Środowiskowe, socjalne i ekonomiczne aspekty zintegrowanego projektowania budynków

Aktualne wyzwania w budownictwie sprawiają, że decyzje podejmowane w procesie budowlanym powinny być wynikiem analizy wielu nowych kryteriów i aspektów. Stwarza to potrzebę wypracowania i przyjęcia spójnego i zintegrowanego podejścia, wraz z zestawem odpowiednich narzędzi.

Określenie kryteriów i zasad projektowania i wznoszenia budynków „zrównoważonych” środowiskowo i ekonomicznie jest ważnym obszarem badawczym oraz celem prac normalizacyjnych. Obszar ten wymaga harmonizacji i popularyzacji w celu szerszego wykorzystania w praktyce [1].

Oceny budynków i wyrobów w cyklu życia wykonane zgodnie z metodami badawczymi opracowanymi przez Europejski Komitet Normalizacyjny CEN (Komitet Techniczny nr 350 ds. zrównoważonego budownictwa) stanowią źródło danych o cechach środowiskowych, socjalnych oraz ekonomicznych [2, 3].

W ujęciu zrównoważonego budownictwa charakterystyka budynku uwzględniająca wymienione aspekty jest informacją użyteczną, która może i powinna być wykorzystana przez uczestnika procesu budowlanego do udowodnienia spełnienia wymagań zawartych w przepisach europejskich i krajowych, szczególnych wymaganiach zamawiającego lub wymaganiach dobrowolnej certyfikacji środowiskowej (BREEAM, DGNB, LEED).

Informacja taka może też być wykorzystana w praktyce do projektowania i wznoszenia obiektów energooszczędnych, komfortowych, efektywnych ekonomicznie i środowiskowo zgodnie z nowymi preferencjami inwestorów. Wspomnieć też trzeba o wymaganiach użytkowników budynków, czyli nabywców, coraz bardziej świadomych, chcących żyć i pracować w lepszych warunkach socjalnych.

Normalizacja zrównoważonego budownictwa

Europejski Komitet Normalizacyjny CEN TC 350 zajmuje się opracowywaniem zestawu horyzontalnych norm europejskich będących podstawą oceny zgodności budynku z zasadami zrównoważonego rozwoju [3], związanych z aspektami środowiskowymi, socjalnymi i ekonomicznymi, przy wykorzystaniu podejścia analizy cyklu życia (LCA) i kwantyfikowalnych wskaźników.

System ten wspiera wdrożenie ocen „zrównoważoności” do przepisów, ponieważ dostarcza metodykę badań rozwiązań technicznych (konstrukcyjnych, materiałowych i instalacyjnych) budynków w kontekście ich wpływu na środowisko i komfortu użytkowania w skwantyfikowany sposób (tabela 1).

Normy podają zakres podlegających ocenie kryteriów w trzech obszarach zrównoważenia, ilościowy sposób oceny zrównoważoności wraz z jednostkami miary, ale bez ocen wartościujących (brak wartości progowych lub wymaganych, które powinny wynikać ze specyfikacji inwestora lub przepisów krajowych). Normy zostały przetłumaczone przez ITB na język polski.

Komitet TC 350 opracował w szczególności system norm określających plan ramowy oceny „zrównoważenia” budynków (EN 15643:2010), metody oceny środowiskowej dla budynku (EN 15978:2011), metodę oceny środowiskowej wyrobów (EN 15804), ocenę socjalną budynków (EN 16309) i ocenę ekonomiczną budynków (prEN 16627).

Polski Komitet Normalizacyjny powołał KT 307 ds. Zrównoważonego Budownictwa jako komitet lustrzany do CEN TC 350. Zakres tematyczny prac, którymi zajmuje się Komitet, obejmuje horyzontalne metody oceny nowych i istniejących budowli w zakresie ich oddziaływania na środowisko naturalne, ocenę zintegrowanych właściwości użytkowych budynków w czasie całego ich cyklu życia, opis metodyki środowiskowych właściwości użytkowych budynków, właściwości cyklu życia budynków oraz dających się wyrazić liczbowo aspektów właściwości użytkowych dotyczących zdrowia i komfortu budynków.

