Niniejszy przewodnik jest przeznaczony dla wszystkich zainteresowanych światem zrównoważonego projektowania budynków. Jest on przeznaczony jako bardzo krótki przewodnik po niektórych kwestiach środowiskowych i możliwych rozwiązaniach, które można rozważyć na etapie projektowania i planowania projektu, który chcesz uczynić bardziej ekologicznym, niezależnie od tego, czy jest to nowa budowa, czy renowacja.
Przewodnik podzielony jest na 2 części. W pierwszej omówione zostaną definicje i cele zrównoważonego projektowania. Część druga poświęcona będzie niektórym podejściom, filozofiom i praktykom stosowanym obecnie w celu osiągnięcia tych celów.
Chociaż skupiamy się na budynkach mieszkalnych, prezentowane przez nas informacje mogą być również stosowane w budynkach komercyjnych, przemysłowych i publicznych. W miarę postępów oferujemy dalsze zasoby do czytania, abyś mógł bardziej dogłębnie zbadać każdy temat.
I. Cele zrównoważonego projektowania budynków
Na etapie planowania projektu zrównoważonego budynku dobrze jest pomyśleć o celach. Zacznijmy od zastanowienia się, co w ogóle rozumiemy przez „zrównoważony budynek”, abyśmy wiedzieli, do czego zmierzamy.
Czym jest projekt zrównoważonego budynku?
Podobnie jak wiele terminów w dziedzinie zrównoważonego rozwoju, to, co ludzie rozumieją przez zrównoważone projektowanie budynków, jest elastyczne i zmienia się. Architekt i naukowiec Elizabeth Donovan pisze w „Explaining Sustainable Architecture”, że nawet w akademickich i profesjonalnych pismach na temat zrównoważonej architektury istnieje tendencja do „uznawania, że nie można jej zdefiniować, a ponadto, że nie ma uzgodnionej definicji”.
Ta niejednoznaczność jest również obecna w szerszych dyskusjach na temat zrównoważonego projektowania budynków, chociaż definicje mają pewne cechy wspólne. Większość definicji określa, że zrównoważone projekty starają się zmniejszyć negatywny wpływ budynku na środowisko i obniżyć zużycie energii i zasobów przez budynek w trakcie jego życia.
Wiele definicji określa fragmentację siedlisk, emisje i odpady budowlane jako tylko kilka z negatywnych skutków, które budynki mają tendencję do tworzenia i które zrównoważone budynki starają się złagodzić. Termin ten często obejmuje również poprawę zdrowia użytkowników, ożywienie społeczności i zrównoważony rozwój gospodarczy.
Sposób, w jaki budynek osiąga te redukcje i ulepszenia, jest miejscem, w którym projektowanie staje się naprawdę interesujące, ponieważ niebo jest granicą pod względem innowacyjnego podejścia do rozwiązywania tych problemów.
Cele zrównoważonego projektowania budynków
U.S. National Institute of Building Sciences’ Whole Building Design Guide (WBDG) oferuje 6 celów zrównoważonego projektowania. Są to
- Optymalizacja potencjału miejsca
- Optymalizacja zużycia energii
- Ochrona i oszczędzanie wody
- Optymalizacja przestrzeni budynku i wykorzystania materiałów
- Poprawa jakości środowiska wewnętrznego (IEQ)
- Optymalizacja praktyk operacyjnych i konserwacyjnych
Kilka z tych aspektów omówiliśmy w innych naszych przewodnikach, więc nie będziemy ich tutaj powtarzać. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ich temat, możesz przeczytać nasze przewodniki dotyczące efektywności wodnej, efektywności energetycznej i energii odnawialnej, zrównoważonych materiałów i jakości środowiska wewnętrznego.
Zwróćmy zatem uwagę na potencjał lokalizacji oraz praktyki operacyjne i konserwacyjne.
