21
Załącznik nr 2: autoreferat strona 1. 2 AUTOREFERAT I. Informacja o habilitancie 2 II. Osiągnięcie naukowe, o którym mowa w art. 16 ust. 2 Ustawy z dnia 14 marca 2003 r. z późn. zm. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki 3 III. Omówienie celu naukowego wskazanego dzieła i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich wykorzystania 5 IV. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo- badawczych 16 V. Podsumowanie 19

załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 1.

2

AUTOREFERAT

I.

Informacja o habilitancie 2

II. Osiągnięcie naukowe, o którym mowa w art. 16 ust. 2 Ustawy z dnia 14 marca 2003 r. z późn. zm. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki 3

III. Omówienie celu naukowego wskazanego dzieła i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich wykorzystania 5

IV. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych 16

V. Podsumowanie 19

Page 2: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 2.

I. Informacja o habilitancie

Krzysztof Cebrat Stopień Doktora Nauk Technicznych, nadano mi uchwałą Rady Wydziału Architektury Politechniki Wrocławskiej, 27. września 2002 roku, na podstawie rozprawy doktorskiej pod tytułem: Zrównoważony rozwój budownictwa tanich domów jednorodzinnych w Polsce po 1989 roku. Od 1997 roku pracuję na Wydziale Architektury Politechniki Wrocławskiej; do roku 2002 – jako asystent, po roku 2002 – jako adiunkt. W 2009 roku uzyskałem uprawnienia w specjalności architektonicznej do projektowania bez ograniczeń.

Page 3: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 3.

II. Osiągnięcie naukowe o którym mowa w art. 16 ust. 2 Ustawy z dnia

14 marca 2003 r. z późn. zm. o stopniach naukowych i tytule naukowym

oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki

Za osiągnięcie naukowe, o którym mowa w art. 16 ust. 2 Ustawy z dnia 14

marca 2003 r. z późn. zm. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki, mające znaczący wkład w rozwój nauk technicznych, uznaję cykl powiązanych tematycznie publikacji, pt. Energia środowiska zbudowanego. Od projektowania parametrów środowiskowych architektury po metabolizm miast.

Wskazany cykl obejmuje 9 artykułów w czasopismach naukowych oraz 2 rozdziały w pracach zbiorowych.

1. Łukasz Nowak, Krzysztof Cebrat: Energy performance calculations for randomly generated buildings – selected results and possible applications of the developed model. [w:] XIII International Research-Technical Conference on the Problems of Designing, Construction and Use of Low Energy Housing: IOP Publishing, 2018. art. 012048, s. 1-8. IOP Conference Series - Materials Science and Engineering, ISSN 1757-8981; Vol. 415.

2. Cebrat Krzysztof: Cities, anthills and beehives. Conclusions from analyzing scaling law relationships between chosen urban features with self-organizing maps. [w:] 5th International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts, SGEM 2018: conference proceedings. Vol. 5, Urban planning, architecture & design. SGEM International Multidisciplinary Scientific Conferences on Social Sciences and Arts, ISSN 2367-5659; issue 5.2. s. 241-248. 3. Cebrat Krzysztof: Spatial limits of energy efficiency. The energy balance of the housing structure of cities: a case study. [w:] 5th International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts, SGEM 2018: conference proceedings. Vol. 5, Urban planning, architecture & design, SGEM International Multidisciplinary Scientific Conferences on Social Sciences and Arts, ISSN 2367-5659; issue 5.2. s. 363-370.

4. Cebrat Krzysztof, Nowak Łukasz: Revealing the relationships between the energy parameters of single-family buildings with the use of Self-Organizing Maps. Energy and Buildings. 2018, vol. 178, s. 61-70. Lista Filadelfijska – T, IF - 04.457 (2017) 5. Cebrat Krzysztof, Sobczyński Maciej: Scaling laws in city growth: setting limitations with Self-Organizing Maps. PLoS ONE. 2016, vol. 11, nr 12, art. 0168753, s. 1-11. Lista Filadelfijska – T, IF - 02.806

Page 4: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 4.

6. Lechowska Weronika, Cebrat Krzysztof: Modelowanie strefy buforowej w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016, nr 2, s. 20-23. 7. Cebrat Krzysztof, Lechowska Weronika: Is low-tech architecture still possible? A study of buffer zones and energy embodied in buildings in the context of energy consumption standards. [w:] 2nd International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts, SGEM 2015: conference proceedings, STEF92 Technology, s. 485-492, SGEM International Multidisciplinary Scientific Conferences on Social Sciences and Arts, ISSN 2367-5659. 8. Bać Anna, Cebrat Krzysztof: Budynki energooszczędne w praktyce. [w:] Budownictwo energooszczędne w Polsce - stan i perspektywy, red. nauk. Maria Wesołowska. Bydgoszcz : Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego, 2015. s. 333-342.

9. Nowak Łukasz, Cebrat Krzysztof, Bać Anna: Double Skin House concept - a study of buffer zone usage in a single family home. Czasopismo Techniczne. B, Budownictwo = Technical Transactions. B, Civil Engineering. 2014, R. 111, z. 8, 3-B, s. 353-361.

10. Bać Anna, Cebrat Krzysztof, Nowak Łukasz: Podwójna przegroda w zrównoważonym domu blisko zeroenergetycznym. Materiały Budowlane. 2014, nr 1, s. 22-23.

11. Bać Anna, Cebrat Krzysztof, Nowak Łukasz: Double Skin House - propozycja rozwiązania dla dostępnych domów blisko-zeroenergetycznych. [w:] Kierunki rozwoju budownictwa energooszczędnego i wykorzystania odnawialnych źródeł energii na terenie Dolnego Śląska: praca zbiorowa / pod red. Anny Bać i Jacka Kasperskiego. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2013. s. 215-224.

Page 5: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 5.

III. Omówienie celu naukowego wskazanego dzieła i osiągniętych

wyników wraz z omówieniem ich wykorzystania

Wymienione publikacje w znacznej części opierają się na doświadczeniu

nabytym przy wykonywaniu – w ramach mojej działalności zawodowej – projektów różnego typu budynków niskoenergetycznych. Do czasu (lata 2016-2018) wypracowania efektywnych metod pozyskiwania danych do obliczeń i modelowania komputerowego, umożliwiających analizy na dużą skalę, (opisanych w publikacjach wymienionych w punktach1, 3-5), stanowiły one podstawę prowadzenia badań, których celem było wskazanie możliwości ograniczenia zużycia energii i innych zasobów środowiska w projektowanych budynkach, za pomocą środków pozostających w gestii architekta.

