Złożoność a prostota w projektowaniu obiektów
Cechy determinujące ilość odpadów
Zasadniczą cechą projektowania w duchu zrównoważonego rozwoju jest oszczędność zasobów naturalnych oraz odpowiedzialne nimi zarządzanie. Nowe technologie, zdolne do tworzenia nowych materiałów i zestawiania materiałów konwencjonalnych w nowy sposób, stawiają projektanta przed większą ilością wyborów niż kiedykolwiek wcześniej.
Odzwierciedleniem takiego podejścia jest „projektowanie dla minimalizacji odpadów”, gdzie projektant musi wykazać się wiedzą na temat cyklu życiowego produktu i materiałów użytych do jego wytworzenia oraz posiadać informację nie tylko o rodzaju materiałów występujących na różnych poziomach w łańcuchu przemiany produktu, ale także o możliwościach zastosowania komponentów z recyklingu lub elementów pozyskiwanych z wtórnego obiegu.
Istotną konsekwencją dla środowiska jest wzrost złożoności użytkowanych materiałów. Zaawansowana inżynieria materiałowa, chemia, rozwijające się technologie połączeń powodują, że na etapie wytwarzania powstaje materiał złożony, często o skomplikowanej strukturze, trudny do ponownego rozdzielenia poszczególnych komponentów. Są to wszelkiego rodzaju materiały kompozytowe, laminaty, materiały wielowarstwowe itp., pokryte emulsjami. Stosowanie tego typu materiałów na szeroką skalę powstrzymywać będzie możliwości ich recyklingu lub dalszego przetwarzania bez ponoszenia wysokich kosztów. Złożoność wbudowywanych w budynek materiałów i skomplikowane technologie mogą utrudniać późniejszą eksploatację obiektu i sprawiać problemy związane z naprawą lub wymianą poszczególnych komponentów. Złożoność dotyczy nie tylko spraw materiałowych i technologicznych, lecz również projektowania przestrzeni. Proponowane formy architektoniczne mogą być nacechowane prostotą rozwiązań lub ich złożonością, często niepotrzebnym skomplikowaniem formy lub funkcji. Często znajduje to odzwierciedlenie w ilości zużytych materiałów budowlanych oraz powstałych odpadów. Ilość zużytego materiału zależy m.in. od zaprojektowanego układu konstrukcyjnego, doboru rodzaju elementów nośnych i wypełniających, technologii wykonania oraz samego kształtu obiektu. Przy założeniu wznoszenia domu z konfekcjonowanych, modularnych materiałów budowlanych, nieregularny rzut w porównaniu z rzutem zwartym generować będzie większą ilość odpadów materiałowych. „Rozrzeźbienie” bryły domu na ogół niesie za sobą większą ilość tak zwanych słabych punktów budynku, narażonych na szybsze zużycie, zniszczenie i sukcesywne naruszanie struktury całego obiektu. Racjonalne zaprojektowanie kształtu budynku może sprzyjać redukcji marnotrawstwa materiałów budowlanych, eliminując niepotrzebne powstawanie odpadów budowlanych.
Symplifikacja a materiałochłonność
Zaprzeczeniem złożoności jest symplifikacja, czyli uproszczenie stosowanych rozwiązań i elementów w sposób, który czyni je powszechnie zrozumiałymi, łatwiejszymi do wymiany, naprawy oraz dalszego potencjalnego przetwarzania. Zarówno złożoność, jak i symplifikacja wiążą się z zagadnieniem materiałochłonności produktów i obiektów. Materiałochłonność określa ilość materiału zużytego na jednostkę funkcjonalną. Obok energochłonności jest to jeden z ważnych czynników, którymi zajmuje się analiza cyklu życiowego materiałów, dostarczając dane porównawcze różnorodnych rozwiązań stosowanych dla danej jednostki funkcjonalnej (np. dach stromy jest jednostką funkcjonalną, dla której można zastosować kilka różnych rozwiązań technologicznych i materiałowych, różniących się energochłonnością i materiałochłonnością w swoim pełnym cyklu życiowym). Gdy projektant określi możliwość użycia mniejszej ilości danego materiału w celu uzyskania pożądanego rezultatu, korzyści redukcji strumienia odpadów są widoczne zarówno na etapie wytwarzania danego produktu, jak i w okresie postkonsumpcyjnym. Składowanie odpadów, emisje oraz konsumpcja energii na każdym etapie cyklu życia produktu obniży się proporcjonalnie do ilości zredukowanego materiału w danym produkcie. Zmniejszenie ilości zużywanego na daną konstrukcję materiału musi mieć na względzie nieutrudnianie procesu technologicznego wznoszenia obiektu oraz niezmniejszanie walorów użytkowych eksploatowanego obiektu. Nowe technologie przetwarzania, bardziej dopracowane materiały oraz ulepszone projektowanie produktu mogą wpływać na bardziej oszczędne zużycie materiałów i zasobów. Dziś aluminiowa puszka do napojów waży 30% mniej niż 20 lat temu. Dla przykładu w USA obecnie na budowę nowego budynku biurowego zużywa się ok. 35 tys. ton stali, podczas gdy 30 lat temu na podobną realizację należało przeznaczyć 100 tys. ton stali. Kable telekomunikacyjne w latach 50. w większości zawierały stal, ołów i miedź, z małą ilością aluminium i tworzyw sztucznych. Już w latach 80. udział tworzyw sztucznych w kablu wynosił 35%, natomiast zawartość ołowiu spadła do 1%. Pojawiają się substytuty materiałowe, które eliminują przestarzałe materiały, zmniejszając często ich materiałochłonność i stwarzając diametralnie nową jakość produktu (np. światłowody).