Na rys. 1 przedstawiono koncepcję oceny zrównoważoności budynku w powiązaniu z oczekiwaniami inwestora oraz przepisami krajowymi. Należy dodać, że ocena zastosowanych wyrobów, elementów czy rozwiązań ma sens tylko w kontekście działania całego budynku (tj. performance).

W założeniach zintegrowane właściwości budynku obejmują właściwości środowiskowe, socjalne i ekonomiczne budynku, jak również właściwości techniczne i funkcjonalne. Są one ze sobą powiązane. Normy wskazują, w jaki sposób informacja taka powinna być prezentowana.

Możliwość oceny dodatkowych cech związanych z komfortem i kosztem użytkowania i włączenia do dokumentacji technicznej budynku może ułatwić wybór preferowanego rozwiązania w procesie decyzyjnym.

Aspekty wchodzące w skład oceny socjalnej budynku na podstawie normy EN 16309 to m.in.:

• dostęp do budynku: dojazd i dojście do budynku, wejście do budynku i komunikacja wewnętrzna,
• obsługa instalacji technicznych,
• zdolność do zmiany funkcji użytkowej,
• zdrowie i komfort: komfort cieplny, jakość powietrza wewnętrznego, komfort akustyczny,
• komfort wizualny, komfort przestrzenny, oddziaływanie na otoczenie, olśnienie/zacienienie,
• zarządzanie budynkiem – bezpieczeństwo: odporność na zdarzenia losowe, bezpieczeństwo osobiste i ochrona przed aktami wandalizmu, bezpieczeństwo systemu dostawy usług i mediów.

Norma EN 16309 przywołuje znormalizowane metody badania wymienionych aspektów socjalnych budynku.

Ocenę środowiskową budynku (zużycie materiałów i energii, emisje do atmosfery oraz ilość odpadów przypadającą na jednostkę powierzchni budynku) zgodnie z normą PN-EN 15978 przeprowadza się z uwzględnieniem oddziaływań środowiskowych zdefiniowanych etapów cyklu życia, a nie, jak dotychczas, biorąc pod uwagę tylko fazę użytkowania budynku (B1–B7, tabela 2). 

Energochłonność, zużycie surowców i emisje podczas produkcji wyrobów czy instalacji mogą być porównywalne z oddziaływaniami fazy użytkowania, w szczególności dla budynków niskoenergetycznych. Oznacza to, że optymalne oddziaływanie środowiskowe powinno uwzględniać cały cykl życia, a nie tylko fazę użytkowania.

W tabeli 2 zestawiono moduły cyklu życia budynku (A1–C4) uwzględnione w analizie środowiskowej. A1–A3 odnoszą się do fazy wytworzenia wyrobów, A4–5 do fazy wbudowania wyrobu i wznoszenia budynku, B1–B7 do fazy użytkowania budynku, C1–C4 do fazy zagospodarowania elementów z rozbiórki budynku. 

Producenci wyrobów i instalacji powinni dokonywać ocen swoich wyrobów w zakresie określenia oddziaływania fazy wyrobu zgodnie z normą PN-EN 15804. Oceny środowiskowe, zwane inaczej deklaracjami środowiskowymi III typu (Environmental Product Declaration), są cennym źródłem informacji do obliczeń środowiskowych budynku (rys. 2). 

W przedstawionych powyżej ramach oceny cykl życia budynku rozpoczyna się wraz z pozyskaniem surowców. Jest on kontynuowany poprzez produkcję wyrobów, procesy budowlane, bieżące użytkowanie łącznie z konserwacją, renowacją i działaniem budynku i ostatecznie w końcu życia, przez rozbiórkę lub wyburzenie, przetwarzanie odpadów i przygotowanie do ponownego użycia, recykling i odzyskiwanie energii oraz inne działania odzyskujące czy usuwające materiały budowlane. 

