GOZ w etapach cyklu życia budynku

Projektowanie

Gospodarka o obiegu zamkniętym w budownictwie oznacza maksymalne wykorzystanie użytych materiałów, w pierwszej kolejności poprzez długofalowe planowanie i projektowanie z myślą o dłuższym czasie użytkowania i z możliwością łatwej zmiany pełnionej funkcji budynku, naprawę i utrzymanie zasobów budowlanych, ponowne wykorzystanie oraz recykling.

Najważniejsze zasady projektowania budynków cyrkularnych

  • priorytetowe wykorzystanie lokalnych lub łatwo dostępnych zasobów
  • optymalizacja wykorzystania zasobów pierwotnych
  • zmniejszenie zużycia energii w całym cyklu życia
  • zapewnienie trwałości produktu i możliwości napraw lub upcyklingu
  • ekoprojektowanie ukierunkowane na zmniejszenie śladu środowiskowego, w tym śladu materiałowego
  • ciągły rozwój, ulepszanie projektowania z uwzględnieniem zmiany strumieni surowców lub nowego zastosowania produktów.

Rysunek 1. Diagram gospodarki o obiegu zamkniętym dla sektora budowlanego wg. Fundacji Ellen MacArthur [73].

Powyższe zasady mogą być wdrożone dzięki wykorzystaniu nowych technologii i modeli biznesowych (rys. 2), co w efekcie może obniżyć koszty produkcji, zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko i sprawić, że obszary zurbanizowane będą bardziej przyjazne do życia.

Rysunek 2. Cyrkularne modele biznesowe dla zrównoważonego budownictwa wg. Rolanda Bergera [70]

Projektowanie budynków powinno być kształtowane z uwzględnieniem Teorii Warstw Stewarda Branda [2], według której budynek nie jest traktowany klasycznie jako struktura monolityczna, lecz jako struktura warstwowa, o różnej wytrzymałości poszczególnych elementów, z możliwością ich indywidualnego projektowania i adaptacji.

Traktowanie budynku jako struktury warstwowej [22] pozwala na:

  • wydłużenie jego cyklu życia
  • efektywniejsze zarządzanie jego naprawami i modyfikacjami oraz wysoki poziom adaptacyjności
  • ułatwienie demontażu budynku oraz odzyskania z niego jak największej wartości ekonomicznej.

Rysunek 3. Warstwy budynku i ich definicje wg Stewarta Branda (tzw. 6 S) [2]

Ważne jest również wdrożenie podejścia LCT (ang. Life Cycle Thinking), zgodnie z którym nie powinno się brać pod uwagę tylko jednego lub niektórych etapów cyklu życia budynku, lecz jego całość. Elementy, które mogą wydawać się idealne na jednym z etapów, np. eksploatacji, mogą zużywać bardzo dużo zasobów na innych, np. na etapie ich wytwarzania lub wycofania z eksploatacji. Stąd też projektowanie zgodne z GOZ powinno się opierać na całym cyklu życia budynków [30].

Wprowadzenie zasad gospodarki o obiegu zamkniętym w sektorze budownictwa w fazie projektowej to przede wszystkim:

  • taki sposób zaprojektowania budynku, by użytkowanie budynku wymagało jak najmniej działań remontowych i serwisowych, a adaptacja do innych celów wymagałaby jedynie niewielkich zmian
  • projektowanie budynku tak, by był zbudowany z komponentów łatwych w demontażu
  • wykorzystanie naturalnych, odnawialnych materiałów, obniżających ślad węglowy budynku.

W celu spełnienia powyższych założeń projektanci powinni kierować się następującymi zasadami:

Adaptowalność polega na możliwości łatwej modyfikacji budynku lub jego części przez cały cykl życia, w zależności od zmieniających się potrzeb i przyszłych okoliczności [60]. Adaptowalność jest konieczna, aby dostosować się do zmian w rodzaju użytkowania, potrzeb użytkowników lub ze względu na konieczność dostosowania do czynników zewnętrznych, takich jak zmiany klimatu. Zdolność do adaptacji umożliwia dokonywanie zmian w trakcie eksploatacji jak najniższym kosztem.

Ogólne zasady projektowania dotyczące zdolności adaptacyjnych:

  • uniwersalność — dotyczy powierzchni użytkowej, która ma wiele zastosowań w ciągu dnia, tygodnia lub miesiąca, bez konieczności wprowadzania zmian w konstrukcji budynku, np.:
    • sala gimnastyczna, która równocześnie pełni funkcję teatru, ponieważ wyposażona jest w przenośne siedzenia i panele akustyczne zintegrowane z sufitami i ścianami
    • w budynku uwzględniono przestrzeń potrzebną do manewrowania wózkiem inwalidzkim — szerokość drzwi, brak progów
  • możliwość przekształcenia — dotyczy powierzchni użytkowej, która została zaprojektowana tak, aby można było łatwo zmienić jej przeznaczenie, np.:
    • budynek biurowy, który w przyszłości może być przekształcony w budynek mieszkalny
    • obiekt sportowy, który można wykorzystywać do organizacji wydarzeń takich jak koncerty, wystąpienia, czy targi
  • możliwość rozbudowy — dotyczy możliwości dobudowania dodatkowych kondygnacji lub powierzchni kondygnacji bez większych zmian w konstrukcji budynku.

