AKADEMIN FÖR TEKNIK OCH MILJÖ
Avdelningen för bygg-, energi- och miljöteknik
Gröna tak i nordiskt klimat
Riskanalys av komponenter och system
Ahmed Sabra & Oscar Westlén
2020
Examensarbete, Grundnivå (kandidatexamen), 15 hp Byggnadsteknik
Byggnadsingenjör
Förord
Detta examensarbete omfattande 15 hp är skriven av Ahmed Sabra och Oscar Westlén och avrundar vår utbildning på 180 hp byggnadsingenjörsprogrammet på Högskolan i Gävle. Under vår studietid tillsammans utvecklade vi båda ett
intresse för gröna tak. Detta bland annat tack vare seminarium som hölls på Högskolan i Gävle med gästföreläsare Jason Pomeroy som under sina
presentationer bland annat visade upp gröna takkonstruktioner från hela världen. Hållbar Utveckling har varit ett ledord inom utbildningen och det finns många positiva aspekter med gröna tak som vi tycker förespråkar hållbar utveckling. Detta examensarbetet gjordes under vårterminen 2020 då det har varit svårt att få kontakt med företag och intervjurespondenter på grund av det rådande
omständigheter med anledning av coronaviruset covid-19. Vi skulle vilja rikta ett stort tack till vår handledare, Johan Norén, samt till byggavdelningen på
Gavlefastigheter och deras personal som har bidragit med information och svarat på frågor under examensarbetets gång.
Sammanfattning
Dagens urbanisering är ett växande problem och genom att göra våra städer grönare motverkas problem som uppstår i och med den. Gröna tak blir allt
vanligare för det ändamålet och har visat sig ge socio-psykologiska, miljömässiga och ekonomiska fördelar. Fördelarna framgår som störst i varma klimat och trots att svenska myndigheter nu förespråkar gröna tak finns få studier gjorda på dess fördelar och risker för svenskt klimat med speciell hänsyn till risk för läckage och frostskador. Syftet med studien är att fastställa hur intensiva gröna tak i nordiskt klimat bör utformas för att minska risken för skador genom en kritisk riskanalys av etablerade modeller, dess komponenter och system för vattenhantering. Studien visar vilka ingående komponenter och vattenhanteringsystem som normalt förekommer i gröna tak. Hur dessa är utförda och placerade varierar mellan både de studerade modellerna och kommersiella etablerade gröna
tak-modeller. Alla ingående komponenter och hur de samverkar påverkar hur väl ett grönt tak fungerar. Få studier finns .få alternativa lösningar.
Riskanalysen visar att fukt och kyla ger speciellt stor risk. Fukt har en betydande inverkan på de flesta av de gröna tak-komponenterna och har speciellt stor
betydelse för utformningen av både komponenter och system för vattenhantering. Fukten ger dessutom upphov till andra risker som berör hållfastheten samt flera biologiska och kemiska angrepp. Hur kylan påverkar komponenterna och systemet som helhet är lite studerat och kan påverka flera av lagrena i gröna tak men framförallt dess system för vattenhantering. Förutom de förväntade riskerna föreligger även risk med skadlig vegetation, materials värmebeständighet och brand.
Studien visar att genom noggrant urval av placering av komponenter och system för att samspela med varandra, möjliggöra för volymexpansion orsakad av kyla samt tåla, hålla och effektivt avleda all fukt kan riskerna minimeras. Den visar även att genom rätt val av system och komponenter kan behov av underhåll reduceras. Flesta risker på systemen för vattenhanteringen kring ett grönt tak är svåra att kringgå och kräver krångliga metoder för att göra så. Studien visar dock att extern vattenlagring som alternativ framför intern avvattning framgår som den minst riskdrabbade konstruktionen och erbjuder samtidigt möjlighet för
Abstrakt
Today's urbanization is a growing issue and by making our cities greener, problems arising from urbanization can be counteracted. Green roofs are
becoming increasingly common for this purpose and have been shown to provide socio-psychological, environmental and economical benefits. The benefits appear to be greatest in warm climates and although Swedish authorities now advocate green roofs, there are few studies done on its benefits and risks for Swedish climate with special regard to the risk of leaks and frost damage. The purpose of the study is to determine how intensive green roofs in the Nordic climate should be designed to reduce the risk of damage through a critical risk analysis of well established green roof models, its components and water-management systems. The study presents which components and water-management systems normally occur in green roofs. How these are designed and positioned varies between both the studied models and commercial established green roof models. All
components and systems appear to have a vital function for a successful green roof and few studies have been done on alternative methods.
The risk analysis shows that especially moisture and frost conditions pose a high risk factor. Moisture has a significant impact on most of the green roof
components and is particularly important for the design of both components and systems for water management. The moisture also raises other risk factors that affect the carrying capacity as well as several biological and chemical attacks. There are several serious risk factors regarding freezing of the green roof. These are poorly studied and can affect many of the layers in green roofs, but above all its water management system. In addition to the moisture and frost there are risks factors regarding harmful vegetation, heat resistance and fire.
Innehållsförteckning
1 Introduktion 1
1.1 Bakgrund 1
1.2 Behov och problem 2
1.3 Syfte 2
2 Teori 3
2.1 Fukt 3
2.2 Värme 6
3 Dokumentstudie & riskanalys 8
4 Gröna tak - komponenter och system 9
4.1 Etablerade gröna tak 9
4.2 Vegetation & Substrat 11
4.3 Filter-textil 11 4.4 Dräneringslager 12 4.5 Skyddslager 14 4.6 Rotskydd 14 4.7 Isolering 15 4.8 Fuktspärr 16 4.9 System för vattenhantering 17
5 Gröna tak - Risker 20
5.1 Vattnets effekt på komponenterna 20
5.2 Temperaturens effekt på komponenterna 24
5.3 Övriga risker på komponenterna 26
5.4 Risker i system för vattenhantering 27
5.5 Underhåll 29
6 Diskussion 30
6.1 Lämpliga komponenter 30
6.2 Lämpligt system för vattenhantering 35
7 Slutsats & produkt 37
8 Reflektion 39
8.1 Förbättringar av arbetet 39
8.2 Fortsatta studier 40
Referenser 41
1
Introduktion
1.1 Bakgrund
Klimatförändringarna, överbefolkning och dagens urbanisering är enligt Kungliga tekniska högskolan (KTH, 2000) ett växande problem som leder till många
negativa effekter på vårt klimat och på miljön där den uppförs. Att göra våra städer grönare har många positiva effekter i tätorter och motverkar problem som uppstår av urbanisering. En allt vanligare metod för att göra våra städer grönare är uppförandet av gröna tak (Shafique, Kim och Rafiq, 2018). Gröna tak är ett av många begrepp som beskriver förekomsten av grönska i form av olika sorters vegetation på byggnaders tak. Det är ett samlingsbegrepp för alla sorters takträdgårdar som varierar i form, omfattning såväl som biologisk komposition och mångfald. De brukar delas i kategorierna extensiva och intensiva gröna tak. Vinnova (2017a) beskriver skillnaden mellan de två som beroende av
skötselåtgärder medan Vijayaraghavan (2016) och Shafique et al (2018) utvecklar med att intensiva gröna tak har tjockare substrat och en mer komplex variation i växter.