Do najważniejszych zaliczam projekty opisane w części II.B., załącznika 3., w punktach 12-26, a w szczególności w punkcie 27 – koncepcyjny projekt konkursowy „Dom w Domu” (ang.: Double skin House) pokazany również w karcie dokumentacyjnej nr 24 w załączniku nr 6.

Projekt ten stał się podstawą moich badań, oraz inspiracją do analiz w wykonywanym pod moją opieką doktoracie.

Jest to również kontynuacja problematyki omawianej jeszcze w rozprawie

doktorskiej, w której poszukiwałem tanich sposobów ograniczenia zużycia energii w domach jednorodzinnych, nie angażujących wysokich technologii.

Koncepcja Dom w Domu powstała na przełomie 2012 i 2013 r. jako projekt

na ogólnopolski konkurs organizowany przez wydawnictwo Murator - Energooszczędny Dom Dostępny 2013. W konkursie tym uzyskała wyróżnienie.

Zgodnie z założeniami, stanowi ona propozycję budynku energooszczędnego (standard NF 15, NFOŚiGW) o bardzo niskich kosztach eksploatacji (ówcześnie szacowane na 125 zł miesięcznie) oraz ekonomicznie dostępnej dla średnio zamożnej rodziny (całkowite koszty budowy pod klucz, wraz z zagospo-darowaniem terenu, określone na 2013 r. wynosiły około 450 tys. zł).

Tak wysoką efektywność energetyczną (zapotrzebowanie na energię użytkową poniżej 15 [kWh/(m2rok)]), przy stosunkowo niskich kosztach budowy, uzyskano dzięki zastosowaniu innowacyjnej w tej skali metodzie podwójnej „powłoki”, od której koncepcja wzięła nazwę: Dom w Domu.

Zewnętrzna struktura osłonowa chroni wnętrze mieszkalne przed wpływami atmosferycznymi oraz stanowi zewnętrzną granicę buforu cieplnego, podczas gdy wewnętrzna jest właściwą strukturą konstrukcyjną i izolacyjną domu. Przestrzeń pomiędzy – czyli bufor – poza funkcją termiczną pozwala na lokaliza-cję różnych funkcji pomocniczych oraz adaptację do miejscowych warunków czy potrzeb inwestorów zmieniających się z upływem lat.

Dotąd podwójne przegrody stosowano zwykle w budynkach o dużych kubaturach. Zbliżone rozwiązania – tyle że obejmujące części bryły budynku a nie całość – stosowano z powodzeniem w budownictwie regionalnym:

Studium przypadku 2013-2015. Dom-w-Domu.

Page 6: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 6.

w postaci werand, sieni czy orawskiej kucy; albo poprzez odpowiednie integrowanie zabudowań gospodarstwa.

Omawiany projekt pozwolił sprawdzić na ile rozszerzenie tradycyjnego rozwiązania na cały budynek, w warunkach innych technologii i potrzeb użytkowników, wpłynie na architekturę, zapotrzebowanie na zasoby środowiska, zużycie energii i komfort mieszkańców.

Dwuletnie badania (modelowanie, pomiary rzeczywistych parametrów, analizy porównawcze) wskazują na korzyści z zastosowania podwójnej, przegrody: zarówno pełnej, jak i przeźroczystej.

Zapewnia ona dodatkową ochronę właściwej, ogrzewanej strefy mieszkalnej przed warunkami atmosferycznymi. Zabezpiecza przed przegrzaniem w lecie, chroniąc przed wiatrem i zimnem z jednoczesnym dobrym dostępem światła dziennego i pasywnymi zyskami solarnymi w zimie. Stwarza osłonę wyposażenia technicznego oraz dodatkową przestrzeń magazynową, jednocześnie umożliwiając zachowanie ciągłości izolacji termicznej.

Zauważalny jest jej wpływ na charakterystykę energetyczną budynków (więcej szczegółów i obliczeń zawarto w artykułach wskazanych w punktach 6 oraz 9-11, których kopie zamieszczono w załączniku nr 3). Nawet gdy nie ma w niej przeszklonych powierzchni, bardziej stabilne temperatury nieogrzewanych buforów termicznych prowadzą do mniejszej utraty ciepła przez wnętrze w sezonie grzewczym i dają lepszą ochronę przed przegrzaniem w lecie.

Obecnie obowiązujące przepisy budowlane, mają na celu osiągnięcie niemal zerowego zapotrzebowania na energię zarówno w małych, jak i dużych obiektach. Jest to poważne wyzwanie dla nowoczesnej architektury, a rozwią-zania przedstawione w projekcie koncepcji Dom w Domu są oryginalną propozycją jego realizacji.

W przypadku tego konkretnego obiektu wyniki badań były zgodne z przewi-

dywaniami. Kontynuowałem więc badania nad strefami buforowymi. Ich celem jest wykazanie ilościowych zależności między różnymi rozwiązaniami architektonicznymi i materiałowymi podwójnych przegród a bilansem energe-tycznym budynków.

Nieocenioną pomocą w tych badaniach byli współautorzy ważnych publikacji: Łukasz Nowak, specjalista w dziedzinie fizyki budowli; oraz Weronika Lechowska, która w ramach swojej pracy doktorskiej „Strefy buforowe w domach jednorodzinnych. Architektura, modelowanie, parametry energetyczne” modeluje budynki i porównuje wyniki z pomiarami rzeczywistych obiektów.

Również te badania (opisane w publikacjach wskazanych w punktach 6. i 7.) wykazują, że strefy buforowe w budynkach stanowią wartość dodaną: poza tym, że mogą być atrakcyjnym elementem architektonicznym, mogą też obniżyć zapotrzebowanie budynku na energię do ogrzewania i chłodzenia oraz są tanim sposobem na stworzenie czasowo użytkowanej przestrzeni.

Nadal jednak nie wiadomo, jak dobierać rozwiązania architektoniczne, aby uzyskać dokładne, z góry założone, wskaźniki zapotrzebowania budynku na energię. Dla przykładu: jakie architekt ma możliwości kształtowania przeszkleń,

Uogólnienie teorii: skala budynku. 2015-… Strefy buforowe; parametry energetyczne budynków: zależności

Page 7: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 7.

doboru materiałów czy formy dachu, mając narzuconą kubaturę, maksymalną wartość wskaźnika zapotrzebowania na energię do ogrzewania i orientację budynku? Odpowiedź na tak postawione pytania byłaby znaczącą pomocą w praktyce projektowej. I znalazłem ją, choć nie bez problemów…

Pierwszym był fakt, że wartości zużycia energii obliczane na podstawie symulacji są bardzo wrażliwe na zmiany w parametrach systemu wentylacji naturalnej stref buforowych, a te z kolei są bardzo trudne do dokładnego opisania i zmierzenia.

