Architektoniczny ślad węglowy – czy budynki osiągną neutralność węglową do 2050 roku?

Źródło: Eastgate Centre, Zimbabwe, https://www.infurnia.com/blog/biomimicry-in-architecture,  dostęp: 22.03.2022.

W 2015 roku w Le Bourget we Francji, podczas COP21 (21 st. Conference of the Parties) został osiągnięty światowy kompromis w kwestii konieczności nawiązania współpracy na rzecz globalnej walki ze zmianami klimatu. Porozumienie paryskie, bo o nim właśnie mowa, zakłada wdrożenie polityki klimatycznej, w ramach której dzięki światowej współpracy wszystkich zaangażowanych państw do 2050 roku nastąpi redukcja gazów cieplarnianych. Cel jest ambitny, gdyż głównym dążeniem jest ograniczenie średniego wzrostu temperatury na świecie poniżej 2°C – poziomu sprzed epoki przemysłowej. Dekarbonizacja sektora budowlanego i zmiany myślenia w projektowaniu budynków mogą odegrać kluczową rolę w tym procesie. Czy budynki osiągną neutralność węglową do 2050 roku?

Transformacja sektora budowlanego

Zgodnie z danymi zawartymi w raporcie ONZ – United Nations 2020 Global Statut Report For Buildings and Constructions, sektor budowlany odpowiada za ponad 35% konsumpcji energii, zaś pobór prądu w budynkach stanowi obecnie około 55% zużycia światowej energii elektrycznej. Osiągnięcie neutralności węglowej budynków wymaga nie tylko transformacji całego sektora budowlanego, ale m.in. również współpracy na szczeblu rządowym i samorządowym, zmian podejścia projektantów (architektów i inżynierów budownictwa), ale przede wszystkim deweloperów, inwestorów i innych instytucji finansowych, które odpowiadają za stymulowanie rynku budowlanego.

Mapa drogowa dekarbonizacji budownictwa do 2050 roku

W 2021 roku Polskie Stowarzyszenie Budownictwa Ekologicznego PLGBC (Polish Green Building Council), działające jako pozarządowa instytucja na rzecz rozwoju zielonej przyszłości branży budowlanej, dzięki wsparciu Specjalnego Funduszu Akcjonariuszy Europejskiego Banku Odbudowy i Rozwoju (EBOiR), opublikowało raport: „Mapa drogowa dekarbonizacji budownictwa do roku 2050”. Autorzy raportu zwracają uwagę na konieczność dążenia do tego, aby wszystkie nowe, jak i modernizowane budynki charakteryzowały się zerowym śladem węglowym netto w cyklu całego życia. Oczywiście, aby tak się stało wymagany jest szereg zmian, jakie muszą zajść na rynku budowlanym. Raport wskazuje również, że transformacja sektora budowlanego uzależniona będzie od wdrożenia odpowiednich działań legislacyjnych, ale również od kierunków finansowania. Fundusze muszą być skierowane wyłącznie na zrównoważone projekty i działania. Regulować te kwestie mają m.in. przepisy, które weszły w życie w czerwcu 2020 roku i dotyczą jednolitego systemu klasyfikacji zrównoważonych inwestycji (EU Taxonomy for sustainable activities). Rozporządzenie to ustanawia kryteria pozwalające określić, czy dana działalność gospodarcza może być uznana za zrównoważoną. Autorzy zauważyli również, że proces dekarbonizacji budynków w Polsce, jak i we wszystkich krajach UE, będzie wymagał ogromnych nakładów finansowych na modernizację istniejących obiektów, podczas gdy obecne, jak i przyszłe programy wsparcia oferowane przez UE mogą okazać się niewystarczające. Dlatego też niezbędne będzie zaangażowanie się inwestorów i instytucji prywatnych.

 

Autorzy mapy drogowej dekarbonizacji budownictwa do roku 2050 jako kluczową grupę interesariuszy w procesie zielonej transformacji budownictwa wskazują architektów i inżynierów budownictwa. To właśnie te grupy, poprzez wprowadzane rozwiązania materiałowe i technologie, mają ogromny wpływ na ślad węglowy budynku we wszystkich fazach jego życia. Grupy te powinny projektować wyłącznie budynki o zerowym całkowitym śladzie węglowym netto. Pomocnym narzędziem w tym celu będzie wykorzystywanie w pracach technologii BIM. Umożliwia ona precyzyjne obliczanie i zmniejszanie całkowitego śladu węglowego planowanych budynków.

Architektura biomimetyczna – remedium na zmiany klimatu

 

Jeśli wspominamy o roli projektantów w procesie zielonej transformacji, warto pochylić się nad projektowaniem opartym na procesach bionicznych. Czym jest bionika? Bionika (bionics – biologically inspired engineering), zwana inaczej biomimetyką lub biomimikrą, jest interdyscyplinarną nauką, która zajmuje się badaniem budowy i zasad działania organizmów żywych, a następnie wykorzystywaniem tych zależności m.in. w technice i budowie urządzeń technicznych. Kierunek ten w nauce nie jest niczym nowym. Już Leonardo da Vinci w swoich projektach i prototypach samolotów wzorował się na mechanizmach występujących w przyrodzie. Nie można go również traktować jako wizji utopijnej, gdyż projekty, które powstały w oparciu o tę dziedzinę nauki istnieją i odnoszą sukcesy. 

