Kép: Depositphotos/tostphoto

Adaptív városok, okosépületek

„A környezetbarát megoldások alkalmazása az adaptív város megkerülhetetlen jellegzetessége” – vélekedik Harmathy Norbert, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Épületgépészeti Tanszékének egyetemi docense.

Mi tesz adaptívvá egy várost?

– Az adaptív városi környezet képes alkalmazkodni a változó környezethez és igényekhez, amelyek révén folyamatosan fenntartható és élhető környezetet tudunk biztosítani a városban lakóknak. Az adaptív város fogalma magába foglalja azokat a technológiai, infrastrukturális, környezeti és társadalmi újításokat, amelyek az egységes városi struktúrába integrálódnak. Az adaptív városnak négy alapvető jellemzője van. Az első a rugalmasság, ami azt jelenti, hogy a városi infrastruktúra és szolgáltatások könnyen átalakíthatók és bővíthetők, ha újabb igények merülnek fel a lakosságban, érintsék ezek az igények akár a közlekedést, a szolgáltatásokat vagy a munkahelyi lehetőségeket. Például, ha az új lakó­övezetek lakói a közelben kívánnak dolgozni, akkor az adaptív városnak képesnek kell lennie megteremteni a nekik megfelelő munkalehetőségeket. Az adaptív városok fő célja az élhetőség: a lakhatás, a munkahelyek és a szolgáltatások közelsége; a városi élet környezeti lábnyomának csökkentése; a helyi gazdaság és a társadalmi ellenálló képesség erősítése.

Amikor adaptivitásról, fenntarthatóságról hallunk, a legtöbbünknek a technikai fejlesztések jutnak eszébe. Ez mennyire játszik fontos szerepet az adaptív városokban?

– Valóban fontos szerepet játszik, hiszen az adaptív városok másik jellemzője a technológiai integráció és az intelligens technológiák használata. A lehető legtöbb információt kell begyűjtenünk az adaptív közegről és a lakók igényeiről ahhoz, hogy megfelelően tudjuk tervezni a város struktúráját és működését, illetve, hogy az új technológiákat helyesen tudjuk alkalmazni. Így azok segítik az emberek életét, nem a terhükre vannak. Ezeknek a technológiáknak támogatniuk kell a fejlesztési irányokat meghatározó döntéshozatalt.

Az adaptív városok másik jellemzője a technológiai integráció és az intelligens technológiák használata.

Az adaptivitás fontos elemei az összefoglalóan „okosvárosnak” nevezett megoldások is, amelyek magukba foglalják az okosépületeket, az okos energiaellátó rendszert és a környezetirányítást is. Az okosítás legfőbb célja mindig a működési hatékonyság növelése, a rendszer azon gyengeségeinek kiküszöbölése, amelyek a városban dolgozó és lakó embereknek nehézséget okozhatnak.

Az adaptivitás fontos elemei az összefoglalóan „okosvárosnak” nevezett megoldások is, amelyek magukba foglalják az okosépületeket, az okos energiaellátó rendszert és a környezetirányítást is. (Kép: Depositphotos/Melpomene)

Az építőipart – legalábbis annak hagyományos formáját – a legnagyobb környezeti terhelést okozó emberi tevékenységek közé szokás sorolni. Mennyiben képes ezen túllépni az adaptívváros-koncepció?