Optymalizacja potencjału lokalizacji
Ponieważ budynki wpływają na lokalne ekosystemy, ważne jest, aby zastanowić się, na co i w jaki sposób oddziałują. Jak stwierdza WBDG, budynki „zasadniczo zmieniają funkcję gruntu”, co oznacza nie tylko, że na przykład zamieniliśmy pole w nieruchomość mieszkalną, ale że zdolność gruntu do funkcjonowania zgodnie z jego przeznaczeniem w ramach większego ekosystemu została radykalnie zakłócona.
Aby złagodzić to zakłócenie, musimy zwrócić szczególną uwagę na wybór i projekt terenu.
Wybór lokalizacji
W książce Sustainable Architectural Design: An Overview, profesor architektury Kuppaswamy Iyengar mówi, że aby zmniejszyć szkody dla środowiska, zrównoważony wybór lokalizacji powinien:
„[m]inimalizować rozrastanie się miast; reagować i szanować ziemię, środowisko, siedliska i tereny zielone; oraz zachęcać do rozwoju miejskiego o wysokiej gęstości zamiast rozwoju o niskiej gęstości, aby zachować cenne tereny zielone i kluczowe zasoby środowiskowe”.
Wybór lokalizacji będzie miał wpływ nie tylko na lokalne ekosystemy, ale także na ślad węglowy budynku, a także na bieżące zużycie energii związane z budynkiem. Wszystko, od odległości, jaką muszą pokonać materiały budowlane, po długość dojazdów do pracy, zależy od lokalizacji.
Optymalizacja wyboru lokalizacji może obejmować wybór miejsca w pobliżu transportu publicznego i udogodnień lub miejsca na wcześniej naruszonym lub zagospodarowanym terenie, a nawet modernizację zamiast budowy nowego budynku.
Istniejące budynki, ze względu na to, że zostały już zbudowane, przyczyniają się do zmniejszenia emisji, zużywają mniej materiałów, generują mniej odpadów i fragmentują mniej siedlisk niż nowe budynki. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej istniejącej infrastruktury może wykorzystać projekt, tym mniej szkód spowoduje.
Projektowanie terenu
Iyengar oferuje kilka strategii mających na celu uczynienie placu budowy zrównoważonym (są one cytowane tutaj w całości):
- Zapobiegaj wszelkim szkodom dla środowiska (nie wycinaj starych drzew).
- Należy dołożyć wszelkich starań, aby przywrócić zdegradowanemu terenowi produktywność środowiskową i różnorodność biologiczną.
- Chronić zabytki historyczne (na przykład stary dom), wiatraki, mosty i stodoły.
- Zrozumienie warunków zapewniających maksymalne korzyści słoneczne.
- Zrozumienie, w jaki sposób można wykorzystać wiatr do pasywnego wykorzystania energii i wentylacji.
Zachęca projektantów i deweloperów do (ponownego) zwrócenia się ku ideom amerykańskiego przyrodnika Aldo Leopolda, którego koncepcja „etyki ziemi” przypomina nam, że nie ma czegoś takiego jak pusta ziemia, a każda istota już żyjąca na tym placu budowy ma równe prawo do istnienia na nim i zasługuje na naszą opiekę.
Optymalizując projekt terenu, Iyengar wzywa projektantów do wyjścia poza minimalizowanie zakłóceń na terenie i „regeneracji i zachowania cennych siedlisk, terenów zielonych i ekosystemów” dla wszystkich stworzeń, które zostały przesiedlone.
Jak sugeruje Iyengar, projekt miejsca powinien ponadto uwzględniać potencjał miejsca w zakresie pasywnego oświetlenia, ogrzewania i chłodzenia, a także jego potencjał w zakresie aktywnych systemów energii odnawialnej, takich jak energia słoneczna, geotermalna lub wiatrowa.
Zasoby wodne obiektu można zmaksymalizować, planując zbieranie wody deszczowej. WBGD stwierdza, że teren powinien być zaprojektowany tak, aby zmniejszyć i kontrolować odpływ wody deszczowej, a także zagospodarowany w celu wspierania rodzimych gatunków. Iyengar sugeruje, że można rozważyć tarasowanie zboczy, aby pomóc w osiągnięciu tych celów.
Optymalizacja praktyk operacyjnych i konserwacyjnych
Projektowanie z myślą o zrównoważonym rozwoju wymaga uwzględnienia zużycia energii i zasobów już na etapie planowania.