Później pojawiły się trudności z określeniem rzeczywistych zysków solarnych w przypadkach, gdy strefy buforowe są przeszklone, a pomiędzy nimi a wnętrzem o regulowanej temperaturze również stosowane są okna. Wynika to zarówno z różnych metodologii obliczeń proponowanych w normach i programach symulacyjnych (np. Energy +), jak i rozbieżności w historycznych danych meteorologicznych pozyskiwanych z różnych źródeł.

Zdecydowanie najciekawsze było jednak inne spostrzeżenie. Okazało się, że oszczędności w zużyciu energii w budynku, stosującym jednocześnie wszystkie rozwiązania maksymalizujące efektywność energetyczną stref buforowych, są zwykle niższe od sumy zysków osiąganych gdy pod tym kątem maksymalizowany jest tylko jeden ich parametr (np. powierzchnia okien zewnętrznych, powierzchnia okien wewnętrznych, masa termiczna itp.).

Jest to niezwykle istotne, ponieważ jednoznacznie wskazuje na złożony charakter zależności między parametrami, które uważamy za istotne dla bilansu energetycznego budynków. Ma też niewątpliwie olbrzymi wpływ na pracę architekta. Z jednej strony – utrudnia ją, z drugiej zaś – wbrew pozorom – daje duże pole manewru w doborze architektonicznych środków wyrazu.

Nie można już twierdzić, że zużycie energii w budynku jest wprost proporcjo-nalne do zwartości jego bryły, czy odwrotnie proporcjonalne do wartości współczynnika przenikalności przegród, lub krotności wymiany powietrza. Jak wykazały moje badania, te zależności nie są liniowe.

Można więc określić wpływ wydzielonego czynnika na energooszczędność budynku (porównując różne modele budynków z jedną zmienną), ale bardzo trudno jest określić najbardziej pożądany zestaw wielu cech (porównanie modeli budynków z wieloma zmiennymi) w specyficznych warunkach zewnętrznych.

Problem polega więc na osiągnięciu założonego poziomu zużycia energii w budynku, mając możliwość modyfikacji jednocześnie więcej niż jednego parametru (zmiennej) wpływającego na jego bilans energetyczny. Przykład oczywisty: nie można zwiększyć powierzchni okien bez zmiany powierzchni ścian; nie można zmienić formy budynku bez zmiany długości mostków termicznych czy jego masy. Innymi słowy chodzi więc o to, jakie parametry powinien ustalić architekt, gdy inne są mu narzucone czy to przez warunki lokalizacji, czy przez inwestora.

Page 8: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 8.

Fakt ten skierował moją uwagę na metody umożliwiające odkrycie tych zależności mimo ich „skomplikowania”.

Nie przypadkiem więc i nie wyłącznie z ciekawości, w 2015 r. rozpocząłem studia na kierunku Fizyka Komputerowa na Uniwersytecie Wrocławskim. Zdobyta tam wiedza z fizyki, analizy matematycznej, rachunku prawdopodobieństwa i programowania komputerowego, pozwoliły mi lepiej zrozumieć charakter zadania, jakie sobie postawiłem do rozwiązania i potencjału narzędzi, których zamierzałem użyć, takich jak Somoorganizujące się Sieci Neuronowe (ang. SOM: Self Organizing Maps).

Skoro parametry wpływające na efektywność energetyczną budynków są

uwikłane w złożony system sprzężeń, a celem badań było znalezienie ogólnej metody ich optymalizacji, należało prześledzić możliwie dużą liczbę przypadków, i poddać je analizie statystycznej.

Formułowanie uogólnień jest w dziedzinie architektury o tyle trudne, że zwykle bada się pojedyncze przypadki (budynki) o specyficznych uwarunkowa-niach (lokalizacja, użytkownik). Z kolei przebadanie dużej „próby” natrafia zawsze na problem dostępu do danych i ich niekompletności – sprowadzając analizy do czynników, które można było określić, ale niekoniecznie tych, które z założenia były istotne dla badań.

Te problemy ominięto, tworząc algorytm komputerowy generujący modele budynków (o losowych parametrach), ale z ograniczeniem do obiektów, które mogłyby w świecie rzeczywistym powstać. Pozwoliło to na stworzenie olbrzymiej bazy danych (ponad 5000. domów), opisanej kompletnym zestawem para-metrów, z których każdy był istotny dla charakterystyki energetycznej modelu.

Duża baza wskazywała na konieczność zastosowania narzędzi, które poradzą sobie z analizą wykładniczo rosnącej ilości danych (wiele parametrów /zmiennych, wiele modeli domów). Rozwiązaniem w tym przypadku okazało się pogrupowanie budynków, na podstawie wybranych cech, za pomocą SOM.

Zastosowanie tej metody pozwala przedstawić zestaw zależności między wielowymiarowymi danymi (między obiektami opisywanymi jednocześnie przez wiele parametrów) w postaci jedno- lub dwu wymiarowej sieci. Pozwala to na ich efektywną analizę: określenie, które obiekty są do siebie podobne i czym różnią się między sobą poszczególne grupy.

Grupowanie SOM odbywa się bez: - nałożonych a priori wymagań dotyczących liczby zdefiniowanych grup, - przypisania wag poszczególnym parametrom, - założeń dotyczących struktury korelacji w obrębie danych, …

…jest więc procesem nienadzorowanym i możliwie obiektywnym. Więcej na temat stosowania SOM i ustalania parametrów ich pracy, napisałem w artykułach wskazanych w punktach 2,4,5 tego załącznika, których kopie zamieszczono w załączniku nr 3.

Page 9: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 9.

W najbardziej powierzchownej warstwie, analiza wyników dokonanego grupowania potwierdza znaczenie wartości współczynnika przenikania przegród, masy termicznej i szczelności budynku dla jego efektywności energetycznej.

Lecz odkrywa też nieoczekiwane zależności, takie jak brak istotnego wpływu orientacji budynku na jego bilans energetyczny.

Ważniejsza jednak wydaje się możliwość zastosowania tej metody do ustalenia swego rodzaju „strategii” osiągania założonych wskaźników energetycznych; określenia, w jaki sposób należy dobierać w zestaw kilkanaście (w przypadku prowadzonych badań – 15) parametrów budynku, aby jego zapotrzebowanie na energię do ogrzewania wynosiło np. 75 kWh/m2/rok.

