Vertikální zahrady střízlivým pohledem

Ing. Samuel Burian 

Globální oteplování, klimatické změny a sucho se stávají v médiích tématem číslo jedna a téměř denně slyšíme o nutnosti snižovat emise oxidu uhličitého. Vzniká dojem, jako by oxid uhličitý byl jedinou příčinou neblahých klimatických změn. Stačí si ale uvědomit, jaká je v létě teplota nad betonovými a asfaltovanými plochami na jedné straně a v zeleni na straně druhé. Zastavěné a zpevněné plochy narůstají závratným tempem a přibývá tak ploch, na kterých se voda z deště nezasakuje, ale rychle odtéká. Je zřejmé, že vliv úbytku vegetace na změnu klimatu a nedostatek vody nijak nezaostává za vlivem zvyšující se koncentrace CO2. Má-li pro nás zůstat Země a naše města obyvatelná, musíme zastavit úbytek ploch pokrytých vegetací. Na rozdíl od snižování emisí CO2 má investice do vegetace tu výhodu, že její pozitivní působení lze pozorovat i na lokální úrovni. Jedním ze způsobů, jak dostat víc zeleně do zastavěných území, je budování zelených střech a zelených fasád.

Zelené fasády na sídle firmy Liko-S ve Slavkově u Brna                                      Věže nazývané Bocso Vertikale mají výšku 111 a 76 metrů, Itálie, Miláno

Pod pojmem „zelená fasáda“ si do nedávna většina lidí představovala fasádu s pnoucími rostlinami, dnes si stále více lidí naopak spojuje zelenou fasádu s představou vertikální zahrady. Zásadní rozdíl mezi pnoucími dřevinami a vertikální zahradou je v tom, kde vegetace koření. Pnoucí dřeviny se sice občas ve vertikálních zahradách také používají, jejich hlavní uplatnění je však při výsadbě do rostlého terénu, odkud fasádu porostou a pokryjí obvykle bez nároků na dodatečnou závlahu a jinou péči. U vertikální zahrady je tomu jinak - rostliny koření přímo na fasádě podobně jako rostliny na střešní zahradě. Klíčem k pokrytí fasády rostlinami je v tomto případě technické řešení zabezpečující rostlinám mimo rostlý terén přísun živin a vody. Vertikální zahradu si tak můžeme představit jako střešní zahradu, kterou jsme postupně nakláněli až do svislé (vertikální) polohy. Při její realizaci se řeší stejné problémy jako u zahrady střešní. Postupný náklon plochy se zahradou přináší ale problémy a klíčovou roli hraje gravitace a voda. U střešní zahrady o malém sklonu gravitace pomáhá - udržuje substrát a rostliny na místě. S postupujícím sklonem ale přibývají s gravitací problémy, substrát má tendenci se sesouvat a střecha se musí doplnit o prvky, které tomuto zabrání. Při otočení plochy o 90 stupňů už gravitace pro fixaci substrátu a rostlin přestává hrát jakoukoliv pozitivní roli, a naopak je třeba zajistit, aby substrát a rostliny nevypadly ven.

Podobně je tomu s vodou. K zajištění existence extenzivní zahrady na ploché střeše dopadne dostatek srážek a ani u intenzivní střešní zahrady není s dodatečnou závlahou velký problém. Jak se ale plocha naklání, tak se nejen snižuje účinný půdorys pro zachycení srážek, ale voda také snáze odtéká. U vertikální zahrady pak už s přirozenými srážkami nemůžeme vůbec počítat.

Nová budova sídla ombudsmana v Brně na ulici Údolní                                              Sociální zázemí a kanceláře střediska trávníkové školky v Kobylnicích u Brna

Konstrukce

Pro řešení závlahy vertikální zahrady mnoho alternativ neexistuje - v čem spočívají zásadní konstrukční rozdíly je to, jak na fasádě udržet substrát a vegetaci. Nejjednodušší způsob, jak vyhrát boj s gravitací, je použít systém nádob umístěných na nějakých policích, římsách nebo balkónech, ve kterých se rostliny pěstují obdobným způsobem jako tzv. mobilní zeleň. Takový systém se obyčejně nazývá policovým systémem a ve velkém je použitý na páru rezidenčních věží v milánské čtvrti Porta Nuova. Věže, nazývané Bosco Verticale, mají výšku 111 a 76 metrů, byly postaveny mezi roky 2009 až 2014 architektem Stefano Boeri. Ve žlabech na balkónech roste přes 700 stromů a 16 000 dalších rostlin včetně keřů. Půdorys obou objektů zabírá přibližně 1 900 m², údajně ale vytváří 20 000 m² zelené plochy. Efektní řešení, vycházející z osvědčeného systému vegetačních nádob, je ovšem značně nákladné, systému musí být přizpůsobena statika celé budovy a nikde se neuvádí, jaká je spotřeba závlahové vody.