Söderlund & Newman (2015) beskriver hur grönska i städer har
socio-psykologiska fördelar som förbättrad hälsa och koncentrationsförmåga, reducerad stress, minskning av aggressivt beteende och brott samt snabbare återhämtning vid vård. Vidare förklarar de att gröna tak ger miljömässiga fördelar som minskning av förorening av luft och vatten, omhändertagande av
nederbördsöverskott, ökning av den lokala biologiska mångfalden hos växter och djur såväl som temperaturutjämning vid tätbebyggelse. De socio-psykologiska och miljömässiga fördelarna ger ekonomiska fördelar. Shafique et al. (2018) beskriver detsamma och uttrycker att det är en anledning till att byggnader med gröna tak växer i popularitet och förekomst världen över. Ekonomisk, miljömässig och social utveckling är grundpelarna för hållbar utveckling och därför framgår gröna taks fördelar som ett steg i rätt riktning för människans och städernas utveckling.
Av fördelarna framgår det som att gröna tak ger störst fördel i varma klimat. Exempelvis har studier visat att gröna tak med endast en decimeters substrat ger tillräcklig isolering mot värme (Jim och Tsang, 2011), en fördel som skiljer sig mot det svenska behovet av isolering mot kyla. Trots det börjar gröna tak sätta sin prägel genom Sveriges bebyggelse och Boverket och Naturvårdsverket (2016) säger ”Sammanhängande grönytor med växtlighet även på byggnader som
1.2 Behov och problem
Om förekomsten av gröna tak växer i intresse såväl som komplexitet skapas utmaningar med hänsyn till det lokala klimatet. Ett komplext intensivt grönt tak kan liknas till en vanlig trädgård och kräver samma underhåll och bevattning som vilken trädgård som helst. Shafique et al. (2018) förklarar hur bevattning av grönska ökar dess kvalitet vilket i härled gör att effekten av de ovan nämnda fördelarna ökar, speciellt i torra eller utsatta miljöer.
Många studier beskriver gröna taks isolerande effekt på byggnader i varma klimat och dess fördelar i form av komfort och miljöbesparing. (Pushkar, 2019)(Shafique et al., 2018)(Vijayaraghavan, 2016). Studier rörande gröna taks termiska effekt på byggnader i kalla klimat och under vintertid är väldigt begränsade enligt Collins, Kuoppamäki, Kotze, och Lü (2017) och inga studier tycks beröra skador orsakade av gröna tak under inverkan av frysning.
Shafique et al. (2018) uttrycker att gröna tak bör planeras för att minska läckage, detta för att minska skador i byggnader. Läckage är av naturliga skäl direkt
kopplade till mängden vatten som tillförs taket. Mer tillförsel av vatten, likt det av bevattning, kan således öka riskerna för skador. Det problemet ger ett behov av att undersöka befintliga metoder och eventuellt utveckla nya metoder för utformning av gröna tak på sådant vis att skaderisken minskas eller upphör, och att metoderna är tillämpningsbara även i ett nordiskt klimat. Gröna tak och dess lämplighet behöver därför utvärderas med hänsyn till risker för skador dels orsakade av dess bevattning men även risker som uppstår vid kyla.
1.3 Syfte
Syftet med studien är att fastställa hur intensiva gröna tak i nordiskt klimat bör utformas för att minska risken för skador på konstruktionen. Det kan göras genom att svara på följande frågeställningar:
1. Hur utformas gröna tak?
2. Finns det risker med gröna tak?
2
Teori
En grundläggande bild av de teorierna i byggnadsfysik och byggnadsteknik som är relevanta för studien beskrivs nedan för de som inte är bekanta med området.
2.1 Fukt
Fukt syftar i byggtekniska sammanhang på vatten i dess olika faser, ånga, vatten och is/snö. All fukt som utan yttre influenser leds i annan riktning kommer ledas vertikalt nedåt som resultat av tyngdkraften som grundläggande drivkraft för fukttransport. Ånga transporteras genom påverkan av yttre influenser som vind och konvektion. Flytande vatten rör sig primärt som resultat av tyngdkraften, men det finns det andra krafter som påverkar den och kan bryta riktningen på rörelsen. (Adamson, Ahlgren, Bergström, & Nevander, 1970)
2.1.1 Kapillaritet
Kapillaritet kan beskrivas som ett materials förmåga att ta upp fukt eller fritt vatten från omgivande material eller klimat som resultat av olika processer, däribland, absorption och kapillärkondensation. Vatten kan som resultat av tryckdifferensen som skapas av varierande porstorlekar röra sig från lågt till högt porvattentryck och fuktrörelser sker endast när tryckskillnad råder. Den kapillära drivkraften för fukttransport kan beskrivas med begreppet porvattentryck eller i det vardagliga begreppet “sugning”. När tryckskillnader råder kan fuktrörelser ske i alla riktningar till skillnad från den normala drivkraften; gravitationen. När vattnet stiger i materialet brukar begreppen stigning och stighöjd användas. (Nevander och Elmarsson, 2006)
2.1.1.1 Stigning och stighöjd
Den kapillära stighöjden kan ses som den höjd som vatten som resultat av kapillariteten stiger i ett material. Ju finare porer ett material har desto större kapillärt undertryck, och således större stighöjd. Det gäller oavsett om materialet är fast eller inte utan beror på materialets porositet. (Burström, 2007)
2.1.2 Ångpermeabilitet & Ånggenomgångsmotstånd
Ångpermeabilitet eller i denna rapport permeabilitet talar om ett materials förmåga att transportera fukt. Ångpermeabilitet kan även kallas
ånggenomsläpplighet. (Nevander och Elmarsson, 2006).
2.1.3 Fukttillstånd
Det finns olika begrepp för att beskriva ett materials fukttillstånd och de tre etablerade inom byggnadsfysik är fuktkvot, fukthalt och relativ ånghalt. Trots liknande namn skiljer sig dessa och skillnaderna framgår av ekvation 2.1a-2.1c
Fukthalt: w = m Vvatten Ekvation 2.1a (Burström, 2007)
Fuktkvot: w = m vatten
m material torr Ekvation 2.1b (Burström, 2007)
Relativ ånghalt: R =Å w w
s Ekvation 2.1c (Burström, 2007)
Den relativa ånghalten är alltså ånghalten (fukthalten i luften) relativ till mättnadsånghalten som är maximala mängden ånga/vatten det materialet kan hålla. För luft betecknas vanligtvis w och w s med v och v s . Mättnadsånghalten är varierande för olika temperaturer och varierande för olika material och har stor betydelse för fuktutbyte mellan material såväl som kondensutfällning . (Burström, 2007)
2.1.4 Kritiska fukttillstånd
Det kritiska fukttillståndet är den gräns vid vilket material inte påverkas av inverkan av fukt. Alla material har olika högsta tillåtna fukttillstånd och dessa presenteras i materialens rena tillstånd som beskrivs nedan. Det är främst trä och organiskt naturmaterial som är känsliga för biologiska angrepp som mikrobiell påväxt eller mögelpåväxt men visar att när icke organiska material smutsas ner är de lika känsliga som organiska. (Nilsson 2012). För smutsiga material gäller alltså inte tillstånden beskrivna nedan och 75% RÅ ska betraktas som kritiskt
fukttillstånd för alla nedsmutsade material där bättre kunskap saknas om dess kritiska fukttillstånd. (BFS 2011:6-2019:2). Det kritiska fukttillståndet ändras ej men risken för bakteriella angrepp ökar med tiden materialet befinner sig i det kritiska fukttillstånd och konstruktioner som är exponerade för ständig väta löper således högre risk att drabbas (Nevander och Elmarsson, 2006).
