artykuł z numeru A&B 06 | 2022
Co to znaczy budować w sposób zrównoważony? Czy wystarczy kierować się przepisami i dyrektywami zawartymi w systemach certyfikacji „zielonych budynków”? A może lepiej budować pasywnie i izolować budynki jak termosy? Emanuele Naboni, ekspert zajmujący się przystosowaniem budynków i miast do zmian klimatu, mówi, że potrzebna jest zmiana sposobu myślenia.
Nowy paradygmat projektowy powinien skupić się na projektowaniu w zgodzie z klimatem, naturą i człowiekiem. O problemach klimatycznych europejskich miast, koncepcji projektowania regeneratywnego oraz potrzebie szukania indywidualnych rozwiązań z Emanuelem Naboni rozmawia Katarzyna Mikulska.
Katarzyna Mikulska: Z jakimi problemami klimatycznymi zmagają się europejskie miasta?
prof. Emanuele Naboni: Po pierwsze, trzeba rozróżnić miasta postindustrialne od tych niedawno zindustrializowanych, jak w Polsce. Skupię się na tym drugim przypadku. Wzrost liczby ludności polskich miast przyczynił się do rozwoju urbanistycznego i powstawania budynków zorientowanych na zaspokojenie takich potrzeb, jak estetyka, funkcja, stały poziom komfortu czy efektywność kosztowa. Minimalną uwagę poświęcono temu, czy nowo zbudowane środowisko będzie harmonizować ze środowiskiem naturalnym i jak będzie reagować na zmiany klimatyczne.
Szkody powstałe na niedawno uprzemysłowionych terenach są coraz częściej uznawane przez naukę: obecnie udokumentowano, że głównymi wyzwaniami są zmiany klimatyczne, utrata bioróżnorodności, masowe wymieranie gatunków, szkody środowiskowe oraz utrata zdrowia i dobrego samopoczucia ludzi. Opracowywane są sposoby, w jakie miasta mogą łagodzić zmiany klimatyczne i promować bioróżnorodność, generować czystą energię. Jak można w miastach uprawiać żywność i generować składniki odżywcze. Jak stworzyć materiały, które mają nieskończone cykle życia. W jaki sposób miasta mogą regenerować powietrze, wodę i glebę. Te działania mogą się przyczynić do znaczących doświadczeń kulturowych i społecznych. Włączenie nowych zasad i pomysłów oznacza, że projektanci muszą się zmagać z większą niż kiedykolwiek ilością informacji i, co istotne, muszą działać, nie mając pewności, jaki ten klimat będzie.
Katarzyna: Czy może Pan podać przykłady badań na ten temat?
prof. Emanuele Naboni: Odpowiem za pomocą obrazu powyżej. Przeprowadziliśmy złożone badania na symulacjach zmian klimatu dla okręgu Sassuolo i Maranello we włoskim regionie Emilia-Romagna. Jest tam obecny przemysł ceramiczny i samochodowy obok średniowiecznych osad, obszarów rolniczych oraz dziewiczych lasów. Analiza temperatur pokazuje, jak zmieniają się one w zależności od miejsca w najgorętszej porze roku (rząd 2). Schemat pokazuje również przewidywania wzrostu temperatury w 2050 roku (rząd 3). Symulowane scenariusze klimatyczne wskazują, jakie cechy przestrzeni — naturalne czy zbudowane — utrudniają adaptację zwierzętom czy roślinom. Pokazują również, jaka część zbudowanego środowiska doprowadzi do znacznego zużycia budynków i emisji dwutlenku węgla. I wreszcie, jak temperatura może wpływać na lokalnie zwiększoną zachorowalność czy śmiertelność.
Symulacja zmian klimatu — symulacja zmian klimatu dla okręgu Sassuolo i Maranello we włoskim regionie Emilia-Romagna; analiza temperatur pokazuje, jak zmieniają się one w zależności od miejsca w najgorętszej porze roku (rząd 2); schemat pokazuje również przewidywania wzrostu temperatury w 2050 roku (rząd 3)
© Emanuele Naboni, Marcello Turrini, Barbara Gherri
Katarzyna: Czy koncepcja regeneratywnego projektowania (Regenerative Design) daje rozwiązania tych problemów? Czym jest ten sposób projektowania?
prof. Emanuele Naboni: Pojęcie zrównoważonego rozwoju było nierozerwalnie związane z pojęciem wzrostu gospodarczego, a raport Brundtlanda wzywał do „nowej ery wzrostu gospodarczego”. W odniesieniu do miast i budynków zrównoważony rozwój jest wdrażany za pomocą „zielonych” budynków i certyfikatów, które dążą do zmniejszenia negatywnych skutków, ograniczenia szkód w naturalnych ekosystemach, zużycia zasobów czy wpływu na zdrowie ludzi.
