Key determinants of autonomous building development

• Autorzy: Mach Aleksandra , Sagan Joanna , Sobotka Anna

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2023.144167

Warianty tytułu

PL

Uwarunkowania rozwoju budynków samowystarczalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The construction and operation of buildings is characterized by resource intensity in the form of massive consumption of raw materials and products, large financial and human labor expenditures, energy consumption, water consumption, long term, and significant environmental impacts, especially during their use. The currently implemented concept of sustainable development and circular economy influences the directions of development of construction industry and increases interest in self-sufficient buildings, especially in terms of energy, use of closed water circuits, use of waste materials. The aim of the article is to analyse the key determinants for the development of autonomous buildings. The general idea is that an autonomous building is designed to function without the support and services provided by public facilities, such as power, water, gas and sewage networks, waste management, and even the provision of food. On the basis of literature analysis and expert interviews, the factors characterizing this type of construction were determined. Their analysis by means of the DEMATEL method allowed to assess and indicate the most significant cause-and effect relationships conditioning the development of autonomous buildings.

PL

Budowa i eksploatacja budynków charakteryzuje się zasobochłonnością w postaci masowego zużywania surowców i wyrobów, dużych nakładów finansowych i pracy ludzi, zużycia energii, wody, oddziaływania w długim okresie i znacząco na środowisko, w szczególności podczas ich użytkowania. Wdrażana aktualnie koncepcja zrównoważonego rozwoju i gospodarki cyrkulacyjnej ma wpływ na kierunki rozwoju budownictwa i wzmaga zainteresowanie budynkami samowystarczalnymi, w szczególności pod względem energetycznym, stosowania obiegów zamkniętych wody, wykorzystywania materiałów odpadowych. Celem artykułu jest analiza uwarunkowań rozwoju budynków samowystarczalnych. Na podstawie analizy literatury i badań rynku określono czynniki charakteryzujące tego typu budownictwo. Ich analiza za pomocą metody DEMATEL pozwoliła na ocenę i wskazanie najistotniejszych związków przyczynowo-skutkowych warunkujących rozwój budynków samowystarczalnych.

Słowa kluczowe

EN

self-sufficient building; autonomous building; low-energy building; DEMATEL method; earthship; operation; cause and effect reasoning

PL

budynek samowystarczalny; dom energooszczędny; dom autonomiczny; earthship; eksploatacja; metoda DEMATEL; związek przyczynowo-skutkowy

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 69, nr 1
• Strony: 181--195
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Mach Aleksandra