2.1.4.1 Träbaserade material
Risk för förekomst av mikroorganismer i fuktiga miljöer sker vid dess kritiska ånghalt enligt Nilsson (2006). En del svampar kan utvecklas redan vid 62-63% RÅ och ju högre RÅ blir desto fler blir mikroorganismerna. Om RÅ hålls mellan 90-100% löper även risk för flera sorters bakterier och alger.
Det finns riktlinjer för kritiska tillstånd för mikrobiell tillväxt beroende på material och Nilsson (2012) beskriver hur träbaserade material har ett kritiskt tillstånd vid 75-80% RÅ.
Det lägsta kritiska fukttillståndet för cement och betong är risken för
karbonatisering som kan ske för alla kalkbaserade material redan vid 50% RÅ. Förutom karbonatisering finns en rad kritiska fukttillstånd för kalkbaserade material, cement eller betong därbland alkalireaktioner, cementreatkioner vid 80-85% RÅ samt svällning från 60% RÅ. (Nilsson, 2012)
2.1.4.3 Stål och andra metaller
Risk för rost på oskyddat stål sker redan vid 70% RÅ och vissa metaller redan vid 50% RÅ. (Burström, 2007 och Nilsson, 2012)
2.1.4.4 Plast, glas och mineraler
för cellplast, mineralull och glas gäller högre kritiskt tillstånd mellan 90-100% och betraktas i regel som fuktbeständiga. Nilsson (2012) beskriver däremot hur nedsmutsade material får samma upphov för mikrobiell tillväxt som organiska material när de är och har då ett kritiskt tillstånd vid 75-80%.
2.1.5 Fuktutbyte mellan material
Om två material är i kontakt med varandra eller inneslutna i ett begränsat område som hindrar utbyte av fukt och luft med utomliggande klimat kommer ett
fuktutbyte ske mellan materialen. Burström (2007) beskriver hur miljön kommer främja utbytet av fukt i strävan efter att försätta de två materialen i en fuktjämvikt , ett tillstånd i vilket de två materialens RÅ blir detsamma. RÅ är som nämnt i 2.1.3 beroende av materialets mättnadsånghalt och fuktutbytet i materialet sker alltså inte beroende på hur mycket vatten materialet innehåller, utan på hur mycket det innehåller i förhållande till sin egen mättnadsånghalt. Rent byggnadstekniskt är detta en drivkraft som orsakar fuktrörelser mellan material som kan ha både negativa och positiva effekter på konstruktionen.
Burström (2007) förklarar dock att kapillaritet kan bryta denna regel och att ett torrt material kan förbli torrt trots ovan nämnda förutsättningar som resultat av att det är mindre poröst än intilliggande material.
2.1.6 Kondensutfällning
Som nämnt i 2.1.3 har olika material olika mättnadsånghalt och den är
Olika material har olika värmekonduktivitet och värmekapacitet och kan i samma klimat erhålla olika temperaturer vilket kan ge ovan nämnda resultat även när luft står still. Den vanligare situationen är dock när luften rör sig mellan olika miljöer och då luft går från varmt till kallt tillstånd kondenserar den.
2.1.8 Regn
Regnvattnets mängd räknas i millimeter och visar att om det blir 1 mm nederbörd betyder det att det bildas ett 1 mm tjockt lager med regnvatten på en yta. 1 mm regn motsvarar 1 liter vatten per kvadratmeter (SMHI, 2018)
2.2 Värme
2.2.1 Kyla
2.2.1.1 Volymexpansion
Vatten expanderar med 9% vid frysning och material som innehåller vatten riskerar således att ta skada om materialet fryses. Det som avgör huruvida ett material är frosttåligt är om dess porstruktur tillåter volymexpansion. När vattnet expanderar ger det upphov till ett hydrauliskt tryck invändigt som kan spränga sönder materialet i så kallad frostsprängning. (Burström, 2007 och Nilsson, 2006) Mängden frysbart vatten skiljer sig material emellan och brukar definieras som S och är kopplad till vattenmättnadsgraden, se ekvation 2.2a.
S =
w+lw Ekvation 2.2a (Burström, 2007 och Nilsson, 2006) Ekvation 2.2 beskriver sambandet mellan mängd vatten och tillgängliga porer därw är vattenmättnadsgraden som nämnd i 2.1.3.
Burström (2006) beskriver vidare hur tillgängliga porer skiljer sig jämfört med andel luftfyllda porer, vilket förklarar varför frostskador kan ske trots att ett material fortfarande har 9% luftfyllda porer. Den normala volymökningen utgör en undre gräns och bör tas i beaktning i sambandet ovan. I det fallet blir
ekvationen:
S
≤
w+0,09ww Ekvation 2.2b (Burström, 2007)2.2.1.2 Elasticitet
De flesta materials elasticitet försämras i samband med sänkt temperatur. Material som har sega brott vid vanlig temperatur kan vid låga temperaturer utsättas för sprödbrott.
2.2.2 Värmelagring & värmekapacitet
Ett materials värmelagring är beroende av dess värmekapacitet som är ett begrepp som beskriver den energi som går åt för att höja materialet en grad. Olika material har olika värmekapacitet och således olika förmåga att lagra värme.
Värmekapaciteten påverkas av materialets fuktinnehåll som resultat av att vatten har mycket högre värmekapacitet än de flesta byggmaterialen. (Burström, 2007)
2.2.3 Värmeflöde
Värmeflöde är ett flöde av energi längst tiden och material har olika värmeflödestäthet, flöde per kvadratmeter. Värmeflöde kan delas in i tre
kategorier, värmestrålning, värmekonvektion och värmeledning, varav två nämns i denna studie.
2.2.3.1 Värmestrålning
Strålning delas normalt upp i långvågig och kortvågig strålning där solljus faller under kategorin kortvågig strålning. Alla material har olika strålningsabsorbans och -transmittans, alltså olika mängd av värmeflödet tas upp och värmer
materialet. Materialen har som ovan nämnt olika värmekapacitet och därför kommer valet av material påverka vilken temperatur byggnadskroppen får, som i härled kan resultera i olika transmitterade reaktioner mot omgivningen som resultat av variationer i materialens transmittans. En byggnads egna temperatur såväl som omgivande klimat är alltså inte enbart beroende av den strålningen den utsätts för utan störst inverkan görs av det valda materialets egenskaper.