Zmniejszania materiałochłonności budownictwa należy poszukiwać w zdecentralizowanej produkcji oraz we wdrażaniu nowych materiałów odnawialnych (pochodzenia naturalnego) oraz nieodnawialnych (poddających się jednak regeneracji i wtórnemu użyciu). Materiałochłonność budownictwa zależy od rodzaju, asortymentu i jakości materiałów, struktury zadań inwestycyjnych, rozwiązań projektowych, technologii i sposobu użytkowania. Szczególnie istotne jest uwzględnianie pełnego procesu życia danego materiału lub jednostki funkcjonalnej w celu określenia rzeczywistej materiałochłonności badanego rozwiązania. Niezmiernie ważne jest przestudiowanie końcowego cyklu życia danego produktu, gdyż sposób jego przetwarzania i efektywność wykorzystania komponentów wpływa na współczynnik materiałochłonności. W każdej fazie życia produktu należy minimalizować ilość włożonej materii, a maksymalizować jego użyteczność i funkcjonalność. Już prawidłowe przeprowadzenie fazy projektowania może pozwolić na znaczne zmniejszenie materiałochłonności (zarówno na etapie produkcji materiałów budowlanych, jak i wznoszenia obiektów), zmniejszenie materiałochłonności w trakcie eksploatacji obiektu, właściwą konserwację budynków oraz zwiększenie ilości materiału odzyskanego w czasie przetwarzania produktu (ewolucja funkcji domu) i łatwość jego dalszej przeróbki czy adaptacji i modernizacji.
Estetyka prostoty
Projektanci, architekci czy urbaniści dążą do odnajdywania porządku w projektowanej przez siebie przestrzeni. Próbują nadać sens „chaosowi”. Jednakże prostota i zdrowy rozsądek często wydają się nieobecne w projektowaniu. We wzrastającej złożoności świata, zaśmiecanej przekazem enigmatycznych wiadomości, jednym z zadań architektów i projektantów jest uczynienie rzeczy prostymi, nieskomplikowanymi, ale nie prostackimi. Prostota prowadzi do elegancji. Elegancja oznacza, że powstały problem należy rozwiązywać jasno, efektywnie i racjonalnie. Estetyka prostoty winna być częścią kultury społeczeństwa ekorozwoju. Każda epoka, a czasem każda dekada ma swoją własną estetykę. W środowisku zamieszkania, we wnętrzach uwidacznia się ona w ilości stosowanych wzorów i stopniu wizualnego bogactwa i różnorodności. Peter Thornton nazwał tę cechę wnętrz „gęstością”. Jej natężenie zmienia się tak jak moda, jak długość kobiecych strojów czy stylistyka męskich fryzur. Zależy to od tego, ile niepokoju i wzorów jest w stanie znieść oko ludzkie. Nie jest to sprawą stylów historycznych, bo nawet w ramach jednego stylu gęstość może się zmieniać. Angielskie, neopalladiańskie wnętrza w 1720 r. były gęstsze niż 20 lat później, a pokoje w połowie epoki wiktoriańskiej zagracano o wiele mniej niż w latach 70. XIX wieku, szczególnie jeśli były w stylu Queen Anne. Po 1920 r. zaszła zdecydowana zmiana w powszechnym smaku, pokoje stawały się coraz mniej zagęszczone, aż osiągnęły punkt kulminacyjny, kiedy w 1970 r. nastał minimalizm. Od tego czasu, według Thorntona, widać odwrót w kierunku przeładowania i większej ilości wzorów, widoczny w okazywaniu na nowo zainteresowania wnętrzami wiktoriańskimi, do niedawna ignorowanymi1. Wydaje się jednak, że odwrót od minimalizmu w kierunku materializmu może być dowodem na ciągły rozwój konsumpcyjnego stylu życia społeczeństwa marnotrawnego. Jest to przywiązywanie się do ogromnej ilości niepotrzebnych rzeczy, które tylko nam wydają się ważne i niezbędne. Minimalizm jest emocjonalnym przeciwstawieniem dla postawy „mieć”, umożliwia tworzenie przestrzeni i wolnego czasu, gdzie odnajdujemy samego siebie w atmosferze kontemplacji i ukontentowania. Doskonale obrazuje to H.D. Thoreau w swym opowiadaniu „Walden”: Na biurku moim leżały trzy kawałki wapienia, ale przeraziłem się, stwierdziwszy, że trzeba je codziennie odkurzać, podczas gdy w mojej głowie nadal zalegał kurz. Zatem z obrzydzeniem wyrzuciłem kamienie przez okno. Jakże zatem mógłbym posiadać umeblowany dom? Wolę siedzieć na powietrzu, albowiem na trawie kurz się nie gromadzi (…)2.
