Elastyczność

Budynki przyszłości, to niekoniecznie te porośnięte bluszczem i z lasem na dachu oraz o dziwnych, organicznych kształtach. Może i są to efektowne projekty, ale nie tu jest pies pogrzebany. Osobiście uważam, że budynki przyszłości to przede wszystkim takie, które nie są zaprojektowane pod jedną, konkretną funkcję, ale dają szeroką możliwość adaptacji i wypełniania dowolnym programem. Nasz świat zmienia się bardzo szybko, nasze potrzeby i styl życia są coraz bardziej dynamiczne. Nie jesteśmy w stanie dokładnie przewidzieć, jak będzie wyglądać nasze życie za 15-20 lat (czego dowodem była radykalna zmiana naszego stylu pracy i konsumpcji w czasie pandemii)[1]. Jak pisałem wcześniej, każda budowa, przebudowa i rozbiórka to olbrzymi ślad węglowy. Przyjrzyjmy się zatem różnym strategiom, jakie projektanci i wykonawcy mogą stosować w procesie inwestycyjnym, aby ten ślad węglowy obniżyć i przygotować budynki na przyszłość.

Żywotność i funkcja budynku

W ocenie cyklu życia (LCA) ważne jest rozróżnienie między cyklem życia budynku, w którym wykorzystywane są dane komponenty, a żywotnością materiałów użytych w tych komponentach[2]. Generalnie zasada jest następująca: im krótsza żywotność materiału, tym łatwiej powinno być wymienić komponent zbudowany z tego materiału. Na przykład, jeżeli zaprojektujemy konstrukcje z materiałów o krótkiej żywotności, to projektowanie dachu i elewacji z materiałów i komponentów o dłuższej żywotności nie ma większego sensu i najpewniej zwiększy ślad węglowy budynku (plus finansowe koszty wymiany). Omówmy zatem różne podejście do projektowania.

Strategie

Istnieje szereg strategii, które pozwalają nam w inteligentny sposób zaprojektować budynek pod kątem potrzeb przyszłych funkcji oraz redukcji śladu węglowego. Większość strategii zorientowanych jest wokół optymalizacji montażu i demontażu[3]:

• Design for Manufacture (projektowanie pod kątem fabrykacji) – jest to metoda, która obejmuje projektowanie z myślą o łatwości wytwarzania części składowych produktu (komponentów budynku). Dotyczy wyboru najbardziej opłacalnych materiałów i procesów do wykorzystania w produkcji oraz minimalizacji złożoności operacji produkcyjnych.
  
  
• Design for Assembly (projektowanie pod kątem montażu) – jest to metoda, która obejmuje projektowanie pod kątem łatwości montażu elementu. Chodzi o zmniejszenie kosztów montażu i zminimalizowanie liczby czynności montażowych. W połączeniu z Design for Manufacture (DfM) powyższa metoda oferuje całościowe podejście projektowe, które koncentruje się na łatwości produkcji i wydajności montażu – Design for Manufacture and Assembly (DfMA). Upraszczając budowę produktu, można go wytwarzać i montować wydajniej, w minimalnym czasie i przy niższych kosztach. Wykonawcy robót budowlanych zaczęli stosować tę metodę do prefabrykacji elementów konstrukcyjnych poza placem budowy (offsite manufacturing), takich jak betonowe płyty stropowe, słupy konstrukcyjne i belki itp. Obie powyższe metody dążą do obniżenia kosztów materiałów, kosztów ogólnych i robocizny.
  
  
• Design for Disassembly (projektowanie pod kątem demontażu) – DfD to proces projektowania budynków, który umożliwia łatwe odzyskiwanie jego komponentów podczas demontażu lub renowacji budynku. Proces ma na celu maksymalizację wartości ekonomicznej i zminimalizowanie wpływu na środowisko poprzez ponowne użycie, naprawę, regenerację i recykling. DfD obejmuje opracowywanie systemów, komponentów, materiałów, technik konstrukcyjnych oraz systemów informacji i zarządzania. Coraz więcej uwagi poświęca się zarządzaniu wycofywanymi produktami. Utylizacja dużych ilości dóbr konsumpcyjnych prowadzi do zanieczyszczenia środowiska oraz utraty materiałów i energii włożonej w ich produkcję. DfD w budownictwie obejmuje również odzysk energii z materiałów i bezpieczną biodegradację. DfD umożliwia elastyczność i wymienialność całych budynków. Projektując metodą DfD możemy zredukować ilość budynków lub ich elementów przeznaczonych do całkowitej rozbiórki lub utylizacji.
  
  
• Design for Adaptability (projektowanie pod kątem adaptacji) – jest to metoda, której celem jest wydłużenie żywotności budynku poprzez umożliwienie adaptacji przestrzeni przy minimalnych zakłóceniach i nakładach. Ma to wiele zalet, przede wszystkim zachowanie wartości kulturowej i ekonomicznej budynku. Nie musi kojarzyć się jedynie z zabytkami. Możemy to uwzględnić również na etapie projektowania nowych budynków (np. biurowce, obiekty przemysłowe, galerie handlowe). Możemy to osiągnąć stosując wyżej wymienione metody (DfMA, DfD).
  
