Obecnie obserwujemy światowy wyścig w budowie nie tylko najwyższych, ale i najbardziej ekologicznych drapaczy chmur.
Początek nowoczesnego budownictwa wysokiego możemy datować na lata 1860–1870. W tym właśnie okresie w Chicago oraz Nowym Jorku powstały pierwsze szkoły budownictwa wysokiego. Rozwój ten został umożliwiony dzięki skonstruowaniu w 1853 r. windy przez Elishę Otisa, a następnie wprowadzeniu napędu elektrycznego w 1880 r.
Wykres 1. Narastający wykaz budynków na świecie o wysokości ≥ 200 m, w latach 1920–2014 [3]
Do końca lat 70. XX w. większość wysokościowców powstawała w Stanach Zjednoczonych. W tym okresie wzniesiono takie budynki, jak: John Hancock Center (243 m), World Trade Center (415 i 417 m) czy Sears Tower (442 m) – po modernizacji na budynek pasywny nazwany Willis Tower (fot. 1). Przez wiele lat wieżowce te pozostawały najwyższymi na świecie [1, 2].
Fot. 1. Willis Tower w Chicago (fot. T. Błaszczyński). Fot. 2. Burj Khalifa w Dubaju (fot. G. Błaszczyńska)
W kolejnych latach tendencja ta powoli zaczęła przenosić się w kierunku Azji. Drapacze chmur powstawały w takich miejscach, jak Hongkong, Singapur czy Tajwan. Jednakże dopiero przełom XX i XXI w. przyniósł prawdziwy boom na budowę wieżowców. Azja oraz państwa Bliskiego Wschodu prześcigają się w wysokościach budynków, wznosząc coraz wyższe i wyższe konstrukcje i pozostawiając Stany Zjednoczone daleko w tyle. Z końcem drugiego tysiąclecia najwyższy budynek świata powstał w Malezji (Petronas Tower – 451 m), a w pierwszej dziesiątce najwyższych budynków aż osiem znajdowało się poza USA, z czego siedem w Chinach. Przyrost wysokości między najwyższymi wieżowcami wynosił ok. 20–60 m. Do momentu powstania Burj Khalifa (fot. 2) nie sądzono, że można dokonać tak wielkiego przeskoku. 16 sierpnia 2009 r. zakończyła się budowa najwyższego budynku na świecie, pokonującego dotychczasowego rekordzistę Taipei 101 o 298 m. Burj Khalifa osiągnął wysokość 828 m, jednakże wielkie otwarcie przez szejka Muhammada i dopuszczenie do użytkowania nastąpiło dopiero 4 stycznia 2010 r. [4, 6–10].
Zobacz:
Najwyższe wieżowce w Warszawie
Wieżowiec Pi – najwyższy drewniany budynek w Szwajcarii
Warszawski wieżowiec The Bridge
Z realizowanych w 2012 r. wieżowców już trzy z czterech znajdowały się w Dubaju. Są tam również trzy najwyższe budynki mieszkalne na świecie. Aktualnie w budowie jest 435 budynków o wysokości ≥ 200 m, w tym 96 superwysokich (≥ 300 m) i trzy megawysokie (≥ 600 m) [3]. Wykres 1 pokazuje przyrost budynków o wysokości ≥ 200 m od 1920 do 2014 r., z podziałem na istniejące i projektowane.
Wieżowce w Dubaju. Fot. stock.adobe/Monica
Trochę inaczej prezentuje się sytuacja w Europie. Przez wiele lat uważano, że wysokościowce zdeformują historyczną zabudowę. Jednak w latach 70. XX w. pogląd ten się zmienił. W Europie również zaczynają powstawać wieżowce, lecz nie na taką skalę jak w Azji czy na Bliskim Wschodzie, gdyż osiągają tu ok. 300 m, a średnia wysokość takich obiektów to 150–180 m. Obecnie najwyższy budynek europejski znajduje się w St. Petersburgu i mierzy 462 m. Jest on niemal o 370 m niższy od najwyższego drapacza chmur. W 2009 r. w Europie znajdowało się tylko 19 budynków o wysokości ≥ 200 m. Do końca 2014 r. było ich już 44, z czego aż 13 w Moskwie. Należy podkreślić, że aktualnie to właśnie tam spośród wszystkich miast europejskich znajduje się najwięcej budynków o wysokości ≥ 200 m.