dr inż. arch. Leszek Świątek
Zakład Projektowania Architektonicznego
Instytut Architektury i Planowania Przestrzennego
Politechnika Szczecińska
prof. dr hab. inż. arch. Jerzy Charytonowicz
Zakład Architektury Wnętrz i Form Przemysłowych
Wydział Architektury Politechniki Wrocławskiej
Śródtytuły od redakcji
Źródła
Zasadniczą cechą projektowania w duchu zrównoważonego rozwoju jest oszczędność zasobów naturalnych oraz odpowiedzialne nimi zarządzanie. Nowe technologie, zdolne do tworzenia nowych materiałów i zestawiania materiałów konwencjonalnych w nowy sposób, stawiają projektanta przed większą ilością wyborów niż kiedykolwiek wcześniej.
Odzwierciedleniem takiego podejścia jest „projektowanie dla minimalizacji odpadów”, gdzie projektant musi wykazać się wiedzą na temat cyklu życiowego produktu i materiałów użytych do jego wytworzenia oraz posiadać informację nie tylko o rodzaju materiałów występujących na różnych poziomach w łańcuchu przemiany produktu, ale także o możliwościach zastosowania komponentów z recyklingu lub elementów pozyskiwanych z wtórnego obiegu.
Istotną konsekwencją dla środowiska jest wzrost złożoności użytkowanych materiałów. Zaawansowana inżynieria materiałowa, chemia, rozwijające się technologie połączeń powodują, że na etapie wytwarzania powstaje materiał złożony, często o skomplikowanej strukturze, trudny do ponownego rozdzielenia poszczególnych komponentów. Są to wszelkiego rodzaju materiały kompozytowe, laminaty, materiały wielowarstwowe itp., pokryte emulsjami. Stosowanie tego typu materiałów na szeroką skalę powstrzymywać będzie możliwości ich recyklingu lub dalszego przetwarzania bez ponoszenia wysokich kosztów. Złożoność wbudowywanych w budynek materiałów i skomplikowane technologie mogą utrudniać późniejszą eksploatację obiektu i sprawiać problemy związane z naprawą lub wymianą poszczególnych komponentów. Złożoność dotyczy nie tylko spraw materiałowych i technologicznych, lecz również projektowania przestrzeni. Proponowane formy architektoniczne mogą być nacechowane prostotą rozwiązań lub ich złożonością, często niepotrzebnym skomplikowaniem formy lub funkcji. Często znajduje to odzwierciedlenie w ilości zużytych materiałów budowlanych oraz powstałych odpadów. Ilość zużytego materiału zależy m.in. od zaprojektowanego układu konstrukcyjnego, doboru rodzaju elementów nośnych i wypełniających, technologii wykonania oraz samego kształtu obiektu. Przy założeniu wznoszenia domu z konfekcjonowanych, modularnych materiałów budowlanych, nieregularny rzut w porównaniu z rzutem zwartym generować będzie większą ilość odpadów materiałowych. „Rozrzeźbienie” bryły domu na ogół niesie za sobą większą ilość tak zwanych słabych punktów budynku, narażonych na szybsze zużycie, zniszczenie i sukcesywne naruszanie struktury całego obiektu. Racjonalne zaprojektowanie kształtu budynku może sprzyjać redukcji marnotrawstwa materiałów budowlanych, eliminując niepotrzebne powstawanie odpadów budowlanych.