Daje to jednocześnie możliwość prześledzenia, jak zmiana jednego parametru (np. powierzchni okien w ścianie południowej) może być „zbilansowana” zmianą innego (np. masy termicznej budynku). Przykładowe, wyjaśniające ten problem, tabele przedstawione są w dołączonym do wykazu dorobku artykule (załącznik nr 3, artykuł nr 4).

Wyżej opisane odkrycia i stworzenie prototypu narzędzia umożliwiającego znalezienie optymalnego, w danych warunkach, zestawu parametrów budynku, uważam za swoje największe dotychczasowe osiągnięcie naukowe o zastosowaniu praktycznym.

Wyniki badań znacznie poszerzają wiedzę na temat związków między cechami budynków wpływającymi na ich efektywność energetyczną. Wdrożenie SOM, których prawdopodobnie nigdy nie wykorzystywano do analizy parametrów energetycznych budynków, otwiera wiele możliwości dalszych badań. Prace mogą dotyczyć różnych typów budynków (na razie rozpatrywano tylko jednorodzinne o stałej kubaturze), o różnym zakresie cech, czy umiejscowionych w innych warunkach klimatycznych.

Późniejsze zastosowanie metod, takich jak drzewa decyzyjne czy algorytmy genetyczne, byłoby kolejnym krokiem w kierunku pełniejszego zrozumienia efektów energetycznych niektórych kombinacji parametrów budowlanych. Ale i bez tego, zdobyta wiedza okazuje się cenna i praktyczna.

Z ważnych, postawionych sobie pytań, zostało jeszcze i takie: czy

oszczędności w zużyciu energii użytkowej do ogrzewania, wynikające z zastosowania nowoczesnych technologii wznoszenia budynków, przekraczają zasób energii w nie wbudowanej, a tym samym uzasadniają ich stosowanie?

Wiemy już, że są sposoby na to, by w sposób nie angażujący wysokich technologii (ani do konstrukcji budynku, ani do jego wyposażenia) wznieść energooszczędny dom. W tym zadaniu pomagają wnioski z dogłębnych analiz fizjograficznych, odwołanie się do zasad budownictwa pasywnego i wykorzystanie wypróbowanych wiele wieków temu sposobów rozmieszczania pomieszczeń i orientacji budynków.

Ale przecież domy jednorodzinne to tylko część powstających budynków i tylko część z nich będzie projektowana i budowana w opisany sposób. Nieuchronnie będą poszukiwane i wypróbowywane inne metody. Czy mają one „energetyczne” a więc i środowiskowe uzasadnienie?

Skala budynku i zespołu. 2015-… nowe technologie a energia wbudowana

Page 10: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 10.

Kultury ekologicznej nie można sprowadzać do serii nagłych i jednostronnych

odpowiedzi na problemy, które powstają w związku z degradacją środowiska, wyczerpywaniem się zasobów naturalnych i zanieczyszczeniem. Powinna być ona innym spojrzeniem, myślą, polityką, programem edukacyjnym, stylem życia i duchowości, które nadawałyby kształt sprzeciwowi wobec ekspansji paradygmatu technokratycznego. W przeciwnym razie nawet najlepsze inicjatywy ekologiczne mogą w ostateczności znaleźć się w obrębie tej samej zglobalizowanej logiki. Poszukiwanie jedynie technicznych środków zapobiegawczych na każdy problem ochrony środowiska, jaki się nasunie, oznacza wyizolowanie spraw, które w rzeczywistości są ze sobą powiązane, oraz ukrywanie prawdziwych i głębszych problemów systemu światowego.

Ojciec Święty Franciszek. Encyklika Laudato Si’. W trosce o wspólny dom.

Szersze spojrzenie na problem zrównoważenia w dziedzinie najbardziej

interesującej architekta, prowadzić powinno do pytania o bilans zysków i strat wspomnianego w cytacie podejścia technokratycznego.

Materiały, z których powstaje budynek, mają znaczący wpływ na środowisko, określany, między innymi, poprzez wielkość energii wbudowanej. Jej wartość jest, w zrównoważonym projektowaniu, jedną z podstaw Life Cycle Assessment [LCA] i podejmowania decyzji związanych z zastosowaniem konkretnych rozwiązań konstrukcyjnych, materiałowych czy dotyczących wyposażenia.

Niestety, właściwie cały świat w szacowaniu energii wbudowanej opiera się na jednym opracowaniu (Hammond G., Jones C.: Inventory of carbon and energy (ICE) Version 1,6 a.), mimo iż powszechnie wiadomo, że jej wielkość jest bardzo silnie zależna od lokalnych uwarunkowań gospodarczych. Korzystanie więc z jednej wspólnej bazy danych jest obarczone dużym błędem. Polska również takiej bazy nie posiada (jej stworzenie jest jednym z możliwych przyszłych działań habilitanta).

Analiza zależności zapotrzebowania budynków na energię użytkową do ogrzewania i zawartości energii wbudowanej wynikającej z ich wieku i technologii ich wznoszenia wskazuje, że zastosowanie nowoczesnych technologii budow-lanych jest uzasadnione. Mimo znacznego wzrostu wartości energii wbudowanej w budynki, charakteryzują się one znacznie lepszymi parametrami cieplnymi. Jednakże szybkość wzrostu wielkości energii wbudowanej w materiały jest obecnie większa niż szybkość obniżania zapotrzebowania na energię do ogrzewania – co należy uznać za zjawisko niekorzystne.

Dużo bardziej efektywnym sposobem obniżania zapotrzebowania na energię, choć dużo mniej atrakcyjnym, jest zrewidowanie naszych potrzeb odnoszących się do komfortu użytkowania. Jak wynika w przeprowadzonych przez mój zespół analiz, na przykład w warunkach klimatycznych Wrocławia, obniżenie temperatury utrzymywanej wewnątrz do 16 °C, pozwala ograniczyć zużycie energii do ogrzewania o ponad 60% w niektórych typach budynków.

Page 11: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 11.

Możliwość takiego postępowania (choć być może nie w takim zakresie) powinna być poważnie brana pod uwagę w sytuacji, gdy samą strukturą budynku i jego wyposażeniem nie można już zaoszczędzić zbyt wiele energii.

