Zrównoważony rozwój. Budynek a infrastruktura - nowe wyzwanie dla projektantów XXI wieku
Bez względu na to, czy strategię zrównoważonego rozwoju przyjmie się ze względów finansowych, estetycznych, z uwagi na energooszczędność czy zmiany klimatyczne, jeśli tylko budynki traktowane będą jako ważna część infrastruktury komunalnej, korzyści mogą być ogromne. Czerpać je będą nie tylko ich użytkownicy, właściciele czy deweloperzy, ale również wspólnoty, całe społeczności, a nawet regiony.
Budynki w środowisku zabudowanym to coś więcej niż tylko miejsce do życia, pracy i zabawy oraz tworzenia poczucia wspólnoty czy wizerunku miasta. Można je również świadomie wykorzystać do takich celów jak optymalizacja infrastruktury komunalnej prowadząca z reguły do ograniczenia nakładów finansowych na rozwój sieci miejskich, na ochronę zdrowia poprzez wzrost komfortu życia mieszkańców i użytkowników oraz poprawę wydajności pracy i bezpieczeństwa.
Zobacz także video: Zrównoważony rozwój wymaga zintegrowanego projektowania
Zrównoważony rozwój w projektowaniu miast i budynków wyraża się w wyzwaniu, by osiągnąć jak najlepsze parametry energetyczne (energooszczędność) i środowiskowe prowadzące w prostej linii do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, zmniejszenia zależności od paliw kopalnych oraz złagodzenia skutków zmian klimatycznych. W ten sposób można ograniczyć presję, jaką nowe obiekty (i odnawiane) wywierają na rozwój infrastruktury komunalnej, np. sieci energetycznych oraz wodnych, w tym zarówno wody pitnej, jak i ścieków: bytowych i burzowych. Można postawić pytanie, czy projektanci wykorzystują swoje możliwości? Odpowiedź brzmi: nie.
Zmiany w podejściu do projektowania mogą być trudne. Wielu architektów odnosi się podejrzliwie do idei zrównoważonego budownictwa, mówiąc, że proponowane technologie są dopiero testowane, zbyt drogie lub skomplikowane. Błędnym przekonaniem jest również i to, że są one droższe w budowie niż konwencjonalne. W czasie, kiedy pojęcie zrównoważonego budynku było jeszcze stosunkowo nowe, technologie oraz materiały droższe i trudniejsze do znalezienia, podobnie jak fachowcy o odpowiednich kwalifikacjach, a w planowaniu inwestycji nie stosowano zintegrowanego procesu projektowania, mogło to być prawdą. Dzisiaj jednak zaczyna być inaczej.
Istnieją liczne badania, które pokazują, że nie ma istotnych różnic w średnich kosztach budownictwa zrównoważonego w porównaniu do konwencjonalnego. Dzieje się tak dlatego, że choć niektóre procesy mogą trwać dłużej i pociągają za sobą większe koszty, oszczędności eksplotacyjne wynikające z obniżania wielkości nakładów na ogrzewanie i chłodzenie, pokrywają te koszty z nadmiarem. Zmniejszenie zapotrzebowania na energię, oprócz kosztów energii prowadzi do instalowania urządzeń o mniejszej mocy, mniejszej skali a czasem nawet do ich całkowitej likwidacji, a to z kolei obniża koszty kapitałowe i operacyjne. Dodatkowo tworzone są potencjalne źródła dochodów z odpadów budowlanych, sprzedaży kredytów węglowych i nadmiaru energii. Wyższa wartość rynkowa "zrównoważonych obiektów" i długoterminowe oszczędności mogą więc rekompensować wzrost kosztów kapitałowych.Oczywiście, prowadzi to do pytania "kto płaci?" Z perspektywy planisty bezpośrednie koszty są często jednym z najważniejszych elementów projektu budowlanego. Oszczędność energii na etapie użytkowania budynku (czyli w ciągu życia budynku, a zwykle jest to kilkadziesiąt lat) rzadko natomiast brana jest pod uwagę przez deweloperów, chyba że pozostają oni właścicielami i administratorami takich budynków przez wiele lat. Trzeba tu dodać, iż "branie pod uwagę" oznaczać musi dokładne symulacje zachowania budynku w każdym momencie i w każdym z wielu scenariuszy, a to jest na razie poważnym problemem. Trzeba mieć jednak nadzieję, że z czasem perspektywa wyższych wartości w razie odsprzedaży obiektu i niższych kosztów jego eksploatacji sprawi, iż "zielony budynek" stanie się bardziej opłacalny dla inwestorów.
Czy niegraniczony rozwój infrastruktury jest konieczny?
