Energooszczędność a rozwój miast

Istnieją istotne różnice między Polską a innymi krajami dotyczące faz ich rozwoju. Do najważniejszych należą: szersza wiedza o skutkach danych decyzji planistycznych (społecznych, gospodarczych, środowiskowych i in.) oraz odmienna hierarchia celów, wśród których na pierwszym miejscu pojawił się – wcześniej pomijany – postulat zrównoważonego rozwoju.

Rozwój zrównoważony

Termin ten pochodzi z ang. sustainable development i po raz pierwszy pojawił się w dokumencie ONZ z 1987 r.

W raporcie „Nasza wspólna przyszłość” Światowej Komisji ds. Środowiska i Rozwoju (WCED) pod przewodnictwem Gro Harlem Brundtland (zwanej Komisją Brundtland) napisano, że jest to rozwój, który zaspokaja potrzeby obecnego pokolenia i nie umniejsza tych możliwości przyszłym pokoleniom1) [1].

Taka definicja nie jest jednak wystarczająco uniwersalna. Jeśli zrównoważony rozwój ma być znaczącą ideą, społeczeństwo musi ją przystosować do lokalnych warunków, zasad, wskaźników czy działań podejmowanych lokalnie.

W Polsce zasada zrównoważonego rozwoju zyskała rangę konstytucyjną – została zapisana w art. 5 konstytucji RP, a definicja zrównoważonego rozwoju znalazła się w Ustawie z dnia 27 kwietnia 2001 r.

Prawo ochrony środowiska [2]. Zgodnie z tym dokumentem zrównoważony rozwój to „taki rozwój społeczno­‑gospodarczy, w którym następuje proces integrowania działań politycznych, gospodarczych i społecznych, z zachowaniem równowagi przyrodniczej oraz trwałości podstawowych procesów przyrodniczych w celu zagwarantowania możliwości zaspokajania podstawowych potrzeb poszczególnych społeczności lub obywateli zarówno współczesnego pokolenia, jak i przyszłych pokoleń”.

W języku potocznym pojęcie to zyskuje także nieco inne znaczenie – w zależności od kontekstu stosowane jest jako synonim zachowań proekologicznych, a w środowiskach biznesowych utożsamiane jest z sukcesem i innowacyjnością.

Idea zrównoważenia wprowadzana jest zarówno do planowania, jak i projektowania. Obecnie bardziej niż kiedykolwiek architektura uznawana jest za dobrą, jeżeli tworzy wysokiej jakości środowisko, a odbywa się to optymalnym kosztem i dzięki energooszczędności konsekwentnie wprowadzanej na wszystkich etapach budowy i użytkowania [3].

Projektanci muszą brać pod uwagę wszelkie środki i sposoby elastycznej odpowiedzi na wyzwania środowiskowe. Wiele wysiłku wkłada się w to, aby przyjazne środowisku, energooszczędne budynki i przedsięwzięcia budowlane można było nazwać zrównoważonymi.

Oczekuje się, że budownictwo zrównoważone będzie bardziej przyjazne człowiekowi, że wpływ budynków, budowli i działalności budowlanej na środowisko naturalne zmniejszany będzie przez racjonalne zużycie energii i zasobów naturalnych.

Energooszczędność a budownictwo

Każdy materiał i proces budowlany zawiera wbudowaną energię. Relacje procesów, materiałów i środowiska można zatem przedstawić jako przepływy energii.

Ograniczanie wpływu na środowisko powinno zmierzać do zmniejszania zapotrzebowania na energię we wszystkich jej formach. Niezbędne jest branie pod uwagę nakładów na każdym etapie inwestycji w jej całkowitym cyklu życiowym, określanym jako „C2G” (ang. Cradle to Grave, czyli od pozyskania po utylizację [4]) lub coraz częściej „C2C” (ang. Cradle to Cradle).

Obecnie można już powiedzieć, że zrównoważenie budownictwa oznacza przede wszystkim przyjazność środowisku naturalnemu, energooszczędność lub zeroenergetyczność, metody pasywne czy ekologiczne. Etykiety zrównoważenia używa się, by wyróżnić podejście do budownictwa cechujące się mniejszą zależnością od paliw nieodnawialnych (kopalnych) i mniejszym wpływem na środowisko naturalne [3].

Szczególnie ważne są: zużycie energii, transport konieczny do normalnego działania danego obiektu, wykorzystanie ­miejscowych zasobów zgodnie z zasadą 4R (ang. Reduce – Reuse – Recover – Recycle, czyli zredukuj – wykorzystaj ponownie – przetwórz – odzyskaj) (rys. 1) oraz strategie minimalizacji wpływu budownictwa na środowisko.