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7236-2567

autor

Sagan Joanna

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4137-6613

autor

Sobotka Anna

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4477-8821

Bibliografia

• [1] Główny Urzad Statystyczny, Budownictwo w 2021 roku. [Online]. Available: https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/ przemysl-budownictwo-srodki-trwale/budownictwo/budownictwo-w-2021-roku,13,13.html. [Accessed: 30 May 2022].
• [2] “Living conditions in Europe - housing - Statistics Explained”, Eurostat Statistics Explained. [Online]. Available: https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Living_conditions_in_Europe_-_housing#Key_findings. [Accessed: 30 May 2022].
• [3] H. Borucińska-Bieńkowska, “Budownictwo mieszkaniowe a polityka funkcjonalno-przestrzenna - wybrane zagadnienia”, Builder, vol. 279, no. 10, pp. 29-32, 2020, DOI: 10.5604/01.3001.0014.4020.
• [4] T. Kaczmarek, Stan, struktura przestrzenna i kierunki rozwoju mieszkalnictwa w aglomeracji poznańskiej październik 2015. Centrum Badań Metropolitalnych, 2015.
• [5] M. Chen Austin, K. Chung-Camargo, and D. Mora, “Review of zero energy building concept-definition and developments in Latin America: A framework definition for application in Panama”, Energies, vol. 14, no. 18, art. no. 5647, 2021, DOI: 10.3390/en14185647.
• [6] M. Celińska-Mysław and T. Wiatr, “Budownictwo zrównoważone z przykładem analizy kosztów w ujęciu LCC”, Przegląd Budowlany, vol. 11, pp. 45-50, 2018. [Online]. Available: https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-016c1030-69a5-459e-a0ee-7fc195d55a56. [Accessed: 30 May 2022].
• [7] M. Szturo and M. Zapotoczna, “Green building-wyzwanie dla rynku nieruchomości mieszkaniowych (przypadek Olsztyna)”, Studia i Prace WNEiZ US, vol. 42, pp. 233-243, 2015, DOI: 10.18276/sip.2015.42/2-20.
• [8] M. Sitek, “View of Assessment of Sustainable Development of the Residential Construction Sector in the Context of Sustainable City Development in Poland”, European Journal of Sustainable Development, vol. 7, no. 3, pp. 434-444, 2018, DOI: 10.14207/ejsd.2018.v7n3p434.
• [9] N. Zaiats and V. Zaiats, “Housing Construction: Stages of Development and Modern Trends”, International Journal of Engineering and Technology, vol. 7, no. 3.2, pp. 473-477, 2018, DOI: 10.14419/ijet.v7i3.2.14575.
• [10] G. Grazieschi, et al., “Life cycle energy minimization of autonomous buildings”, Journal of Building Engineering, vol. 30, 2020, DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101229.
• [11] Y. Zhang, et al., “A Survey of the Status and Challenges of Green Building Development in Various Countries”, Sustainability, vol. 11, no. 19, art. no. 5385, 2019, DOI: 10.3390/su11195385.
• [12] Centrum Badań i Analiz Rynku, Raport. Budownictwo. Innowacje. Wizja liderów branży 2025. Autodesk. [Online]. Available: https://unibep.pl/attachments/article/3296/Budownictwo.%20Innowacje.%20Wizja%20lider%C3%B3w%20bran%C5%BCy%202025.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [13] J.G. Backes and M. Traverso, “Application of life cycle sustainability assessment in the construction sector: A systematic literature review”, Processes, vol. 9, no. 7, art. no. 1248, 2021, DOI: 10.3390/pr9071248.
• [14] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów Ramy polityczne na okres 2020-2030 dotyczace klimatu i energii /COM/2014/015 final. 2014.
• [15] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów Plan działania w zakresie energii do roku 2050 /KOM/2011/0885 wersja ostateczna. 2011.
• [16] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów Plan działania prowadzacy do przejścia na konkurencyjną gospodarkę niskoemisyjną do 2050 r. 2011.
• [17] Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 30 listopada 2021 r. w sprawie szczegółowego wykazu przedsięwzięć służących poprawie efektywności energetycznej.
• [18] Sadowska Beata, J. R. Jimenez, and J. M. Fernández Rodriguez, “Modern building materials”, in Buildings 2020+: Constructions, materials and installations, D. Krawczyk, Ed., Bialystok University of Technology, 2019, pp. 53-105, DOI: 10.24427/978-83-65596-71-0.
• [19] Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
• [20] V.K. Burrows and E. Watson, “Advancing Net Zero Whole Life Carbon Offsetting Residual Emissions from the Building and Construction Sector”, 2021. [Online]. Available: https://worldgbc.s3.euwest-2.amazonaws.com/wp-content/uploads/2022/10/18110149/WorldGBC-Advancing-Net-Zero-Whole-Life-Carbon_PUBLICATION.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [21] A. Kuczera and M. Płoszaj-Mazurek, How to decarbonice the built envirnoment by 2050 Whole life carbon roadmap for Poland. PLGBC, 2021. [Online]. Available: https://plgbc.org.pl/wp-content/uploads/2021/06/Whole-life-carbon-roadmap-for-Poland-2050.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [22] J. Tomaszewska, D. Bekierski, and M. Piasecki, “Deklaracje środowiskowe wyrobów budowlanych narzędziem wspierającym rozwój zrównoważonego budownictwa”, Przegląd Budowlany, vol. 88, no. 10, pp. 34-36, 2017. [Online]. Available: https://bibliotekanauki.pl/articles/162451. [Accessed: 30 May 2022].
• [23] Zespół e-biurowce.pl., Vademecum Zielone budynki w Polsce. Idea budowania zielonych biurowców - teoretyczne i praktyczne aspekty budownictwa zrównoważonego. Kraków, 2011. [Online]. Available: https://www.e-biurowce.pl/uploads/ebook/pdf/d123049e510da30ff516d34af0bd89c518e7c8c4.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [24] M.M. Froufe, et al., “Smart buildings: Systems and drivers”, Buildings, vol. 10, no. 9, art. no. 153, 2020, DOI: 10.3390/buildings10090153.