– A környezetbarát megoldások al­kalmazása az adaptív város megkerülhetetlen jellegzetessége. Megújuló és fenntartható energiaforrásokat használunk a lehető legnagyobb mértékben. Mindenképpen csökkenteni kell a lokális szennyező források jelenlétét mind az energiatermelők, mind a -fogyasztók oldalán. Biztosítani kell a hulladék szelektív gyűjtését és újrahasznosítását is. A fenntarthatóság céljait szolgálja a zöldövezetek megnövelt részaránya is, hiszen ezek nemcsak a lakosság, illetve az épületeket használó emberek életminőségét, de a levegő minőségét is javítják, aminek kritikus egészségi hatásai lesznek. Az épületekben nagy hangsúlyt kell helyezni a passzív környezetbarát megoldásokra. Ilyen például a fenntartható építőanyagok alkalmazása. Mindezek a célok azonban nem valósíthatók meg az adaptív városok negyedik jellemzője, a közösségi orientáció nélkül. Ez azt jelenti, hogy a városban élő emberek közösségét is bevonjuk a városfejlesztési döntések meghozatalába. A lakosságot különböző csoportok alkotják, vannak közöttük fiatal családok és nyugdíjasok is, akiknek különböző igényeik van­nak, ráadásul ezek az igények idő­ben is változnak.

A fenntarthatóság legtöbbször az energiatermelés és -fogyasztás aspektusában kerül szóba. Az adaptív város energetikai szem­pontból miben különbözik a konvencionális elvek szerint tervezett településektől?

– Az adaptív városok energiaellátásának alapját az úgynevezett energiaközösségek jelentik. Vagyis olyan csoportosulásokat kell létrehozni a városban, amelyekben magánszemé­lyek, vállalkozások, intézmények kö­zösen termelnek, fogyasztanak, tá­­­rolnak energiát, vagy értékesítik a meg­termelt energiát a piacon. Az ener­gia­termelésük megújuló energiaforrásokon, legfőképpen a nap- és szélenergián, illetve a hőszivattyús technológiákon alapszik. Az energia­közösség fontos szerepet játszik az energiatermelés decentralizálásában és ezáltal a fenntartható energiahasználat előmozdításában. A decentralizáció révén így függetlenedni lehet a teljes városi infrastruktúrától. Ez az adaptívváros-koncepció egyik lényeges eleme: olyan városrészeket kell létrehozni, amelyek modulokként illeszkednek a nagyváros struktúrájába, de megőrzik viszonylagos függetlenségüket tőle, hiszen az itt lakó és dolgozó emberek számára minden infrastrukturális és szolgáltatási feltételt biztosítanak a teljes élethez.

Az adaptív városok energiaellátásának alapját az úgynevezett energiaközösségek jelentik.

Milyen gyakorlati előnyei vannak az energiaközösségek létrehozásának?

– Az energiaközösségek lokális el­látásbiztonságot teremtenek, hosszú távon pedig csökkennek az energiaköltségek, illetve az energiatermelés és -felhasználás környezeti lábnyoma is. Ennek érdekében az épületeket úgy kell méretezni, hogy az energiafelhasználásukat fedezze a helyben, megújuló forrásokból megtermelt energiamennyiség. Az energiát termelő épületek értékesíthetik a többletenergiát a piacon, elsődlegesen a közösségen belül. Így a közösség tagjai olcsóbban juthatnak energiához lokális forrásokból, hiszen a helyi adókon és egyéb mechanizmusokon keresztül már korábban befektet­tek az energiatermelő infrastruktúra létrejöttébe. De a költségmegtakarítás az energiaközösségek csupán egyik előnye. Legalább ilyen fontos az energiafüggetlenség: a helyben megtermelt energia révén csökken a távolról behozott energia iránti ki­tettségünk. Emellett az energiater­melés környezeti termelése is csökkenthető ezáltal. Ha helyben termeljük az energiát, és azt helyben el is fogyasztjuk, és mindehhez megújuló forrásokat használunk, akkor kifelé az energiagazdálkodásunknak gyakorlatilag nincs környezeti hatása. Ezek működéséhez azonban tény­le­ges közösségi összefogásra és együttműködésre van szükség, amihez edukálni kell az embereket. Meg kell tanítani mindenkinek a hatékony energiamegosztás, hulladékkezelés, vízellátás (például az esővízgyűjtés) módszereit, a növényzet célszerű használatát és az önfenntartó zöldövezetek hatékony működtetését.