Problem jest o tyle istotny, że zgodnie z wynikami moich badań mimo podejmowanych działań w zakresie poprawy efektywności energetycznej budynków, czy gospodarki jako całości, zużycie podstawowych nośników energii (węgiel, gaz ziemny i energia elektryczna) w gospodarstwach domowych, w przeliczeniu na jednego mieszkańca – rośnie, przy czym największy wzrost odnotowano w zużyciu energii elektrycznej. Co więcej, wartości zużycia poszczególnych nośników są słabo skorelowane ze średnią roczną temperaturą i są wyżej dodatnio skorelowane z dochodem rozporządzalnym niż z ceną surowców energetycznych. Można więc wnioskować, że mimo poprawy właściwości cieplnych struktury budowlanej, całkowite zużycie energii w budynkach będzie rosło wraz ze wzrostem zamożności społeczeństwa.

O dużym – jeżeli nie zasadniczym – wpływie zachowań użytkowników na zużycie energii świadczą też moje badania, które wskazują na znaczące różnice między obliczeniowym a rzeczywistym zużyciem energii użytkowej w budynkach (traktują o tym publikacje wymienione w punkcie 3. i 8. tego załącznika, których kopie zamieszczono w załączniku 3.).

Wnioski płynące z badań w skali zespołów zabudowy (brak widocznych

efektów wzrostu efektywności energetycznej budynków) potwierdzają moje przypuszczenia, że przyczyna obecnego niezrównoważenia rozwoju ludzkiej cywilizacji ma charakter strukturalny. Żeby nie powiedzieć – wynika z samej natury rzeczy. Spostrzeżenie to jest kanwą moich badań w skali największej: miast.

Fakt, że miasta, mimo wszelkich podejmowanych działań, zwiększają swoje

zapotrzebowanie na energię, skierował moją uwagę na analogie między nimi a ekosystemami.

Uzasadnieniem takiego ukierunkowania badań jest dobrze już ugruntowana wiedza, że ewolucja każdego ekosystemu również zmierza w kierunku zwiększenia ilości przetwarzanej energii.

Może się to dziać wprost, poprzez zwiększenie poboru energii z otoczenia, albo pośrednio, poprzez wydłużenie i zwiększenie złożoności cyklu jej przetwarzania. W drugim przypadku, system jest na tyle rozwinięty, że potrafi wykorzystać większą część pobranej energii – powiedzielibyśmy, że jest bardziej efektywny, lub że większa część pobranej energii staje się dla niego użyteczna. Pierwsze jest charakterystyczne dla systemów prostych, drugie – dla złożonych.

Gdy system natrafi na ograniczenia zasobów, osiąga stan równowagi z otoczeniem. Nie oznacza to jednak zastoju, ale dalszą ewolucję tak, by do maksimum wykorzystać dostępne zasoby i uzyskać dostęp do kolejnych, dotąd niewykorzystywanych. Jeżeli więc istnieje bliższa analogia pomiędzy rozwojem miast i ewolucją ekosystemów (a przynajmniej jakościowo są do siebie podobne:

Skala miasta. 2015-… Ewolucja i metabolizm miast. NIE- zrównoważenie.

Page 12: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 12.

oba są złożone, dynamiczne i otwarte); to wzrost zużycia energii przez środowisko stworzone przez człowieka jest nieunikniony.

Od razu nasuwają się więc istotne pytania: czy działania, które podejmuję jako architekt, w jakikolwiek sposób mogą wpłynąć na tę sytuację? Czy mam prawo wymagać od inwestorów podobnego do swojego, proekologicznego zaangażowania? Czy mogę z czystym sumieniem przekonywać, że proponowane przeze mnie rozwiązania pro-ekologiczne w architekturze odniosą jakikolwiek wymierny skutek? Wreszcie – czy powinienem tę wiedzę przekazywać studentom?

Weryfikacja hipotezy, że ewolucji miast towarzyszy tendencja zwiększania

przepływu (zużycia i przetwarzania) energii, jest więc podstawowym celem moich badań.

A oto jak zamierzam ją udowodnić, i jakie elementy planu zostały już wykonane:

Jeżeli przedstawiona hipoteza jest prawdziwa, to za optymalne w danych warunkach i czasie, uznać należy systemy miejskie, które sprawnie, szybko i w dużych ilościach przetwarzają energię oraz dają taką możliwość w przyszłości. Wskazuje to na przepływy energii, jako podstawę metabolizmu miasta, i że to przepływy energii są wielkościami określającymi stan systemu. W tym zakresie miasta mogą być, podobnie do systemów przyrodniczych, modelowane za pomocą grafów.

Samo ograniczenie się do badania przepływów energii rozumianej literalnie jest jednak niewystarczające – wszak za energię należy uznać również materię, informację, kapitał czy ludzi – z ich aktywnością i twórczością. Dopiero pośród tak opisywanych miast jest szansa odnalezienia podobieństw. I dopiero taka wielość parametrów je opisujących, umożliwia odkrycie zależności w sposób istotny wpływających na ich metabolizm (a więc i na wielkość ich potencjału ewolucyjnego).

Stoimy więc przed problemem wskazania cech, istotnych dla funkcjonowania miasta a następnie:

- wyodrębnienia na ich podstawie zbiorów miast podobnych do siebie, - wskazania zależności pomiędzy tymi cechami. Jest to problem niemal identyczny do postawionego w moich badaniach nad

zależnościami między parametrami energetycznymi budynków. W istocie bowiem, mamy tu znów do czynienia ze złożonym systemem i potencjalnie skomplikowanymi relacjami wielu opisujących go zmiennych.

Dlatego też do wykonania zadania wykorzystano również Samoorganizujące się sieci neuronowe (SOM).

Tę, znaczącą część, badań, wykonaną wspólnie z genetykiem Maciejem Sobczyńskim, opisują artykuły wskazane w tym załączniku, w punkcie 2. i 5.

W pierwszym etapie stworzyłem bazę danych parametrów opisujących bilans energetyczny i przepływy energii w granicach wszystkich polskich miast w okresie 2002 – 2012. Następnie za pomocą SOM wyodrębniono grupy miast

Page 13: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 13.

podobnych pod względem wybranych parametrów i rozpoczęto analizy, w jakim stopniu badane parametry mają wpływ na przyporządkowanie miasta do konkretnego zbioru.

Co też istotne – analiza obejmowała sprawdzenie, jakie są zależności pomiędzy badanymi parametrami a wartościami zwykle przyjmowanymi jako wyznaczniki stopnia rozwoju miast: ich powierzchni, liczby ludności czy produktu brutto.

Badania do tej pory pozwoliły sformułować kilka istotnych wniosków

wzbogacających naukę o miastach. 1) Pierwszy jest związany z obecnie szeroko badanym w kontekście miast

prawem skalowania, którego ślady obowiązywania znajdywano w rozwoju infrastruktury, zapotrzebowaniu na energię czy grunt, rozwoju sieci powiązań międzyludzkich, produktywności i innych.