Ocena wyrobu czy budynku wymaga informacji na temat odziaływań i aspektów we wszystkich modułach informacyjnych – od A do C. Podejście modularne umożliwia przestawienie informacji techniczno-środowiskowej i informacja taka dla każdego modułu może być wykorzystana osobno. Deklaracje środowiskowe wyrobów opracowane na bazie normy EN 15804 zgodnie z polityką Komisji Europejskiej zostaną przywołane i wykorzystane w normach wyrobów. 

W CEN opracowano wytyczne, tzw. „Environmental checklist”, określające praktyczne zasady implementacji oceny środowiskowej do normy produktowej. Grupy takie jak CEN/TC 104 (beton), CEN/TC 51 (cement), CEN/TC 128 (pokrycia dachowe), TC 88 (materiały termoizolacyjne) podjęły prace w tym zakresie.

Mandat Komisji Europejskiej do CEN oczekiwany jest w 2015 r. Oznacza to, że informacja środowiskowa o wyrobie stanie się już wkrótce niezbędnym elementem jego oceny technicznej przy dopuszczeniu do stosowania na rynku i oznakowaniu CE. Przykładowa skrócona charakterystyka środowiskowa wyrobu przedstawiona została w tabeli 3.

Suma oddziaływań materiałów i elementów budynku ma wpływ na wartość oddziaływania środowiskowego budynku (rys. 2). Energochłonność i emisje powstające podczas produkcji niektórych wyrobów czy instalacji mogą być porównywalne z oddziaływaniami fazy użytkowania, szczególnie dla budynków niskoenergetycznych. 

Przykładowo wg badań ITB (dla dwóch budynków energooszczędnych, tj. standard pasywny z rekuperatorem i pompą ciepła) udział fazy wznoszenia w zużyciu energii pierwotnej cyklu istnienia wynosi 38 i 52%, adekwatne proporcje występują dla skumulowanej emisji CO2 w cyklu życia. Ma to duże znaczenie, ponieważ w przyszłości dla budynków niemal zeroenergetycznych dalszej energooszczędności będziemy poszukiwali w fazie wytwarzania wyrobów.

Obecnie powstają narzędzia umożliwiające ocenę środowiskową budynku w procesie projektowania, m.in. w środowisku CAD. W tabeli 4 podano opis przykładowego budynku biurowego zlokalizowanego w Rydze, który został poddany ocenie środowiskowej zgodnie z normą PN-EN 15798 za pomocą oprogramowania SBS.

W obliczeniach zestawiono materiały budowlane i instalacje użyte w procesie budowlanym. Charakterystyki materiałów zestawiono w takich grupach, jak: fundamenty, przegrody zewnętrze, dach, instalacje, wyposażenie itp. i wyznaczono ich ślady środowiskowe. 

Wpływ poszczególnych elementów na całkowite oddziaływania środowiskowe w fazie wznoszenia budynku na m2powierzchni pokazano na rys. 3.Zestawienie takie jest obowiązkowym elementem oceny środowiskowej m.in. w komercyjnych systemach oceny, takich jak BREEAM czy DGNB. Budynki wzniesione z zastosowaniem wyrobów o niskim potencjale oddziaływania na środowisko polepszają wynik oceny.

Ocenę środowiskową budynku prowadzi się dla takich samych kryteriów oceny, jak dla wyrobu (tabela 3 i 5). Przeprowadzenie takiej analizy umożliwia poszukiwanie rozwiązań korzystniejszych środowiskowo poprzez użycie materiałów o niższym śladzie środowiskowym. Budynki o takiej samej jednostce funkcjonalnej można porównywać.

Na rys. 3 przedstawiono wpływ poszczególnych elementów budynku na sumaryczną wartość poszczególnych oddziaływań środowiskowych. W przypadku budynków masywnych o konstrukcji żelbetowej fundamenty i przegrody będą miały znaczny wpływ na wynik. Również stopień przeszklenia ma wpływ na ocenę końcową. Liczba wymian i konserwacja związana z trwałością też są uwzględniane w obliczeniach.