Zwierzęta zostały skonstruowane w optymalny sposób. Tworzenie niepotrzebnych, nadmiernie rozbudowanych struktur jest nie tylko kosztowne, jest wręcz marnotrawstwem. Każda ze struktur organizmu musi sprostać maksymalnym wymaganiom, ale nadmierne zwiększanie marginesu bezpieczeństwa nie jest pożądane. Mówiąc, że zwierzęta są skonstruowane w optymalny sposób, mamy na myśli to, że nie ma w żywym organizmie żadnych struktur zbędnych lub za dużych w stosunku do jego potrzeb. To samo dotyczy energii. Każda czynność wykonywana jest jak najmniejszym kosztem, w każdym przejawie rozrzutności należy upatrywać niedostosowanie.
Żywy organizm jest harmonijnym układem. W układzie tym oszczędza się zarówno surowce, jak i energię. Jest on zbudowany zgodnie z prawami fizyki, a zarazem w sposób optymalny, gdyż ewolucja szybko eliminuje marnotrawstwo. Każdy organizm należy traktować jako projekt najlepszy z możliwych w danym przedziale wielkości. K. Schmidt-Nielsen1 |
Symplifikacja a materiałochłonność
Zaprzeczeniem złożoności jest symplifikacja, czyli uproszczenie stosowanych rozwiązań i elementów w sposób, który czyni je powszechnie zrozumiałymi, łatwiejszymi do wymiany, naprawy oraz dalszego potencjalnego przetwarzania. Zarówno złożoność, jak i symplifikacja wiążą się z zagadnieniem materiałochłonności produktów i obiektów. Materiałochłonność określa ilość materiału zużytego na jednostkę funkcjonalną. Obok energochłonności jest to jeden z ważnych czynników, którymi zajmuje się analiza cyklu życiowego materiałów, dostarczając dane porównawcze różnorodnych rozwiązań stosowanych dla danej jednostki funkcjonalnej (np. dach stromy jest jednostką funkcjonalną, dla której można zastosować kilka różnych rozwiązań technologicznych i materiałowych, różniących się energochłonnością i materiałochłonnością w swoim pełnym cyklu życiowym). Gdy projektant określi możliwość użycia mniejszej ilości danego materiału w celu uzyskania pożądanego rezultatu, korzyści redukcji strumienia odpadów są widoczne zarówno na etapie wytwarzania danego produktu, jak i w okresie postkonsumpcyjnym. Składowanie odpadów, emisje oraz konsumpcja energii na każdym etapie cyklu życia produktu obniży się proporcjonalnie do ilości zredukowanego materiału w danym produkcie. Zmniejszenie ilości zużywanego na daną konstrukcję materiału musi mieć na względzie nieutrudnianie procesu technologicznego wznoszenia obiektu oraz niezmniejszanie walorów użytkowych eksploatowanego obiektu. Nowe technologie przetwarzania, bardziej dopracowane materiały oraz ulepszone projektowanie produktu mogą wpływać na bardziej oszczędne zużycie materiałów i zasobów. Dziś aluminiowa puszka do napojów waży 30% mniej niż 20 lat temu. Dla przykładu w USA obecnie na budowę nowego budynku biurowego zużywa się ok. 35 tys. ton stali, podczas gdy 30 lat temu na podobną realizację należało przeznaczyć 100 tys. ton stali. Kable telekomunikacyjne w latach 50. w większości zawierały stal, ołów i miedź, z małą ilością aluminium i tworzyw sztucznych. Już w latach 80. udział tworzyw sztucznych w kablu wynosił 35%, natomiast zawartość ołowiu spadła do 1%. Pojawiają się substytuty materiałowe, które eliminują przestarzałe materiały, zmniejszając często ich materiałochłonność i stwarzając diametralnie nową jakość produktu (np. światłowody).