Prawo skalowania wydaje się istotne z co najmniej dwóch powodów. Po pierwsze: potencjalnie pozwala, na pewnym poziomie ogólności, przewidzieć stan miasta i perspektywy jego rozwoju, np. na podstawie jego wielkości. Po drugie: wskazuje jednoznacznie, że miasta są systemami złożonymi, dynamicznymi i otwartymi – a więc uprawnione wydaje się badanie ich narzę-dziami podobnymi do tych, których używa się w badaniu na przykład ekosystemów czy organizmów żywych. Lecz wówczas powinniśmy mówić nie tyle o rozwoju miast, co o ich ewolucji.

Skoro zaś ewolucja reaguje na zmienne, zewnętrzne uwarunkowania poprzez dostosowanie, to nie ma celu. Nie ma uprzednio wyznaczonego kierunku zmian. Powstają więc poważne wątpliwości, czy prawo skalowania może spełniać, pokładane w nim przez wielu, nadzieje predykcyjne.

Moje badania pokazują, że faktycznie: tej funkcji nie spełnia. Eksponentę opisującą rozkład dwóch wybranych cech zbioru miast należy traktować wyłącznie jako obraz pewnego stanu systemu złożonego.

Wyniki badań pokazują, że przewidywanie cech miast jest prawdziwe tylko wówczas, gdy patrzymy na odpowiednio duży i zróżnicowany zbiór miast – na bardzo wysokim poziomie ogólności. Gdy rozważa się grupy miast podobnych do siebie, można zauważyć, że w żadnej z badanych grup rozkład zależności cech opisujących miasta w grupie nie pokrywa się z rozkładem wykazywanym przez wszystkie miasta wzięte razem.

Używając częstego porównania, istnieją prawa dość ogólne aby obowiązywały zarówno mrowiska, jak i ule pszczele. Ale to wcale nie znaczy, że identyczne prawa obowiązują zarówno mrówki, jak i pszczoły. Relacje pomiędzy ważnymi cechami określającymi parametry ich życia są bardzo różne i nie zawsze podlegają prawu skalowania.

Nie znaczy to jednak, że istnienie prawa skalowania jest jego jedyną wartością poznawczą. Wiedząc, jakich cech ono dotyczy oraz znając ich zmiany w czasie, można odkrywać istotne zależności między parametrami złożonego systemu, jakim jest miasto.

Page 14: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 14.

Podobnie też, jak to jest w przypadku parametrów energetycznych budynku, nie należy rozważać wybiórczo pojedynczych cech miasta, ponieważ są one zależne od innych. W związku z tym np. fakt, że w pewna cecha miasta ma rozkład opisywany wysoką eksponentą, niekoniecznie oznacza jego niesta-bilność: może być ona niwelowana innymi jego cechami.

2) Można uznać, że grupy miast powstałe w wyniku zastosowania algorytmu SOM, są analogią odrębnych gatunków. O ich odrębności nie stanowi jednak wyłącznie wielkość, czy wyłącznie dochód należących do nich miast, ale jednoczesne „oddziaływanie” wszystkich ich cech. Ewolucja miast prowadzi w równym stopniu do każdej z obecnie istniejących ich form. Warunki zewnętrzne wywierają presję i wywołują w nich zmiany. Jednak każda z grup będzie na zmieniające się warunki odpowiadać inaczej.

3) Najbardziej wrażliwe na zmiany są miasta, w których przeciętne zużycie energii w przeliczeniu na 1m2 mieszkania (jeden z parametrów grupujących) jest największe. Szczególny wniosek, gdy spojrzeć na skalę zagadnienia, ale ważny z punktu widzenia pracy architekta. Rozsądnym wydaje się więc sprawdzić, w jaki sposób tę energię najlepiej zmniejszyć – co też czynię w badaniach zarówno w skali zespołów zabudowy, jak i pojedynczych budynków.

Obecnie prowadzę analizy zmierzające do określenia, które z cech

opisujących miasta (związanych z przepływami energii) mają decydujący wpływ na ich przydzielenie do grup. Umożliwi to skupienie uwagi na mniejszej liczbie zmiennych i przejście do kolejnych etapów badań.

W kolejnym kroku, dla wytypowanych miast – reprezentantów poszcze-gólnych zbiorów, stworzony zostanie model – graf, w którym wierzchołkami będą obiekty (systemy) przetwarzające energię a krawędziami – przepływy energii.

Celem nadrzędnym będzie stwierdzenie zależności pomiędzy parametrami grafu a potencjałem ewolucyjnym miast oraz podobieństw między systemami miejskim i przyrodniczymi.

Wydaje się, że dość dobrze rozpoznane zagadnienia związane z porów-

naniem przepływów energii na zasadzie: wejście-wyjście, wymagają obecnie uzupełnienia o wiedzę, co z ową energią dzieje się w granicach miast; w jaki sposób jest ona przetwarzana. A także – jak sposób jej przetwarzania wpływa na możliwości dalszego rozwoju miasta.

Zastosowana metoda analizy za pomocą samoorganizujących sieci neuronowych daje możliwość wyodrębnienia możliwie niewielkiej liczby parametrów opisujących rozwój miast, aby móc skutecznie ów rozwój modelować i przewidywać. Z kolei stwierdzenie podobieństw w rozwoju miast i ekosystemów poszerzy możliwości dalszych badań nad rozwojem urbanistycznym poprzez ewentualną implementację metod badawczych stosowanych w badaniu ekosystemów do badania miast.

Właściwie ukierunkowane badania nad metabolizmem miast mogą się przyczynić do rozwiązania wielu problemów związanych z ekologią zespołów urbanistycznych i ich wpływu na środowisko przyrodnicze. W szczególności

Page 15: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 15.

w przewidywaniu przyszłych wymagań odnośnie użytkowania zasobów naturalnych i zarządzania nimi.

