Nowa energia w architekturze

Artykuł przedstawia koncepcję „żywej” architektury opartej na koncepcji endotermii, czyli projektowania budowli, które pobierają ciepło z otoczenia. Dodatkowo, autorka zwraca uwagę na  wykorzystanie zasad biomimikry w nawiązaniu bardziej do świata zwierząt, niż roślin. Architektura endotermiczna jest elementem nowego podejścia do naszych cywilizacyjnych warunków życia. Zgodnie z tym nowym podejściem współpracujemy z przyrodą, zamiast z nią walczyć; mało – umiejętnie wykorzystujemy miliony lat jej doświadczeń, ucząc się od niej kwestii dla naszego istnienie podstawowej – mądrej gospodarki energetycznej.

O ]dkąd jako ludzkość opuściliśmy kolebkę swojej cywilizacji izotermę 22st C, stale musimy sami sobie stwarzać komfortowe warunki do funkcjonowania. Ubrania, środki transportu, budynki to nasze mikroklimaty, nasze powłoki termiczne, bez których nie potrafimy żyć. Jesteśmy stałocieplni. Dlaczego więc nasze powłoki termiczne trzeciego stopnia – budynki – w tak małym stopniu są inspirowane mechanizmami ochrony cieplnej jakie można zaobserwować u innych istot endotermicznych? Dlaczego architektura tak rzadko jest inspirowana po prostu zwierzętami? Stopniowo można zaobserwować rozwój tego kierunku projektowania, jednak nadal widzimy w światowej architekturze biomimikrycznej ogromną ilościową przewagę budynków inspirowanych florą – światem roślin.

W naszym klimacie projektowanie budynków – roślin jest w pewnym sensie nieporozumieniem. Rośliny doskonale sobie radzą w tropikach, zbierają i akumulują wodę, przetwarzają energię słoneczną w kalorie, mają mechanizmy chłodzące – poprzez parowanie, potrafią chronić przed nadmiarem słońca – zacieniać, ale nie są stałocieplne, nie potrafią utrzymać temperatury, co dla nas Polaków jest kluczowe. 70 % energii zużywanej w Polsce przeznaczamy na ogrzewanie budynków. W Polsce zrównoważenie, czy szeroko rozumiana ekologia polega właśnie na optymalizowaniu tego największego kosztu jakie ponosi nasze społeczeństwo. Elementy roślinne w budynkach mogą się pojawiać, jako środki estetyczne, środki regulacji warunków wewnętrznych – zielone atria, bioklimatyczne fasady, systemy zacieniające, lub środki do produkcji energii elektrycznej – przeróżne odmiany fotowoltaiki, ale budynek sam w sobie, jako organizm, jako całość, jego strategia funkcjonowania, w naszych warunkach pogodowych powinien raczej inspirować się fauną.

Spójrzmy jakimi mechanizmami ochrony cieplnej natura obdarzyła niedźwiedzia polarnego. Niedźwiedź biały jest jednym z największych drapieżników występujących na ziemi. Jego masa jest akumulatorem ciepła. W stosunku do niedźwiedzia brunatnego ma bardzo małe uszy i krótki ogon, co ogranicza straty ciepła (mniejsza powierzchnia powłoki termicznej w stosunku do masy – współczynnik kształtu). Jego kształt jest wyraźnie opływowy, ciało zwęża się ku tyłowi, czoło przebiega w niemal prostej linii do grzbietu nosa, głowa jest mniejsza w stosunku do głowy misia brunatnego, straty ciepła przez wywiewanie są ograniczone. Kształtem niedźwiedź polarny zbliża się do foki. Jego sierść jest biała, pojedyncze włosy są przezroczyste (jak kropelki wody tworzące chmurę), a skóra jest czarna. Futro wykorzystuje efekt szklarniowy, działa jak kolektor słoneczny, promieniowanie cieplne przechodzi przez sierść i podszerstek, aż do czarnej skóry i tam jest akumulowane. Gdy słońce świeci nisko, układ sierści pozwala na większą transmisję ciepła, gdy świeci wysoko, zewnętrzna warstwa sierści chroni przed przegrzaniem. Izolacja cieplna niedźwiedzia białego jest równomierna i warstwowa – sierść chroni podszerstek przed wilgocią, dodatkowo pod skórą znajduje się gruba warstwa tłuszczu (12 cm). Powietrze, którym niedźwiedź oddycha jest rekuperowane w wydłużonym pysku. Każdy niedźwiedź czasem też potrzebuje schronienia – powłoki termicznej wyższego stopnia. Wtedy wykopuje w śniegu legowisko, zorientowane na południe, osłonięte od północnego wiatru. Forma niedźwiedzia polarnego we wszystkich jej wymiarach, również w czasie (zmiana położenia słońca na nieboskłonie, sezonowe zapotrzebowanie na legowisko) czyli, w czterech wymiarach jest podporządkowana energii.