Federacja Gmin Kanady szacuje, że deficyt środków niezbędnych do aktualizacji istniejących zasobów infrastruktury komunalnej wynosi około 123 miliardy dolarów. Przy takim ogromnym deficycie, budynki muszą odgrywać bardziej znaczącą rolę w zmniejszaniu ich wpływu na powiększanie deficytu.
Postuluje się dlatego projektowanie budynków:
- zużywających mniej energii całkowitej, a więc ograniczających emisję gazów cieplarnianych, które przyczyniają się do zanieczyszczeń powietrza, smogu, a na większą skalę do zmiany klimatu;
- wyposażonych w urządzenia pozyskujące energię z OZE, a więc umożliwiających zmniejszenie uzależnienia od paliw kopalnych;
- aktywnych (o dodatnim bilansie energetycznym), czyli produkujących więcej energii niż zużywanej do ogrzewania, chłodzenia oraz oświetlenia i zasilania urządzeń, czego efektem będzie uwolnienie mocy w istniejących systemach energetycznych oraz zapewnienie nowych bezpiecznych i niezawodnych źródeł energii;
- takich, które poprzez własne systemy oczyszczania wody i ścieków oraz/lub zarządzania wodą deszczową, zmniejszają ilość oddawanych ścieków (mniejsze przekroje rur, zmniejszenie mocy pomp) lub całkowicie eliminują konieczność podłączania ich do miejskiej sieci kanalizacyjnej;
- produkujących żywność, poprzez umożliwienie indywidualnych upraw tarasowych, balkonowych czy zintegrowanych z systemami fasadowymi; zwiększają one podaż produktów lokalnych i zmniejszają zależność od importowanej żywności, w tym od związanych z nią emisji zanieczyszczeń powstałych w wyniku transportu.
Autor: Windimill Developments
Dockside Green, Victoria, Kanada.
Autor: L'OEUF, Montreal
Zespół Benny Farm, Montreal, Kanada
Zespół Benny Farm w Montrealu, Quebec, Kanada
Benny Farm to "zielony projekt" wspierany przez władze federalne, prowincjonalne, miejskie oraz przez lokalne zakłady energetyczne. Obejmuje on 312 istniejących mieszkań zlokalizowanych w sześciu jednostkach, głównie trzypiętrowych. Projekt (arch. Daniel Pearl L'OEUF) przyczynił się do uwolnienia wolnych mocy (pojemności) w miejskim systemie kanalizacji poprzez wdrożenie programu oszczędności wody i zainstalowanie zielonych dachów, a także do zmniejszenia zapotrzebowania na energię poprzez pozyskiwanie energii odnawialnej z systemów słonecznych i geotermicznych.
Osiedle zaprojektowano w 1947 roku dla weteranów II Wojny Światowej i ich rodzin. Ta 18-hektarowa posiadłość została zmodernizowana na początku w 2002 roku przez Spółkę Lands Kanada (CLC) Limited. Początkowo, wszystkie istniejące obiekty planowano rozebrać i wybudować nowe budynki mieszkalne. Montrealska firma architektoniczna L'OEUF zaproponowała jednak przebudowę niektórych istniejących jednostek oraz budowę nowych, włącznie z zainstalowaniem szeregu funkcji zwiększających trwałość przebudowy. I ten projekt wybrano do realizacji. Zdobył on prestiżową Nagrodę Global Holcim w 2006 roku.
Jakie elementy infrastruktury mogą być wspierane przez budynki?
Budynki są ogrzewane, chłodzone, zużywają energię elektryczną. Korzystają również z wody, lądu i mogą negatywnie oddziałowywać na środowisko. Poprzez zmniejszenie wymagań budynków, zarówno nowych jak i modernizowanych, możemy więc złagodzić ich wpływ na infrastrukturę komunalną.Tabela zawiera listę komponentów infrastruktury, elementów zrównoważonego budynku i sposoby wspierające lub zmniejszające potrzeby w zakresie infrastruktury oraz potencjalne korzyści dla społeczeństwa.