Jiným řešením je tzv. modulární systém.  Na rozdíl od nádob na policích (balkónech, lodžiích) umožňuje celoplošně pokrýt stěnu pomocí prefabrikovaných prvků (modulů) zavěšovaných na nosnou konstrukci. Moduly (kazety nebo boxy) se obvykle instalují osázené s již předpěstovanými rostlinami a v případě potřeby mohou být i poměrně snadno vyměňovány. Většina modulárních systémů počítá s výměnou modulu jen při nějaké závadě či úhynu rostlin. Existují ale také systémy, které počítají s pravidelnou sezónní výměnou a přizpůsobují tomu hmotnost modulů, případně vyrábí moduly s funkcí ptačích budek či dokonce úlů (např německá firma HELIX Pflanzensysteme GmbH sídlící severně od Stutgartu). Extrémní podobou modulárního systému jsou stěny, u nichž jsou moduly redukovány až na jednotlivé sezónně obměňované květináče třeba i s letničkami.

Třetí možností je instalace plošné konstrukce realizované na místě jako souvislá plocha z materiálů dodávaných převážně jako „metráž“. Rostliny lze na stěnu vysazovat až po dokončení vlastní konstrukce a případná výměna rostlin i přístup k tryskám a čidlům závlahového systému je obvykle komplikovanější.

Z hlediska zajištění životních podmínek pro rostliny není příliš důležité, zda se jedná o modulární systém, nebo plošnou konstrukci, ale jaké životní podmínky pro rostliny konkrétní provedení vertikální zahrady vytváří.

Dobré podmínky pro existenci rostlin vytváří systém s boxy. Boxy obvykle tvoří plastové nádoby vyplněné substrátem s otvory pro výsadbu rostlin v horní části. Výhodou je větší objem substrátu a u některých boxů alespoň částečná možnost rostlin rozrůstat se a případně vyplnit prostor, kde jiná rostlina uhynula. Podobně jako u policového systému mají boxy vyšší hmotnost a vyšší nároky na statiku objektu.

Kazetový systém tvoří kazety vyplněné substrátem umožňující rostlinám vyrůstat přímo z plochy. Aby substrát z kazety nevypadl, musí být povrch kazety překrytý vhodným materiálem – mřížkou, síťkou či textilií. Volba povrchu závisí na vlastnostech substrátu. Sypký substrát vyžaduje souvislý povrch (například textilii) opatřený jen jednotlivými otvory pro rostliny. Vláknité substráty (rašeliník, minerální vlna) mohou mít otevřený povrch a být překryté jen mříží. Při použití vhodného substrátu a „otevřeném“ povrchu se rostliny mohou rozrůstat a případně vyplnit prostor, kde jiná rostlina uhynula, a mohou tak vytvořit opravdu souvislý porost. Zároveň lze vyrobit relativně lehké kazety, které příliš nezatíží konstrukci stavby.

Problémům se zafixováním substrátu a rostlin se pokusil vyhnout známý propagátor vertikálních zahrad Patrick Blanc a vyvinul textilní bezsubstrátový systém. Systém tvoří obvykle dvě vrstvy nasákavé netkané textilie natažené na nepropustném podkladu (plastová deska). Sešitím obou vrstev k sobě a proříznutím otvorů v horní vrstvě textilie se vytvářejí kapsy, do kterých se zasouvají jednotlivé rostliny. Celý systém je kontinuálně zavlažovaný a jde v podstatě o hydroponický způsob pěstování. Systém je velmi lehký a výborně se osvědčuje v interiéru. V našich klimatických podmínkách ale v zimě klade extrémní nároky na rostliny a minimální vodní kapacita textilie v létě neodpustí, byť jen krátkodobý, výpadek zavlažování. Jakýmsi kompromisem je systém textilně-substrátový, který tvoří textilní kapsy naplněné substrátem.