Jak to się przekłada na architekturę?

1. zwartość – najbardziej istotny przy energooszczędnym projektowaniu czynnik. Im budynek jest mniejszy, tym ma gorszy współczynnik zwartości.

2. mechanizmy pasywnego czerpania zysków słonecznych, np. izolacja transparentna,

3. rekuperacja – odzysk ciepła z powietrza wentylowanego – działa jak oddychanie przez nos.

4. naturalne chłodzenie – możliwość sterowania intensywnością wentylacji lub wilgotnością powietrza w razie zapotrzebowania na chłodzenie – działa jak oddychanie przez pysk – ziajanie.

5. osłony słoneczne projektowane tak, aby chronić przed przegrzewaniem, a jednocześnie wykorzystywać maksymalnie ciepło od nisko położonego na nieboskłonie słońca,

6. masa akumulacyjna oraz źródło ciepła uzyskiwanego poprzez spalanie ulokowane w centrum, jak żołądek.

7. zmienność – sterowanie budynkiem za pomocą czujników jakości klimatu i oprogramowania. Układ sterujący budynkiem, jest jak układ nerwowy. Czujniki są nerwami, a centrala sterująca jest mózgiem.

8. strefy ciepła – w razie wyziębienia organizmu korpus ma wyższą temperaturę niż kończyny. Ciepło skupia się wokół najważniejszych narządów.

9. integracja systemów ogrzewania, chłodzenia, wentylacji z „układem nerwowym”. Stałocieplny twór architektoniczny jest projektowany holistycznie, jako jeden organizm.

10. ciągłość i jednorodność powłoki termicznej – fasady. Elewacja jest jak skóra, granica między ścianą, dachem, „podbrzuszem” zaciera się. Ciągłość izolacji zapewnia jej efektywność.

11. minimalizm – w naturze nie ma niczego co byłoby zbędne.

Te wszystkie składowe są ogólnie znane, ale nadal nie stosowane powszechnie, często stosowane nieświadomie, albo tylko częściowo.

Ponad to budynki inspirowane światem zwierząt, nie są mocno związane z gruntem. Projektuje się je wg indiańskiej zasady, aby lekko stąpać po tym co zastane. Nawet jeśli nie są umieszczone na słupach – nóżkach, często mają przeszklony parter, co powoduje, że przynajmniej wizualnie odrywają się od ziemi. Można w bryle wyodrębnić wyraźny korpus. Środek ciężkości tak zaprojektowanej bryły przenosi się wyżej, budynek zdaje się unosić.

Budynki-zwierzaki są łatwiejsze do „recyklingu”. Projektując dom ekologiczny tak jak natura projektuje życie, musimy brać pod uwagę nie tylko koszt budowy, również koszt eksploatacji oraz rozbiórki, nawet jeśli sami nie przeżyjemy całego cyklu życia budynku, musimy brać pod uwagę to co zostawiamy po sobie.

Budynek konwencjonalny wymaga stałej „reanimacji” – stałego sztucznego podtrzymywania życia, stałej dostawy energii z zewnątrz. Budynek konwencjonalny, czyli przeważnie funkcjonalny – podporządkowany tylko wygodzie człowieka jest nastawiony na stałą walkę z warunkami bioklimatycznymi.

Budynek zrównoważony współpracuje ze środowiskiem. Architektura zgodna z naturą wykorzystuje energię z najbliższego otoczenia, jest autonomiczna, żyje swoim życiem, jest prawdziwym schronieniem, a nie ciężarem.