Koszty cyklu życia budynku (LCC) zgodnie z prEN 16627 definiuje się jako całkowite koszty w całym okresie życia, zawierające koszty projektowania, nabycia, eksploatacji, konserwacji oraz składowania i likwidacji, pomniejszone o wartość rezydualną. 

Analiza LCC odnosi się do wszystkich kosztów występujących w cyklu życia budynku. Umożliwia wybór najbardziej ekonomicznego projektu i pomaga w planowaniu i kontroli kosztów użytkowania budynku. Analiza LCC może być wykorzystana w celu określenia, czy nakłady inwestycyjne na rozwiązania energooszczędne przyniosą wymierny efekt ekonomiczny. 

W tabeli 6 podano ciekawe przykłady obliczeń LCC na bazie wyników uzyskanych przez ITB w projekcie badawczym OPEN HOUSE. Jak widać, zwiększenie kosztów inwestycyjnych nie musi się bezpośrednio przekładać na większy komfort użytkowania, zmniejszenie energochłonności czy śladu środowiskowego budynku. 

Możliwość zestawienia parametrów środowiskowych, socjalnych i ekonomicznych różnych wariantów budynku umożliwia poszukiwane lepszych rozwiązań ze względu na oczekiwania inwestora, tj. zwrot inwestycji, oraz oczekiwania przyszłych użytkowników. Zyski socjalne nie zawsze muszą też oznaczać wyższe koszty inwestycyjne (budynek Fila).

Podsumowanie

Istotne działania harmonizujące i normalizacyjne w zakresie metod oceny budynków przedstawione w artykule, a podejmowane w ostatnim czasie wskazują na coraz większą potrzebę uwzględniania budownictwa zrównoważonego w praktyce, a także konieczność implementacji nowych wymagań do przepisów krajowych. 

Obiekty budowlane zgodnie z nowymi wymaganiami muszą być zaprojektowane, wykonane i rozebrane w taki sposób, by wykorzystanie zasobów było zrównoważone i zapewniało: recykling obiektów budowlanych oraz wchodzących w ich skład materiałów, trwałość obiektów budowlanych, wykorzystanie w nich przyjaznych środowisku surowców i materiałów. 

Budynki powinny też być wznoszone w sposób energooszczędny w całym cyklu życia z uwzględnieniem efektywności ekonomicznej. W najbliższych latach czeka nas proces implementacji nowych wymagań i zasad projektowania zintegrowanego do przepisów krajowych i praktyki.

Przedstawione w artykule przykłady na bazie znormalizowanych metod badawczych wskazują na ich praktyczną wartość oraz możliwość zastosowania w budownictwie. Przeprowadzanie oceny aspektów środowiskowych, socjalnych i ekonomicznych budynków powinno przynieść wymierne efekty gospodarcze (np. zwiększenie wykorzystania innowacji), środowiskowe i społeczne.

Literatura

1. Czarnecki L., Kaproń M., Sustainable Construction as Research Area, „IJ of the Society of Materials Engineering for Resources” Vol. 17 No. 2
2. Piasecki M., Proces harmonizacji oceny budynku zrównoważonego, 58. Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej PAN, Krynica 2012.
3. Ilomaki A., Interoperability and sustainability for construction, 2011 CENT TC 350 info update CEN Construction Sector Network Conference 2011, Conference Journal Vol. 1.
4. Piasecki M., Wyznaczenie efektywności środowiskowej i ekonomicznej wybranych budynków użyteczności publicznej, kwartalnik „Prace ITB” nr 3/2013.
5. Piasecki M., Analiza ekonomiczna budynków w cyklu życia – metody i przykłady, XIV Polska Konferencja Naukowo­‑Techniczna „Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce”, Łódź 2013.
6. Piasecki M., Zanieczyszczenie powietrza związane z produkcją materiałów budowlanych i wsparcie procesu projektowania komponentów budynku w celu jego mitygacji, XII Konferencja „Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce”, Politechnika Warszawska, Warszawa 2013.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!