Jednak cel Porozumienia Paryskiego, Cele Zrównoważonego Rozwoju ONZ (ang. Sustainable Development Goals UN) i niedawno opublikowanego raportu IPCC [trzecia część raportu Międzynarodowego Zespołu ds. Zmian Klimatu zatwierdzona 4 kwietnia br. — przyp. red.] nigdy nie zostaną osiągnięte poprzez zwykłe spowolnienie tempa wyczerpywania się i degradacji środowiska czy zdrowia ludzkiego, co jest sugerowane przez „zielonych”. Potrzebny jest dodatni wpływ, podejście, które pozwoli cofnąć już powstałe szkody, ale i wytworzyć pozytywne działanie. Dlatego paradygmat Projektowania Regeneratywnego wysunął się na pierwszy plan w myśleniu o zrównoważonym rozwoju. W mojej książce „Regenerative Design in the Digital Practice” (Projektowanie regeneratywne w praktyce cyfrowej) jest ono zdefiniowane jako umożliwienie systemom ekologicznym i ludzkim utrzymania zdrowego stanu i ewolucji. Takie podejście o dodatnim wpływie oznacza: naprawienie szkód w środowisku spowodowanych szkodliwą emisją i wyciekami substancji oraz zwiększenie wartości obszarów naturalnych; tworzenie nowej, czystej energii, czystej wody oraz stosowanie podejścia cyrkularnego; korzystny wpływ na samopoczucie.
Katarzyna: We wspomnianej książce określa Pan trzy filary projektowania regeneratywnego. Jakie to filary?
prof. Emanuele Naboni: Według mnie każdy projekt powinien powstawać w zgodzie z klimatem, naturą i ludźmi — i to są moje trzy filary. Po pierwsze, profesjonaliści powinni „projektować z klimatem” (ang. Design with Climate). Jest to także tytuł pionierskiej książki opublikowanej w 1963 roku, która zawiera zasady bazujące na ekologii, biologii, inżynierii, klimatologii i fizyce oraz mówi o wpływie, jaki ma regionalny, lokalny klimat na optymalizację projektowania budynków i komponentów. Po drugie, powinni „projektować z naturą” (ang. Design with Nature). Taki jest również tytuł książki napisanej przez McHarga w 1971 roku. Projektowanie z naturą oznacza, że miasta żyją razem z potężnymi siłami i biegiem natury, a nie przeciw nim. Wreszcie, powinni również „projektować z ludźmi”. Miasta i budynki odgrywają kluczową rolę w poprawie życia ludzi. Przestrzenie zewnętrzne, które są termicznie dostrojone oraz wolne od zanieczyszczeń, łączą ludzi z naturą. Są również wygodne i bezpieczne w przypadku ekstremalnych zjawisk klimatycznych. Mogą także pomieścić i promować różne aktywności na świeżym powietrzu oraz podnosić jakość miejskiego życia i wpływać na żywotność.
Projektowanie z uwzględnieniem klimatu, natury i ludzi może ułatwić stosowanie cyfrowych metod pracy, które pozwalają ocenić wydajność projektowania regenaratywnego przy użyciu odpowiednich narzędzi. Opracowałem oprogramowanie wykorzystujące wiele istniejących, ale też niestandardowych wtyczek, większość z nich jest już w użyciu i jest dostepne w open source, są one też zintegrowane z parametrycznym modelowaniem informacji opartym na narzędziu do programowania wizualnego Grasshopper.
Katarzyna: Czy może Pan podać przykład projektowania z klimatem, naturą i z ludźmi?
prof. Emanuele Naboni: Opracowałem te kategorie podczas pracy dydaktycznej na studiach magisterskich Master of Architecture and Extreme Environments (AEE) w Royal Danish Academy w Kopenhadze. Program został stworzony przez Davida Garcię w 2014 roku i od tego czasu byłem zaangażowany naukowo w te działania. Sprawdzamy rozwiązania projektowe dla zmian klimatu, które są wspierane przez prototypy badawcze dostosowane do konkretnego miejsca. Nazywamy je urządzeniami architektonicznymi (ang. architectural devices). Mierzą one zjawiska klimatyczne oraz współpracują ze środowiskiem za pomocą samowystarczalnych technologii. Stają się dynamiczną częścią swoich kontekstów i są w stanie pokazać szerszy wgląd jakościowy i ilościowy.