Zwierzęce budynki niemal zawsze stają się nieocenionymi pozytywnymi wizytówkami miejsc. Ich widok wzbudza w nas sympatię, zaciekawienie, skłania nas, aby się zbliżyć, dotknąć. Dom FabLab wygrał konkurs na dom ekologiczny w kategorii nagroda publiczności. Fenomenalny Friendly Alien z małego miasteczka Graz (Austria) stał się obiektem ściągającym co roku mnóstwo turystów. Wyglądający zupełnie nierealnie budynek szkoły Designu w Toronto zdaje się kroczyć nad starymi budynkami, przez „dzikie” kontrastowe „umaszczenie” przyciąga wzrok, jest tak wyrazisty, że aż nierealny. Chciało by się podejść tylko po to, żeby się przekonać czy na prawdę istnieje. Pasywny biurowiec Jeż (Prestons Anglia), projekt koncepcyjny Moxon Architects, oglądany w ruchu z perspektywy spacerującego człowieka stale zmienia swój wygląd. Światło i różne położenie kolców fasady powodują cudowną grę – taniec form w przestrzeni. Biurowiec ING jest jak mechaniczny smok stojący nad „rzeką” – autostradą. Pojedyncze samochody jeden po drugim przemykają między jego odnóżami. Zoomlion otwiera się w dzień, kiedy ekspozycja jest czynna i zamyka się na noc. Stwory architektury nie tylko mogą „być żywe”, również na zawsze pozostają żywe w naszej pamięci.

Czy endotermiczny budynek zawsze musi wyglądać jak zwierzę? Oczywiście, że nie. W „energetycznym” formowaniu bryły chodzi o projektowanie przepływu energii wewnątrz, a wygląd powłoki zewnętrznej ma drugorzędne znaczenie. Wyraz, ekspresja budynku jest niezmiernie ważna, gdy tworzymy budynek użyteczności publicznej. Jeśli chcemy budynkiem stworzyć markę miejsca, jeżeli chcemy docierać do świadomości wielu ludzi, przekazać jakąś ideę, zaciekawić, zwrócić na siebie uwagę, wtedy wyrazistość i ekscentryzm są wskazane, natomiast jeśli tylko chcemy zbudować sobie dom, sami musimy zdecydować w jakim „ubraniu” czujemy się najlepiej, jaki dom będzie najbardziej stosowny do kontekstu społecznego i kulturowego, w którym zdecydowaliśmy się mieszkać i żyć.

Stałocieplny dom, oczywiście może być marką, ale może też być zupełnie prosty, nie wyróżniający się. Najlepszym dowodem na to jest jeden z czterech wyróżnionych projektów w ogólnopolskim konkursie Muratora na Wzorcowy Dom Ekologiczny. Budynek wygląda zupełnie normalnie, nawet można powiedzieć, że jego zewnętrzny wygląd jest niedopowiedziany, albo wręcz nie jest jeszcze ustalony. Wygląd powinien zależeć od indywidualnego inwestora, niektórzy będą chcieli, aby pozostał minimalistyczny, inni zastosują kolor, fakturę, lub inne „ozdoby”. Ten zwykły, jak by się chciało powiedzieć dom, ma zastosowane wszystkie wymienione wyżej mechanizmy ochrony cieplnej. Posiada zwartą bryłę, wentylację hybrydową sterowalną przez okna wentylujące, sterowalne ciepłochronne kotary wewnętrzne i wiele innych prostych i znanych rozwiązań, które tylko zintegrowane, zastosowane jednocześnie dają najlepszy efekt.

Niezależnie od tego jaką architekturę tworzymy, czy architekturę mikro, czy makro, najbardziej kluczowy jest jej całokształt, holistyczne projektowanie, oraz świadomość przepływu energii. Budynek takim samym kosztem może być stworzony tak, aby tą energię wyłącznie tracić – rozpraszać, albo tak, aby ją zyskiwać – kumulować. Decyzja już została podjęta, wkrótce wszystkie budynki będą musiały być zrównoważone. Na szczęście od dawna dysponujemy wiedzą i możliwościami technicznymi. Na nieszczęście nadal nie jesteśmy świadomi jak tej technicznej wiedzy używać, jak te możliwości wykorzystać w sposób najbardziej efektywny.

Technika bez natury jest bezsilna, albo nawet można powiedzieć, destruktywna. Dopiero połączenie inżynierii z naturą, czyli bionika daje sensowne rozwiązania. Natura sprawdzała swoje mechanizmy od milionów lat. Wystarczy ją dostrzec, zrozumieć i zaufać jej. Oddalanie się od natury już nas boleśnie doświadczyło, teraz tylko powrót ma sens (energetyczny).

Podziel się opinią:

Comments

comments