W budownictwie zrównoważonym chodzi o integrację środowiska, substancji budynku i technik budowlanych, tak by jak najlepiej zrealizować zasadę zapobiegania (ang. Precautionary Principle), w myśl której waży się długofalowe skutki działań i unika tych, które nie są konieczne, a mogą powodować zmiany o nieodwracalnym charakterze.

Ta ostrożność jest absolutnie niezbędna, gdyż wbrew naszym najlepszym intencjom działania podejmowane na podstawie dzisiejszego stanu wiedzy mogą w przyszłości okazać się szkodliwe czy niszczące dla środowiska. Trzeba chronić to, czego jeszcze nie zdążyliśmy zmienić i budować w sposób, który będzie miał jak najmniejszy wpływ na środowisko.

Należy korzystać w sposób przemyślany z lokalnych zasobów i czerpać z nich tylko to, co rzeczywiście niezbędne, całą resztę pozostawić w niezmienionym stanie. Jeśli wszyscy uczestnicy procesu budowlanego będą potrafili prezentować w swoich działaniach rozwagę, ostrożność i szacunek dla środowiska, być może uda się wspólnym wysiłkiem zachować jego piękno i różnorodność także dla przyszłych pokoleń.

Zrównoważenie rozwoju możliwe jest tylko wtedy, gdy wszystkie elementy wchodzące w interakcje pozostają we względnej równowadze (rys. 2).

Miasto jako zrównoważony ekosystem

Znaczna część zasobów i energii Ziemi pochłaniana jest przez budownictwo – zwłaszcza budynki i infrastrukturę w miastach. Miasta są też odpowiedzialne za 40% odpadów wytwarzanych przez ludzkość [8].

Ich wpływ na ekologię planety jest ogromny. Oddziałują na wody i powietrze, a tym samym na klimat. Tworzone przez nie „wyspy ciepła” i ogromna ilość pyłów oraz zanieczyszczeń mają kontynentalny (a niekiedy globalny) wpływ na czynniki decydujące o parametrach atmosfery.

Potrzeby miast wynikające z ich układu mają odbicie w lokalnych (ale nie tylko) skutkach przemieszczania ludzi i towarów oraz dostępności usług: zapotrzebowaniu na energię i materiały oraz zanieczyszczeniu spalinami, hałasem i światłem [9, 10].

Łagodzenie niekorzystnego wpływu miast na środowisko może się odbywać w różny sposób. Budynki mogą być bardziej energooszczędne, produkować energię, wykorzystywać materiały pochodzące z recyklingu, bardziej trwałe, niewymagające dodatkowych nakładów w trakcie użytkowania lub nadające się do ponownego wykorzystania.

Zwiększenie gęstości zabudowy zmniejsza presję na naturalne ekosystemy oraz potrzeby transportowe. Dachy zielone mogą ograniczyć zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji, wykorzystać część wód opadowych, zmniejszyć efekt miejskiej wyspy ciepła i stanowić azyl dla niektórych gatunków roślin i zwierząt.

Van Bueren i in. [11] proponują podejście ekosystemowe wzorowane na naukach biologicznych, umożliwiające analizę skomplikowanych systemów jako złożonych z podsystemów i będących ich składowymi. W ten sposób możliwe jest np. przyjrzenie się kwestiom materiałowym bez utraty z pola widzenia kontekstu, w którym te kwestie są rozpatrywane i na który mogą mieć duży wpływ.

Taki sposób analizy sugeruje, że granice zakreślone dla danego podsystemu mogą mieć charakter strukturalny i mieć wpływ na nasze oceny. Podejście ekosystemowe opiera się na trzech sposobach zakreślania granic: skali przestrzennej, etapie cyklu życiowego i przepływach (procesach) definiujących dany system.

Trudno nie zauważyć jednak możliwych konfliktów, np. obszar zlewni nie musi pokrywać się z obszarem wyodrębnionym administracyjnie, a mającym wpływ na właściwe zarządzanie.

Z kolei projektanci biorą udział w cyklu życiowym inwestycji na jego bardzo wczesnych etapach, ale podejmują decyzje, których intencje nie muszą być zrozumiałe dla innych uczestników na dalszych etapach, niekiedy wiele lat później.