(Burström, 2007)
2.2.3.2 Värmeledning(konduktivitet)
Värmeledning syftar på energins förmåga att röra sig konduktivt genom olika material som resultat av energidifferenser i materialet eller mellan olika material. Med andra ord är det fenomenet där ett varmare material eller del av material leder värme mot ett kallare för att nå termisk jämvikt. När man talar om ledning brukar man tala om dess värmeflödestäthet som funktion av djupet i
konstruktionen eller materialet i förhållande till temperaturdifferensen enligt ekvation 2.2c nedan. (Burström, 2007)
Värmekonduktiviteten i material är även den beroende av materialets fukttillstånd. För vatten gäller exempelvis att vatten i flytande form har lägre konduktivitet än vatten i fastform, (0,6 jämfört med 1,7) och således kan det antas att material som innehåller vatten i fryst form får högre värmekonduktivitet. (Burström,
2007)(Collins et al., 2017) Att bedöma materials konduktivitet som fasta värden kan därför vara svårt och ännu svårare när materialen är fuktiga och i övergång mellan faser och olika tillstånd av frysning. (Collins et al., 2017)
Olika material har olika värmekonduktivitet och som en samlad bild av olika materials gemensamma konduktivitet brukar begreppet U-värde användas. Ett material eller en konstruktions U-värde är dess värmegenomgångskoefficient, ett värde som definierar hur mycket värme som släpps igenom en konstruktion. (Sandin, 2010)
3
Dokumentstudie & riskanalys
Det lämpligaste fallet att göra studien mot var fallet med störst risk för skada vilket är ett intensivt grönt tak. Studien gjordes mot förutsättningen att konstruktionen ska, som i de extremaste fallen, tåla ständigt fuktigt substrat. Studien gjordes även mot ett termiskt extremfall, det vill säga full förfrysning av alla delar av tak. Studien avgränsas för förtydligande mot gröna tak med
omfattande grönska och med 100% RÅ och full frysning.
För att besvara frågorna genomförs en studie av flera dokument och litteratur i form av granskade journalartiklar, handböcker och produktbeskrivningar. Studien ger kunskap i hur de etablerade varianterna av gröna tak ser ut idag samt vilken funktion dess komponenter har. Vidare studerades befintliga gröna taks system för vattenhantering, det vill säga eventuella etablerade metoder för bevattning,
avvattning och vattenlagring.
4
Gröna tak - komponenter och system
4.1 Etablerade gröna tak
Det förekommer en rad olika gröna tak-konstruktioner, men de flesta intensiva gröna tak framgår som att de är byggda likt figur 4.1a-4.1d. De olika
konstruktionerna visar vanliga komponenter i gröna tak som även de framgår i figurerna 4.1a-4.1d.
De två komponenterna som inte förekommer i alla exempel är vattenlagring och isolering. Isoleringen är vanligast i de fallen då extensiva gröna tak byggs där substratet är mindre och dess placering varierar vanligtvis. Vattenhållande lager är ovanligt men förekommer dels i form av så kallade bassänger som illustrerat i figur 4.1a men är vanligare förekommande i sverige i form av vattenlagrande stenullsmattor och dess förekomst beror mest på behovet av vattenlagring i relation till övriga komponenters vattenlagringsförmåga (VegTech, 2019) (Vinnova, 2017a).
Modellerna är enbart några exempel och visar främst de modeller som studerats i accepterad forskning samt på omfattade studier gjorda av aktörer med god kännedom i byggbranschen. Tar man även hänsyn till kommersiella modeller verkar dessa olika modeller, trots dess olikheter, alla vara etablerade gröna tak.
←
Vegetation Substrat Rotskydd Dräneringsskikt Skyddslager Vattenlagrande bassäng Isolering Fuktspärr Bjälklag← Vegetation Substrat Dräneringsskikt Filter-textil Rotskydd Fuktspärr Bjälklag
Figur 4.1b: Illustration av grön takmodell baserad på Vinnovas (2017a) modell av intensivt grönt tak. ← Vegetation Substrat Filter-textil Dräneringsskikt Rotskydd Skyddslager Isolering Fuktspärr Bjälklag
Figur 4.1c Illustration av grön takmodell baserad på Shafique et al. (2018) och Vijayaraghavan (2015) modell av grönt tak .
← Vegetation Substrat Filter-textil Dräneringsskikt Fuktspärr Spånskiva
4.2 Vegetation & Substrat
Substratet är det mest kritiska lagret för det gröna takets och växternas kvalitet. Viktigt för valet av vegetation är att substratet har ett lämpligt utförande, både i dess djup men även dess komposition. (Shafique et al., 2018)(Vijayaraghavan, 2015). Substratdjupet är den viktigaste faktorn för växternas överlevnad och bör överstiga 300 mm för buskar och perenner och bör vara mellan 600-1500 mm för träd. Om substratet är för djupt finns det risk att vattnet sjunker under växternas rötter och är den för grund kommer inte luft rymmas. (Vinnova, 2017a)
4.2.1 Substratets innehåll
Näring, luftinnehåll och förmåga att lagra vatten påverkas av val av jord, olika tillsatsmaterial eller tillsatt organiskt material. Tillsatsmaterial bör övervägas noga med avseende för behovet. Substratet bör även ha en hög kapacitet för
vattenlagring som kan vara väsentlig för växternas överlevnad, men bör ändå ha en god genomsläpplighet för att undvika problem med översvämning. (Vinnova, 2017a) Tillsatsmaterial är en viktig faktor för att förbättra substratets och det gröna takets kvalitet. Tillsatsmaterial behövs alltså inte men ger stora fördelar eftersom ren trädgårdsjord är tung, har dålig luft- och vattenhållning och främjar spridning av ogräs. (Shafique et al., 2018) (Vijayaraghavan, 2015)
Figur 4.2a: Vanliga och lämpliga komponenter i substrat som beskrivna av Vinnova (2017a), Vijayaraghavan (2016) och Shafique et al. (2018)
4.3 Filter-textil
Vinnova (2017a), Vijayaraghavan (2016) och Shafique et al. (2018) beskriver filter-textilen som ett lager som finns för att separera dräneringen från växtbädden och substratet. Syftet är att stoppa substratet dels från att förstoppa
I gröna tak är filter-textilen vanligtvis en geotextil som är starkt och tålig. Textilen fungerar även som en rotskydd för växter med korta och mjuka rötter. Vissa så kallade non-woven filter har även en god kapacitet för vattenlagring. Ett alternativ till den vanliga textilen är den så kallade VT-filten. Collins et al. (2017) beskriver VT-filten som ett vattenhållande lager som används för att dränera substratet samtidigt förhindra dess partiklar från att följa med vattnet ner i konstruktionen.
4.4 Dräneringslager
Behovet av dränering bygger på vattnets förmåga att röra sig genom material som resultat av dess kapillaritet. Vijayaraghavan (2016) beskriver även hur
dräneringssystemet är väsentligt för att hålla en bra balans mellan vatten och luft i substratet eftersom det förhindrar att substratet vattenfylls. Dräneringen placeras vanligtvis mellan substratet och tätskikten. Dräneringar i gröna tak delas normalt in i två kategorier, dräneringsmattor eller dränerande material. (Vijayaraghavan, 2016)(Vinnova, 2017a)
4.4.1 Dräneringsmattor
Shafique et al. (2018), Vijayaraghavan (2016) och Vinnova (2017a) beskriver hur dräneringsmattor är vanligt förekommande i gröna tak för sin kombination av dränering och vattenlagring. Mattorna kommer i olika utförande och val av mattor kan göras beroende på vattenlagring, tryckkapacitet och tjocklek. Vattnet hålls i vattenlagrande koppar, se figur 4.4a, och kan i vissa fall hålla vatten upp till 2 liter/m 2 . Vijayaraghavan (2016) förklarar att dess förmåga att lagra vatten i kombination med dess enkla installation och dess tillgänglighet vid underhåll gör att dräneringsmattor är det föredragna alternativet i gröna tak. VegTech (2019) beskriver två liknande exempel som har god tryckhållfasthet som håller sig konstant över tid och har god tålighet mot nötning.