Zbudowano ponad dwieście prototypów, ale pokażę jeden jako przykład. Wyspy Owcze historycznie bazowały na rybach jako zasobie żywności i wykorzystywały metody suszenia na wolnym powietrzu oraz dojrzewania, aby zachować żywność do późniejszego spożycia. Jednym z takich produktów jest ræstur fiskur — ostra, suszona na powietrzu i sfermentowana ryba, „na wpół zgniła”. Powstanie ræstur fiskur jest możliwe tylko dzięki delikatnej równowadze mikroorganizmów, enzymów oraz warunków środowiskowych: temperatury, wilgotności i wiatru. Dzięki zastosowaniu ruchomych elementów oraz specyficznych materiałów — higroskopijnych, przepuszczalnych i pochłaniających mgłę — można stworzyć w pawilonie odpowiedni mikroklimat, w którym może powstać ræstur fiskur. Chociaż warunki środowiskowe idealne dla ræstur fiskur są dalekie od tego, co uważamy za komfortowe termicznie dla przestrzeni zewnętrznej, to podczas tych badań dodatkowo sprawdzaliśmy w ankiecie, jak specyficzne warunki są odczuwane przez użytkowników pawilonu. Zatem ten projekt dostarczał informacji oraz korzystnie wpływał na cykle klimatu, natury oraz komfort ludzi.
Wyspy Owcze. trzy ramki do suszenia ryb miały swoje rejestratory temperatury i wilgotności z dołączoną czarną, kulową sondą temparatury (proj.: Johnatan Kim)
fot.: Johnatan Kim
Katarzyna: W jaki sposób możemy wykorzystać tę metodę, projektując budynek mieszkalny czy biurowy w mieście?
prof. Emanuele Naboni: O ile istnieje wiedza na temat projektowania budynków energooszczędnych, o tyle środowisko, które tworzymy, projektując, powinno móc robić znacznie więcej. Projektowanie dla zmiany klimatu (ang. Design for Climate Change)oznacza przyjęcie regeneratywnego paradygmatu światopoglądowego, w którym architekci podejmują decyzje (i podejmują się projektowania), będąc częścią natury, a nie poza nią. Przejście od wpływu człowieka na systemy przyrodnicze do ich współpracy i ponowne przypisanie wartości do jej systemowego i dynamicznego charakteru zmienia program zrównoważonego rozwoju, wymuszając tym samym głęboką zmianę kulturową wśród praktyków tworzących środowiska zabudowane. Wymaga to zrozumienia warstwowej konstrukcji, jaką jest klimat, który składa się z geologii, ekologii (czyli złóż mineralnych, gleby, roślinności, wody i dzikiej przyrody itp.), zdrowia ludzkiego, działalności człowieka i złożonych interakcji poszczególnych elementów. Dlatego projektanci powinni działać poza konwencjonalną praktyką budowlaną; powinni być w stanie połączyć interdyscyplinarne i wieloaspektowe myślenie systemowe w proces projektowania.
To z kolei zachęca projektantów do poszukiwania cyfrowych narzędzi, które są programowalne, aby poradzić sobie ze specyficznymi, wieloaspektowymi problemami. W związku z tym projektowanie regeneratywne wymaga narzędzi otwartych na dostosowywanie przez użytkowników do problemów wykraczających poza typowe zagadnienia architektoniczne. Narzędzi, które mogą wykorzystywać duże zbiory danych, big data, dotyczących klimatu, ekosystemu, przepływów materiałów, emisji, zdrowia człowieka i indywidualnych parametrów fizjologicznych, oraz pozwalać na wieloaspektowe symulacje i oceny wydajności w zróżnicowanych skalach. Techniki optymalizacji obliczeniowej powinny zatem pomagać w osiąganiu celów projektowania regeneratywnego poprzez informowanie o kształcie, rozmiarze, umiejscowieniu oraz innych wyborach projektowych i materiałowych poprzez cyfrowe mapowanie ich związków z klimatem, ekosystemem i zdrowiem człowieka.
Katarzyna: Obecnie na całym świecie funkcjonują certyfikacje dla „zielonych” budynków, na przykład BREEAM czy LEED. Czy są one pomocne?
prof. Emanuele Naboni: W konwencjonalnych systemach certyfikacji zrównoważonego projektowania większość dyskusji skupia się na odhaczeniu elementów koniecznych do uzyskania, jednak bez wskazywania ich odpowiedniej kombinacji.