Po wydarzeniach 11 września 2001 r. pojawiały się głosy, że epoka wieżowców się skończyła, a niektórzy proponowali nawet obniżenie ich wysokości, głównie ze względów bezpieczeństwa. Jednak w ciągu ostatnich lat wykształciła się międzynarodowa, silna tendencja do budowania wysoko. Dodatkowo, biorąc pod uwagę dzisiejsze trendy proekologiczne, powstają wspaniałe, przyjazne środowisku drapacze chmur [5, 11–13].
Budynki wysokie, Moskwa. Fot. stock.adobe/DedMityay
Sprawdź:
Varso Tower – najwyższy budynek w Polsce
Budynki blisko zeroenergetyczne – zastosowanie pomp ciepła i instalacji fotowoltaicznych
Budynki blisko zeroenergetyczne w Polsce
Budynki wysokie jako przykład dążenia do zeroenergetyczności
Idea budownictwa zeroenergetycznego bardzo szybko znalazła zastosowanie w realizacji prestiżowych inwestycji. Celem stało się zaprojektowanie budynków o wielkiej powierzchni użytkowej, takich jak wysokie biurowce czy hotele, w których w pełni wykorzystano technologie pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Zastosowanie takich rozwiązań w wysokościowcach, w których fasady mają ogromne powierzchnie, wręcz stworzone do pozyskiwania energii słonecznej, a możliwości zlokalizowania turbin pozyskujących energię z wiatru są bardzo duże, było oczywistą konsekwencją postępu technologicznego. Przy tym nowe projekty cechuje coraz bardziej skomplikowana i różnorodna forma bryły obiektów. Obecne tendencje proekologiczne wymagają, by budynki były jak najbardziej samowystarczalne pod względem energii. Dlatego coraz większą popularnością cieszą się tzw. rozwiązania inteligentne. Dzięki nim reguluje się wewnętrzną wilgotność i temperaturę powietrza, łączy wentylację automatyczną z naturalną, a także ogranicza zużycie energii nawet do 70%. Jedną z idei proekologicznych jest projektowanie wieżowców bioklimatycznych. W tego rodzaju obiektach powinno zwiększyć się komfort użytkowników przez kontakt ze światem zewnętrznym oraz zielenią wewnątrz budynków, za pomocą ogólnodostępnych tarasów czy wielopoziomowych atriów. Stosuje się również żaluzje na elewacji, które w zależności od pogody dogrzewają pomieszczenia, chronią je przed utratą ciepła bądź izolują przed zbytnim nagrzaniem [12].
Rys. 1. Rzut budynku Commerzbank we Frankfurcie wraz z zagospodarowaniem kondygnacji powtarzalnej [16]
Jednym z najbardziej kosztochłonnych wymagań jest wentylacja oraz ogrzewanie budynków. W budynkach wysokich stanowi to ok. 30% zapotrzebowania energetycznego. Coraz częściej stosowanym rozwiązaniem, zmniejszającym te koszty, jest zastosowanie wentylacji naturalnej. Pierwszym obiektem, w którym ją wprowadzono, był zrealizowany w 1997 r. budynek Commerzbank we Frankfurcie nad Menem, długo przed uchwaleniem pierwszych dyrektyw europejskich dotyczących energooszczędności. Wieżowiec zaprojektowany przez Sir Normana Fostera mierzy 258,7 m i do roku 2005 był najwyższy w Europie. Obecnie zajmuje ósme miejsce. Zastosowano w nim wiele nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych, materiałowych oraz proekologicznych. Zaprojektowano go na planie trójkąta równobocznego o zaokrąglonych wierzchołkach oraz nieco wypukłych bokach o długości ok. 60 m. Część ogrodowa zajmuje aż cztery kondygnacje i, aby utrzymać sztywność budynku, co czwarte piętro zmienia bok trójkąta (rys. 1). Narożne kolumny oprócz funkcji konstrukcyjnej zapewniają cyrkulację powietrza, tworząc podstawę wentylacji w budynku [13–15]. Dzięki wewnętrznemu atrium oraz podzieleniu przestrzeni budynku na trzy części i stworzeniu w jednej z nich ogrodu zimowego dostarczono do każdego miejsca wewnątrz światło dzienne. Pełna wysokość okien powoduje, że ilość światła docierająca do wewnątrz jest wystarczająca do pracy i przez większą część dnia nie potrzeba używać sztucznego oświetlenia (rys. 2).