Figur 4.4a: Dräneringsmatta .
Det finns alternativ på dräneringsmattor likt VegTechs (2019) “xerodrän” som är en luftigare dräneringsmatta gjort av ett syntetiskt slingnät fäst i en fiberduk. Den är till skillnad från mattorna ovan vattengenomsläpplig istället för vattenlagrande och har inte samma trycktålighet.
4.4.2 Dränerande material
Dränerande material består av material som kan lagra mer vatten eller vars
Några vanliga dränerande material beskrivs till höger och illustreras i figur 4.4b. Dess permeabilitet varierar stort mellan val av material (Burström, 2007). De dränerande materialen är enligt Vijayaraghavan (2016) ett naturligt val men är endast tillämpliga på platta tak med mindre än 5° lutning.
● Grus ● LECA/Expanderad lera ● Pimpsten ● Scoria ● Tegelkross ● Cellglas ● Perlite
Figur 4.4b: Vanliga dränerande material: makadam, expanderad lera, perlite och tegelkross
En välbeprövad metod för lastutjämning och ständig kontakt med grus och fukt är en markarmering. Markarmering finns i flera varianter och olika material men vanligtvis gjorda i lätta men trycktåliga plaster. De finns utformade för att fördela rörliga laster från exempelvis bilar och hästar, men används även för att stärka andra material som grus, jord och vegetation i kontakt med laster. De kan även stärka markmaterial i hög lutning och kan möjliggöra för att hålla dränerande material i sin plats, göra svaga dränerande material mer toleranta mot tryck och skapa en luftspalt i konstruktionen. Det finns Markarmeringar som tål laster upp till 350 ton/m 2 ofyllda. (VegTech, 2019)(Byggros, 2017)
4.4.3 Ny forskning
Det finns forskning som visar nya alternativa lösningar på dränering. Återvinning av gamla bildäck används som dränerande material i form av gummigranulat. Experiment visar att gummigranulat kan ha samma dränerande effekt som de vanliga materialen ovan. (Vila, Pérez, Solé, Fernández & Cabeza, 2012) De dränerande förhållandena och kapaciteten för vattenlagring hos isolerande korkplattor har undersökts i experiment. Syftet var att bedöma dess lämplighet som lager i en grön tak-konstruktion samt vilken korkplatta som gav bäst resultat. Experimentet visar att korkplattor med låg densitet fungerar bättre som
4.5 Skyddslager
Skyddslager kan utföras i betong eller gjutasfalt, materialvalet beror på önskat syfte. Skyddslager av gjutasfalt syftar på att skydda underliggande tätskikt under byggtiden samt vid framtida grävningsarbeten. Den fungerar även som ett skydd mot mekanisk nötning vid exempelvis vindlaster som påfrestar rötterna. Den kräver dock ett underlag lämpligt att gjuta mot och det brukar ligga ovan ett bitumentätskikt som i sin tur är placerad ovanpå betong.
Skyddslager av betong kan även användas för att sprida ut laster eller för att förankra vissa fundament. Det väljs ofta i grövre konstruktioner likt de intensiva gröna taken, men
skyddsbetong kan inte betraktas som ett rotskydd. (Vinnova, 2017b)
4.6 Rotskydd
Behovet av rotskydd beror på de olika komponenternas komposition och när de består av täta termoplaster behövs oftast inte kompletterande rotskydd (Vinnova, 2017a). Rotskydd som inte är permeabla ska inte placeras ovanför en
dräneringsmatta eller dränerande lager. (Vinnova, 2017b)
4.6.1 Täta rotskydd
Rotskydd består vanligtvis av antingen polyeten, gjutasfalt eller en termoplastisk polyolefin-duk (TPO-duk). De understryker vikten av överlappning av rotskydd med 1,5-2 meter vid installation. I de fall då överlappningen är mindre än så, likväl vid kanter, måste rotskydden förseglas (Vinnova, 2017a).
De vanligaste rotskydden består av polyeten, så kallad etenplast, normalt sett en film av lågdensitetspolyeten (Shafique et al., 2018)(Vinnova 2017a). Polyeten är fukt- och diffusionstätt, elastiskt och beständigt mot väta och biologiska angrepp. (Burström, 2007)
4.6.2 Permeabla rotskydd
Det finns rotspärrar som är utförda i polypropen (PP) som fungerar mer som en vävd filter-textil, så kallade geosynteter, som är permeabel, men har bättre resistens mot rötter och förespråkas av Svensk Byggtjänst (2017) i
markkonstruktioner med dels hög tryckbelastning som vägar och diken men även kraftiga rötter som exempelvis det av träd.
4.6.3 Kemiska rotskydd
4.7 Isolering
Isoleringens syfte är att förhindra värmetransport mellan vätskan i dräneringen och inomhusklimatet. Syntetisk isolering tillämpas därför vanligen vid botten av gröna tak konstruktionen. (Collins et al., 2017) (Shafique et al., 2018)
Hela den gröna överbyggnaden påverkar värmeledningen, men det är trots det den syntetiska isoleringen som står för den största isolerförmågan (Vinnova, 2017b). Komponenterna i gröna tak utgör sannolikt en godtycklig isolering, men en icke kvantifierbar sådan som resultat av vattnets effekt på konduktiviteten. Det skapar ett behov av syntetisk isolering oberoende av det gröna takets isolerförmåga för att göra värmekonduktiviteten kvantifierbar (Collins et al., 2017). Den behöver vara kvantifierbar för att byggnadens energihushållning ska kunna bedömas mot gällande krav på byggnader, framförallt vid nybyggnation (Boverket, 2017)
4.7.1 Mineralull
Mineralull omfattar stenull och glasull. Mineralull är ett värme-, brand- och ljudisolerande material. De är obrännbara och formbeständiga mot fukt och värme. Materialen har dålig vattenlagring och släpper således igenom fukt. Dess tryckhållfasthet är lägre än de flesta byggnadsmaterial och är c:a 100 kPa. (Burström, 2007)(Vinnova, 2017b)
4.7.2 Cellglas
Cellglas beskrivs även det som ett obrännbart material såväl som ett diffusionstätt material. Materialet har högre tryckhållfasthet och tål ett tryck på mellan
400-2900 kPa. (Burström, 2007)(Vinnova, 2017)
4.7.3 Cellplast
Cellplast delas vanligtvis upp i kategorier baserat på dess material där
underkategorier baserats på dess tillverkningsprocess. Två vanliga material är polyuretan och polystyren. (Burström, 2007)(Vinnova, 2017b)
Polyuretanet delas upp i PUR och PIR och har en tryckhållfasthet på 150-400 kPa. (Burström, 2007). Omfattningen slutna eller öppna porer är varierar vilket
påverkar dess fukttekniska egenskaper och den används därför sällan i byggnadselement. (Nilsson, 2012)
4.8 Fuktspärr
Val av fuktspärr är ett göras noga då den förhindrar fukt från att tränga in i bjälklaget som resultat av gravitationskraften. Den återfinns i regel i direkt anslutning till bjälklaget, som presenterat i figur 4.1a-4.1d. Exempel på fuktspärr kan vara Modifierad bitumen, flytande tätskikt eller termoplastiska
polyolefin-membran, TPO. (Shafique et al., 2018)
4.8.1 SBS-Modifierad bitumen
Bitumen kan blandas med styren-butadien block sampolymer och blir då en modifierad bitumen och i norden används framförallt SBS-modifierad bitumen tätskikt för dess elasticitet vid låga temperaturer. Utmärkande för modifierade bitumentätskikt är att de är svetsbara och kan då fästas i bjälklaget och förbättrar vidhäftningen mot ovanliggande lager (i förhållande till övriga fuktspärrar). (Vinnova, 2017b)
4.8.2 Flytande tätskikt
Det finns en del flytande plaster baserade på akrylat och epoxi, polyuretan och polyurea. Den största fördelen med flytande tätskikt är att de inte behöver skarvas men dessa förekommer sällan i nordiskt klimat på grund av att de är
temperaturberoende vid applicering och således kräver ett lämpligt klimat, likt appliceringen av andra stelnande produkter. (Vinnova, 2017)
4.8.3 Takdukar
Gummidukar, EPDM
Ett tätskikt som vanligtvis förekommer i takkonstruktioner, spillvattenbassänger eller deponier är etenpropengummi, EPDM, en så kallad gummiduk som är lätt att applicera och speciellt utformad för att vara fukttät. (Vinnova, 2017b) EPDM är en ozonbeständig gummi.
