsing tot 3 dB verminderen en voor binnendringend geluid van 5 dB bij nat substraat en tot meer dan 8 dB bij droog substraat.
Filtering van fijnstof en gassen uit de lucht
Het effect van groene daken op de luchtkwaliteit in de omgeving is beperkt. Een overschrijding van de luchtkwaliteitsnormen is niet met vergroening van daken op te lossen.
Beleving
Groene daken kunnen de ruimtelijke kwaliteit versterken en bijdragen aan het welzijn als ze zichtbaar zijn.
Biodiversiteit
Groene daken kunnen de biodiversiteit in de stad vergroten en zelfs plaats bieden aan bedreigde dier- en plantensoorten. Door in het substraat lokaal bodemmateriaal te gebruiken, zijn oorspronkelijke soorten op het dak te behouden. Op groene daken kunnen relatief veel soorten planten leven. Naast voedselbron voor vogels en insecten kunnen groene daken een broedplaats bieden aan grondbroedende vogels. De vaak gebruikte mos- sedumdaken hebben weinig positief effect op de biodiversiteit.
Kwaliteit van afstromend regenwater
Groene daken kunnen een zuiverende werking hebben voor metalen en nutriënten in regenwater. Maar aangezien regenwater weinig verontreinigingen bevat, is de absolute betekenis hiervan voor de omgeving marginaal. Het afstromende regenwater van groene daken is in principe te gebruiken als huishoudwater. Maar omdat het water geelbruin kan verkleuren, is het niet geschikt voor gebruik in de (vaat)wasmachine. Het benutten van het afstromende regenwater ligt overigens niet voor de hand. Een groen dak verdampt een groot deel van de neerslag in de zomer, waardoor dus geen afstromend water beschikbaar is.
Levensduur
Bij normaal onderhoud is de levensduur van groene daken 30 tot 50 jaar. De levensduur van dakpannen is circa 50 jaar, voor bitumineuze dakbedekking 15 tot 30 jaar. Voor platte daken zijn ook dakbedekkingen mogelijk die 40 tot 50 jaar meegaan. De levensduur van groene daken is dus vergelijkbaar met die van pannendaken en tot tweemaal groter dan van daken met bitumineuze bedekking.