Z jednej strony istnieje fragmentacja projektowania wspierająca niezależnie cele zrównoważonego rozwoju za pomocą gotowych technologii: budynki i miasta w rezultacie często wyglądają jak zbiór zrównoważonych gadżetów. Z drugiej strony te cele rzadko są ambitne i proponują podejścia redukcjonistyczne. Pokażę to na dwóch przykładach związanych z chłodzeniem miast, izolowaniem termicznym budynków i dziennym oświetleniem. Konkretne punkty certyfikacyjne skupiają się na chłodzeniu miast za pomocą chłodnych dachów i chodników, z których oba mają niskie albedo [parametr fotometryczny określający zdolność odbijania promieni słonecznych przez daną powierzchnię — przyp. red.]. W tym przypadku nacisk kładziony jest wyłącznie na powierzchnie poziome, a wpływ elewacji jest zupełnie pomijany. Tymczasem to elewacje są głównymi powierzchniami wymieniającymi najwyższy współczynnik długofalowego promieniowania cieplnego z pieszymi i są powierzchniami, które mogą odbijać krótkofalowe promieniowanie słoneczne w kierunku ludzi. Jest to poważny błąd, który wpływa na komfort ludzi. Mogę wykazać, że odczuwana przez pieszych temperatura może się zmieniać nawet o 12 stopni w zależności od projektu fasady.
siedziba firmy Lavazza w Turynie we Włoszech, proj.: CZA Cino Zucchi Architetti; elewacja jest termicznie zmienna — każdy element fasady pozwala na utrzymanie innej temperatury w pomieszczeniu tworząc bodźce fizjologiczno-termiczne
fot.: Cino Zucchi
Jeśli przeniesiemy się do mniejszej skali, do skali budynku, zmiany klimatyczne nie będą brane pod uwagę i mowa będzie przede wszystkim o termoizolacji. Wszystkie dyrektywy europejskie i systemy certyfikacji bazujące na modelowaniu energetycznym nadal odnoszą się przede wszystkim do scenariusza zimowego, a stare, typowe dane meteorologiczne powszechnie stosowane w analizach energetycznych są nieaktualne. W efekcie powstaje budynek, który nie poradzi sobie nie tylko z przyszłym klimatem, ale nawet z dzisiejszym. Takie działania prowadzą do tego, że powstają bardzo dobrze zaizolowane budynki, które jednak gorzej radzą sobie ze schładzaniem. Zastosowanie na przykład izolacji zgodnej ze standardami budownictwa pasywnego powoduje większe przegrzewanie się budynku, a co za tym idzie większą liczbę godzin dyskomfortu wewnątrz. Badania, które przeprowadziliśmy z Lund University, wykazały, że modernizacje budynków w Niemczech i Danii polegające na dodaniu izolacji dramatycznie zwiększyły liczbę godzin dyskomfortu w pomieszczeniach.
Podsumowując, cele obecne w zrównoważonej certyfikacji mają ograniczony zakres i istnieje duże ryzyko stworzenia przeciętnych rozwiązań, które tylko częściowo mogą utrzymać zrównoważone wyniki.
Katarzyna: Czy może Pan podać przykład współczesnego budynku, który celowo nie został zaprojektowany jako dobrze zaizolowany termicznie?
prof. Emanuele Naboni: Fasada budynku Lavazza [w Turynie — przyp. red.] została zaprojektowana z wykorzystaniem kilku rodzajów elementów elewacyjnych. Podczas konsultacji wraz z Manens pokazaliśmy w symulacjach, że możliwe jest przeniesienie promieniowania słonecznego w różny sposób, dzięki czemu można zmieniać wewnątrz warunki cieplne dla każdego z pomieszczeń. Podczas gdy normy, systemy certyfikacji czy inżynierowie rekomendują zachowanie określonych warunków wysokiej izolacyjności, w mojej pracy inspiruję się najnowszymi badaniami naukowymi dotyczącymi idei zmienności termicznej. Na pierwszy rzut oka zdrowie i dobre samopoczucie ludzi są mocno wspierane przez przestrzenie, które oferują zróżnicowane warunki cieplne w porównaniu ze stałymi, określonymi. (We wspomnianej książce „Regenerative Design in the Digital Practice” zostały omówione podstawy zmienności percepcji cieplnej).
symulacje światła dziennego do projektu siedziby firmy Lavazza firmy Manens-Tifs
Korzyści płynące ze zmienności termicznej są także związane z naszym pradawnym połączeniem ze światem przyrody, gdzie temperatury ciągle się zmieniają. Wiele badań z ostatnich dwóch lat dowiodło, że zmiany termiczne poprawiają nasz nastrój, koncentrację i samopoczucie.
Katarzyna: Dziękuję za rozmowę.
siedziba firmy Lavazza w Turynie we Włoszech, proj.: CZA Cino Zucchi Architetti; elewacja jest termicznie zmienna — każdy element fasady pozwala na utrzymanie innej temperatury w pomieszczeniu tworząc bodźce fizjologiczno-termiczne
fot.: Cino Zucchi