Polyolefin-duk, TPO/FPO
En ny polymer som takduk är de termoplastiska eller flexibla polyolefinerna som görs på antingen Polypropen (PP-plast) eller Polyeten (PE-plast) med en rad tillsatser. TPO används även som mekaniskt rotskydd i gröna tak. (Vinnova, 2017b)
Polyvinyl-duk, PVC
4.9 System för vattenhantering
Det finns tre system för hantering av vatten som alla samarbetar för god funktion. De utgör vattnets kretslopp på taket enligt följande, vatten tillförs, vatten ska hållas och vatten ska ledas bort. När vattnet tillförs är det i form av nederbörd eller bevattning där det finns olika typer av bevattningssystem. Under vegetations säsongen brukar det räknas med att gräs behöver tre liter/m 2 vatten per dag medans träd kan behöva 10 - 1000 liter per dag (Vinnova 2017a). Därefter ska vattnet hållas innan det leds bort. Vattnet måste sedan kunna ledas bort. Den funktionen kallas avvattning, som syftar på det systemen som för bort vattnet från taket eller byggnaden.
4.9.1 Bevattningssystem
Det mest etablerade bevattningssystem som finns idag är sprinklersystem och droppbevattning. Droppbevattning kan ske över eller under jord (Vinnova 2017a). Ett Sprinklersystem kopplas till ett vattenmagasin, sedan placeras vattenspridare eller sprinklers på det gröna taket och styrs manuellt eller med timer.
Droppbevattning kopplas upp till vattenmagasinet och sen läggs en vattenslang ut över eller under jord så att det systematiskt täcker allt som behöver vattnas. I vattenslangen är det hål som släpper igenom vatten. Droppbevattning kan kopplas via timer eller styras manuellt. Enligt Vinnova (2017a) är droppbevattning det mest miljövänliga tack vare att man kan kontrollera det efter vegetationens behov, men att droppbevattning behöver kompletteras i uppstarten av växtligheten med till exempel ett sprinklersystem. Sprinklersystem fungerar i regel bättre på
substrat med hög genomsläpplighet som är vanligt på gröna tak förklarar Vinnova (2017a)
4.9.2 Intern vattenlagring
4.9.2.1 Behov
Det är viktigt att i första hand förstå om det finns ett behov för vattenlagring i lokalt klimat. Större delen av sverige har mellan 500-800 mm nederbörd/år enligt SMHI (2019). Tekniskt sett skulle det vara tillräckligt med vatten för att uppfylla vattenbehovet men eftersom nederbörden inte är jämt fördelad över året kan det förekomma perioder av torka. Årets genomsnittliga nederbörd är inte jämnt fördelat över månaderna vilket kan påverka huruvida nederbörden räcker som bevattning. Exempelvis brukar det falla som mest nederbörd på hösten då inte vattenbehovet för gröna tak är stort. Det kan jämföras med att vattenbehovet ökar under sommarhalvåret. För att försäkra att vattenbehovet uppfylls varje dag för att bibehålla en vacker grönska på gröna tak kan någon form av vattenlagring
4.9.2.2 Gröna tak-komponenter med vattenlagring
Vinnova (2017a) beskriver hur man kan fördröja dagvattnet genom att använda sig av vattenhållande lager. De komponenterna som nämndes i 4.2-4.8 har alla olika kapacitet för vattenlagring och det framgår där som att filter-textil, dränering och substrat alla kan vara vattenlagrande. Vissa tack vare dess låga
ångpermeabilitet och andra tack vare dess förmåga att inkapsla vattnet som resultat av dess ångmotstånd.
Stenullsmattor är vattenlagrande och VegTech (2019) visar på att stenullsmattor är både lätta och vattenhållande och kan enligt producenten hålla hela 34 l/m 2 per 40 mm matta.
4.9.3 Extern vattenlagring - Vattentank
Enligt Vijayaraghavan (2015) finns det en möjlighet att ta vara på regnvatten från gröna tak och koppla det till en vattentank. Den kan sedan användas antingen till bevattning eller annan användning på taket eller beroende på hur stor byggnaden är även kunna använda vattnet på resten av tomten runt huset.
Mängden regnvatten som kan tas vara på är förhållandevis lägre vid gröna tak än vid tak utan växtlighet, detta som resultat av substratet och växternas förmåga att binda vatten. Vijayaraghavan (2015) utvecklar detta med att det gröna taket bidrar till att rena regnvattnet genom att det filtreras genom det olika lagrerna men tillägger att vattentanken bör kompletteras med någon form av filter. Trots att man får ut en mindre mängd vatten är det vattnet man får renare.
4.9.4 Avvattning
För avvattning på tak finns det möjligheten att använda invändig eller utvändig takavvattning d.v.s om avloppet leds på utsidan av byggnaden eller om avloppet leds in i huset och går genom huset ner till avloppssystemet (Nilsson, 2018). Avvattningssystem dimensioneras mot en regnintensitet av 0,013 l/s*m 2 , detta gäller för hela sverige. Regnintensiteten motsvarar 10 minuter en gång på fem år. I SS 82 40 31 hittas dimensioneringen av takavvattning, men vanliga
avvattningssystem anses klara kraven och behöver ej beräknas (Nevander & Elmarsson, 2006).