WBDG sugeruje włączenie operatorów budynków w fazę projektowania projektu, aby uzyskać wgląd w to, jak budynek może być zaprojektowany, aby działał optymalnie w rzeczywistych warunkach.
Jeśli nie jest to dla ciebie możliwe lub jeśli będziesz głównym operatorem budynku, pomyśl o projekcie z perspektywy użytkownika końcowego – nie tylko mieszkańców, ale także konserwatorów i wszelkich pracowników serwisowych, którzy mogą być zatrudnieni w budynku.
Perspektywa użytkownika może pomóc w projektowaniu budynku, wskazując logistykę, taką jak to, gdzie mieszkańcy mogą najbardziej skorzystać z naturalnego światła i kiedy, jak będzie wykonywana podstawowa konserwacja, gdzie powinna przebiegać instalacja wodno-kanalizacyjna, aby zminimalizować straty ciepłej wody, kiedy i gdzie można dodać dodatkowe moduły w domu modułowym i tak dalej.
Projektowanie energooszczędnych funkcji tak, aby były przyjazne dla operatora i intuicyjne, znacznie zwiększa szanse, że ludzie będą z nich korzystać. Wdrożenie inteligentnych technologii pomiarowych od samego początku pomaga mieszkańcom śledzić zużycie energii.
Więcej informacji:
Jeśli jesteś zainteresowany tą dziedziną i masz około 13 tygodni do stracenia, MITx oferuje ten bezpłatny kurs online na temat zrównoważonego projektowania budynków, ze szczególnym uwzględnieniem ogrzewania i oświetlenia.
II. Podejścia do zrównoważonego projektowania budynków
Poniżej znajduje się wprowadzenie do niektórych z najczęstszych podejść do zrównoważonego projektowania budynków. Ponownie, terminy są nieco luźne, ale skupiliśmy się na podejściach projektowych, a nie metodach budowy. Istnieje wiele rodzajów metod zielonego budownictwa (na przykład budownictwo naturalne), które można włączyć do niektórych lub wszystkich poniższych podejść projektowych.
Projektowanie biofilne
International Living Future Institute wyjaśnia, że biophilic design „to praktyka łączenia ludzi i natury w naszych zbudowanych środowiskach i społecznościach”. Opiera się na filozofii, że ludzie są z natury przyciągani do natury, a nasze zdrowie i dobre samopoczucie zależy od zachowania tego połączenia, nawet w naszych środowiskach zabudowanych.
Projektanci biophilic często pracują nad włączeniem naturalnych kształtów i materiałów do swoich budynków, a jeśli nie jest to możliwe, naśladują wygląd, odczucia i dźwięki natury w budynku.
Może to obejmować tak różnorodne strategie, jak ogrody wewnętrzne, dynamiczne oświetlenie, zabawę koncepcją przestrzeni w budynku, naturalne tekstury powierzchni oraz łączenie przestrzeni wewnętrznych i zewnętrznych.
W tej filozofii nacisk kładziony jest na tworzenie połączeń z lokalnymi środowiskami, więc to, które strategie i funkcje zostaną wykorzystane, będzie zależeć od lokalnych uwarunkowań geograficznych danego miejsca.
Podczas gdy strategie projektowe koncentrują się na wspieraniu połączeń z lokalnymi środowiskami, a tym samym zwiększaniu dobrostanu ludzi, w ramach tej filozofii jest wiele miejsca na rozważenie wydajności budynku. Podobnie, projektanci dążący do osiągnięcia celów wysokiej wydajności poprzez inne podejścia projektowe mogą zintegrować zasady i praktyki biofilii w swojej pracy.
Więcej informacji:
Terrapin Bright Green oferuje tę eksplorację historycznego i neurologicznego znaczenia biofilii i projektowania biofilnego.
International Living Future Institute stworzył ten przewodnik dla zespołów projektowych Living Building Challenge, aby pomóc im w tworzeniu biofilnych środowisk w ich projektach.