Rys. 2. Schemat oświetlenia dziennego w budynku Commerzbank we Frankfurcie [16]
Fot. 3. Bank of America Tower w Nowym Jorku, USA (fot. © mandritoiu – stock.adobe.com) |
Nowoczesne rozwiązania technologiczne zastosowano również w Bank of America Tower (fot. 3) wzniesionym w 2009 r. w Nowym Jorku. Biurowiec ma 58 pięter i został zaprojektowany przez Cook+Fox Architects. Jako pierwszy budynek wysoki otrzymał certyfikat LEED Platinum. Do najciekawszych rozwiązań technologicznych w nim zastosowanych należą [3]:
Mimo efektywności zastosowanych rozwiązań i wykonania konstrukcji budynku w znacznej części z materiałów pozyskanych z recyklingu, Bank of America Tower nadal generuje bardzo duże zapotrzebowanie na energię elektryczną, gdyż blisko 1/3 jego powierzchni użytkowej jest zajmowana przez sprzęt komputerowy. Nowojorski biurowiec wskazał jednak kierunek, w którym powinno się podążać, by stworzyć pierwszy w pełni ekologiczny budynek wysoki spełniający standardy budynku zeroenergetycznego [16]. |
W dalszej części artykułu:
Zeroenergetyczne budynki wysokie w Chinach
Lista obecnych i przyszłych najwyższych budynków świata
 |
prof. nadzw. dr hab. inż. Tomasz Z. Błaszczyński Eur Ing. CEng MIStructE |
Literatura
1. Y. L. Chew, Construction Technology for Tall Buildings 3Rd Edition, Singapore, World Scientific Publishing, 2009.
2. A.Z. Pawłowski, I. Cała, Budynki wysokie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013, wyd. 2.
3. Tall buildings in numbers, CTBUH Journal 1/2013.
4. http://www.ctbuh.org/
5. T. Błaszczyński, B. Ksit, B. Dyzman, Budownictwo zrównoważone z elementami certyfikacji energetycznej, DWE, Wrocław 2012.
6. Council on Tall Buildings and Urban Habitat: Planning and Design of Tall Buildings. A Monograph in 5 volumes, ASCE, New York 1978–1981.
7. Council on Tall Buildings and Urban Habitat: Developments in Tall Buildings, Van Nostrand Reinhold Company, New York 1983.
8. Council on Tall Buildings and Urban Habitat: Advances In Tall Buildings, Van Nostrand Reinhold Company, New York 1986.
9. Council on Tall Buildings and Urban Habitat: Tall Buildings and Urban Environment Series, McGraw-Hill Inc., New York 1992–1995 (10 parts).
10. Tall and Green: Dubai Congress Review, 8th World Congress, held in Dubai UAE, March 3–5 2008, CTBUH 2008.
11. Asia Ascending: Age of the Sustainable Skyscraper, 9th World Congress Proceedings Shanghai, CTBUH 2012.
12. T. Błaszczyński, Specyfika technologiczno-konstrukcyjna budynków wysokich [w:] Budownictwo na obszarach zurbanizowanych. Nauka, praktyka,
perspektywy, red. A. Halicka, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2014.
13. M. Kenan, C.T. Marco, Commerzbank-Tower, Frankfurt 2006.
14. J. Arend, M. Benkert, A. de Filippis, T. Saretta, Commerzbank Tower, Frankfurt 2002.
15. Commerzbank. Frankfurt am Main, Sir Norman Foster and Partners, Londyn 2003.
16. T. Błaszczyński, B. Ksit, L. Grzegorczyk, Nowa certyfikacja energetyczna budynków jako element budownictwa zrównoważonego, Wydawnictwo
PP, Poznań 2018.
17. M. Waltrowska, T.Z. Błaszczyński, Ekobudynki wysokie, „Izolacje” 6/2014.
18. R. Frechette, R. Gilchrist, Toward Zero Energy: A Case Study of the Pearl Tower, Guangzhou, China, CTBUH 8th World Congress, Dubai, March
3–5 2008.
19. T. Błaszczyński, B. Gwozdowski, Czy budownictwo wysokie może być ekologiczne? [w:] Ekologia w budownictwie, red. T. Błaszczyński, L. Runkiewicz, DWE, Wrocław 2014.
20. F. Le, J. Antell, M. Reiss, Pearl River Tower Guangzhou: Fire Protection Strategies for an Energy Efficient High-Rise Building, CTBUH 8th World
Congress, Dubai, March 3–5 2008.
21. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_future_tallest_buildings
22. D. Malott, L. Robertson, H. Keisuke, W. Heidi, Next Tokyo 2045: A Mile-High Tower Rooted in Intersecting Ecologies, CTBUH Journal 2/2015.