Az energiaközösségek lokális ellátásbiztonságot teremtenek, hosszú távon pedig csökkennek az energiaköltségek, illetve az energiatermelés és -felhasználás környezeti lábnyoma is. (Forrás: Harmathy Norbert)

Ezek nagyon vonzó elvek. De miből lesz minderre pénz? Az adaptív város gazdasági szempontból is fenntartható?

– Az adaptivitás a helyi gazdaság fejlesztését is szolgálja. Olyan új munkahelyek jönnek létre ezekben az új városrészekben, amelyek korábban még nem léteztek. Hiszen szakemberekre van szükség a folyamatok tervezéséhez, irányításához és működtetéséhez, az infrastruktúra kiépítéséhez. Minden energiaközösségen belül létrejönne az a merőben új gazdasági szektor, amely részeseinek a lokális rendszerfenntartás lenne a feladatuk. Ilyen ágazat jelenleg – a centralizált települési struktúrában – még nem létezik. Ugyanakkor energiaközösségek külföldön már számos településen alakultak, és jól működnek.

Az adaptivitás a helyi gazdaság fejlesztését is szolgálja.

A városokban már szinte minden alkalmas területet beépítettek, egyszerűen nincs hely új városrészek felépítésére. Hogyan lehet adaptívvá alakítani a meglévő épületállományt?

– A meglévő épületeket semmiképpen sem kell lerombolni, hanem át lehet alakítani őket. Első körben nagyon alaposan tanulmányozni kell, hogy mivel rendelkezünk, és azt hogyan lehet átalakítani, milyen új funkciókat tudunk ott elhelyezni. Természetesen lesznek épületek, amelyekre már nincs szükség, ezeknek új funkciót kell találni. A régi lakóházakat általában viszonylag egyszerűen át lehet alakítani irodaházzá vagy más közösségi funkciót lehet nekik találni, de ez fordított irányba is működik: a már nem kívánt irodákból is kialakíthatunk például szállodát. Bizonyos szolgáltatásokra minden városrészben szükség van. A városon belüli távolsági közleke­dés minden nagyvárosban nehézkes, ezért az emberek elvárják, hogy az alapvető szolgáltatások a lakóhelyükhöz közel legyenek elérhetők. Ezek az átalakítások természetesen költségigényesek, ám közel sem kerülnek annyiba, mint a teljesen új épületek felépítése. Úgy számolhatunk, hogy ha a meglévő épületek statikailag megfelelőek, és csak energetikai vagy funkcionális átalakításra szorulnak, akkor ennek nagyjából feleakkorák a költségei, mint ha új épületeket építenénk. Emellett kulturális, örökségvédelmi szempontokat is figyelembe kell vennünk. Ha a városrésznek van saját karaktere, történeti vagy művészeti értéke, amit érdemes megőrizni, akkor az átalakítás mindenképpen előnyösebb az újjáépítésnél.

Hogyan alkal­maz­odik az építő­anyag?

„Ma már akár az anyagok mikroszerkezetét is módosítani tudjuk” – mondja Sipos András, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Morfológia és Geometriai Modellezés Tanszékének vezetője.

Az ember azt gondolná, hogy az építészet történetében az építő­anyagoknak mindig is adaptívaknak kellett lenniük, hiszen alkalmazkodniuk kellett a környezeti hatásokhoz. Miben mások ehhez ké­pest a modern adaptív anyagok?