Projekt pasywny
„Budownictwo pasywne to zestaw zasad projektowych służących osiągnięciu rygorystycznego poziomu efektywności energetycznej przy jednoczesnym tworzeniu komfortowych przestrzeni mieszkalnych w pomieszczeniach” – mówi Passive House Institute. Głównym celem jest poleganie w jak największym stopniu na naturalnych cechach miejsca budowy w celu ogrzewania, chłodzenia, wentylacji i oświetlenia domu oraz jak najmniejsze poleganie na systemach mechanicznych, takich jak systemy HVAC.
Aby to osiągnąć, projektanci budynków pasywnych starają się jak najlepiej wykorzystać orientację terenu, elewację i topografię, a także mikroklimat i zasoby naturalne, takie jak zacienione drzewa.
Wybór materiałów budowlanych jest również kluczowy w tym podejściu. Projektanci domów pasywnych kładą duży nacisk na wydajność cieplną domu, aby zminimalizować utratę klimatyzowanego powietrza. Masa termiczna, ciągła izolacja i szczelna konstrukcja to typowe narzędzia wykorzystywane przez projektantów do moderowania temperatur w pomieszczeniach.
„W projektowaniu budynków”, stwierdza Kuppaswamy Iyengar, »technologie pasywne muszą dominować nad aktywnymi, które wymagają użycia paliwa do działania«. Iyengar zauważa, że ponieważ zużycie energii w budynku jest „wprost proporcjonalne” do wymagań użytkowników, ograniczenie tego zapotrzebowania „w sposób ekonomicznie uzasadniony i psychologicznie akceptowalny” jest ważnym elementem projektu pasywnego.
Projektanci zazwyczaj minimalizują zużycie energii poprzez takie funkcje, jak strategiczne oświetlenie dzienne, wysokowydajny sprzęt i środki śledzenia energii, by wymienić tylko kilka.
Więcej informacji:
PHIUS oferuje również bogactwo informacji tutaj.
Projektowanie systemów dla całego domu
Jest to holistyczny sposób podejścia do projektowania, który uznaje, że elementy budynku nie działają indywidualnie, ale współzależnie. Uznaje, że na przykład najwyższej klasy piec nie poprawi znacznie efektywności energetycznej, jeśli dom nie jest izolowany, a okna są nieszczelne.
Jednym z priorytetów tego podejścia jest wydajność budynku. Projektanci maksymalizują wydajność i zdrowie użytkowników, rozważając, w jaki sposób wszystkie elementy budynku współpracują ze sobą lub przeciwko sobie, aby uzyskać określone efekty, takie jak przepływ powietrza lub wilgoć. W idealnej sytuacji obejmuje to specjalistów z różnych branż, takich jak architekci, elektrycy i specjaliści HVAC, konsultujących się wspólnie w sprawie projektu na etapach planowania.
Oferują oni wgląd w to, w jaki sposób elementy budynku będą na siebie wpływać, rozwiązują problemy i projektują rozwiązania, które pomogą komponentom wspierać się nawzajem przez cały okres użytkowania budynku.
Kolejny nacisk kładziony jest na zrozumienie, w jaki sposób zespoły budynku wpływają na środowisko w całym cyklu ich życia, od wydobycia materiałów po wycofanie z eksploatacji. Zwrócenie uwagi na analizy cyklu życia (LCA) pomaga projektantom i budowniczym wybrać materiały, które najlepiej pozwolą konkretnemu projektowi osiągnąć cele zrównoważonego rozwoju.
Więcej informacji:
Na początek warto zapoznać się z artykułem Marii Sexton na temat Rise.
A dla bardzo głębokiego nurkowania, WDBG oferuje ten zasób wiedzy na temat budownictwa.
Projektowanie permakulturowe
Projektowanie permakulturowe jest inspirowane terminem rolniczym permakultura, który ekolog Bill Mollison (który ukuł ten termin) definiuje jako „świadome projektowanie i utrzymywanie ekosystemów produktywnych rolniczo, które mają różnorodność, stabilność i odporność naturalnych ekosystemów”.