Stejnou konstrukci, jakou mají kazety se substrátem, lze realizovat také plošně přímo na místě jako souvislou stěnu. Problémem takové plošné konstrukce je sesedání substrátu a zavlažování. Snad jen s výjimkou desek z minerálních vláken (Grodan, Isover) je u všech substrátů nutné počítat s tím, že se časem ve větší či menší míře sesednou a v případě několik metrů vysoké stěny realizované bez horizontálních přepážek může být minimální sedání fatální. Stejně tak je nutné horizontálními předěly zpomalit protékání vody substrátem.

Bezsubstrátová vertikální zahrada v rakouském Wellsu realizovaná Patrickem Blankem nevypadá na první pohled špatně. Při bližším pohledu jsou vidět časté výpadky rostlin, a to navzdory intenzivní údržbě a pravidelnému dosazování.

Voda

Zásobování rostlin vodou představuje jeden z klíčových problémů. Ve vegetačním období se jedná o běžný „závlahářský“ problém. Většina realizací využívá princip kapkové závlahy.  Výpadky v dodávce vody rostlinám v části stěny mohou nastat relativně snadno ucpáním trysek. Vzhledem k malé zásobě vody v kořenovém prostoru pak v létě rychle dochází k úhynu rostlin.  Závlahový systém proto musí být maximálně spolehlivý, opatřený účinnými filtry a úpravou vody. Zejména u větších stěn jsou žádoucí čidla signalizující poruchu dříve, než se projeví na rostlinách. Důležité je rovnoměrné zásobení vodou. Závlahový systém se musí vyrovnat s velkými rozdíly hydrostatického tlaku v rozvodech, který vzniká při velké vertikální vzdálenosti jednotlivých etáží (větví) systému.  Zajistit kontinuální dodávku vody během vegetace nestačí, většina rostlin se bez vody neobejde ani v průběhu zimy. Zálivka v zimním období je sice možná, ale technicky velmi náročná. V zimě i ve dnech, kdy nemrzne, může být závlahové potrubí zamrzlé a aby bylo možné závlahu realizovat, tak buď musí být paralelně s potrubím vedený topný kabel, nebo musí být zajištěné spolehlivé odvodnění závlahového potrubí, aby v něm po skončení závlahového cyklu nezamrzaly zbytky vody. V podmínkách středoevropského klimatu tak mají zřetelnou výhodu systémy se substrátem schopným udržet alespoň minimální množství vláhy. Zdá se, že bezsubstrátové vertikální zahrady nejsou pro naše klimatické podmínky nejvhodnější. Z hlediska výběru rostlin je důležité mít na zřeteli skutečnost, že individuální dávkování závlahy je prakticky nemožné a použitý soubor rostlin proto musí mít stejné nároky na vláhu.

Bezsubstrátová vertikální zahrada od Ing. Pilaře v Buštěhradu neměla před havárií závlahy konkurenci. Takto vypadá po výpadku závlahy.

Živiny

Zásobování rostlin živinami je další důležitý úkol. Žádný ze systémů vertikálních zahrad neobsahuje takový objem substrátu, který by garantoval dlouhodobě dostatečné zásoby živin. Potřeba doplňování živin je o to důležitější, čím menší objem substrátu je v systému zabudován. Prakticky nepřetržitý přísun živin vyžadují bezsubstrátové systémy, které fungují prakticky na principu hydroponie. Zejména bezsubstrátové systémy je prakticky nemožné zavlažovat bez přebytku závlahové vody, která po nasycení nosné textilie odtéká pryč. Chemické složení této závlahové vody je po průtoku vertikální zahradou výrazně pozměněné a u většiny systémů se proto znovu nevyužívá. Její úprava by byla příliš složitá, a proto se často odvádí do kanalizace a s ní i nevyužité živiny. Podobně jako u zásobování vodou je i v tomto případě prakticky nemožný individuální přístup k jednotlivým taxonům rostlin.

Prokořenitelný prostor

Prokořenitelný prostor je dalším významným faktorem. Propojení prokořenitelných prostorů mezi jednotlivými výsadbovými místy v co největší celek významně přispívá k vyrovnaným vláhovým poměrům a stabilitě výsadby a je předpokladem pro použití vzrůstnějších rostlin, především keřů. Z tohoto pohledu nejsou příliš ideální systémy se substrátem v samostatných kapsách a některé typy boxů.