– Hagyományosan az épületnek mint egésznek kellett viselnie a környezeti hatásokat. Például olyan építőanyagokból készült szerkezeteket kell használni, amelyek alakváltozása az átlagos terhelés alatt elegendően kicsiny, de ezeket nem nevezzük adaptív anyagoknak. Az előadásban bemutatott adaptivitás fogalma az ökológiai gondolkodásban gyökerezik, vagyis olyan anyagokat és szerkezeti megoldásokat keresünk, amelyek kevesebb energiával, kevesebb alapanyag felhasználásával állíthatók elő. Ezeket a törekvéseket erősen inspirálja a biológia, hiszen az evolúció is szembesült hasonló problémákkal. Például az élőlények külső vagy belső vázának is kell terheket viselnie, és azok is ki vannak téve a környezeti hatásoknak, amelyekre adaptív válaszokat adnak. Jó példa erre a combcsont belső szerkezete: ez a rendszeres terhelés hatására át­alakul, illetve, ha nincs terhelés (például az űrhajósoknál, ha nem végeznek célzott testedzést), akkor le is épülhet. A hagyományos szerkeze­tek körében idesorolhatók például a kupolák, amelyek vékonyságuk ellenére, a formájukból adódóan, nagyobb terhet képesek elviselni, mint az azonos tömegű, de más struktúrájú építmények. Az adaptivitás tágabb építészeti értelmezése szerint pedig számos egyéb megoldást is adaptív­nak nevezhetünk, ha sok épület átlagá­ban előnyösebb, és jobban alkalmaz­ko­dik az időben változó hatásokhoz.

Adaptív szerkezeti megoldásra példa a hagyományos szerkezetek körébe sorolható kupola. A kupolák vékonyságuk ellenére, a formájukból adódóan, nagyobb terhet képesek elviselni, mint az azonos tömegű, de más struktúrájú építmények. (Szent Péter-bazilika, Vatikán) Kép: Depositphotos/lucianmilasan

Feltételezem, amióta az ember házakat épít, mindig cél volt az, hogy minél kevesebb anyagból minél teherbíróbb szerkezeteket hozzon létre.

– Ez észszerű feltételezés, mégsem állja meg teljesen a helyét. A törté­neti építészet valóban törekedett az anyagtakarékosságra, a múlt században azonban egy másfajta szemlélet vált uralkodóvá. Akkoriban az anyag egyszerűen olcsóbb volt, mint a ki­­sebb anyagigényű, innova­tívabb tech­nikák alkalmazása. Akkor az építő­anyag szinte korlátlanul rendelke­zésre állt, hiszen ekkor vált általánossá a vasbeton tömeges alkalmazása. Míg a 20. század első felében még gyakran alkalmaztak vékony héjszerkezeteket, ez a hatvanas évekre szinte teljesen eltűnt, mivel a héjak építéséhez szükséges számottevő kétkezi munka gazdaságtalanná tet­te azok építését. A következő évtizedek építészete anyagfelhasználás szempontjából pazarló volt. Ha megnézzük például egy irodaház szerkezetét, akkor pontokon megtámasztott síklemez-födémeket találunk benne, a korábbi gerendás megoldások helyett. Bár a síklemez anyagfelhasználása magasabb, de az egyszerűbb zsaluzat miatt mégis olcsóbb.

Olyan anyagokat és szerkezeti megoldásokat keresünk, amelyek kevesebb energiával, kevesebb alapanyag felhasználásával állíthatók elő.

Ez a helyzet mára megváltozott?

– Változóban van: ma az anyagtakarékosság egyrészt kifizetődőbb, másrészt pedig a környezetvédelmi céloknak is jobban megfelel. Ma már akár az anyagok mikroszerkezete is módosítható, így okosabb geometriai elrendezéssel jelentősen erősebb struktúrák hozhatók létre – ami természetesen csökkenti az anyagigényt. E célra klasszikus építőanyagok is használhatók. Például a téglagyártók intenzíven kutatják, hogy a kerámia falazóblokkok szerkezete hogyan mó­dosítható úgy, hogy a hőszigetelő ké­pességük növekedjen, a teherbírás megtartása mellett. Ezzel párhuzamosan pedig teljesen újszerű (akár fém, akár kerámia vagy műanyag) építő­anyagok fejlesztése is zajlik, amelyek nagyobb fokú adaptivitást ígérnek.

Az ökológiai szemlélet és a fenntarthatóság igénye gyakorlatilag az ipar és a gazdaság minden szegmensét áthatja manapság, részben azért, mert ezt követeli meg a korszellem. Az építészetben ebben mekkora szerepe van a praktikus és objektív megfontolásoknak, és milyen mértékben befolyásolják ezt a PR-szempontok?