Podczas projektowania budynku powinny również zostać uwzględnione elementy i komponenty, które w przyszłości można łatwo zdemontować i ponownie zastosować w innym budynku. Przykładem takich rozwiązań może być budownictwo modułowe, systemy ścian działowych, czy systemy demontowalnych podłóg i sufitów podwieszanych. W porównaniu z modelem linowym wprowadzenie zasad cyrkularności będzie wymagać poniesienia wyższych inwestycji początkowych, jednak może zwiększyć wartość rezydualną po zakończeniu eksploatacji.

Proces budowy

TEREN

Już na wczesnym etapie budowy należy wydzielić teren, w którym zamknie się wszelka działalność silnie ingerująca w obszar inwestycji. Należy również określić i zoptymalizować drogi komunikacji i transportu materiałów budowlanych zarówno na placu budowy, jak i poza nim.

Dopuszcza się wykorzystywanie i przekształcanie elementów przyrodniczych wyłącznie w takim zakresie, w jakim jest to konieczne. Jeżeli ochrona elementów przyrodniczych nie jest możliwa, to zarówno inwestor, jak i wykonawca zobowiązani są podejmować działania mające na celu naprawę wyrządzonych szkód, prowadzącą do przywrócenia równowagi przyrodniczej na danym terenie i zachowanie walorów krajobrazowych [49, 50].

Przed przystąpieniem do robót należy zdjąć wierzchnie masy ziemne, szczególnie o wysokiej zawartości próchnicy, tak aby po zakończeniu inwestycji móc ponownie je wykorzystać do zagospodarowania i rekultywacji terenu. Jeżeli miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego, decyzja o warunkach zabudowy lub o pozwoleniu na budowę nie określają warunków i sposobu zagospodarowania mas ziemnych lub skalnych usuwanych, lub przemieszczanych w trakcie budowy, to takie masy ziemne traktowane są jako odpady i powinny być w odpowiedni sposób zagospodarowane.

MATERIAŁY

Materiały powinny pochodzić od lokalnych producentów, w celu minimalizacji zużycia surowców na potrzeby transportu. Należy rozważyć ponowne wykorzystanie materiałów dostępnych w bazach magazynów materiałów BAMB [55], oferujących np. stare cegły, dachówki, przęsła ogrodzeniowe, balustrady, okna i drzwi.

Powinna zostać przeprowadzona optymalizacja pod względem zużycia wody, energii i odpadów (opakowaniowych, bytowych i budowlanych), w celu osiągnięcia minimalnych poziomów zużycia i produkcji odpadów, natomiast zebrane odpady należy odpowiednio sortować i przekazywać do dalszego zagospodarowania w zakładach przetwórstwa odpadów.

PRODUCT AS A SERVICE

Należy wdrożyć rozwiązania zgodne z ideą współdzielenia (ang. sharing), czyli korzystania z dóbr bez konieczności posiadania ich na własność, np. wykorzystania maszyn budowlanych, rusztowań czy szalunków wielokrotnego użytku.

Użytkowanie

KONSERWACJA

Negatywne oddziaływanie budynku na środowisko może zostać w znacznej mierze zminimalizowane poprzez jego odpowiednią konserwację, np. regularne przeglądy stanu technicznego elementów budynku wraz z przeprowadzaniem prac remontowych. Konserwacja pozwala to na wydłużenie cyklu życie budynku i ogranicza konieczność przeprowadzania zaawansowanych prac remontowych.

EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA BUDYNKU

Jednym z najważniejszych aspektów w czasie eksploatacji budynku jest jego efektywność energetyczna, którą można poprawić poprzez:

  • zastosowanie odnawialnych źródeł energii cieplnej i elektrycznej w sposób niepowodujący nadmiernego zużywania zasobów naturalnych
  • zagospodarowanie ciepła odpadowego, np. poprzez rekuperację ciepła (z wentylacji) czy wody (odzysk ciepła z wody odpływającej do kanalizacji)
  • zastosowanie sprzętu domowego (AGD, multimedia, oświetlenie) o wysokiej klasie energetycznej i dłuższej żywotności
  • okresowe przeglądy i serwisowanie instalacji i urządzeń cieplnych i elektrycznych, w celu utrzymania odpowiedniego stanu technicznego (wysokiej sprawności energetycznej).