Substrát, pokud se nejedná o bezsubstrátový „textilní“ systém, musí splňovat specifické podmínky. Měl by být lehký, nasákavý a stabilní. Požadavek na nízkou měrnou hmotnost je zřejmý – vertikální zahradou nelze nosné konstrukce zbytečně zatěžovat. Nasákavost a vododržnost je také zřejmý požadavek. Substrát musí být ale také dlouhodobě stabilní, na vertikální zahradě nelze počítat s jeho doplňováním či dodatečným vylepšováním. V zásadě jsou na substrát pro vertikální zahrady kladené stejné požadavky, jako na substrát střešní zahrady. Vždy by se mělo jednat o substrát s vysokým podílem stabilní anorganické složky jako je například drcený keramzit, sopečný tuf či zeolit. Velkou výhodu má použití vláknitých materiálů jako je například minerální vlna (např. Grodan nebo Cultilene). Vláknité materiály umožňují vytvářet otevřený povrch vertikální zahrady. Některé firmy, zejména kanadské, proto používají jako vláknitý materiál také rašeliník (Sphagnum), který je sice organického původu, ale jako substrát vertikální zahrady vykazuje poměrně dobrou trvanlivost.

Modulární systémy jsou často zavlažované podmokem. Závlaha probíhá napuštěním vody do "podmisek" a rozvody vody se tak snadno neucpou jako kapková závlaha. Zde se jedná o interiérové provedení, stejný proncip se uplatňuje i v exteriéru.

Tepelný režim

Tepelný režim kořenového prostoru se výrazně liší od tepelného režimu rostlého terénu, kde jsou kořeny rostlin lépe chráněny před teplotními výkyvy nejen masou půdního profilu, ale často také spadaným listím či sněhem. U vertikální zahrady je malý objem kořenového prostoru vystaven mnohem intenzivněji účinků větru, mrazu, nebo naopak slunce. Hrozí proto větší a rychlejší kolísání teplot a tím i větší nebezpečí poškození kořenů mrazem či naopak přehřátím. Extrémní teploty umocňují problémy se zásobováním vodou. Příjem vody omezuje jak intenzivní promrzání kořenového prostoru, tak také naopak jeho přehřívání a vysoušení. Rychlejší prohřívání kořenového prostoru v předjaří ohrožuje rostliny tím, že je probouzí k předčasnému nástupu do vegetace. Rostliny zimovzdorné ve volné půdě se proto ve „vertikální zahradě“ nemusí vždy osvědčit. K největším tepelným výkyvům dochází u bezsubstrátových systémů, a to je další důvod, proč je jejich aplikace v našich klimatických podmínkách nejsložitější.

Otevřený povrch, který umožňuje vegetativní šíření rostlin podzemními odnožemi a kořenovými výmladky, má zásadní význam pro souvislé zapojení porostu vertikální zahrady. Systémy s otevřeným povrchem se snáze vyrovnají s občasným úhynem některé rostliny, protože sousední rostliny mají možnost volné místo spontánně zaplnit. Souvislý textilní povrch nebo izolované buňky nejen brání výběžkatým a odnožujícím rostlinám v šíření, ale rostliny, které marně investují energii do výběžků a odnoží tak mohou být oslabovány.

Slovo závěrem

„Holé“ stavby, tak, jak je znali naši předci, nebudou nejspíš v budoucnu existovat. O své místo na nich již dnes soupeří fotovoltaika, střešní zahrady a zelené fasády v podobě vertikálních zahrad nebo „jen“ pnoucích dřevin. Vertikální zahrady jsou bezpochyby mimořádně efektní, na rozdíl od střešních zahrad jsou obyčejně více vidět. Žel, jsou zároveň řešením nejméně efektivním, jsou velmi drahé, náročné na provoz a snadno zranitelné. S výjimkou malých, ručně zalévaných vertikálních zahrádek na balkonech a lodžiích tak budou vždy především reprezentativní záležitostí.

Vertikální zahrada je transformací střešní zahrady.

O autorovi:

Ing. Samuel Burian 

Autorizovaný krajinářský architekt, soudní znalec (ochrana přírody, ekonomika), absolvent oboru ZAKT na VŠZ v Brně a postgraduálního studia ochrany ŽP na UK. Začátkem 90. let ředitel odboru ochrany prostředí Magistrátu hl. m. Prahy, později vedl pražský ateliér firmy Löw & spol., nyní je ředitelem znaleckého ústavu Arbonet.

Článek byl uveřejněn v Inspiraci číslo 3/2019.