Projekt permakultury współpracuje ze światem przyrody, aby zintegrować budynki z ich naturalnym otoczeniem. Postrzega budynki jako jeden system w ramach znacznie większego systemu ekologicznego. Jest to powolne, ekologiczne podejście, które często wiąże się z wykorzystaniem naturalnych materiałów budowlanych, wspieraniem różnorodnych społeczności ludzkich (i nie-ludzkich) oraz dążeniem do zerowej ilości odpadów i gospodarki o obiegu zamkniętym.
Projektanci wykorzystują pasywne strategie budowlane i optymalizację terenu. Kładą nacisk na przechwytywanie i magazynowanie zasobów, takich jak woda i energia, gdy jest ich pod dostatkiem, ale także na dostosowanie oczekiwań i zachowań mieszkańców w czasach, gdy nie są one dostępne. Projektowanie permakulturowe polega na życiu w harmonii z naturą zamiast walki z nią.
Kształtowanie krajobrazu jest ważnym elementem projektowania permakultury w odniesieniu do budynków. Priorytetem jest tworzenie krajobrazów, które są bioróżnorodne, przyjazne dla zapylaczy, łatwe w utrzymaniu i produktywne.
Więcej informacji:
José Tomás Franco wyjaśnia, jak zastosować 12 zasad permakultury do projektowania architektonicznego tutaj.
Permaculture Research Institute oferuje to obszerne archiwum zasobów dotyczących projektowania budynków permakulturowych.
Architektura Net Zero
Budynki Net Zero wytwarzają tyle energii, ile zużywają w ciągu roku. Jest to podejście projektowe skoncentrowane na energii, zarówno jej generowaniu, jak i zmniejszaniu jej zużycia.
Istnieją dwa fundamenty tego podejścia: środki efektywności, które obniżają obciążenie energetyczne budynku oraz systemy energii odnawialnej. Projektanci i architekci budynków zazwyczaj współpracują z konsultantami ds. energii, aby stworzyć systemy energetyczne, które spełnią potrzeby użytkowników i będą działać dobrze przez długi czas.
Osiągnięcie zerowej wartości netto jest jednak złożonym zadaniem, a projektanci zazwyczaj włączają również strategie projektowania pasywnego i projektowania całych domów w celu zmniejszenia zapotrzebowania na ogrzewanie, chłodzenie i inne rodzaje energii.
Orientacja budynku jest kwestią pierwszorzędną, podobnie jak jego wielkość. Osiągnięcie zerowego zużycia energii netto zazwyczaj wiąże się z inwestycją w wysokowydajne materiały na przegrody zewnętrzne budynku, a także z wyborem energooszczędnych urządzeń i sprzętu AGD. Jak można się spodziewać, domy zero netto wymagają również ciągłego monitorowania zużycia energii.
Osiągnięcie zerowego zużycia energii netto jest jednak bardziej elastyczne, niż mogłoby się wydawać, a projektanci mają wiele opcji, aby to osiągnąć. Budynek może być zasilany energią odnawialną z zewnątrz, na przykład, jeśli nie może w rozsądny sposób włączyć własnego systemu energii odnawialnej.
Więcej informacji:
Anna Fixsen z Architectural Digest wyjaśnia tutaj, jak zaprojektować dom o zerowym zużyciu energii netto.
W American Institute of Architects, Chad Edwards i Terry Liette oferują porady dotyczące projektowania budynków o zerowym budżecie netto.
Wnioski
Jak mówi Elizabeth Donovan, niejednoznaczność wokół terminu „zrównoważony budynek” w rzeczywistości zapewnia pewne korzyści, ponieważ jest on wystarczająco elastyczny, aby pomieścić wiele wizji i „mnogość możliwych podejść” i rozwiązań problemów środowiskowych, jakie stwarzają konwencjonalne budynki.
Projektanci, budowniczowie i właściciele domów mogą realizować cele zrównoważonego rozwoju bez rezygnacji z własnych priorytetów i preferencji. Oznacza to, że mamy wiele możliwości budowania domów, które są zrównoważone dla środowiska i mieszkańców oraz tworzenia projektów, które zapewniają równowagę, komfort, społeczność i radość.