• [25] D. Belani, et al., “Intelligent building new era of todays world attributes affecting success of the residential projects-a review view project construction management approach view project intelligent building new era of todays world”, in Conference on: “Trends and Challenges of Civil Engineering in Today’s Transforming World”. Civil Engineering Department S.N.P.I.T. & R.C., 2014, DOI: 10.13140/RG.2.1.1723.4965.
• [26] J. Jura, “Wpływ budynków zeroenergetycznych i plusenergetycznych na emisyjność”, Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym, vol. 1 no. 13, pp. 33-40, 2014. [Online]. Available: http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-bb842429-76e6-4b62-be11-85b1fc437185. [Accessed: 30 May 2022].
• [27] U. Iyer-Raniga, “Zero Energy in the Built Environment: A Holistic Understanding”, Sciences, vol. 9, no. 16, art. no. 3375, 2019, DOI: 10.3390/app9163375.
• [28] P. Wyciślok and A. Wyciślok, “Ma’an - A new approach to the autonomous building,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 960, art. no. 032104, 2020, DOI: 10.1088/1757-899X/960/3/032104.
• [29] S.S. Nawale, “Autonomous Building”, International Journal of Engineering Research Development, vol. 11, no. 11, pp. 22-24, 2015. [Online]. Available: http://www.ijerd.com/paper/vol11-issue11/Version_3/D5112224.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [30] Y.A. Mohammed, “A Review of Autonomous Buildings of the Future: Wisdom on Sustainable Design in Architecture and Engineering”, Current Trends in Civil & Structural Engineering, 2019 vol. 2, no. 2, 2019, DOI: 10.33552/ctcse.2019.02.000534.
• [31] Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, Poradnik „Dom bez rachunków”. Kraków, 2019. [Online]. Available: https://dombezrachunkow.com/wp-content/uploads/2019/05/Poradnik_Dom_Bez_Rachunkow.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [32] S.-Y. Chen, et al., “The Autonomous House: A Bio-Hydrogen Based Energy Self-Sufficient Approach”, International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 6, no. 4, pp. 1515-1529, 2009, DOI: 10.3390/ijerph6041515.
• [33] M. Rygaard, P.J. Binning, and H.-J. Albrechtsen, “Increasing urban water self-sufficiency: New era, new”, Journal of Environmental Management, vol. 92, no. 1, pp. 185-194, 2011, DOI: 10.1016/j.jenvman.2010.09.009.
• [34] D. Buehler, et al., “Towards Water and Energy Self-Sufficiency: a Closed-Loop, Solar-Driven, Low-Tech Laundry Pilot Facility (LaundReCycle) for the Reuse of Laundry Wastewater”, Circular Economy and Sustainability, vol. 1, pp. 1037-1051, 2021, DOI: 10.1007/s43615-021-00077-2.
• [35] H. Jouhara, et al., “Municipal waste management systems for domestic use”, Energy, vol. 139, pp. 485-506, 2017, DOI: 10.1016/J.ENERGY.2017.07.162.
• [36] E. Plebankiewicz, et al., “Models for estimating costs of public buildings maintaining-review and assessment”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 1, pp. 335-351, 2022, DOI: 10.24425/ace.2022.140171.
• [37] C.A. Booth, et al., “Insights into public perceptions of earthship buildings as alternative homes”, Buildings, vol. 11, no. 9, 2021, DOI: 10.3390/buildings11090377.
• [38] N.J. Kruis and M.K. Heun, “Analysis of the Performance of Earthship Housing in Various Global Climates”, in Proceedings of the ASME 2007 Energy Sustainability Conference. ASME 2007 Energy Sustainability Conference, 27-30 Jun 2007, Long Beach, California. ASME, 2007, pp. 431-440, DOI: 10.1115/ES2007-36030.
• [39] Twolking, Earthship Welcome Center. 3 Dec. 2021. [Photo]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earthship_Welcome_Center.jpg. [Accessed: 16 Aug. 2022].
• [40] D. Grubba, “Comparative analysis of earthships and conventional buildings in terms of investment and operating cost”. Gdańsk, 2019, ISBN 978-83-60261-62-0. [Online]. Available: http://www.geomatyka.eu/publikacje/isbn9788360261620/isbn9788360261620.pdf. [Accessed: 26 May 2022].
• [41] Energy Savings Trust, Is the Earthship Model Viable as Affordable Eco-housing in Scotland? The Innovation Programme, Energy Saving Trust. [Online]. Available: https://www.offgriditalia.org/files/documenti/Earthship_Report_oct04.pdf. [Accessed: 30 May 2022].
• [42] S.-L. Si, et al., “DEMATEL Technique: A Systematic Review of the State-of-the-Art Literature on Methodologies and Applications”, Mathematical Problems in Engineering, vol. 2018, art no. 3696457, 2018, DOI: 10.1155/2018/3696457.
• [43] S. Rajput and S.P. Singh, “Connecting circular economy and industry 4.0”, International Journal of Information Management, vol. 49, pp. 98-113, 2019, DOI: 10.1016/J.IJINFOMGT.2019.03.002.
• [44] H.S. Lee, et al., “Revised DEMATEL: Resolving the infeasibility of DEMATEL”, Applied Mathematical Modelling, vol. 37, no. 10-11, pp. 6746-6757, 2013, DOI: 10.1016/J.APM.2013.01.016.
• [45] C.-W. Hsu, et al., “Using DEMATEL to develop a carbon management model of supplier selection in green supply chain management”, Journal of Cleaner Production, vol. 56, pp. 164-172, 2013, DOI: 10.1016/j.jclepro.2011.09.012.
• [46] A. Mach, “Analysis of the possibility of developing “earthship" autonomous buildings”, Civil and Environmental Engineering Reports, vol. 32 no. 3, pp. 1-18, 2022, DOI: 10.2478/ceer-2022-0026.