– Az ökológiai szemlélet sokkal mélyebben gyökerezik az építészetben a felszínes marketingszempontoknál. Az emberi tevékenység környezeti terhelését nem kis részben éppen az építés okozza. A manapság leg­nagyobb tömegben használt építőanyag a vasbeton, márpedig a cementgyártás rendkívül sok szén-dioxidot termelő tevékenység. De a cement csupán a beton egyik alkotóeleme, hasonlóan problémás a másik komponens: a homok. Bár azt hinné az ember, hogy ha van a Földön anyag, amely korlátlanul hozzáférhető, az a homok, a betongyártáshoz nem minden homok alkalmas. A sivatagi homok nem felel meg, mert annak szemcséit a szél koptatja. Ettől azok élesek lesznek, ellentétben a folyami homok lekerekített szemcséivel. A beton teherviselő képességét az határozza meg, hogy hajlamos repedni. Ha éles szemcséjű sivatagi homokból állítják elő, akkor a szemcsék csúcsaiból kiindulva könnyen létrejönnek a repedések. Az ilyen beton szilárdsága alacsony, az eredmény: könnyen széteső építő­anyag. Emiatt Ázsiában (különösen, ha éppen erős a kínai gazdaság) előfordult már folyamihomok-hiány. Ilyen körülmények között belátható, hogy az adaptívabb anyagok kutatása és alkalmazása nemcsak a közízlés megnyugtatását szolgálja, hanem valós műszaki igény kielégítésére törekszik.

Új, innovatív építőipari alapanyagra példa egy londoni cég által gyártott kiváló hőszigetelő és fenntartható, gombaalapú micélium szigetelés. A micélium a gomba gyökérzete, melyet élelmiszer-hulladékon és fűrészporon hizlalnak, és amelyből egyebek között szigetelőpaneleket állítanak elő. (Kép: biohm.co.uk/mycelium)

Valóban megváltozott az új típusú építőanyagok, illetve az anyagtakarékos építési technológiák pénzügyi megítélése? Ezek még ma is lényegesen drágábbak, mint a konvencionális megoldások.

– Az építéskor valóban drágábbak, hiszen nem bevett megoldásokról van szó, így kutatás-fejlesztési tevékenységet is igényelnek. A kutatás természeténél fogva időnként zsákutcába vezet, emiatt az újszerű megoldások eleinte drágábbak, és az ilyen szerkezetek megépítése több időt vesz igénybe. De a helyzet hosszú távon úgy változhat meg (ahogy a homokkal kapcsolatos példán is láttuk), hogy bizonyos szegmensekben egyre vonzóbbá válik az innovatív anyagok és technológiák használata. Ezek nem a tömeges építészetben (például a lakóépületekben) jelennek meg először. Sok épület éppen azzal vált ikonikussá az építészet történetében, hogy úttörőként szakított az addigi konvenciókkal, és egy merőben újszerű megoldást alkalmazott, adott esetben jóval a korát megelőzve. Talán most is számíthatunk erre.

Ha az adaptív anyagok és technológiák alkalmazása révén a fenntartási költségek is csökkenthetők, akkor hosszú távon könnyen megtérülhet a magasabb építési ráfordítás.

A legtöbb beruházó ma sem az inno­vatív megoldást választja, hanem a megszokottat, ám időről időre lesz egy-egy bátor vállalkozó, aki vállalja ennek kockázatait és költségeit. Emellett nem szabad egy épület árát csupán az építési költségekben mérnünk: az épületet rendszeresen karban kell tartani, továbbá üzemeltetni is kell. Ha az adaptív anyagok és technológiák alkalmazása révén a fenntartási költségek is csökkenthetők, akkor hosszú távon könnyen megtérülhet a magasabb építési ráfordítás.•

Címlapkép: Depositphotos/tostphoto