Ciekawym przykładem czerpania z mechanizmów występujących w świecie zwierząt jest budynek Micka Pearce’a o nazwie Eastgate Centre w Zimbabwe. Architekt wykorzystał w swoim projekcie techniki wentylacji i regulacji temperatury jakie panują w kopcach termitów (Macrotermes michaelseni) i zastosował ten mechanizm w budynku, tworząc wewnątrz pasywny system wentylacji, który znacznie zmniejsza zużycie energii. W kopcach termitów, dzięki systemowi odpowiednio dobranych prądów konwekcyjnych, powietrze jest zasysane w dolnej części kopca – w dół do ogrodzeń o mulistych ścianach i w górę przez kanał na sam szczyt, aby następnie być wentylowane. System wentylacji zastosowany w Eastgate Centre działa w podobny sposób. Konstrukcja jest zbudowana wokół centralnego komina. Gorące powietrze wytworzone przez użytkowników budynku jest naturalnie wyciągane przez konwekcję z komina, a promieniujące ciepło przekazywane do masy termicznej, co dodatkowo wzmacnia konwekcję. W nocy wentylatory elektryczne zasysają zimne powietrze, które przechodzi przez budynek, schładzając masę termiczną i ponownie wyrzucając ciepło z komina. Przeprowadzone badania porównawcze z sześcioma innymi budynkami wykazały, że budynek Eastgate zużywa o 35% mniej energii niż konwencjonalny budynek klimatyzowany.

Inspiracji w naturze szukał również brytyjski architekt Norman Foster. Jego projekt 30 St Mary Axe znajdujący się w City of London, głównej dzielnicy finansowej Londynu, zawdzięcza swój kształt gąbce z gromady Hexactinellida o wdzięcznej nazwie Koszyczek Wenery (Euplectella aspergillum). Jest to organizm zamieszkujący chłodne wody oceaniczne. Fostera zainspirował szkielet Wenery, który zbudowany jest ze skonsolidowanych, nanometrowych, krzemionkowych, sferycznych elementów ułożonych w ściśle określone mikroskopijne i koncentryczne pierścienie, co czyni go niezwykle wytrzymałym. Skomplikowana struktura tego organizmu znalazła zastosowanie właśnie w 30 St Mary Axe. Architekt dostosował kształt i formę budynku do siatkowej struktury gąbki, aby ten reagował na zetknięcie z masami powietrza dokładnie tak samo, jak robi to Koszyczek Wenery w wodzie. Nadany przez Fostera kształt pozwolił na zmniejszenie parcia bocznego wiatru, ponieważ powietrze opływa budynek łagodniej. Dodatkowo posiada on podwójnie oszklone ściany – w słoneczne i ciepłe dni gorące powietrze krąży pomiędzy warstwami i wydobywa się przez okna. Tak wytworzona wewnętrzna cyrkulacja powietrza sprawia, że budynek przez osiem miesięcy w roku nie potrzebuje klimatyzacji.

Od 2006 r. w Stanach Zjednoczonych działa stowarzyszenie The Biomimicry Institute  które pomaga inżynierom i projektantom w zastosowaniu biomimikry w swoich projektach, proponując organizację szkoleń z tego zakresu.

W norweskim mieście Porsgrunn powstał biurowiec, który nie będzie uzależniony od czerpania energii elektrycznej, ponieważ sam będzie ją produkować. Powerhouse Telemark, bo o nim mowa, został zaprojektowany przez pracownię Snøhetta. Fasada i dach budynku od strony południowej pokryte zostały panelami fotowoltaicznymi o łącznej powierzchni 1400 m2. Dodatkowe ogniwa słoneczne zamontowano na wiatach dla samochodów (biurowiec nie ma podziemnego parkingu ani piwnic, aby nie zwiększać ilości użytego betonu). Budynek ma generować 256 000 kWh rocznie, czyli około dwudziestokrotnie więcej niż roczne zużycie energii w przeciętnym norweskim gospodarstwie domowym. Nadwyżki energii mają być odsprzedawane z powrotem do sieci energetycznej.

Dekarbonizacja sektora budowlanego do 2050 roku jest realnym scenariuszem, ponieważ posiadamy wiedzę i technologie, aby tworzyć budynki o zerowym śladzie węglowym, jednak aby tak się stało wymagana jest współpraca wszystkich osób zaangażowanych w proces budowlany. Ważnym elementem całego procesu jest również edukacja społeczna, której celem jest podniesienie świadomości konsumentów na rynku budowlanym. Społeczeństwo musi wiedzieć, że dążenie do zeroemisyjności to także ambicje do zamieszkiwania w budynkach o zerowym śladzie węglowym, które nie będą przyczyniały się do pogłębiania zmian klimatycznych. Poprzez zastosowane w konstrukcjach materiały i technologie, staną się gwarantem dbałości o środowisko naturalne i życie dla kolejnych pokoleń.

  1.  United Nations Environment Programme (2020). 2020 Global Status Report for Buildings and Construction: Towards a Zero-emission, Efficient and Resilient Buildings and Construction Sector, [na:] https://wedocs.unep.org/handle, dostęp: 22.03.2022.
  2. Mapa drogowa dekarbonizacji budownictwa do roku 2050, [na:] https://plgbc.org.pl/projekty/roadmap, dostęp: 22.03.2022.

  3. Biomythology: Eastgate, [na:] https://biomimicron.wordpress.com/2012/12/11/biomythology-eastgate-gate-or-how-the-eastgate-centre-harare-is-not-like-a-termite-mound/, dostęp: 18.04.2022.

  4. Eda Nur Dalgıç, Biomimicry | Inspiring Nature for Architecture, [na:] https://archeetect.com/biomimicry-inspiring-nature-for-architecture/, dostęp: 18.04.2022.
  5. Powerhouse Telemark / Snøhetta, [na:]  https://www.archdaily.com/950507/powerhouse-telemark-snohetta, dostęp: 18.04.2022.