  
• Design for Modularity[4] (projektowanie pod kątem modułowości) – jest to metoda polegająca na stosowaniu powtarzalnych elementów, które raz zaprojektowane i przetestowane mogą zostać powielone na hali produkcyjnej lub montażowej i dostarczone na plac budowy. Następnie złożenie budynku w całość zajmuje od kilku dni, do kilku tygodni. Elementy (moduły) można podzielić na przestrzenne (gotowe poszczególne pomieszczenia lub całe pokoje hotelowe, dormitoria, małe mieszkania) oraz płaskie (elementy konstrukcyjne, elewacje, ściany i elementy wykończenia wnętrz, podłogi i sufity, kratownice dachowe). Ta metoda łączy w sobie powyższe podejścia zmierzające do przyspieszenia produkcji, obniżenia kosztów budowy oraz wytwarzania elementów. Odpowiada również na problem niedoboru i rosnących kosztów wykwalifikowanej siły roboczej. Ponadto redukuje ryzyka związane z warunkami atmosferycznymi, pozwala na lepszą kontrolę jakości i personalizację poszczególnych komponentów. Sprytnie wykorzystana technika montażowa pozwala również na znacznie wygodniejszą rozbiórkę budynku przy zachowaniu większości jego elementów do późniejszego wykorzystania (Design for Reusability, Design for Circularity).
  
  
• Design for Circularity (projektowanie pod kątem cyrkularności) – jest to metoda polegająca na całościowym ujęciu projektowania z uwzględnieniem łańcuchów dostaw, pochodzenia i utylizacji materiałów budowlanych zarówno przed rozpoczęciem budowy, jak i po zakończeniu użytkowania budynku (jak go rozebrać i co zrobić z jego komponentami i pozostałymi materiałami).
  
  
• Design for Longevity/Durability (projektowanie pod kątem trwałości i wytrzymałości) – jest to metoda, która odróżnia się nieco od reszty, gdyż jej celem jest zaprojektowanie struktury jak najtrwalszej i służącej jak najdłużej. I tu jest haczyk. W tym wypadku należy dobrze się zastanowić, które elementy budynku powinny być tak trwałe, że nie trzeba będzie ich wymieniać nawet jeśli funkcja budynku zmieni się za kilkadziesiąt lat – a jestem pewien, że w jakimś zakresie się zmieni. Najczęściej są to fundamenty i konstrukcja. Cała rzecz polega na tym, aby te najtrwalsze elementy nie definiowały za bardzo funkcji budynku, uniemożliwiając lub utrudniając jego przyszłą adaptację lub rekonfigurację. Natomiast jeżeli są trwałe same w sobie, to powinny zostać tak zaprojektowane, aby łatwo było je zdemontować lub rozebrać i ponownie wykorzystać.

Produkt jako usługa

Product Service Systems (PPS) to metoda obecna w wielu innych częściach naszego życia. Coraz więcej modeli biznesowych zmierza w tym kierunku. Doświadczamy tego wynajmując samochód, rower lub hulajnogę na minuty, mieszkając w wynajmowanym lokalu. Jest to rezygnacja z modelu własnościowego na rzecz abonamentu za usługi, o jakość których dba właściciel lub producent. Podobnie może działać sektor budowlany[5]. Producenci zamiast sprzedawać dany produkt (np. systemy elewacyjne, elementy wyposażenia i wykończenia mieszkań) mogą oddawać je w długoterminowy najem. Dzięki temu takie firmy mogą dokładniej monitorować cykl życia swoich produktów oraz ich jakość i zastosowanie. Takie elementy mogą być następnie regenerowane i naprawiane w dedykowanym i zoptymalizowanym przez producenta procesie. To pozwoli na znaczną redukcję odpadów. W dzisiejszych czasach producenci sprzedają produkty, obejmują je pewną gwarancją, ale nie zajmują się swoimi produktami po zakończeniu użytkowania przez konsumenta (bo w zasadzie w świetle obecnego prawa nie jest to ich interes – to gminy, miasta i konsumenci muszą sobie poradzić z rosnącymi górami odpadów). Model biznesowy oparty o regularny abonament może pomóc to zmienić tak, aby wszystkim się to opłacało i jednocześnie zredukowało negatywny wpływ odpadów na środowisko.

Podsumowanie

Strategie są ściśle związane z dostępnymi procesami technologicznymi, a inwestorzy i projektanci powinni te metody mieć na uwadze już na etapie projektowania, a nie dopiero wykonawstwa. Szacuje się, że ponad 80% wszystkich wpływów na środowisko związanych z produktem określa się na etapie projektowania[6]. W poprzednich wpisach pokazałem na wykresie, jak duże znaczenie mają decyzje podjęte zawczasu. Znając te strategie możemy podjąć ważne decyzje w odpowiednim czasie, dobrać rozwiązania konstrukcyjne, materiały budowlane, poszukać dostawców materiałów, wybrać odpowiednich wykonawców itp. Za tym idzie dokładniejsze szacowanie kosztów i ryzyka związanego z procesem inwestycyjnym. Dzięki prefabrykacji możemy też zredukować ryzyko związane z napiętym harmonogramem budowy – opóźnienia kosztują. Te wszystkie oszczędności mają bardzo dużą szansę przełożyć się na niższy ślad węglowy całego procesu inwestycyjnego. Pamiętajmy o tym!

W kolejnych wpisach postaram się omówić konkretne przykłady budynków, w których te strategie zostały zastosowane.

Piotr Żelaznowski