4.9.4.1 Etablerade system
Brunnen bör placeras i höjd med terrängen och kopplas ihop med den
underliggande dräneringen. Platta tak behöver en effektiv avledning av vatten. Det finns två system för invändig avledning av vatten på platta tak som illustreras i figur 4.9b-4.9c, det ena är punktavvattning och det andra är linjeavvattning (Byggros, u.å)
Figur 4.9a Punktavvattning illustrerad efter figur av Nevander och Elmarsson, (2006)
Figur 4.9b Linjeavvattning illustrerad efter figur av Nevander och Elmarsson, (2006)
I ett punktavvattningssystem lutar omgivande tak mot en punkt, ett så kallat kuvertfall dit avloppet är placerat. I ett system med linjeavvattning lutar taket in mot mitten där en ränna är placerad för att leda vattnet mot ett avlopp (Byggros, u.å). Det finns en risk hos platta tak med rännor, vilket är att om rännan sätts igen kan det bildas en sjö på taket. Desto mer vatten som samlas ökar belastningen på konstruktionen, vattnet blir stående tills det samlas så mycket att det rinner över till nästa brunn eller till takkanten (Nevander & Elmarsson 2006).
4.9.5 Översvämningsskydd
Risken för översvämning kan begränsas med bräddavlopp, som lämpligen placeras i byggnadens periferi, se figur 4.9c. Om en brunn sätts igen kan vattnet ledas vidare till nästa och minimera risken för
vattensamlingar på taket. Många takföretag, bland annat Mille tech (u,å) och Mataki (u,å) presenterar två varianter av
bräddavlopp, det ena är det nämnda
bräddavloppet som bidrar till den invändiga avvattningen. Bräddavlopp kopplas på till det invändiga avvattnings- systemet. Sargbräddavlopp, placeras på kanterna av taket och kopplas till byggnadens utvändiga avvattningssystem.
5
Gröna tak - Risker
Nilsson (2012) beskriver vikten av att göra en lämplig riskbedömning vid val av låglutande eller platta tak med hänsyn till fukten. När taket projekteras bör det göras mot förutsättningen att taket och lager i taket utsätts för kvarstående mängder med fukt och att detta måste tas hänsyn till ända fram till tätskiktet som spärrar fukten. Det skiktet måste då även vara korrekt vald och utformat för att uppfylla det kravet. Alla risker måste bedömas mot sina konsekvenser och bör väljas bort om konsekvenserna inte är acceptabla.
Lågt lutande eller platta tak måste enligt Nilsson (2012) utföras med hänsyn till Boverket (BFS 2011:6-2019:2) och de råd som förekommer i gällande skador i takkonstruktionen under kyla och is. Vidare uttrycker Nilsson (2012) hur den sortens skador utgörs av volymexpansion som sker när vatten fryser till is och lägger vikt på att alla berörda takkonstruktioner bör utformas för att ge utrymme för påfrestningar orsakade av förändringar i materialets volym.
De olika komponenterna som behövs i ett grönt tak analyseras därför med hänsyn till dess skaderisker som orsakas av fukt, kyla och underhåll såväl som övriga risker.
5.1 Vattnets effekt på komponenterna
Mängden vatten har liten eller ingen påverkan på vegetation, filter-textil och rotskydd. Substrat, dräneringslager, skyddslager, isolering och fuktspärr kan alla på egen hand eller genom effekt av varandra påverkas av den mängd vatten som tillförs och analyseras med hänsyn till dess skaderisk.
5.1.1 Substrat
Det är av stor vikt att substratet innehåller tillräckligt med luft som beskrevs i 4.2.1. Om substratet blir för fuktigt kan mängden luft i substratet bli för liten och ha negativ effekt på vegetationen.
5.1.2 Dräneringslager
Dräneringssystemet ska vara effektivt nog att avvärja all eventuell
Dräneringsmattor kan vara rent olämpliga om vattenmängden riskerar att bli för stor eftersom de inte släpper igenom vatten. Nevander och Elmarsson (2006) beskriver hur dränerande material som grus och makadam har sin effekt beroende på kornstorleken och gruset kan innehålla eller så småningom utveckla små mängder finkornigt material som ökar stighöjden. Samma risk föreligger för de lerbaserade materialen tegelkross och expanderad lera.
5.1.3 Skyddslager (inkl. bjälklag och andra betongkonstruktioner)
Skyddslager utförda i betong såväl som bjälklag och övriga betongkonstruktioner är känsliga för en rad fuktrelaterade reaktioner (Nilsson, 2012)(Burström, 2007). Hur känslig betongen är korreleras till dess vattencementtal. Hänsyn bör tas både till betongens egna påverkan av vattnet men även till hur den förhåller sig till intilliggande material. De olika konsekvenserna beskrivs som:
● Svällning och krympning ● Karbonatisering
● Korrosion som reaktion av koldioxid- eller kloridangrepp
● Nedbrytning av kalcium på grund av genomströmning av vatten ● Kemiska angrepp (se 5.1.8) på grund av smutsigt vatten
5.1.4 Isolering
De vanliga varianterna av isolering som framgår i 4.7 är alla fukt och
vattenbeständiga på olika vis. Viss isolering släpper igenom all fukt och kommer således transportera ner denna mot underliggande lager medan annan isolering fungerar som ett tätskikt och kommer stoppa fukten från att transporteras vidare. Det innebär att isolering bör bedömas från dess placering och den effekt
isoleringen har på sin omgivning snarare än isoleringens reaktion på fukten. (Vinnova, 2017b)
5.1.4.1 Mineralull
Mineralullsisolering är permeabel och släpper igenom allt vatten som når den som resultat av tyngdkraften. En fuktspärr måste alltså förekomma ovan isoleringen om man vill motverka vatten från att gå igenom den. Fuktspärr på kalla sidan ger risk för kondensutfällning i isoleringen från fukt från byggnaden. (Nilsson, 2012)
5.1.4.2 Cellglas
5.1.4.3 Cellplast
Även cellplast kan vara diffusionstätt, vilket innebär att fukt inte tränger igenom den. Om den är tät finns risk att fukt ansamlas och även där är det viktigt att ovanliggande material tål fukt, som beskrevs i stycket ovan. (Vinnova, 2017b)(Nevander & Elmarsson, 2006)
5.1.5 Fuktspärr
Fuktspärren har som funktion att motstå fukt och inte bara ånga. Det är väsentligt att fuktspärren klarar av att motstå konstant fuktbelastning om ovanliggande lager inte fungerar som ett extra lager fuktspärr. Fuktspärrar utsätts ofta för kraftiga påfrestningar vid montering och riskerar att gå sönder om de inte har god
hållfasthet. Om den går sönder vid något ställe riskerar fukt att tränga igenom som resultat av gravitationen. Av samma anledning måste takdukar skarvas och tätas i skarvar och kanter för att inte riskera att läcka igenom. (Nevander och Elmarsson, 2006).
5.1.6 Tryck & hållfasthet
En del materials hållfasthet påverkas beroende av dess fuktnivå och Nilsson (2006) beskriver hur framförallt trä och betong påverkas på olika vis.