Choć podstawowe pytanie o przewidywania kierunków rozwoju i jego

ewentualnego zrównoważenia nie doczekało się jeszcze jednoznacznej odpowiedzi, to wnioski z prowadzonych badań są obiecujące i dają podstawy do optymizmu:

- mimo iż - technologicznie - potencjał do poprawy energooszczędności budynków wydaje się, w tej chwili, już niewielki, istnieje konfiguracja parametrów budynku (forma, orientacja, przeszklenia, struktura...), optymalna pod względem energetycznym w danych warunkach, a rozwijane przeze mnie narzędzie umożliwia jego ustalenie,

- oszczędności z modernizacji struktury zabudowy nie tylko podnoszą efektywność wykorzystania energii, ale są prawdopodobnie kierowane w stronę zwiększenia złożoności i różnorodności form aktywności miast;

- z kolei proces ten umożliwia zwielokrotnienie krążenia energii wewnątrz systemu i ekstrakcję użytecznej energii w stopniu dotąd niemożliwym do osiągnięcia. Dzięki temu, pobieranie przez miasta energii z zewnątrz może być ograniczane.

Page 16: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 16.

IV. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych

Pozostałe osiągnięcia mogę podzielić na trzy podstawowe grupy:

1) uzupełnienie, bądź rozwinięcie, pewnego szczególnego problemu, zauważonego podczas prowadzenia głównych tematów badań,

2) pracę na rzecz poprawy jakości życia osób z niepełnosprawnościami, 3) dydaktykę.

W grupie pierwszej chciałbym wymienić wnioski płynące z badań opisanych między innymi w artykułach wymienionych w punktach 2-5 części E załącznika 4. Wszystkie one dotyczą propozycji zastosowania, stworzonego przeze mnie wskaźnika energii wbudowanej w wartość ekonomiczną, do oceny wpływu budynku na środowisko. Jest to próba podkreślenia związku między wartością ekonomiczną a zużyciem zasobów środowiska.

Choć bardzo podobny do wskaźnika efektywności energetycznej gospodarki opracowywanego przez GUS, nowy wskaźnik potencjalnie daje możliwość lepszego zrozumienia wpływu na środowisko konkretnej inwestycji. Opisuje też zrównoważenie sektora budowlanego (na podstawie łatwo dostępnych danych aktualizowanych co rok).

Jego przewaga nad posługiwaniem się wartością energii wbudowanej wyraża się z kolei bardziej całościowym podejściem. Szacuje on nie tylko wpływ „fizycznych” elementów z jakich składa się budynek, ale też jego wartości ekonomicznej, za którą, poza zużyciem zasobów, stoi również dochód poddostawców i dostawców i wszystko co z owym dochodem się wiąże: konsumpcją lub kolejnymi inwestycjami.

Osobnym, ale ważnym, obszarem moich zainteresowań jest analiza skutków

integrowania procesu projektowego. Potencjalne korzyści z integracji to nie tylko zwiększenie szans na dalsze ograniczenie negatywnego wpływu budynków na środowisko (interdyscyplinarne poszukiwanie optymalnych rozwiązań), ale też zwiększenie prawdopodobieństwa, że budynki będą właściwie użytkowane. Włączenie w proces projektowy przyszłych użytkowników i obsługi budynku, powoduje (co zostało potwierdzone licznymi studiami przypadków), że zainteresowane strony są bardziej świadome, jak budynek powinien funkcjonować i jaka jest w tym ich rola. Zintegrowany proces projektowy jest więc też w pewnym sensie narzędziem edukacji ekologicznej. Traktują o tym, między innymi, publikacje wymienione w punktach 7 i 8 części E załącznika 4. oraz w punkcie 8. niniejszego autoreferatu. Problematyka była też tematem prowadzonego przez mnie szkolenia dla projektantów: „Zielony Wrocław” w grudniu 2018 r. (wskazana w punkcie 1, części II. I (b) załącznika 6.).

Page 17: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 17.

Drugą, bardzo dla mnie istotną częścią dorobku, jest działalność na rzecz osób niepełnosprawnych. W ścisłej współpracy z Anną Bać, brałem udział w dwóch programach: „Tworzenie warunków dla zachowania samodzielności i niezależności osób niepełnosprawnych” oraz „Równe szanse” (wskazane w punktach 5. i 6. części II A załącznika 6.). W ich ramach opracowano ankietę oceniającą dostosowywanie obiektów użyteczności publicznej dla potrzeb osób niepełnosprawnych, prowadzono nadzór nad jej przeprowadzeniem (zbadano około 7500 obiektów we Wrocławiu). Wyniki posłużyły do stworzenia internetowej mapy (bazy adresowej) obiektów użyteczności publicznej pokazującą ich dostosowania do potrzeb osób z dysfunkcją narządu ruchu.

Kontynuacją i uszczegółowieniem tych prac było przygotowanie analizy przystosowania wrocławskiego Ogrodu botanicznego i Ogrodu zoologicznego dla potrzeb osób niepełnosprawnych (opracowanie kryteriów oceny, przeprowa-dzenie inwentaryzacji, sporządzenie analiz, koncepcja zmian i szacunkowe koszty).

Zwieńczeniem i największym osiągnięciem w tym zakresie jest, według mnie, opracowanie w 2017 roku „Wrocławskich Standardów Kształtowania Przestrzeni Miejskich Przyjaznych Pieszym”. Ważną częścią tego opracowania (praca zbiorowa pod moim kierownictwem), jest rozdział normujący zasady i rozwiązania konieczne dla kształtowania przestrzeni bez barier, dostępnej dla wszystkich, bez względu na różny stopień sprawności psychofizycznej.

Cele opracowania były oczywiście szersze i wpisane w idee zrównoważonego rozwoju: w połączeniu z konsekwentną realizacją polityki mobilności (i nadzorem nad nią, zwłaszcza w zakresie rozwoju alternatywnych, wobec samochodu, form poruszania się), wdrożenie Standardów ma się przyczynić do poprawy jakości środowiska miejskiego.

Doświadczenia na polu badań i działalności zawodowej przenoszę na pole

dydaktyki. Kształtowanie przyjaznej przestrzeni miejskiej jest np. tematem poruszanym zarówno w pracy ze studentami, jak również w zajęciach i warsztatach prowadzonych przeze mnie dla uczniów gimnazjów i szkół podstawowych.

Od czasu uzyskania stopnia doktora, wyniki swoich badań wdrażam w nowe

elementy programu nauczania studentów Wydziału Architektury. Są to: systemy oddziaływania budynków na środowisko, jednorodzinne budownictwo ekologiczne, tanie budownictwo energooszczędne, pasywne systemy wykorzy-stania energii czy analiza uwarunkowań lokalizacji.

Od roku akademickiego 2001/2002 stosuję w ocenie projektów studenckich zasady kompensacji ekologicznej i szacowania oddziaływania budynków na środowisko. Od roku 2010 wprowadziłem na zajęcia uproszczony system punktacji opracowany na podstawie samodzielnie przetłumaczonego i zaadaptowanego programu LEED ND.