Z punktu widzenia procesów zasób wchodzący w obszar danego systemu (np. materiał budowlany, energia, woda, powietrze) opuszcza go z całkowicie zmienionymi parametrami.

Pomimo ograniczeń podejście ekosystemowe wydaje się znaczącym krokiem naprzód. Pytania o efektywność wykorzystania danego zasobu albo o sposób hierarchizacji celów analizy – zależne chociażby od tego, kto je formułuje – pozwalają na całościowe ujęcie rozpatrywanych zagadnień, co sprzyja osiągnięciu docelowej równowagi.

Sposób ten pozwala zrozumieć różnice w prezentowanych modelach i kładzie nacisk na uwzględnianie zjawisk, ich przyczyn i skutków poza granicami danego systemu.

Energochłonność infrastruktury technicznej

Projektowanie zrównoważone w dużej mierze zależy od kontekstu, w jakim dana inwestycja powstaje. Czynniki środowiskowe i ludzkie powinny mieć wpływ na wybór lokalizacji, zagospodarowanie terenu, kształtowanie bryły i wiele innych elementów decydujących o ostatecznym wyniku, jakim jest obiekt budowlany lub element infrastruktury.

Realizacja strategii planistycznych wymaga analizy fizjograficznej, geologicznej, hydrologicznej i biologicznej terenu przeznaczonego pod inwestycję [10, 12]. Konieczna jest także analiza wpływu budynku na środowisko podczas jego budowy, a później eksploatacji. Wszelkie wnioski muszą być uwzględnione w celu zminimalizowania potencjalnego wpływu na środowisko.

Dopiero po dokładnej analizie różnych ograniczeń i możliwości można przystąpić do formułowania szczegółowej listy wymogów obowiązujących uczestników procesu inwestycyjnego. Wpływ kształtu obszaru zabudowanego na jego energochłonność jest ogromny, poczynając od wpływu na mikroklimat, przez potrzeby transportowo-komunikacyjne, a kończąc na fizycznych rozmiarach niezbędnej infrastruktury [8, 9, 10, 12].

Projekt powinien w pierwszej kolejności zapewnić minimalny wpływ na środowisko na wszystkich etapach inwestycji. W miarę możliwości należy utrzymać oryginalny charakter lokalizacji, zachować jej różnorodność biologiczną i istniejącą roślinność. Projektant powinien przewidzieć efekty, jakie może mieć korzystanie z budynku na otoczenie i spróbować je ograniczyć.

Dotyczy to także wpływu emisji światła i dźwięku na miejscową faunę oraz ewentualnych zanieczyszczeń powietrza, wody i gleby. Ogólnie więc działania planistyczno-projektowe powinny ograniczać niekorzystny wpływ budynków i wymaganej infrastruktury na środowisko [9].

Wydaje się, że miasta o dużej gęstości zaludnienia powinny mieć (przynajmniej z punktu widzenia efektywności infrastruktury) znaczną przewagę nad pozostałymi formami urbanistycznymi [11]. Nie zawsze jest to jednak prawdą. Duże zagęszczenie niejako wymusza ludzką interwencję, podczas gdy np. obieg wody (pozyskiwanie, wykorzystanie w niektórych celach i utylizacja – oczyszczanie) może się odbywać bez urządzeń wprowadzonych do systemu przez człowieka [12]. Ogólnie jednak należałoby przyjąć, że typowy dla wolnorynkowej gospodarki przestrzennej „urban sprawl” („pełzająca urbanizacja”) nie sprzyja zrównoważeniu (rys. 3–5).

Rozrost miast, który następuje wskutek zajmowania terenów tańszych zamiast najbardziej odpowiednich dla danego typu zabudowy, oraz rozrzucenie zabudowy w terenie, a nie jej koncentracja, odbywają się znacznym kosztem środowiskowym, ekonomicznym i społecznym.

Ze względu na to, że miasta tego typu wymagają znacznie bardziej rozbudowanej infrastruktury w przeliczeniu na mieszkańca, zarówno inwestycje infrastrukturalne, jak i późniejsze ich utrzymanie (a ostatecznie – także demontaż i recykling oraz rekultywacja terenu) wymagają znacznych nakładów materiałowych i energii.

Nic dziwnego zatem, że największy ślad ekologiczny zostawiany jest przez miasta w krajach, w których wzrost opierał się na uruchomieniu mechanizmów skłaniających do rozrzutnego gospodarowania przestrzenią (rys. 6).