Zmniejszania materiałochłonności budownictwa należy poszukiwać w zdecentralizowanej produkcji oraz we wdrażaniu nowych materiałów odnawialnych (pochodzenia naturalnego) oraz nieodnawialnych (poddających się jednak regeneracji i wtórnemu użyciu). Materiałochłonność budownictwa zależy od rodzaju, asortymentu i jakości materiałów, struktury zadań inwestycyjnych, rozwiązań projektowych, technologii i sposobu użytkowania. Szczególnie istotne jest uwzględnianie pełnego procesu życia danego materiału lub jednostki funkcjonalnej w celu określenia rzeczywistej materiałochłonności badanego rozwiązania. Niezmiernie ważne jest przestudiowanie końcowego cyklu życia danego produktu, gdyż sposób jego przetwarzania i efektywność wykorzystania komponentów wpływa na współczynnik materiałochłonności. W każdej fazie życia produktu należy minimalizować ilość włożonej materii, a maksymalizować jego użyteczność i funkcjonalność. Już prawidłowe przeprowadzenie fazy projektowania może pozwolić na znaczne zmniejszenie materiałochłonności (zarówno na etapie produkcji materiałów budowlanych, jak i wznoszenia obiektów), zmniejszenie materiałochłonności w trakcie eksploatacji obiektu, właściwą konserwację budynków oraz zwiększenie ilości materiału odzyskanego w czasie przetwarzania produktu (ewolucja funkcji domu) i łatwość jego dalszej przeróbki czy adaptacji i modernizacji.
Estetyka prostoty
Projektanci, architekci czy urbaniści dążą do odnajdywania porządku w projektowanej przez siebie przestrzeni. Próbują nadać sens „chaosowi”. Jednakże prostota i zdrowy rozsądek często wydają się nieobecne w projektowaniu. We wzrastającej złożoności świata, zaśmiecanej przekazem enigmatycznych wiadomości, jednym z zadań architektów i projektantów jest uczynienie rzeczy prostymi, nieskomplikowanymi, ale nie prostackimi. Prostota prowadzi do elegancji. Elegancja oznacza, że powstały problem należy rozwiązywać jasno, efektywnie i racjonalnie. Estetyka prostoty winna być częścią kultury społeczeństwa ekorozwoju. Każda epoka, a czasem każda dekada ma swoją własną estetykę. W środowisku zamieszkania, we wnętrzach uwidacznia się ona w ilości stosowanych wzorów i stopniu wizualnego bogactwa i różnorodności. Peter Thornton nazwał tę cechę wnętrz „gęstością”. Jej natężenie zmienia się tak jak moda, jak długość kobiecych strojów czy stylistyka męskich fryzur. Zależy to od tego, ile niepokoju i wzorów jest w stanie znieść oko ludzkie. Nie jest to sprawą stylów historycznych, bo nawet w ramach jednego stylu gęstość może się zmieniać. Angielskie, neopalladiańskie wnętrza w 1720 r. były gęstsze niż 20 lat później, a pokoje w połowie epoki wiktoriańskiej zagracano o wiele mniej niż w latach 70. XIX wieku, szczególnie jeśli były w stylu Queen Anne. Po 1920 r. zaszła zdecydowana zmiana w powszechnym smaku, pokoje stawały się coraz mniej zagęszczone, aż osiągnęły punkt kulminacyjny, kiedy w 1970 r. nastał minimalizm. Od tego czasu, według Thorntona, widać odwrót w kierunku przeładowania i większej ilości wzorów, widoczny w okazywaniu na nowo zainteresowania wnętrzami wiktoriańskimi, do niedawna ignorowanymi1. Wydaje się jednak, że odwrót od minimalizmu w kierunku materializmu może być dowodem na ciągły rozwój konsumpcyjnego stylu życia społeczeństwa marnotrawnego. Jest to przywiązywanie się do ogromnej ilości niepotrzebnych rzeczy, które tylko nam wydają się ważne i niezbędne. Minimalizm jest emocjonalnym przeciwstawieniem dla postawy „mieć”, umożliwia tworzenie przestrzeni i wolnego czasu, gdzie odnajdujemy samego siebie w atmosferze kontemplacji i ukontentowania. Doskonale obrazuje to H.D. Thoreau w swym opowiadaniu „Walden”: Na biurku moim leżały trzy kawałki wapienia, ale przeraziłem się, stwierdziwszy, że trzeba je codziennie odkurzać, podczas gdy w mojej głowie nadal zalegał kurz. Zatem z obrzydzeniem wyrzuciłem kamienie przez okno. Jakże zatem mógłbym posiadać umeblowany dom? Wolę siedzieć na powietrzu, albowiem na trawie kurz się nie gromadzi (…)2.
dr inż. arch. Leszek Świątek
Zakład Projektowania Architektonicznego
Instytut Architektury i Planowania Przestrzennego
Politechnika Szczecińska
prof. dr hab. inż. arch. Jerzy Charytonowicz
Zakład Architektury Wnętrz i Form Przemysłowych
Wydział Architektury Politechniki Wrocławskiej
Śródtytuły od redakcji
Źródła
- Schmidt-Nielsen K.: Dlaczego tak ważne są rozmiary zwierząt – skalowanie. Warszawa 1994.
- Thoreau H.D.: Walden. Warszawa 1991.