W tym samym czasie, wspólnie z Anną Bać, a później we współpracy z pracownikami rodzimego Zakładu Kształtowania Środowiska, opracowałem innowacyjne programy nauczania projektowania budynków i zespołów

Page 18: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 18.

ekologicznych. Początkowo obejmowały one wydzielone autorskie kursy, takie jak Budynki ekologiczne – problemy projektowe. Z czasem jednak dostrzegłem konieczność modyfikacji samego trybu nauczania. System zastosowany w autorskim kursie Projektowanie zrównoważonego środowiska mieszkaniowego (opisany w artykule wskazanym w punkcie 1. części II.A. załącznika 4.) przyniósł bardzo dobre rezultaty dydaktyczne: umożliwił studentom głębsze poznanie najważniejszych problemów związanych ze zrównoważonym gospodarowaniem gruntem, wodą, energią i zielenią; przy jednoczesnym zachowaniu wartości społecznych projektowanych zespołów.

Równolegle opracowywałem program i wdrażałem ścieżkę dydaktyczną Zrównoważona Architektura.

Są to do dziś, jedyne na Wydziale Architektury Politechniki Wrocławskiej zajęcia, na których w ramach 4. kursów opracowuje się jeden projekt, w różnych stopniach szczegółowości, z uwzględnieniem zasad zrównoważonej architek-tury, przy współudziale wykładowców i prowadzących – przedstawicieli innych branż związanych z architekturą (np. konstrukcje, fizyka budowli).

Obecnie pracuję nad rewizją kompletnego programu nauczania i zmianą organizacji pracy dydaktycznej Wydziału Architektury.

Page 19: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 19.

V. Podsumowanie

Problem ogólny: Czy zrównoważony rozwój, rozumiany jako zintegrowane działania polityczne, gospodarcze i społeczne z zachowaniem równowagi przyrodniczej i trwałości procesów przyrodniczych, mające na celu zagwarantowanie możliwości zaspokojenia podstawowych potrzeb społeczności teraz i w przyszłości – jest możliwy? Uszczegółowienie: Czy ewolucja środowiska zbudowanego, rozumianego jako przestrzeń przekształconą przez człowieka, podlega tym samym prawom, co ewolucja środowiska przyrodniczego? Problem szczególny: Czy, w jaki sposób i w jakim stopniu, architekt oddziałuje na przepływy energii w środowisku zbudowanym?

Podjęte działania Poszukiwanie taniej (w sensie

całkowitych kosztów) i atrakcyjnej formalnie

alternatywy dla architektury domów pasywnych.

Sprawdzenie czy rozwój technologii budowlanych

przyczynia się do oszczędności energii

w zespołach zabudowy.

Sprawdzenie czy rozwój (ewolucja?) miast przebiega w sposób analogiczny do

ewolucji ekosystemów przyrodniczych.

Badania

Analiza wpływu stref buforowych

na bilans energetyczny

budynku.

Strategie doboru

parametrów energetycznych

budynku. (Optymalizacja

wielokryterialna)

Nowe technologie a energia wbudowana:

bilans energetyczny w skali zespołu zabudowy.

Wskazanie różnic i podobieństw pomiędzy

miastami w ich metabolizmie.

Projekty

1] Koncepcja Dom w Domu i jej analizy. 2] Analizy różnego typu stref buforowych.

1] Losowe generowanie modeli budynków i ich analiza statystyczna. 2] Analiza zależności między parametrami energetycznymi budynków: SOM.

1] Wskaźnik energii wbudowanej w wartość ekonomiczną. 2] Analiza całkowitego bilansu energetycznego zespołu zabudowy.

1] Grupowanie wszystkich polskich miast (SOM). 2] Analiza wartości wskaźników energetycznych grupowanych miast. 3] Rewizja prawa skalowania w rozwoju miast.

Page 20: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7

Załącznik nr 2: autoreferat strona 20.

Wnioski z dotychczasowych badań

1] Niektóre tradycyjne technologie budowlane i formy architektoniczne nadal mają potencjał obniżania zapotrzebowania budynków na energię. 2] Decydujące w tej mierze jest właściwe określenie potrzeb użytkownika, szczególnie w zakresie komfortu termicznego. 3] SOM jest właściwym narzędziem doboru cech budynku, minimalizujących jego zapotrzebowanie na energię.

1] Udział energii wbudowanej w strukturę zabudowy w ogólnym bilansie energetycznym rośnie, co wskazuje na konieczność poszukiwania innych, nie technologicznych sposobów oszczędzania energii. 2] Zasadniczy wpływ na bilans energetyczny zespołu zabudowy ma zachowanie użytkownika.

1] Mimo złożonych zależności między cechami opisującymi metabolizm miast, za pomocą SOM można wskazać grupy miast podobnych do siebie. 2] O odrębności grup nie stanowi wielkość miast czy ich dochód, ale zbiór złożonych zależności między wszystkimi cechami opisującymi metabolizm miasta. 3] Prawo skalowania nie determinuje rozwoju miast.

Cele na przyszłość

1] opracować kompletną metodę konfiguracji wielu parametrów budynku optymalnych pod względem energetycznym w danych warunkach.

1] Stworzenie bazy danych energii wbudowanej – warunki Polski. 2] Określenie wpływu zachowań użytkowników na zużycie energii w skali zespołu zabudowy.

1] Wskazanie elementów systemu istotnych dla przepływu energii. 2] Określenie potencjału ewolucyjnego miasta. 3] Znalezienie związków między metabolizmem miasta a typem reprezentowanej sieci.

Tematy przyszłych badań

1] Analizy zależności stref buforowych od ich wybranych parametrów (SOM). 2] Analizy zależności parametrów energetycznych różnych typów budynków (SOM).

1] Gromadzenie i weryfikacja danych energii wbudowanej – warunki Polski. Rewizja norm. 2] Analiza wpływu zachowań użytkowników na zużycie energii w skali zespołu zabudowy (SOM).

1] Stworzenie modelu sieci wybranych miast. 2] Analiza przepływów energii w ramach wytypowanych sieci. 3] Stworzenie mapy krajobrazu energetycznego miasta. 4] Możliwości wykorzystania deskryptorów entropowych do badania struktury urbanistycznej.

Page 21: załącznik 2 autoreferat end - wa.pwr.edu.plwa.pwr.edu.pl/fcp/VGBUKOQtTKlQhbx08SlkTUABQX2o8DAoHNiwFE1... · w domu jednorodzinnym. Materiały Budowlane. 2016 , nr 2, s. 20-23. 7