Stany Zjednoczone, Kanada i Australia zbudowały swoje potęgi na wykorzystaniu relatywnie tanich źródeł energii, promowaniu konsumpcjonistycznego stosunku do mieszkania, przyzwoleniu na nieskrępowaną grę sił rynkowych (niejednokrotnie powodujących zajmowanie terenów najtańszych zamiast najbardziej odpowiednich do danego sposobu wykorzystania) oraz na braku spójnych przepisów planistycznych.

Jednym z ważniejszych obszarów decyzyjnych jest w tej sytuacji staranny dobór rodzaju i liczby materiałów budowlanych i wykończeniowych oraz technologii, w jakiej obiekt ma powstać. Trzeba rozważyć nie tylko ich przydatność do danego celu, lecz także potencjalny wpływ na środowisko. Istotny jest taki dobór materiałów, dzięki któremu będzie możliwe zatrudnienie miejscowych fachowców i lokalnej siły roboczej.

Prace projektowe powinny być poprzedzone staranną analizą środowiska lokalnego (należy np. unikać miejsc mających niestabilny mikroklimat). Przy wyborze materiałów budowlanych należy się kierować możliwie najpełniejszym wykorzystaniem lokalnych zasobów – od firm budowlanych i siły roboczej, przez materiały budowlane, aż po żywność i wodę (pitną i użytkową).

Jednym z niedocenianych – już na etapie projektowania – aspektów wyboru materiału jest jego przyszły udział w bilansie energetycznym inwestycji: cięższe materiały wymagają specjalistycznego sprzętu i narzędzi, a czasami także odpowiedniego przygotowania placu budowy.

Z kolei inne materiały mogą okazać się bardzo wymagające w utrzymaniu (np. ze względu na potrzebę częstego malowania, zabezpieczenia antykorozyjnego, konieczności zastosowania powłok grzybobójczych) lub zwiększać zapotrzebowanie na energię (jeśli np. pozbawione są zdolności utrzymywania ciepła przez dłuższy czas).

Nie bez znaczenia jest energochłonność procesów, w jakich materiały są pozyskiwane, przetwarzane i transportowane na plac budowy, a w końcu – demontowane i usuwane (rys. 7–8).

Całkowity nakład energii w cyklu życiowym budynku (C2G) może w znacznym stopniu zwiększyć energię wbudowaną – dużo ponad wielkości cytowane w dostępnych publikacjach [14]. Udział energii wbudowanej można znacznie obniżyć dzięki wydłużeniu cyklu życiowego – ponownemu użyciu elementów budowlanych pochodzących z odzysku albo użyciu elementów z materiałów pozyskanych z recyklingu.

Trwałość i odzyskiwalna użyteczność materiałów, elementów i całych budynków czy budowli nabiera w tym kontekście bardzo dużego znaczenia. Ważne jest rzeczywiste wykorzystanie zasobów do zaspokojenia konkretnych potrzeb. Istotna jest nawet tzw. „trwałość różnicowa” – skoordynowanie cyklów życiowych poszczególnych składowych, by uniknąć przedwczesnej utylizacji elementów jeszcze nadających się do użytku [15].

Zastanawia więc, jak niewiele uwagi poświęca się tej kwestii. Wprawdzie jest ona widziana jako kluczowy element zrównoważenia [3, 16], jednak spośród aktualnych wersji systemu oceny zrównoważenia LEED tylko kilka przyznaje punkty za trwałość użytych materiałów [1].

Nie inaczej jest w przypadku innych programów ratingowych oceniających zrównoważenie zamierzeń budowlanych: BREEAM (Wielka Brytania), Green Leaf, GBC (Kanada) czy NABERS (­Australia). Żaden znany autorowi program nie ocenia natomiast trwałości funkcjonalnej [15].

To jednak nie jedyny problem. Indywidualne wymagania projektowe są bardzo zróżnicowane. Niektórzy autorzy poddają krytyce poglądy na trwałość w kontekście rozwoju zrównoważonego i podają kryterium śladu ekologicznego jako główny miernik wartości [10, 17]. Zrównoważenie wymaga więc uwzględnienia bardzo wielu różnych czynników mających lub mogących mieć wpływ na potrzeby nasze i przyszłych pokoleń.

Podsumowanie

Zrównoważenie nigdy nie było pomyślane jako idea do bezpośredniego wcielenia w życie w kontekście środowiska zabudowanego. To, że problem jest trudny, nie oznacza, że niemożliwe jest jego satysfakcjonujące rozwiązanie. W skali całego świata pracuje nad tym kilkuset naukowców i należy się spodziewać nie tylko pomocnych i bardziej precyzyjnych narzędzi projektowych, lecz także uwzględnienia innych kwestii, np. potrzeb społecznych czy estetycznych.