WODA

Na etapie użytkowania należy ograniczyć zużycie wody, poprzez np.:

  • wykorzystanie urządzeń domowych o niższym zapotrzebowaniu na wodę, np. pralki, zmywarki do naczyń
  • wykorzystanie wody deszczowej w toaletach lub do nawadniania przydomowych ogrodów
  • stosowanie urządzeń pozwalających na racjonalne wykorzystanie wody do codziennych celów, np. perlatory, baterie umywalkowe i prysznicowe reagujące na ruch.

Renowacja

Cele cyrkularne w zakresie działań renowacyjnych można osiągnąć poprzez [13]:

  • Wydłużenie żywotności:
    • modernizacja – prowadzi do wydłużenia czasu użytkowania istniejących budynków, kiedy przestają spełniać aktualne wymogi i konieczne jest przywrócenie lub unowocześnienie ich funkcji użytkowych
    • wybór trwałych materiałów i produktów budowlanych – poprzez zastąpienie komponentów najmniej trwałych alternatywą o dłuższej żywotności, zmniejszona zostaje częstotliwość przyszłych remontów, a nawet opóźnia wyburzenia
    • opóźnianie wyburzenia budynku – poza sytuacjami koniecznymi, np. z powodu zagrożenia związanego ze złym stanem technicznym.
  • Zmniejszenie zużycia materiałów:
    • stosowanie produktów z potencjałem do ponownego wykorzystania (zgodnie z zasadami design for disassembly)
    • maksymalizacja ilości materiałów renowacyjnych pochodzących z recyklingu
    • maksymalizacja ponownego wykorzystania, w ramach której modelowane są strategie optymalizacji ponownego wykorzystania (np. usuwanie zanieczyszczeń, drobne operacje naprawcze w celu zwiększenia wydajności)
    • zwiększenie intensywności użytkowania poprzez przekształcanie istniejących przestrzeni w obszary wielofunkcyjne, czego przykładem może być wykorzystywanie stołówek biurowych jako restauracji poza godzinami funkcjonowania biur. Zmniejsza to zapotrzebowanie na nową przestrzeń w nowych budynkach.
  • Wykorzystanie materiałów nowej generacji:
    • korzystanie z prefabrykowanych fasad, w tym okładzin i izolacji
    • wybór komponentów pochodzenia biologicznego
    • stosowanie rozwiązań opartych na naturze — montaż zielonego dachu/fasady.

Powyższe za główny cel stawiają zmniejszenie zapotrzebowania na nowe konstrukcje, które generują większe zużycie materiałów, niż renowacja istniejących budynków, a przez to w znacznie większej mierze odbijają się negatywnie na środowisku [13].

Dekonstrukcja

W odróżnieniu od rozbiórki czy wyburzenia, dekonstrukcja jest procesem demontażu budynków, który ma na celu odzyskanie komponentów do ponownego użycia lub recyklingu. Dekonstrukcja pozwala zachować w obiegu materiały użyteczne i uniknąć generowania znacznych ilości odpadów.

Istniejące zasoby budowlane zawierają ogromną ilość materiałów budowlanych, które w przyszłości mogą być dostępne do ponownego wykorzystania i recyklingu. Obecnie w Polsce nie ma opracowanych publicznych baz banków materiałów budowlanych, które zawierałyby szczegółowe informacje o budynku, takie jak: kubatura, powierzchnie dachów, elewacje, podłogi, okna i drzwi, typologia budynku, okres budowy i lokalizacja, a także o rodzaju wykorzystanych materiałów.

Banki materiałowe dają szanse na zmniejszenie ilości materiałów deponowanych na składowiskach lub unieszkodliwianych w spalarniach odpadów, a to pozwoli na:

  • stworzenie nowych miejsc pracy oraz rozwój działalności gospodarczej związanej z recyklingiem, co wpłynie na rozwój możliwości biznesowych społeczności lokalnych
  • zmniejszenie kosztów projektu budowlanego poprzez ograniczenie kosztów zakupu nowych i usunięcia wycofanych z użytkowania starych materiałów; ponowne wykorzystanie materiałów ograniczy również koszty transportu
  • ograniczenie wpływu na środowisko, wynikającego z wydobycia surowców pierwotnych oraz produkcji nowych materiałów
  • oszczędność pojemności składowisk odpadów.

W zależności od scenariusza rozbiórki mogą być brane pod uwagę różne kierunki zarządzania odpadami budowlanymi i rozbiórkowymi. Wynika to z ich potencjału do bezpośredniego ponownego wykorzystania, możliwości przetwarzania i późniejszego recyklingu lub ostatecznego unieszkodliwienia. Znajomość powiązanego oddziaływania na środowisko wyrażonego przez współczynnik globalnego ocieplenia (GWP)  procesu recyklingu danego materiału oraz abiotyczny potencjał wyczerpywania  zasobów (ADP) pozwoli na wybór odpowiedniego scenariusza działań, o najmniejszym wpływie na środowisko.