| Komponent infrastruktury | Element zrównoważonej inwestycji | Potencjalne korzyści dla inwestorów i użytkowników |
| Energia (ogrzewanie, chłodzenie, wentylacja, nawilżanie, energia elektryczna) |
Instalacje do pozyskania energii odnawialnej (słonecznej, geotermalnej, wiatrowej, wodnej z mikroelektrowni wodnych).Węzeł cieplny (podłączenie do lokalnej instalacji ciepłowniczej wykorzystującej paliwa odnawialne).Wysokiej jakości zewnętrzne przegrody budynku, w tym okna i drzwi.Ściany termiczne (pasywne wykorzystanie energii słonecznej).Energooszczędne oświetlenie wewnętrzne i zewnętrzne.Automatyka budynku (kontrola zużycia energii, racjonalizacja zachowań użytkowników). |
Zmniejszenie zapotrzebowania na ogrzewanie, chłodzenie.Ograniczenie poboru energii elektrycznej z sieci miejskiej i gminnej.Redukcja emisji gazów cieplarnianych dzięki większej efektywności energetycznej.Niższe koszty eksploatacji budynku.Możliwość uzyskania dodatkowych przychodów ze sprzedaży nadwyżki energii (i carbon credits, czyli kredytów węglowych).Wzrost ilości energii ze źródeł odnawialnych - lepsze wskaźniki krajowe. |
| Drogi i transport |
Lokalizacja: bliskość i rozwój zorientowany na komunikację masową.Optymalny układ ulic, np. sieci zespolonej*.Mniej miejsc parkingowych, za to więcej stojaków na rowery.Przepuszczalne nawierzchnie ulic i chodników. |
Mniejsza liczba samochów na drogach ogranicza emisję gazów cieplarnianych i poprawia jakość powietrza.Ograniczenie powierzchni parkingów uwalnia cenne grunty dla innych celów i zmniejsza koszty inwestycji.Mniej asfaltu i betonu oznacza lepsze gospodarowanie wodą opadową (mniejszy spływ do sieci miejskiej) oraz redukuje zjawisko występowania wysp ciepła w przestrzeni miejskiej. |
| Wody, ścieki, woda opadowa | Wydajne urządzenia instalacji wodnej o małym przepływie.Systemy powtórnego wykorzystania wody na miejscu.Technologia zarządzania wodą opadową z systemem przechwytywania deszczówki.Zielone dachy. | Zmniejszenie zużycia wody pitnej.Ograniczenie kosztów poboru wody i odprowadzenia ścieków.Zwiększenie powierzchni zieleni (m.inn. na dachu) jako sposób na ograniczenie i spowolnienie spływu wód do sieci miejskiej.Zmniejszenie przepustowości miejskich kolektorów ściekowych, a więc mniejsze wydatki na infrastrukturę z kasy miasta. |
| Odpady (śmieci bytowe, recykling, kompostowanie) |
Kompostowanie odpadów organicznych na miejscu.Użycie materiałów z recyklingu.Wybór nowych materiałów budowlanych pod kątem możliwosci ich powtórnego użycia bądź recyklingu.Zarządzanie odpadami w trakcie budowy, użytkowania obiektu i końcowej rozbiórki. |
Mniejsza ilość śmieci zwiększa żywotność składowisk odpadów komunalnych (budowa, remonty i rozbiórki generują ok. 20% wszystkich odpadów w Kanadzie).Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych ze składowisk (metan produkowany na składowiskach ma np. dwa razy większy udział w globalnych ociepleniu niż dwutlenek węgla).Użycie materiałów z odzysku zmniejsza koszty składowania.Materiały budowlane do ponownego użycia to nowe źródła przychodów z ich sprzedaży. |
| Tereny zieleni | Lokalizacja obiektu.Zielone dachy.Miejsca do uprawy rośłin. |
Unikanie zakłócania wrażliwych obszarów naturalnych poprzez właściwą lokalizację obiektu.Zwiększenie powierzchni biologicznie czynnej, w tym złożonej z roślin rodzimych i odpornych na suszę to mniejsze koszty konserwacji zieleni i naprawy krajobrazu.Większy komfort życia i możliwość rekreacji pozytywnie wpływają na zdrowie mieszkańców. |
* sieć zespolona to optymalny układ ulic i działek budowlanych
Układy komunikacyjne mogą zużywać więcej niż 70% sieci drogowej we wspólnocie i do 20% budżetu infrastruktury. Utwardzone powierzchnie wpływają znacząco na jakość wody i przyczyniają się do powstawania miejskich wysp ciepła.
Przeczytaj także: Ile warte są drzewa w mieście?
Badania kanadyjskiej agencji rządowej CMHC (www.cmhc.ca) pokazują, w jaki sposób nawet drobne zmiany wzorców ulic mogą doprowadzić do rozwoju większej gęstości zabudowy przy jednoczesnym zmniejszeniu wymagań co do infrastruktury komunalnej.
Autor: Fanis Grammenos
Tabela schematów układów ulicznych obrazująca procentowy udział dróg, powierzchni zabudowanej i otwartej przestrzeni
Zrównoważony budynek, co to właściwe znaczy?
William McDonough, dziekan Szkoły Architektury na Universytecie Virginia, powiedział, że najbardziej zrównoważoną strukturą na świecie jest namiot Beduinów. Materiał zapewnia cień, luźne elementy tkaniny z sierści wielbłąda pozwalają na filtrowanie światła słonecznego i ograniczają podmuchy gorącego wiatru chłodząc mieszkańców. Kiedy pada deszcz, włókna pęcznieją i namiot jest napięty jak bęben. Jest on oczywiście biodegradowalny i lekki.