Zrównoważony rozwój jest stosunkowo nowym sposobem myślenia o budynkach i stawia wymagania stanowiące spore wyzwanie dla projektantów. Dodatkowym utrudnieniem są obecne standardy budownictwa – różne w różnych publikacjach. Możliwe jest jednak ustalenie niektórych wymagań i stworzenie katalogu rozwiązań projektowych pomocnych w sytuacjach problematycznych.

Budownictwo zrównoważone z uwzględnieniem dobrej praktyki jest obecnie najlepszą i najbardziej opłacalną alternatywą dla tradycyjnego, a więc – energochłonnego podejścia. Dzięki odpowiednim parametrom (m.in. trwałości) uzyskiwane efekty są do przyjęcia dla zdecydowanej większości ekologicznie uświadomionych inwestorów i użytkowników.

Jest to możliwe, ponieważ takie podejście zakłada rozpatrywanie wszystkich składowych procesu inwestycyjnego. Składowe te razem i jednocześnie wpływają na otaczające nas środowisko i takie spojrzenie wpisuje się w zasadę zapobiegania ewentualnym negatywnym skutkom naszych (nie do końca przemyślanych) działań w przyszłości.

Obniżenie energochłonności infrastruktury jest nie tylko możliwe, lecz także pożądane z punktu widzenia ekologii i ekonomiki, a często też bardziej satysfakcjonujące dla inwestora i użytkowników. Należy także nadmienić, że zastąpienie rozwiązań konwencjonalnych dobrym projektem, uwzględniającym całkowity wpływ na środowisko, można uznać za moralny obowiązek projektanta.

Literatura

1. World Commission on Environment and Development, „Our Common Future”, Oxford University Press, New York 1987, s. 4.
2. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (DzU 2001 nr 62, poz. 627).
3. T. Williamson, A. Radford, H. Bennetts, „Understanding sustainable architecture”, Spon, London 2003.
4. „Sustainability and the built environment. A submission to the State Sustainability Strategy”, Department of Housing and Works, GWA, Perth, Australia, 2002, s. 17–19.
5. „Sustainability and the Building Code of Australia. Stage 1 report Working Draft, Cooperative Research Centre on Construction Innovation” [pdf], Melbourne 2002.
6. Paul Kernan Architect, Penner & Associates, „Best practical guide. Material choices for sustainable design” [pdf], Vancouver 2001.
7. „Ecodesign. Towards a national ecodesign strategy”, A discussion paper based on EcoDesign 1 Conference, RMIT, Melbourne 1992.
8. The World Watch Institute, „State of the world 2007. Our urban future”, Washington DC 2007.
9. Z. Bromberek, „Eco-resorts, planning and design for the tropics”, „Architectural Press”, Oxford 2009.
10. V. Brophy i in., „Sustainable urban design”, ENERGIE, Brussels 2000.
11. E. Van Bueren i in., „Sustainable urban environments: an ecosystem approach”, Springer Science + Business Media, 2012.
12. Sustainable site layout (CE319) Energy Saving Trust [pdf], London 2010, [http://energysavingtrust.org.uk/housing].
13. G. Tachieva, „Sprawl repair manual”, Island Press, Washington DC 2010.
14. R.H. Crawford, G.J. Treloar, „Assessment of embodied energy analysis methods for the Australian construction industry”, w: „Contexts of architecture”, pod red. Z. Bromberka, Proceedings of the 38th Conference of the Australian and New Zealand Architectural Science Association, 10–12 November 2004, University of Tasmania, Launceston, Australia 2004, s. 415–421.
15. D. Allehaux, P. Tessier, „Evaluation of the functional obsolescence of building services in European office buildings”, „Energy and Buildings”, nr 34/2002, s. 127–133.
16. A. Wilson, „Green building priority #6 – ensure durability and reuse existing buildings”, 13.10.2010, [http://www.greenbuildingadvisor.com/blogs/dept/energy-solutions//green-building-priority-6-ensure-durability-and-reuse-existing­‑buildings].M. Holladay, „Green homes don’t have to be durable”, GBA Advisor 24.07.2009, [http://www.greenbuildingadvisor.com/blogs//dept/musings/green-homes-don-t-have-be-durable].
17. P. Yost, „Sustainability requires durability”, „Green Source”, nr 1/2009, s. 17.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!