Ett större vattentillskott påverkar även vikten mot underliggande lager och alla lager som fungerar som tätskikt riskerar att brista om dess hållfasthet inte är erforderlig nog. Skyddslagret har som beskrevs i 4.5 avsikten att fördela ut vikten från ovanliggande lager och bör dimensioneras med hänsyn både till vattenmättat tillstånd såväl som till eventuell lagring av vattenöverskott. Även isoleringens tryckhållfasthet behöver tas i beaktning.
5.1.7 Biologiska angrepp
Organiska material är känsliga för mikrobakteriell påväxt. Även
icke-organiska material löper risk att ta upp bakterier eller utveckla alger och lavar som resultat av mikrobiell påväxt på nedsmutsade ytor se bild 5.1. Det innebär att om genomförsel av vatten i material ger upphov till att ytor blir smutsiga som resultat av upptagna partiklar kan dessa
utveckla ovan nämnda problem
5.1.8 Kemiska angrepp
Burström (2007) beskriver hur kemiska angrepp lätt uppstår i material genom kontakt med vätskor. Det framgår som att orsaken är dess förmåga att lösa upp ämnen ur de material de kommer i kontakt med likväl förmåga att transportera avsiktligt additiva kemiska ämnen som beskrevs av Vinnova (2017b) gällande exempelvis kemiska rotskydd som urlakas med tiden.
5.1.8.1 Betong & Cement
Kalkbaserade byggnadsmaterial kan vara känsliga för kemiska angrepp vilket påverkar både skyddslager och bjälklag om dessa är uppförda i betong. Burström (2007) beskriver att betongens egna kemiska uppbyggnad i kombination med dess permeabilitet är de två faktorerna som påverkar nedbrytningen.
Betong är starkt basiskt och är därför känslig mot icke-organiska syror som salpetersyra och svavelsyra. Om betongen utsätts för syror löses den upp och komponenter som sannolikt kan emittera/transportera dessa syror bör undvikas i kontakt med betong. Det finns en utökad risk i storstadsmiljö för surt regn som når byggnader. Surt regn kan orsaka markförsurning som är aktuell i ett grönt taks substrat. (KTH, 2000)
Betong och cement är även känsligt mot koldioxid och betong mot vatten som beskrevs i 5.1.3.
5.1.8.2 Tegel, murbruk & expanderad lera
Burström (2007) beskriver hur lerbaserade material och murbruk är känsliga mot svaveldioxid. Svaveldioxid är enligt Bernes (u.å) i huvudsak resultatet av förbränd kol och olja och är en av de vanliga föroreningarna som storstäder upplever. Föroreningar tas upp i substratet och kan utan erforderlig filtrering följa med vattnet ner i dräneringen och riskerar att bryta ner expanderad lera eller tegelkross som kan förekomma i de två komponenterna.
5.1.8.2 Plaster & Gummi
Lösningsmedel är vätskor som löser bindningsmedel i exempelvis plaster. Lösningsmedel kan vara både organiska och icke-organiska men är specifika för olika material då de består av substanser som är besläktade med materialets bindemedel. Plasters elasticitet och hållbarhet kan även förstöras genom att plastens mjukgörare migrerar ut ur plasten och den blir sprödare. (Burström, 2007)
5.2 Temperaturens effekt på komponenterna
Det mest kritiska fallet tas i beaktning, det vill säga att komponenterna beaktas som vattenmättade vid frysning såväl som kraftigt snöfall.
5.2.1 Volymexpansion
Porutvidgning, porsprängning eller frostspränging som resultat av
volymexpansion har enligt Nilsson (2012) påverkan på alla porösa och spröda material vars porer kan fyllas med vatten. Volymexpansion har liten eller ingen påverkan på substrat, rotskydd, isolering och fuktspärr men filter-textil,
dräneringslager och skyddslager påverkas av volymexpansion.
5.2.1.1 Filter-texil
Vissa filter-textilier har god vattenlagring som beskrevs i 4.3. Om vattnet fryser löper det risk för volymexpansion. Det kan resultera i att materialets form och funktion förstörs. Skador i filter-textilen kan resultera i att vattnet inte filtreras.
5.2.1.2 Vattenlagring
Stenullsmattor binder vatten vilket innebär att den riskerar att skadas av
volymexpansion. Det kan påverka dess vattenlagrande funktion vilket kan leda till ett överskott av vatten där det inte förväntas.
5.2.1.3 Dränering
Beroende på val av dränering kan risk för skada vid volymexpansion finnas. Gummigranulat påverkas sannolikt lite av volymexpansion dels tack vare dess täthet och dels tack vare dess elasticitet. Jämförelsevis kan dräneringsmattors vätskefyllda koppar frysa och expandera, vilket skapar en risk att dessa brister och huruvida den brister beror på hur elastisk plasten är. Dräneringsmattor består vanligtvis av så kallad högdensitetspolyeten (HDPE) vilket är en termoplast som är elastisk. Det är viktigt att den kan motstå det hydrauliska trycket från
volym-expansionen och att om den håller kommer den ge upphov till ett tryck på ovanliggande material istället. (Burström, 2007)
5.2.1.4 Skyddslager
5.2.2 Ökad värmekonduktivitet
Studier har visat att gröna taks värmemotstånd i varmt klimat försämras under kalla säsonger (Jim och Tsang, 2011). Gröna taks solavskärmning resulterar även i en reduktion av erhållen värme från solstrålning vintertid (Jaffal och
Ouldboukhitine, 2012). Det är viktigt att förstå varför det sker och hur den negativa konsekvensen kan undvikas.
Collins et al. (2017) har i sitt experiment i Helsingfors gjort en av få utvärderingar av gröna taks konduktivitet i jämförelsebara nordiska klimat. Experimentet visade mot förväntan att konduktiviteten sjönk ju mer substratet frös till is, vilket ger en uppfattning av att gröna tak kan vara mer isolerande under vintertid än sommartid, vilket ter sig lämpligt för svenskt klimat. Collins et al. (2017) förklarar resultatet och ger en teori för varför det har skett. Den teorin bygger på premissen att gröna tak normalt är byggda för att tillåta vatten i rörelse, vilket bidrar till dess
konduktivitet genom rörligheten och kontakten med olika material, vilket bryts vid fruset tillstånd. Huruvida ett grönt tak kommer får ökat eller minskat U-värde i samband med frysning beror på volymmässigt vatteninnehåll i materialet. Om denna är hög riskerar U-värdet att öka, medan om denna är låg minskar U-värdet.
5.2.3 Värmebeständighet
De flesta komponenter är värmebeständiga men det finns undantag. Vissa cellplaster är inte formbeständigt i höga temperaturer och PUR/PIR är endast verkbar vid temperaturer upp till 100 ℃ och XPS/EPS upp till 75 ℃ (Burström, 2007). Ett vanligt tak kan bilda höga temperaturer på grund av solstrålning och den värmen kan genom värmeledning ledas in i konstruktionen. Ett intensivt bevattnat grönt tak löper mindre risk att bli så varm men risken bör inte uteslutas helt. (Vigarayahagan, 2016).
Plastens och Gummits elasticitet, beständighet och hållfasthet påverkas mycket av kalla temperaturer och blir mindre elastiska. Gummi och elastiska plaster väljs ofta för dess elastiska egenskaper och det kan därför förväntas ge förödande konsekvenser om dessa blir spröda på grund av kyla.