Biurowce, budynki wielomieszkalne czy domy jednorodzinne powinno zatem wymienić się na wełniane namioty? Oczywiście nie, warto jednak podkreślić, że koncepcja zrównoważonego budynku jest tak stara, jak niektóre cywilizacje, nawet jeśli ich przyjazne dla środowiska rozwiązania nie są od razu oczywiste. Budynki można jednak skutecznie wykorzystywać do optymalizacji infrastruktury, bo środowisko zurbanizowane działa podobnie jak ludzkie ciało – jako system, w którym każda część jest zależna od pozostałych komponentów. Zrównoważone budynki powinny być zatem ważnym elementem każdego zdrowego systemu infrastruktury technicznej i społecznej.
Określenia budynek "zielony", "zrównoważony", "żyjący" i "regeneracyjny" mogą być mylące, gdyż używane są często zamiennie, podczas gdy w rzeczywistości, istnieją tu znaczne różnice.
- Zielone budynki to takie, w których wydajność jest mierzona zużyciem energii i zasobów oraz stopniem ochrony środowiska naturalnego.
- Zrównoważone budynki obowiązują takie same zasady jak zielone, ale z dodatkiem aspektów ekonomicznych, społecznych i kulturowych.
- Żyjące budynki - to budynki zrównoważone rozpatrywane w całym kontekście środowiska w jakim funkcjonują. Istotna jest zwłaszcza analiza ekosystemów dla maksymalizacji zdrowia zwierząt, roślin i ludzi oraz dodanie charakterystyki środowiska miejskiego. Podobnie jak w ekosystemach, metody tworzenia budynku żyjącego są charakterystyczne dla obszaru, na którym jest zbudowany.
- Regeneracyjne budynki - łączą w sobie wszystkie poprzednie cechy z dodaniem naprawy (odtworzenia) zniszczonego ekosystemu oraz stworzeniem możliwości upraw rolnych (ogrodniczych).
Ponieważ ciepło jest naturalnym produktem ubocznym wielu procesów produkcyjnych, niektórzy deweloperzy lokalizują zespoły mieszkalne, biurowe lub inne w pobliżu zakładów przemysłowych i produkcyjnych, aby skorzystać z systemów ciepłowniczych.
Zrównoważony rozwój na przykładzie eko-osiedla South East False Creek
Jeden z deweloperów (Millenium Development) działających w Vancouver, w Kolumbii Brytyjskiej, w Kanadzie zbudował cały plan społeczności wokół tej koncepcji. Jest to osiedle mieszkaniowe South East False Creek. Pierwszą funkcją osiedla było obsługa Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Vancouver – w 2010 roku była to Wioska Olimpijska. Integracja eko-przemysłowych sieci z planowaniem zrównoważonej społeczności to intrygujący nowy trend w projektowaniu obiektów mieszkaniowych w Kanadzie.
Autor: Merrick Architecture
South East False Creek, Vancouver, Kanada. Użycie ciepła ze ścieków komunalnych
Wydaje się, że nie ma ograniczeń, co do przyszłości zrównoważonego budownictwa. Mimo, iż architekci i ich klienci są często ograniczeni przez przepisy podatkowe, nerwowość rynku czy brak zrozumienia, zbliżający się w niektórych krajach imperatyw dla zerowej emisji dwutlenku węgla oraz budynków energooszczędnych wymusi z pewnością zmiany.
Najnowsze trendy w zrównoważonym projektowaniu - żyjące budynki
Ekscytujący nowy trend w projektowaniu zrównoważonych budynków obejmuje produkcję żywności w środowisku architektonicznym. Integracja architektury i ogrodnictwa to stosunkowo nowa koncepcja, chociaż ruch zielonych dachów próbował promować podobne idee na ograniczoną skalę. Dzięki podobnym pomysłom oraz ruchom społecznym, takim jak np. Slow Food pomysł trafił w Kanadzie na podatny grunt. Lokalna uprawa żywności w środowisku zurbanizowanym cieszy się coraz większym zainteresowaniem.
Vertical Farm (Pionowe uprawy) mogą służyć, zarówno rolnictwu, jak i celom energetycznym. Jeden z przykładów, wskazany na rysunku po lewej stronie, pokazuje, jak przestrzeń wewnątrz wysokich budynków może być uprawiana przez cały rok dla uzyskania żywności. Budynek może być ogrzewany i chłodzony przy użyciu kombinacji rozwiązań, takich jak panele słoneczne, system centralnego ogrzewania na biomasę, itp. Wszelkie nadmiary energii cieplnej lub wytworzonej na miejscu energii elektrycznej mogłyby być pobierane także przez inne budynki w okolicy.
